油用藍桉優良單株早期選擇研究

王曉麗， 楊 燕， 俸桂蓮， 曹子林

(1.西南林業大學林學院， 云南 昆明 650224； 2. 西南林業大學生態與水土保持學院， 昆明 650224)

藍桉(EucalyptusglobulusLabill.)是桉樹中少有的油、材兼用樹種，經濟價值顯著，藍桉葉含揮發油，是世界桉葉油生產的主要來源植物[1]，廣泛分布于溫帶和亞熱帶地區的很多國家，世界范圍內的種植面積達2 000萬hm2[2]，我國以云南栽培最多，生長最好，云南為全球桉葉油的最大產地，占90%的市場份額[3]。藍桉為世界公認的無性難繁樹種[4]，云南藍桉人工林培育的材料來源主要是種子和實生苗，但良種資源少，質量良莠不齊[5]。藍桉生產桉葉油的原料主要是嫩枝葉，專用藍桉經濟林(林木為叢生狀，枝上為闊而無柄的幼態葉)每年可產嫩枝葉8～15 t·hm-2，而間伐和萌芽定株每年產嫩枝葉僅2～3 t·hm-2[6]，因此發展專用藍桉經濟林是解決桉葉油生產中原料供應問題的途徑，其中高產油種質材料的苗期早期選擇成為亟待解決的問題。

林木優良單株苗期早期選擇(超級苗選擇)是根據林木優良性狀在早、晚齡間存在的正相關關系，針對其苗期的性狀表現，進行優良個體選擇，是早期獲得優良基因型的主要途徑之一，可以縮短育種周期[7]。前人在銀杏(Ginkgobiloba)[8]、鵝掌楸(Liriodendronchinense)[9]、馬尾松(Pinusmassoniana)[10]、臭椿(Ailanthusaltissima)[11]、木荷(Schimasuperba)[12]、云南松(Pinusyunnanensis)[13]、火炬松(Pinustaeda)[14]、毛葉山桐子(Idesiapolycarpa)[15]、杉木(Cunninghamialanceolata)[16]、濕地松(pinuselliottii)[17]、藍桉和直干桉(Eucalyptusmaideni)[18]等樹種上開展了超級苗選擇方面的相關研究，但研究主要集中在超級苗和普通苗的苗期及其造林后生長形態指標對比方面，目前未見藍桉高產油優良單株早期選擇(超級苗選擇)方面的研究報道。本試驗以相同育苗環境下培育的480株二年生藍桉實生苗為材料，分別于夏季(8月份)、冬季(12月份)和翌年春季(4月份)采集各樣株的葉樣，測定各樣株的葉片數量、葉片重量和葉片含油率，探討藍桉高產油優良單株苗期早期選擇的方法，為藍桉高產油基因型的早期獲得提供途徑和基礎材料。

1 材料與方法

1.1 材 料

以480株二年生藍桉實生苗為試驗材料。藍桉苗木于2016年6月播種，種子來自于云南昆明，在西南林業大學苗圃中整地做床，采用條播育苗；待苗高5 cm左右時進行移栽，株行距為5 cm×5 cm；待苗高50 cm左右時第2次移植，株行距為30 cm×30 cm；2017年6月做平茬處理，平茬高度為15 cm，苗木促萌效果較好。

1.2 方 法

1.2.1藍桉單株產油量相關指標測定

分別于2018年8月、12月和2019年4月藍桉的不同生長季節，采集各樣株的葉樣，測定不同季節各樣株的葉片數量、葉片重量和葉片含油率。各樣株的葉片數量和葉片重量采用標準枝法測定[19]，每樣株從其樹冠中部剪取5個標準枝(枝上的葉片數量和葉片大小具有該樣株枝條的普遍特性)，每個標準枝的長度為60 cm，采收全部葉片計數和稱重，根據葉片數量和葉片重量以及標準枝總長度，計算每米枝條的葉片數量和葉片重量，再根據樣株著生葉片枝條總長度，推算樣株的葉片數量和葉片重量。每樣株取新鮮葉片30 g，洗凈并擦干表面水分，剪碎后放入圓底蒸餾瓶中，加入200 mL蒸餾水，采用水蒸氣蒸餾法[20]蒸餾至桉葉油不再產生為止，以提取出各樣株的桉葉油。將桉葉油稱重后計算各樣株的葉片含油率，公式如下：

