1.5代杉木種子園不同無性系結實及種子差異

陳仕昌，李魁鵬，黃開勇，戴 俊，董利軍，譚文婧，梁 機

（（1.廣西大學林學院，南寧 530004；2.廣西壯族自治區林業科學研究院，南寧 530002；3.廣西融水縣貝江河林場，融水 545300）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方重要的速生用材樹種之一，具速生、材性優良、分布廣等特點，廣泛用于建筑、家具、器具、造船等方面。杉木種子園是杉木良種生產基地，是實現杉木速生豐產和優質的主要途徑。廣西是我國杉木主產區之一，全區已建成多個杉木種子園[1]。前期杉木種子園在建設過程中對建園材料的選擇往往側重于杉木的速生性、材性，較少考慮結實特點[2-3]。為了解杉木無性系的種實特性，本研究以廣西融水貝江河林場1.5代種子園無性系為研究對象，比較不同無性系間球果產量、球果形態特征以及種子性狀的差異及相關性，利用主成分分析法進行評價，初步篩選球果產量和種實性狀兼優的無性系，可作為高世代種子園的備選材料。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗材料來自廣西融水貝江河林場1.5代杉木種子園（109°11′E，24°57′N），屬于中亞熱帶季風氣候，極端最高氣溫38.6℃，極端最低氣溫-3℃，年均氣溫18.4℃，年均降水量1 824.8 mm，無霜期320 d以上，年日照時數達1 699 h以上。種子園海拔300～800 m，土壤以紅壤為主，土層深厚疏松，pH值4.0～5.0。

該種子園始建于2008年，2010年開始嫁接，2013年種子園開始結果。穗條主要由融安西山林場和全州咸水林場提供，共收集全區杉木優良無性系110個。按照坡位、坡向、坡度進行小區劃分，共劃分為8大區30小區，每個小區隨機配置30個以上無性系，按株行距4 m×4 m種植。

1.2 研究方法

1.2.1 無性系球果產量及種實性狀測定

隨機選取27個無性系進行測定，每個無性系選取4株生長情況基本一致的母樹，調查球果性狀。2017年10月進行單株采果，按無性系號分別采摘后進行稱重，計算不同無性系球果產量。隨機選取種鱗未脫落的40個球果進行球果特征指標測定。分別用電子天平和游標卡尺測定球果鮮重，球果縱徑（最長處）、球果橫徑（最寬處），計算果體積[8]，果體積 =1/3π（果徑/2）2×果長。將球果按照無性系號分別放回袋中，統一進行球果烘干處理，待球果完全干裂后，取出種子，將4株母樹種子充分混合后進行種子發芽實驗及優良度測定[4]。

1.2.2 數據統計分析

用Excel 2016和SPSS 21.0進行數據統計、方差齊性檢驗，用Duncan新復極差法進行單因素方差分析，采用Pearson相關系數進行相關性分析，變異系數（式中：σi為標準差，為平均值）。

2 結果與分析

2.1 不同無性系球果形態差異

根據杉木球果形態特征的不同，通常可分為緊包型、松張型、反翹型3種[5]，調查結果表明，融水縣貝江河林場1.5代杉木種子園以松張型比例最大，占調查總數的51.91%，緊包型次之，反翹型最小。同一無性系的球果類型基本一致，但少數無性系的球果類型有2種或以上，如11號和16號以松張型為主，也有少量的反翹型球果。

2.2 球果產量及形態特征

對1.5代杉木種子園27個無性系球果產量進行方差分析（表1），球果產量達到顯著水平（P＜0.05），球果縱徑、球果橫徑、球果單重、果形指數、果體積達到極顯著水平（P＜0.01）。參試無性系的單株球果產量介于0.78～7.18 kg（表2），其中10號無性系單株球果產量最大（7.18 kg），其次是12號、20號、4號、3號，而17號無性系單株結果量最小（0.78 kg），其中有10個無性系球果產量高于平均值，占參試無性系的37%，表明不同無性系之間球果產量差異較大。球果縱徑在23.71～32.22 mm，球果橫徑21.01～30.07 mm，單果重6.45～15.20 g， 果 形 指 數 1.02～1.21， 果 體 積2.54～8.14 cm3，表明不同杉木無性系的球果形態特征差異較大。變異系數（表2）大小順序為球果產量＞果體積＞單果重＞球果橫徑＞球果縱徑＞果形指數，表明杉木無性系的球果產量和球果形態特征存在不穩定性，變異范圍廣，遺傳變異豐富，在營建高世代種子園或重建過程中對不同無性系進行篩選是必要的。

表1 不同杉木無性系間球果性狀的方差分析Tab.1 Variance analysis of cone traits of different Cunninghamia lanceolata clones

