不同無性系杉木球果及種子質(zhì)量研究

程 琳，陳 琴，陳仕昌，戴 俊，董利軍，陳曉明，譚文婧，陳代喜，黃開勇，李魁鵬，藍(lán) 肖，楊科明

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院 國家林業(yè)和草原局中南速生材繁育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣西優(yōu)良用材林資源培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 廣西杉木良種培育中心，廣西南寧 530002；2.融水苗族自治縣國營貝江河林場，廣西融水 545300）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國南方重要的商品用材樹種之一，是優(yōu)質(zhì)的建筑材、裝飾用材和紙漿用材[1-3]。廣西是我國杉木的主產(chǎn)區(qū)之一，杉木生長迅速、材質(zhì)優(yōu)良，在廣西林業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中有舉足輕重的地位[4-5]。廣西林木種苗“十三五”發(fā)展規(guī)劃（2016年）提出杉木造林良種使用率達(dá)90%以上，良種苗木的需求不斷增加。良種壯苗造林是有效提高林木產(chǎn)量和質(zhì)量的前提。營建種子園生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)杉木種子，是解決杉木良種不足的有效途徑。廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院在廣西營建了800 多hm2的杉木種子園，為杉木良種化進(jìn)程提供了種質(zhì)保障[6-7]。本研究以杉木二代種子園的種實(shí)為研究對象，對球果和種子質(zhì)量進(jìn)行調(diào)查與研究，比較不同無性系杉木球果和種子的質(zhì)量差異及相關(guān)性，為解決廣西杉木人工造林良種壯苗供應(yīng)不足的問題，也為加速廣西杉木良種的推廣步伐和國家木材戰(zhàn)略儲備基地建設(shè)提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1．1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)在廣西融水苗族自治縣國營貝江河林場（109°16′E，25°05′N）進(jìn)行。該地屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫18．8 ℃，年均降水量1 824．8 mm，年均日照時長1 379．7 h。土壤以紅壤為主，pH值5．0 ～6．0。

1．2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)材料來源于國家級杉木良種基地融水縣國營貝江河林場2 代杉木種子園。2019年12月，采摘28 個杉木無性系的球果，每個無性系3 個重復(fù)，每重復(fù)選取10 kg 球果進(jìn)行晾曬。對晾干后的球果進(jìn)行質(zhì)量測定，包括球果總重（包括種子）、種子重和出籽率。取出種子后，對種子進(jìn)行質(zhì)量測定，包括種子千粒重、種子優(yōu)良度、發(fā)芽率和發(fā)芽勢。

球果質(zhì)量測定：用電子天平（精確至0．01 g）分別測定每個無性系的球果總重和種子重。

出籽率=種子重/球果總重×100%（1）

種子質(zhì)量測定：每個無性系隨機(jī)選取300 粒種子，每100 粒種子為1 個重復(fù)，共3 個重復(fù)。將種子均勻放入鋪有濾紙的培養(yǎng)皿中，之后放入26 ℃恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，期間加入去離子水保持培養(yǎng)皿濕潤。連續(xù)5 天沒有種子發(fā)芽時，結(jié)束該無性系的發(fā)芽試驗(yàn)。每日統(tǒng)計(jì)發(fā)芽情況，計(jì)算發(fā)芽率和發(fā)芽勢。種子千粒重（g）為氣干狀態(tài)下1 000粒純凈種子的重量。

種子優(yōu)良度=優(yōu)良粒/參試種子數(shù)×100% （2）

發(fā)芽率=發(fā)芽種子數(shù)/參試種子數(shù)×100% （3）

發(fā)芽勢=發(fā)芽達(dá)到高峰期時發(fā)芽種子數(shù)/參試

種子數(shù)×100%（4）

1．3 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2007 和SPSS 19．0 軟件分別進(jìn)行匯總處理和方差分析，相關(guān)分析采用Pearson 相關(guān)系數(shù)法。

