北美鵝掌楸人工林生長規(guī)律及早期選擇可行性探究

郝自遠(yuǎn)，李火根*，康 昊，溫小榮，胡永清，張井義，黃敏仁，凃 峰，戴兆霞

(1.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心， 江蘇 南京 210037； 2.南京林業(yè)大學(xué)下蜀實(shí)習(xí)林場, 江蘇 句容 212400)

北美鵝掌楸人工林生長規(guī)律及早期選擇可行性探究

郝自遠(yuǎn)1，李火根1*，康 昊1，溫小榮1，胡永清2，張井義2，黃敏仁1，凃 峰2，戴兆霞2

(1.南京林業(yè)大學(xué)南方現(xiàn)代林業(yè)協(xié)同創(chuàng)新中心， 江蘇 南京 210037； 2.南京林業(yè)大學(xué)下蜀實(shí)習(xí)林場, 江蘇 句容 212400)

北美鵝掌楸；樹干解析；生長規(guī)律；年年相關(guān)；早期選擇

Abstract：[Objective]To study the growth pattern ofLiriodendrontulipifera. [Method]A 24-year-oldL.tulipiferaplantation in Jurong of Jiangsu Province was used to study its growth pattern by means of stem analysis, and the age-age correlation of growth traits such as diameter at breast height (DBH), tree height and volume were explored. [Result] The results of stem analysis showed that, for DBH and tree height growth, the rapid growth period ofL.tulipiferalasted for 12 years (the 6th to 17th year after planting), while the early growth of timber volume ofL.tulipiferawas slow in the period of the first year to the tenth year. After 12 year, the volume increased quickly, and reached the peak value at 20th year. The results of age-age correlation and early selection efficiency analysis showed that, for the DBH and tree height, the growth in the 6th year were significantly correlated with the growth in the 18th year, while for the volume, the growth in the 6th year were significantly correlated with growth in the 18th year. Setting 24th year as the age of final cutting, the optimum age for early selection inL.tulipiferawas the 16th-18th year. [Conclusion] The DBH and tree height grow rapidly at early age. The competition and differentiation among individuals increase significantly during half-mature stage. With the increment of stand age, the age of early selection should be postponed. In consequence of this result, the authors propose that early selection should be conducted at the 6th year to accelerate the process of tree breeding. While for the cultivation of large-diameter wood, thinning should be conducted after the 16th year.

Keywords:Liriodendrontulipifera; stem analysis; growth pattern; age-age correlation; early selection

林木在生長過程中，相同性狀在不同年齡之間存在相關(guān)性，利用這種不同年齡之間的相關(guān)性可以開展早期選擇研究[1]。迄今為止，林木早期選擇研究相當(dāng)廣泛，其主要在集中在一些生長特性、形態(tài)特征、生理生化指標(biāo)和物候等方面。王章榮[2]對福建華安馬尾松天然林早晚相關(guān)分析得出10 a為馬尾松最佳早期選擇年齡，葉培忠等[3]對幼齡階段杉木早期選擇研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)過早期選擇的林分具有顯著的遺傳增益。由于林木具有生長周期長的特點(diǎn)，因此，在林木中開展早期選擇研究尤為必要。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

1.2標(biāo)準(zhǔn)地調(diào)查與樹干解析

試驗(yàn)林為北美鵝掌楸人工純林，整個(gè)林分內(nèi)部環(huán)境條件相對一致，林分完全郁閉。2015年4月，在林內(nèi)選取3個(gè)小班，小班面積約1畝，對選取的小班每木檢尺，并分別對其所處的林地土壤狀況，生境條件調(diào)查記錄，然后在每小班中選取2株平均木進(jìn)行樹干解析。

1.3年年相關(guān)分析與早期選擇效率

本研究采用SPSS19.0中Pearson成對變量相關(guān)分析對北美鵝掌楸胸徑、樹高、材積解析結(jié)果年年相關(guān)性分析。考慮到個(gè)體生長規(guī)律以及群體間的競爭性[11]，在6株平均木的基礎(chǔ)上，增加了1株優(yōu)勢木編號7(高于標(biāo)準(zhǔn)木性狀5%以上)及3株亞優(yōu)勢木編號8、9、10(低于標(biāo)準(zhǔn)木性狀5%以上)，以提高參試對象的生長量變異度，從而提高分析結(jié)果的可靠性。

