杉木二代種子園種實產(chǎn)量與質(zhì)量分析

程 琳，陳曉明，譚文婧，藍 肖，陳 琴，陳代喜，戴 俊，黃開勇，梁 機，賈盛強，莫紹鋒，黃詠昕

（1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院/國家林業(yè)局中南速生材繁育實驗室/廣西優(yōu)良用材林資源培育重點實驗室/廣西杉木良種培育中心，南寧 530002；2.融水苗族自治縣國營貝江河林場，廣西 融水 545300；3.廣西大學(xué)林學(xué)院，南寧 530005）

杉木（Cunninghamia lanceolata）作為中國南方重要的用材林樹種之一，具有生長迅速、材質(zhì)優(yōu)良的特性，具有重要的經(jīng)濟價值和生態(tài)效應(yīng)［1-4］。廣西是中國杉木的主產(chǎn)區(qū)之一，近5年內(nèi)年均杉木造林面積逾5萬hm2，年需良種苗木超1.4億株［5］。市場對良種的需求逐年增加，種子園每年生產(chǎn)出品質(zhì)優(yōu)良的種子，可解決林場和社會良種不足的問題［6］。種實質(zhì)量和產(chǎn)量代表著樹種的品質(zhì)和經(jīng)濟價值，是培育良種壯苗的前提和基礎(chǔ)，對推進良種化進程具有重要意義。

截至目前，學(xué)術(shù)界對杉木種子園管理［7，8］和經(jīng)營［9，10］開展了大量研究，但是對二代杉木種子園球果和種子產(chǎn)量和質(zhì)量的報道不多。因此，本研究以二代杉木種子園的22個無性系為研究對象，分別對不同無性系杉木球果以及種子的產(chǎn)量和質(zhì)量進行分析、比較；在此基礎(chǔ)上，對種實產(chǎn)量和質(zhì)量的9個主要指標進行了變異分析、相關(guān)性分析和聚類分析，以期了解杉木球果、種子產(chǎn)量和質(zhì)量的變異規(guī)律，為解決廣西杉木人工造林良種壯苗供應(yīng)不足的瓶頸問題，也為加速廣西杉木良種化進程和提升國家木材戰(zhàn)略儲備基地建設(shè)效果提供科學(xué)理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗點位于廣西融水縣貝江河林場（109°16′E，25°05′N），土壤以紅壤為主，pH為5.0～6.0。地屬溫潤亞熱帶季風氣候，年平均氣溫18.8℃，年均日照1 379.7 h，年均降雨量1 824.8 mm，雨量充沛，氣溫適宜，適合杉木生長。

1.2 試驗方法

試驗材料來自貝江河林場國家級杉木良種基地二代杉木種子園。2019年12月對22個杉木無性系進行球果采摘，每個無性系選取10 kg球果進行晾曬，并對曬干后的球果質(zhì)量進行測定。試驗分別對球果產(chǎn)量（球果重）、球果質(zhì)量（球果長、球果寬、果形指數(shù)）、種子產(chǎn)量（種子重）和種子質(zhì)量（優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重、澀粒率）9個指標進行測定。

1.3 試驗指標測定

種實產(chǎn)量指標測定：試驗材料設(shè)22個無性系號，用電子天平分別對種子重（種子產(chǎn)量）、球果重（球果產(chǎn)量）進行分類測定。

球果質(zhì)量指標測定：試驗材料設(shè)22個無性系號，每個號取40個球果，用游標卡尺測量球果長和寬，果形指數(shù)=球果長/球果寬。

種子質(zhì)量指標測定：每個試驗號隨機選300粒種子，每100粒為1個重復(fù)，共設(shè)3個重復(fù)。將種子均勻鋪設(shè)在培養(yǎng)皿中，放入恒溫培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，期間保持26℃，加入去離子水保證培養(yǎng)皿濕潤。連續(xù)5 d均無種子發(fā)芽時結(jié)束試驗［11］。每日統(tǒng)計發(fā)芽情況，計算發(fā)芽率、發(fā)芽勢和發(fā)芽指數(shù)。千粒重：指在氣干狀態(tài)下的1 000粒純凈種子的重量；種子優(yōu)良度=（優(yōu)良粒/測定種子粒數(shù)）×100%；發(fā)芽率=（發(fā)芽種子數(shù)/試驗種子數(shù)）×100%；澀粒率=（澀粒數(shù)/測定種子粒數(shù)）×100%。

1.4 統(tǒng)計與分析

采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件分別進行數(shù)據(jù)匯總處理和制圖、方差分析和聚類分析，相關(guān)分析采用Pearson相關(guān)系數(shù)法。