隸屬函數(shù)（與種實(shí)質(zhì)量正相關(guān)）計(jì)算公式為：反隸屬函數(shù)（與種實(shí)質(zhì)量負(fù)相關(guān)）計(jì)算公式為：式中，Xi為各指標(biāo)測定值，Xmin為各測定指標(biāo)的最小值，Xmax為各測定指標(biāo)的最大值。

2 結(jié)果與分析

2．1 不同無性系杉木球果質(zhì)量比較

球果最重的無性系為rs62（2．10 kg），比均值（1．71 kg）高21．81%；其次為rs56（2．05 kg），比均值高19．88%；最輕的無性系為rs61（0．85 kg），比均值低101．18%（表1）。種子最重的無性系為rs75（0．24 kg），比均值（0．16 kg）高50．00%；最輕的無性系為rs60（0．08 kg），比均值低100．00%。球果出籽率最高的無性系為rs75（18．07%），比均值（9．47%）高90．81%；其次為rs69（13．00%），比均值高37．26%；最低的無性系為rs60（5．41%），比均值低75．04%。

球果總重、種子重和出籽率的變異系數(shù)分別為17．88%、28．24%和27．70%。球果重和種子重大于均值1個標(biāo)準(zhǔn)差的無性系數(shù)量分別為2和4個，分別占無性系總數(shù)的7．14%和14．29%；出籽率大于10%的無性系數(shù)量為10個，占無性系總數(shù)的35．71%。

各指標(biāo)在無性系間均差異極顯著（P＜0．01），說明2 代杉木種子園球果各性狀具有明顯的遺傳差異，可為種質(zhì)篩選提供理論依據(jù)（表2）。

表1 不同無性系杉木球果及種子質(zhì)量Tab.1 Cone and seed qualities of different C.lanceolata clones

續(xù)表1 Continued

表2 不同無性系杉木球果及種子質(zhì)量方差分析Tab.2 Variance analysis on cone and seed qualities of different C.lanceolata clones

續(xù)表2 Continued

2．2 不同無性系杉木種子質(zhì)量比較

千粒重和優(yōu)良度最高的無性系分別為rs69（9．587 g）和rs66（84．67%），最低的無性系分別為rs76（4．005 g）和rs84（41．33%）（表1）。82．1%的無性系千粒重超過6．000 g，92．8% 的無性系優(yōu)良度高于60．00%。

發(fā)芽率最高的無性系為rs56（73．67%），其次為rs78（60．33%）、rs71（57．67%）和rs74（56．67%），4 個無性系的發(fā)芽率均超出均值1 個標(biāo)準(zhǔn)差以上；最低的無性系為rs76（11．00%）。

千粒重、優(yōu)良度、發(fā)芽率和發(fā)芽勢的均值分別為7．525 g、71．57%、36．66%和11．06%；極差分別為5．58 g、43．33%、62．67%和16．00%；變異系數(shù)分別為19．23%、12．85%、42．25%和43．45%。

各指標(biāo)在無性系間均差異極顯著（P＜0．01），單一質(zhì)量指標(biāo)在無性系間呈現(xiàn)不同多樣性（表2）。種子的發(fā)芽率和發(fā)芽勢變異系數(shù)較大，優(yōu)良度的變異系數(shù)最小，說明無性系間發(fā)芽率和發(fā)芽勢數(shù)據(jù)離散程度大，種子的優(yōu)良度較均衡。

2．3 杉木種子各質(zhì)量指標(biāo)間相關(guān)性分析

球果總重與種子重呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01），與種子優(yōu)良度呈顯著負(fù)相關(guān)（P＜0．05）；種子重與出籽率呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01），與種子千粒重呈顯著正相關(guān)（P＜0．05）；出籽率與種子千粒重呈顯著正相關(guān)（P＜0．05）；種子千粒重與發(fā)芽率和發(fā)芽勢呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01）；發(fā)芽率與發(fā)芽勢呈極顯著正相關(guān)（P＜0．01）（表3）。說明種子質(zhì)量受多因子影響，以上參數(shù)均可作為評價無性系種子品質(zhì)的指標(biāo)。