表1 解析木基本概況調(diào)查表

在林木未達(dá)到成熟年齡之前進(jìn)行選擇，可大幅度縮短選育周期，提高林木育種效率[1]。確定林木早期選擇年齡時(shí)，不能單純依據(jù)選擇年齡或者早期性狀值來確定。因此有必要對早期選擇效率做出相應(yīng)的比較，最終確定開展早期選擇的必要性。本研究采用盧國美，等[12]的方法估算早期選擇效率：E=Rpjm·Tm/Tj，式中E為早期選擇效率，Rpjm為早晚期表型相關(guān)系數(shù)，Tj、Tm分別代表早、晚期相關(guān)年齡。

表2 胸徑、樹高、材積理論模型擬合方程

注：R2表示決定系數(shù)，Q為殘差均方，F(xiàn)為假設(shè)顯著性檢測；

Note:R2represents determination,Qrepresents residual mean aquare,Frepresents signification test value.

2 結(jié)果與分析

2.1北美鵝掌楸生長過程分析

注：圖1a為胸徑生長過程曲線，圖1b為胸徑連年生長量變化曲線Note: Fig.1a Vegetation process of DBH, Fig.1b Annual increment of DBH圖1 胸徑生長過程Fig.1 Growth curve of DBH

注：圖2a為樹高生長過程曲線，圖2b為樹高年生長量變化曲線Note: Fig.2a Vegetation process of tree hight, Fig.2b Annual increment of tree hight圖2 樹高生長過程Fig.2 Growth curve of tree hight

注：圖3a為材積生長過程曲線，圖3b為材積年生長量變化曲線Note: Fig.3a Vegetation process of volume, Fig.3b Annual increment of volume圖3 材積生長過程Fig.3 Growth curve of Volume

2.2北美鵝掌楸生長性狀年年相關(guān)

表3 胸徑年年相關(guān)

注: ① “ * ” 在 0.05 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；“ ** ”在 0.01 水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)

②由于2a，4a部分個(gè)體尚未達(dá)到1.3米，用地徑代替胸徑分析

Note: ① “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

表4 各齡級樹高相關(guān)性

注：“*”表示顯著性相關(guān)(5%水平)，“**”表示極顯著性相關(guān)(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

2.3早期選擇效率分析

表5 各齡級材積相關(guān)性

注：“*”表示顯著性相關(guān)(5%水平)，“**”表示極顯著性相關(guān)(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

2.3.2 林木育種早期選擇效率 對于培育優(yōu)良用材林、風(fēng)景林以及生態(tài)公益林等來講，通過盡快選擇獲取干形較好，生物量高的品種非常重要。早期選擇有利于縮短育種周期，加速林木育種進(jìn)程，盡快的進(jìn)行早期選擇可顯著提高林木育種效率。根據(jù)胸徑、樹高、材積相關(guān)數(shù)據(jù)，若以18 a為伐期年齡進(jìn)行早期選擇效率分析，結(jié)果如表6所示，胸徑、樹高、材積選擇效率分別在6 a、6 a、4 a最大，選擇效率分別為1.947、1.935、2.156。考慮到林木生長規(guī)律及育種成效，因此，在6 a進(jìn)行早期選擇為宜。

3 討論

本文以24 a北美鵝掌楸人工林為研究對象，通過樹干解析的方法研究其生長規(guī)律。樹干解析結(jié)果顯示北美鵝掌楸胸徑、樹高連年生長量曲線峰值出現(xiàn)要明顯早于材積生長曲線，推測其原因在于幼齡期北美鵝掌楸尖削度變化較大，這種現(xiàn)象在其他樹種中同樣存在，趙西平在對幼齡雪松胸高形數(shù)以及希費(fèi)爾形率變異性分析中明確表示其不同年齡干形變化較大[13]，導(dǎo)致這種不穩(wěn)定變化很有可能是由于樹冠圓滿度的影響。而干形作為衡量單株立木材積以及林分蓄積量的重要指標(biāo)，其變化將直接影響到林木材積增長量變化[14]，因此，加強(qiáng)幼齡期撫育管理將有利于改善北美鵝掌楸干形，提高單位面積林分蓄積量。