2 結(jié)果與分析

2.1 杉木種子園種實質(zhì)量差異性分析

22個杉木無性系中，球果長、球果寬、果形指數(shù)均值分別為27.27 mm、24.40 mm、1.12；標準差依次為2.35 mm、2.14 mm、0.04；變異幅度依次為23.60～33.47 mm、21.02～29.42 mm、1.03～1.21（表1）。球果長、球果寬和果形指數(shù)大于均值的個數(shù)分別為12、9、10個，占參試無性系的比重依次為54.55%、40.91%、45.45%；大于均值1個標準差的無性系個數(shù)分別是3、4、5個，占比依次為13.64%、18.18%和22.73%（表2）。

22個杉木無性系中，種子優(yōu)良度、發(fā)芽率和澀粒率均值依次為73.88%、35.21%和19.45%；標準差分別為9.62%、17.19%和9.11%；變異幅度為41.33%～89.33%、5.67%～73.67%和7.33%～53.33%；極差分別為48.00%、68.00%和46.00%（表1）。種子澀粒率、優(yōu)良度、發(fā)芽率大于均值的無性系數(shù)量占參試無性系的比重分別是36.36%、54.55%、59.09%，大于均值1個標準差的無性系占比依次為9.09%、18.18%、13.64%（表2）。

表1 杉木種子園種實質(zhì)量、產(chǎn)量及千粒重

球果長、球果寬、果形指數(shù)、澀粒率、優(yōu)良度和發(fā)芽率在不同無性系間均存在極顯著差異（表2）。種實質(zhì)量變異程度依次為發(fā)芽率＞澀粒率＞優(yōu)良度＞球果寬＞球果長＞果形指數(shù)。其中，發(fā)芽率變異系數(shù)最大，為48.82%，果形指數(shù)變異系數(shù)最小，為3.63%，整體來看，種子質(zhì)量性狀變異性均高于球果。

2.2 杉木種子園種實產(chǎn)量與千粒重差異性分析

由表1可看出，22個杉木無性系中，球果產(chǎn)量、種子產(chǎn)量和千粒重均值分別為1.71 kg、0.16 kg、7.01 g；標準差依次為0.30 kg、0.04 kg、1.49 g。種子產(chǎn)量極差為0.15 kg，變幅為0.08～0.23 kg；千粒重極差是4.96 g，變幅為4.00～8.97 g；球果產(chǎn)量極差為1.15 kg，變幅是0.95～2.10 kg。從變異結(jié)果來看，種子產(chǎn)量變異系數(shù)最高（27.92%），其次是千粒重（21.19%）和球果產(chǎn)量（17.34%）。因此，種子產(chǎn)量變異程度高于球果產(chǎn)量和千粒重。

從表2得出，球果產(chǎn)量、種子產(chǎn)量和千粒重在杉木無性系間均存在極顯著差異。球果產(chǎn)量大于均值的無性系有12個，占參試無性系的54.55%；大于均值1個標準差的無性系個數(shù)有2個，占比9.09%。22個杉木參試無性系中，種子產(chǎn)量大于均值的占比為54.55%，大于均值1個標準差的無性系個數(shù)為5個，占比為22.73%。11個無性系千粒重大于均值，5個無性系千粒重大于均值1個標準差，分別占參試無性系的50.00%和22.73%。

表2 杉木參試無性系變異分析

2.3 杉木種實各品質(zhì)性狀的相關(guān)性分析

由表3可知，杉木球果產(chǎn)量與種子產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.655；球果長與球果寬、千粒重呈極顯著正相關(guān)，與發(fā)芽率呈顯著正相關(guān)；球果寬與千粒重呈極顯著正相關(guān)；優(yōu)良度與澀粒率呈極顯著負相關(guān)；發(fā)芽率與千粒重呈顯著正相關(guān)；說明各指標間存在相關(guān)性，可為杉木進一步遺傳改良提供理論依據(jù)。

表3 種實產(chǎn)量與質(zhì)量主要性狀間的相關(guān)分析

2.4 杉木種子園種實各性狀聚類分析與評價

以平方歐式距離為遺傳距離，對22個杉木無性系10個種實產(chǎn)量與質(zhì)量性狀進行聚類，結(jié)果見圖1。從圖1可看出，在歐式距離為13時，22個品種可分為4類。

圖1 杉木無性系種實聚類分析結(jié)果

第Ⅰ類群（8個無性系）包括：ED4、ED14、ED3、ED8、ED19、ED17、ED16、ED12；屬于種實質(zhì)量與產(chǎn)量均優(yōu)的類型。類群球果產(chǎn)量、球果長、球果寬、果形指數(shù)、種子產(chǎn)量、優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重和澀粒率均值分別為：1.86 kg、28.50 mm、25.84 mm、1.10、0.18 kg、74.67%、47.50%、8.273 g和18.42%（表4）。