葉片含油率(%)=[桉葉油重量(g)/新鮮葉片重量(g)]×100%。

根據每樣株的葉片重量和其葉片含油率，計算各樣株的單株產油量。

1.2.2數據分析

通過Excel 2007軟件進行數據整理，利用SPSS 17.0軟件對3個不同生長季節各樣株的葉片數量、葉片重量、葉片含油率和單株產油量進行方差分析[18]。

1.2.3藍桉高產油優良單株苗期早期選擇方法

藍桉高產油優良單株苗期早期選擇采用標準差法[18]。

1) 根據3個不同生長季節各樣株葉片數量、葉片重量和葉片含油率的基礎數據，分別統計3個不同生長季節各測定指標的平均值及相應的變異系數和標準差，分析3個不同生長季節各測定指標間的相關性。

2) 根據對高產油優良單株的需求和選擇強度來確定適宜的標準(以葉片數量、葉片重量和葉片含油率哪個指標為主以及合適的標準差倍數)。

3) 根據確定的適宜的標準對高產油優良單株進行選擇。

2 結果與分析

2.1 不同生長季節藍桉苗木葉片數量、葉片重量、葉片含油率和單株產油量的分析

分別對藍桉3個生長季節苗木的葉片數量、葉片重量和葉片含油率做差異分析。利用 SPSS軟件進行聚類分層并合并處理(10步長分析法),藍桉夏季的葉片數量、葉片重量和葉片含油率分別分成7組、7組和6組；藍桉冬季和春季的葉片數量、葉片重量和葉片含油率均分別分成8組、7組和5組。根據聚類分層結果進行方差分析，結果(表1)表明，同一生長季節藍桉的不同個體間葉片數量、葉片重量、葉片含油率均呈極顯著差異。林木優良單株選擇的基礎是個體間特定指標具有顯著差異,藍桉3個生長季節的苗木在桉葉油生產指標方面具備了這一選擇基礎，即該樹種3個生長季節的苗木具備了進行優良單株選擇的桉葉油生產基礎。

表1 同一生長季節藍桉苗木葉片數量、葉片重量、葉片含油率的方差分析

分別對藍桉3個生長季節苗木的葉片數量、葉片重量和葉片含油率進行變異系數分析(表2)，結果表明，同一生長季節藍桉苗木的桉葉油生產指標的變異系數依次為：單株葉片重量>單株葉片數量>株葉片含油率，說明3個生長季節苗木的3個桉葉油生產指標均存在單株葉片重量差異最大，單株葉片含油率差異最小的情況，但3個桉葉油生產指標的變異系數(29.27%～93.68%)總體來說皆較大。對不同生長季節藍桉苗木葉片數量、葉片重量、葉片含油率和單株產油量的方差分析(表3)表明，苗木葉片數量、葉片重量和單株產油量3個指標在不同生長季節間均無顯著差異(p>0.05)；苗木葉片含油率在不同生長季節間存在極顯著差異(p=0.004)，冬季葉片含油率極顯著大于夏季，且春季為過渡組，說明苗木葉片數量、葉片重量和單株產油量3個指標的季節穩定性較強。對3個生長季節藍桉苗木葉片數量、葉片重量和葉片含油率的相關性分析(表4)表明，同一生長季節藍桉苗木的3個指標間均存在極顯著正相關(p=0.000)。由于林木早期通常是選擇變異較大且穩定性較好的性狀指標，因此，綜合變異系數分析、方差分析和相關性分析，認為藍桉高產油優良單株苗期早期選擇應以單株葉片重量為主，其他2個指標為輔。

表2 不同生長季節藍桉苗木葉片數量、葉片重量和葉片含油率均值、極差和變異系數

表3 不同生長季節藍桉苗木葉片數量、葉片重量、葉片含油率和單株產油量的方差分析

表4 不同生長季節藍桉苗木葉片數量、葉片重量和葉片含油率的相關性分析

2.2 藍桉高產油優良單株苗期早期選擇標準

藍桉優良單株苗期早期選擇以高產桉葉油為目標，以提供無性繁殖的高產油優良材料，為實現藍桉人工林的定向培育，提高專用藍桉經濟林的經濟效益奠定基礎。因此，為確定高產油優良單株苗期早期選擇標準，以同一生長季節藍桉苗木的單株葉片重量為主要指標，單株葉片數量和單株葉片含油率為輔助指標，以平均單株葉片重量加上1～3倍標準差開展選擇分析(表5)。3個生長季節藍桉苗木的單株葉片重量加上1倍標準差時入選株數為25～33，且入選率為5.21%～6.88%，加上2倍標準差時入選株數為15～21，且入選率為3.13%～4.38%，加上3倍標準差時入選株數為6～10，且入選率為1.25%～2.08%。說明加上1倍標準差和2倍標準差時入選株數較多，可滿足多無性系混合造林的數目要求，即“在同一立地上有7～15個無性系就有了安全保障[7]”，且入選率中等，入選群體中表現突出的個體占比較高，總體質量相對較好；加上3倍標準差時入選株數較少，入選率較低，入選群體中雖皆為表現突出的個體，總體質量也高，但是無法滿足實際工作中對苗木量的需求。綜合考慮入選株數、入選率、實際工作中對苗木數量的需求和苗木的整體質量情況，藍桉高產油優良單株苗期早期選擇以苗木的單株葉片重量加上2倍標準差作為選擇標準是合適的。