表3 不同無性系杉木球果及種子各主要指標(biāo)間的相關(guān)分析Tab.3 Correlation analysis on main indexes of seed and cone in different clones

續(xù)表3 Continued

2．4 杉木球果及種子質(zhì)量綜合評價

采用模糊數(shù)學(xué)對影響球果及種子質(zhì)量的多個指標(biāo)進(jìn)行轉(zhuǎn)換，對各質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行隸屬函數(shù)分析，得出質(zhì)量指標(biāo)綜合分?jǐn)?shù)U。無性系rs56 的綜合評價值最高（0．750）（表4）。按照35%的入選率，篩選出10 個無性系，依次為rs56、rs71、rs69、rs78、rs48、rs83、rs68、rs72、rs81 和rs75，可為杉木種子生產(chǎn)和苗木培育提供優(yōu)良種質(zhì)材料。

表4 不同無性系杉木球果及種子各性狀隸屬函數(shù)均值及綜合評價Tab.4 Means of membership function of different cone and seed traits and comprehensive evaluation for different C.lanceolata clones

續(xù)表4 Continued

3 結(jié)論與討論

種子產(chǎn)量及品質(zhì)對后期人工林的營建成效及產(chǎn)業(yè)發(fā)展有較大影響[8-9]。種子千粒重是預(yù)測種子園種子產(chǎn)量的重要指標(biāo)，體現(xiàn)了種子的飽滿程度；種子優(yōu)良度是評價種子質(zhì)量的重要依據(jù)[10-11]；出籽率是杉木種子園種子產(chǎn)量的重要衡量指標(biāo)。出籽率高不代表發(fā)芽率高[12]，出籽率與單株產(chǎn)果量相關(guān)性不顯著，與種子千粒重顯著相關(guān)[13-14]，本研究也得出相同的結(jié)果。杉木種子園出籽率均值一般在5%左右，超出10% 的無性系較少[15]，本試驗(yàn)中有35．71%的無性系出籽率高于10%，28個無性系的出籽率均高于5%，表明二代杉木種子園達(dá)到了高產(chǎn)的效果。

28 個無性系的球果總重、種子重、出籽率、種子千粒重、種子優(yōu)良度、發(fā)芽率和發(fā)芽勢均值分別為1．71 kg、0．16 kg、9．47%、7．525 g、71．57%、36．66%和11．06%；極差分別為1．25 kg、0．16 kg、12．66%、5．58 g、43．33%、62．67% 和16．00%；變異系數(shù)分別為17．88%、28．24%、27．70%、19．23%、12．85%、42．25%和43．45%。7項(xiàng)種子質(zhì)量指標(biāo)在不同無性系間均差異極顯著，發(fā)芽率與球果總重、種子重、出籽率、種子千粒重、種子優(yōu)良度和發(fā)芽勢均不存在單一的正相關(guān)性。本試驗(yàn)中，種子質(zhì)量指標(biāo)變異系數(shù)最大的為發(fā)芽勢（43．45%），其次為發(fā)芽率（42．25%）和種子重（28．24%），變異系數(shù)最小的是種子優(yōu)良度（12．85%），與一些文獻(xiàn)觀點(diǎn)相符[12,16]，說明杉木種子有較強(qiáng)的遺傳變異性，可為種子園高質(zhì)和高產(chǎn)無性系的選擇提供科學(xué)依據(jù)。

無性系對種子園種子品質(zhì)有很大影響，種子品質(zhì)在種子園建設(shè)和人工林營建中是入園和造林無性系選擇的重要指標(biāo)。按35%的入選率，選出10個優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)的無性系（rs56、rs71、rs69、rs78、rs48、rs83、rs68、rs72、rs81 和rs75），可為杉木種質(zhì)資源的保存和利用提供優(yōu)質(zhì)種質(zhì)材料。