表4 杉木種子園種實品質(zhì)性狀聚類分析結(jié)果

第Ⅱ類群（5個無性系）包括：ED7、ED9、ED11、ED18、ED 21；屬于種實產(chǎn)量較高的類型。類群球果產(chǎn)量、球果長、球果寬、果形指數(shù)、種子產(chǎn)量、優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重和澀粒率均值分別為：1.90 kg、26.11 mm、22.87 mm、1.14、0.19 kg、71.73%、24.73%、5.382 g和21.20%。

第Ⅲ類群（8個無性系）包括：ED6、ED10、ED20、ED2、ED15、ED1、ED13、ED5；屬于種實質(zhì)量較好的類型。類群球果產(chǎn)量、球果長、球果寬、果形指數(shù)、種子產(chǎn)量、優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重和澀粒率均值分別為：1.40 kg、26.43 mm、23.48 mm、1.13、0.11 kg、78.50%、31.67%、6.654 g和15.17%。

第Ⅳ類群（1個無性系）包括：ED 22；屬于種子澀粒率較高的類型。類群球果產(chǎn)量、球果長、球果寬、果形指數(shù)、種子產(chǎn)量、優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重和澀粒率均值分別為：2.00 kg、30.02 mm、27.97 mm、1.07、0.17 kg、41.33%、17.67%、7.911 g和53.33%。

3 小結(jié)與討論

球果和種子產(chǎn)量作為重要的經(jīng)濟指標［12］，種實質(zhì)量作為重要的品質(zhì)指標［13］，發(fā)芽率是評定種子活力的重要指標［14］，研究種實產(chǎn)量和質(zhì)量［15］變異規(guī)律具有重要意義。千粒重作為杉木產(chǎn)量的直接決定性因素之一，其大小與種子質(zhì)量密切相關(guān)［16］。

杉木球果產(chǎn)量、種子產(chǎn)量均值分別為1.71、0.16 kg；杉木球果長、果形指數(shù)、球果寬、優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重、澀粒率均值依次為27.27 mm、1.12、24.40 mm、73.88%、35.21%、7.01 g、19.45%。杉木球果產(chǎn)量、球果長、果形指數(shù)、球果寬、種子產(chǎn)量、優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重、澀粒率標準差分別為0.30 kg、2.35 mm、0.04、2.14 mm、0.04 kg、9.62%、17.19%、1.49 g、9.11%；大于均值1個標準差的無性系個數(shù)占參試無性系的比重分別是9.09%、13.64%、18.18%、22.73%、22.73%、18.18%、13.64%、22.73%、9.09%。變異系數(shù)大小排序為發(fā)芽率（48.82%）＞澀粒率（46.82%）＞種子產(chǎn)量（27.92%）＞千粒重（21.19%）＞球果產(chǎn)量（17.34%）＞優(yōu)良度（13.02%）＞球果寬（8.77%）＞球果長（8.62%）＞果形指數(shù)（3.63%）；發(fā)芽率變異程度高于優(yōu)良度和澀粒率，與相關(guān)研究結(jié)果一致［17，18］。

杉木種實參試指標在無性系間均存在極顯著差異。球果產(chǎn)量和種子產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，與相關(guān)研究［19］結(jié)果一致；種子優(yōu)良度與澀粒率呈極顯著負相關(guān)；發(fā)芽率與球果長、千粒重呈顯著正相關(guān)；千粒重與球果長、球果寬呈極顯著正相關(guān)。球果產(chǎn)量、質(zhì)量與種子產(chǎn)量、質(zhì)量間存在相關(guān)性［20］，說明篩選出種實產(chǎn)量和質(zhì)量均佳的無性系是可以實現(xiàn)的。

通過對無性系9個種實產(chǎn)量和質(zhì)量指標進行聚類分析，可將22個無性系分為4類。其中類群Ⅰ屬于種實產(chǎn)量與質(zhì)量俱佳的類型，包括8個無性系：ED4、ED14、ED3、ED8、ED19、ED17、ED16、ED12；球果產(chǎn)量、球果長、果形指數(shù)、球果寬、種子產(chǎn)量、優(yōu)良度、發(fā)芽率、千粒重和澀粒率均值分別為1.86 kg、28.50 mm、1.10、25.84 mm、0.18 kg、74.67%、47.50%、8.273 g和18.42%。研究表明，無性系可作為種子園建設(shè)的重要材料來源［21］，可為種子園入園提供優(yōu)良種質(zhì)資源，同時為良種選育和產(chǎn)業(yè)化進程提供理論支撐。