表5 藍桉高產油優良單株苗期早期選擇標準分析

2.3 藍桉高產油優良單株苗期早期選擇結果

3個生長季節的藍桉苗木高產油優良單株早期選擇均以其平均單株葉片重量加上相應的2倍標準差為依據(表6)。經過初選，3個生長季節的藍桉苗木最終平均入選率為3.61%，入選的優良單株在單株葉片重量上具有很大的優勢，3個生長季節藍桉苗木平均單株葉片重量增加257.92%，說明藍桉優良單株選擇效果顯著。藍桉3個生長季節的優良單株選擇是在相同的供試苗木(對供試所用苗木進行逐一掛牌)上進行的，藍桉3個生長季節優良單株選擇同時入選的單株數量占各生長季節入選單株數量的比例的平均值為53.04%，表明藍桉苗木單株葉片重量指標在3個生長季節間存在較大的正相關關系，藍桉優良單株早期選擇結果具有可行性和有效性。選取的藍桉高產油優良單株，可為其專用經濟林提供優良的基因型和無性擴繁的種質材料。

表6 藍桉高產油優良單株苗期早期選擇結果及增量效果

3 結論與討論

以往研究中，關于林木超級苗選擇皆是以苗木生長量指標為標準從材用性方面來進行的，劉代億等[21]關于一至三年生云南松苗木的超級苗選擇是以苗高為主要篩選指標，以平均苗高加上2倍標準差作為選擇標準；王曉麗等[18]分別以藍桉、直干桉5月生和10月生實生苗為試驗苗木，研究確定了2個樹種的超級苗初選標準皆為苗木平均苗高加上2倍標準差；宋墩福等[12]對一年生木荷苗木超級苗選擇是將苗高和地徑2個指標放在同等重要的位置來考量，以苗高、地徑同時加上1倍標準差作為選擇標準；呂學輝等[13]認為，云南松優良家系超級苗選擇的標準為各家系平均高生長量加上1倍標準差，可見不同樹種材用性方面的超級苗篩選中所用指標或選擇標準是有所差異的，形成此種差異的原因與不同樹種苗期生長存在一定的特異性和差異性有關，因此對于所研究的具體樹種的超級苗的選擇指標和標準進行探討是非常必要的。由于目前未見關于林木次生代謝產物生產方面的超級苗選擇的研究報道，因此本研究借鑒前人關于林木生長量為主的材用性方面的超級苗選擇的思路，開展了藍桉高產油優良單株選擇標準的探討。

發展油用藍桉經濟林是解決桉葉油生產中原料供應問題的有效途徑，高產油種質材料的篩選與利用是其中的關鍵。藍桉單株產油量與含油率和葉量有關，含油率受林木遺傳與環境的共同影響。本研究中，同一生長季節的藍桉苗木的不同個體間單株葉片數量、葉片重量和葉片含油率均呈極顯著差異，同一生長季節的藍桉苗木的葉片重量的變異系數大于葉片數量和葉片含油率的變異系數，藍桉苗木的葉片含油率在3個生長季節間存在極顯著差異(p=0.004)，同一生長季節的藍桉苗木的單株葉片數量、葉片重量和葉片含油率兩兩間均呈極顯著正相關，因此藍桉高產油優良單株的選擇應以單株葉片重量為主、單株葉片數量和葉片含油率為輔；綜合考慮入選株數、入選率、實際工作中對苗木數量的需求和苗木的整體質量(苗木產油量的情況)，以苗木的平均單株葉片重量加上其2倍標準差作為藍桉高產油優良單株苗期選擇標準是適宜的。今后可通過扦插或組培技術[4]將入選的藍桉高產油優良單株無性系化，進而建立由優良無性系作為造林材料形成的油用藍桉經濟林，提高林地利用效率，更好地滿足桉葉油生產中的原料供應。