表2 不同杉木無性系間球果性狀的比較Tab.2 Comparison of cone traits among different Cunninghamia lanceolata clones

2.3 種子性狀

對27個無性系的種子性狀進行方差分析（表3），不同杉木無性系間發芽率、發芽勢、千粒重、優良度、澀粒率均達到極顯著水平（P＜0.01）。參試的無性系發芽率（表4）13.33%～51.33%，其中22號無性系發芽率最高，其次是14、11、24、18號，13號發芽率最低（13.33%），有15個無性系發芽率高于平均值，占參試無性系的55.55%。發芽勢為10.00～39.60，千粒重為4.27～8.59 g，優良度為21.33%～66.00%，澀粒率為25.33%～62.00%。不同杉木無性系種子性狀變異系數為17%～50%，變異系數大小順序為澀粒率＞發芽勢＞發芽率＞優良度＞千粒重，表明種子性狀變異范圍廣，遺傳變異豐富，選擇潛力大。

表3 不同杉木無性系種子性狀的方差分析Tab.3 Variance analysis of seed traits of different Cunninghamia lanceolata clones

表4 不同杉木無性系種子性狀的比較Tab.4 Comparison of seed traits among different Cunninghamia lanceolata clones

2.4 不同性狀間相關性

對不同杉木無性系球果產量、球果形態特征、種子性狀進行相關性分析表明（表5），不同無性系間球果縱徑、球果橫徑、單果重、果體積、千粒重之間呈極顯著正相關性；發芽率與發芽勢、優良度呈極顯著相關，與澀粒率顯著呈負相關性；發芽勢與優良度呈極顯著正相關，與澀粒率呈極顯著負相關。球果產量對果實形態特征及種子性狀相關性不顯著，表明球果產量對種實性狀影響不大。

表5 不同杉木無性系性狀間相關性分析Tab.5 Correlation analysis of the different characterisics among different Cunninghamia lanceolata clones

2.5 不同杉木無性系的綜合評價

將不同無性系球果產量、球果縱徑、球果橫徑、單果重等11個性狀指標進行主成分分析，能夠起到降低指標維數、濃縮指標信息的作用。前4個主成分因子累計貢獻率達到86.55%，能夠較好的表現不同無性系球果產量、球果形態特征及種子性狀的信息。

將27個無性系4個主成分因子的得分值與主成分的貢獻率相乘，得到每個無性系的綜合得分（表6）。21號無性系的得分最高，其次是3、1號無性系，按照30%入選率，選出綜合排名前8個無性系。

表6 不同杉木無性系綜合評價結果Tab.6 Comprehensive evaluation of different Cunninghamia lanceolata clones

3 結論與討論

本研究可知，融水縣貝江河林場1.5代杉木種子園球果類型有松張型、緊包型、反翹型三種類型，其中以松張型為主，同一無性系的球果類型基本一致，但少數的無性系球果類型有2種類型。對27個杉木無性系11個指標的方差分析結果表明：球果縱徑、球果橫徑、單果重、果形指數、果體積、千粒重、發芽率、發芽勢、優良度、澀粒率之間的差異達到極顯著水平，球果產量達到顯著水平。球果產量、球果形態特征、種子性狀均存在不穩定性，出現了不同程度的變異，其中變異系數最大的是球果產量、其次是果體積、發芽勢，說明對杉木種子園建園材料的再選擇是必要的，與陳蘇英等[6]、陳遠芳等[7]、鄭新華等[8]的研究結果基本一致。

對各指標進行相關分析結果表明：球果產量與球果形態特征、種子性狀相關不顯著，球果縱徑、球果橫徑、果體積與千粒重存在極顯著相關性，千粒重與優良度呈顯著相關性，發芽率與發芽勢極顯著相關。大量研究表明[9-13]：杉木種子園不同無性系球果產量與種子性狀均存在差異，且各性狀間存在相關性，各性狀受到坡位、坡度及管理因素的影響，并出現不同程度的變異，不同杉木無性系間球果產量存在較大的遺傳變異，主要由該無性系遺傳基因決定，并不受球果或種子性狀決定。

10、12、20 、4號無性系在產量性狀方面較為優良，顯著高于平均值，但在種子質量性狀方面并不優良，即球果產量高的種子質量性狀并不一定優良。丘進清等[14]研究認為，杉木種子園不同無性系間球果產量存在差異，在結實性狀穩定且高產的無性系間仍存在生長性狀一般或者不良的無性系。利用主成分分析法對27個無性系11個指標進行綜合評價，初步篩選出21、3、1、26、13、12、7、11號球果產量和種實性狀兼優的8個無性系，可作為高產種子園建園備選材料。