表6 大徑材早期選擇效率評價(jià)

注：“*”表示顯著性相關(guān)(5%水平)，“**”表示極顯著性相關(guān)(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

表7 育種早期選擇效率評價(jià)

注：“*”表示顯著性相關(guān)(5%水平)，“**”表示極顯著性相關(guān)(1%水平)

Note: “ * ” signification correlation at 0.05 level; “ ** ” signification correlation at 0.05 level.

1976年，Wright[15]在其專著中明確提出早期選擇的方法在林木育種研究中的必要性。此后，國內(nèi)外進(jìn)行了大量的早期選擇研究，分別在胸徑、樹高、材積[16-17]，木材材性、密度、顏色[18-20]以及管胞長度[21]等方面，取得了良好的效果。然而，早期選擇年齡在不同樹種，及相同樹種不同立地條件、生境以及撫育措施都會有一定差異，過早選擇則普遍存在錯(cuò)選、漏選情況[22]。迄今為止，有關(guān)鵝掌楸屬樹種生長性狀早晚相關(guān)的報(bào)道極少，關(guān)于鵝掌楸屬生長性狀早期選擇研究更是寥寥無幾。李斌[18]通過對17 a鵝掌楸人工林材性研究結(jié)果表明材性性狀的早期選擇不應(yīng)早于7 a。Ryu，等[23]對不同立地條件下38 a北美鵝掌楸成熟林分的生長性狀綜合分析評價(jià)，最終確定20 a為北美鵝掌楸早期選擇的最適年齡。

在不同栽培條件、林分密度，伐期年齡等因素影響下，得到的結(jié)論也不盡相同，國內(nèi)外對于北美鵝掌楸的早期選擇年齡尚未有統(tǒng)一的定論。總之，隨著北美鵝掌楸林分年齡的增大，研究獲得的早期選擇年齡也相應(yīng)地延遲。考慮苗期生長相對較慢，隨著年齡增長，個(gè)體間競爭加劇可能出現(xiàn)的分化現(xiàn)象，在確定早期選擇年齡中，應(yīng)當(dāng)慎重考慮，結(jié)合不同的育種目標(biāo)，從培育不同林中角度作出適當(dāng)?shù)倪x擇，更有利于集約、高效、科學(xué)的利用林木資源。本文研究結(jié)論對于開展北美鵝掌楸早期選擇有較高的參考價(jià)值。當(dāng)然，鑒于本試驗(yàn)林分尚未完全達(dá)成熟齡，因而本研究結(jié)果有待于今后進(jìn)一步的驗(yàn)證。

4 結(jié)論

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(責(zé)任編輯：張 研)

GrowthPatternandEarlySelectionofLiriodendrontulipifera

HAOZi-yuan1,LIHuo-gen1,KANGHao1,WENXiao-rong1,HUYong-qing2,ZHANGJing-yi2,HUANGMin-ren1,TUFeng2,DAIZhao-xia2

(1.The Southern Modern Forestry Collaborative Innovation Center, Nanjing Forestry University Nanjing 210037, Jiangsu, China; 2.Xiashu Forest Farm Attached to Nanjing Forestry University, Jurong 212400, Jiangsu, China)

S792.21

A

1001-1498(2017)05-0878-08

10.13275/j.cnki.lykxyj.2017.05.023

2016-10-21

國家"十二五"科技支撐項(xiàng)目(2012BAD01B05)；江蘇省高校優(yōu)勢學(xué)科。

郝自遠(yuǎn)(1992—)男，碩士研究生。研究方向：林木遺傳育種。電話15077875132. E-mail：lxhzy1992@163.com.

* 通訊作者：李火根，教授，主要研究方向：林木遺傳育種。E-mail：hgli@njfu.edu.cn 地址：210037 江蘇省南京市龍?bào)绰?59號南京林業(yè)大學(xué)林學(xué)院.