巒大杉優良單株子代苗期初步選擇

許 冰，張璐穎，陳文榮，鮑曉紅，吳火和，張紀卯，張毅清

(1. 福建省林業科學研究院/國家林業局南方山地用材林培育重點實驗室，福建 福州 350012；2. 福州英華職業學院，福建 福州 350101； 3. 福建省國有來舟林業試驗場，福建 南平 353004)

巒大杉(Cunninghamiakonishii)亦稱臺灣杉木、蠻大杉等，為杉科(Taxodiaceae)杉木屬(Cunninghamia)常綠大喬木，是我國特有用材樹種，原產于中國臺灣中部以北山區海拔1 300～2 000 m地帶[1]。其木材材質優良兼有芳香氣味[2]，可用作建筑、造船等，具有較高經濟價值。20世紀80年代以來，福建、浙江等地開始引種巒大杉并取得良好效果[3-5]，不僅增加了引種地造林樹種的數量，也促進了我國臺灣地區與大陸林業科技工作交流和種質資源互補。近年來，巒大杉優良種質資源欠缺的問題日益凸顯，有關巒大杉的研究多數集中在育苗[6]、栽培[7-8]、生長規律[9]等方面，選育優良種質資源的系統性研究則較少。為解決巒大杉優良種質資源欠缺的問題，在前期研究的基礎上采集優良單株種子開展苗期遺傳測定及選擇，研究優良單株子代苗期的選擇，為巒大杉營造林生產提供優良種質材料。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福建省南平市延平區王臺鎮溪后村苗圃，坐標為北緯26°39′，東經117°56′，屬中亞熱帶季風性氣候，溫暖濕潤，年均溫19.4 ℃，年極端最高溫41.0 ℃，極端最低溫-6.5 ℃，年無霜期300 d左右，年降雨量約1 600 mm，年均相對濕度80%以上。苗圃海拔約120 m，圃地土壤為壤土，pH值5.3，肥力中等。

1.2 試驗材料與設計

試驗材料為從福建省南平來舟地區巒大杉林分中選出的優良單株子代苗，其環境因子及生長情況見表1。

表1 優良單株原產地環境因子及生長情況Tab.1 Environmental factors and growth of superior individuals in origin

2017年11—12月間采集優良單株種子，2018年3月初分家系(均為優良單株家系，下同)播種育苗。播種前做苗床，床面高出步道20 cm，苗床寬度1.1 m，床面上輔墊一層約1～3 cm厚黃心土。播種時將種子均勻撒播在育苗床(約200～250粒/m2)，其后進行常規育苗技術管理。每個家系播種1 m2作為一個小區，16個家系(小區)為一次重復，重復區內各處理小區隨機排列，試驗設計3個重復，共計48個處理小區。

1.3 數據調查與處理

2018年12月10日，在每個試驗小區中分別選取30株長勢中等的苗木測算苗高和地徑。從每個小區內分別選出5株苗高和地徑均接近均值的植株整株挖出，用以測定主根長度、根幅寬度、根生物量、枝干生物量及葉生物量。其中，根、枝干和葉的生物量測定方法為將相應材料經105 ℃殺青后，以85 ℃恒溫將材料烘至恒重后的質量[10]。

1.4 統計分析

(1)

(2)

表型變異系數PVC=S/X×100%

(3)

遺傳增益ΔG=(x-X)×(1-1/F)/X

(4)

方差分析和多重比較(新復極差法)采用Excel 2007軟件實現，主成分分析采用SPSS 22.0軟件實現。

2 結果與分析

2.1 巒大杉不同家系各指標方差分析

對巒大杉16個家系各指標進行方差分析，結果見表2。

表2 各指標方差分析結果Tab.2 Variance analysis of indicators

不同家系的各項指標除根生物量外，其他指標均表現顯著或極顯著差異，說明產生差異的原因主要是家系間較為豐富的遺傳變異；而不同家系的根生物量差異不顯著，其產生差異的原因主要是環境或其他因素。

巒大杉不同家系各指標多重比較結果顯示：16個家系中苗高以L22表現最優，顯著大于L26、L25、L16等8個家系，相比上述家系提高18.15%～103.97%，相比群體均值提高18.20%。地徑以L16最大，顯著大于L19、L20、L15等11個家系，相比這些家系提高16.11%～60.77%，相比群體均值提高21.04%。主根長以L17最大，顯著大于L19、L14、L15等8個家系，相比這些家系提高31.46%～110.78%，相比群體均值提高27.40%。根幅寬以L18最大，顯著大于L16、L23、L21等11個家系，相比這些家系提高27.57%～183.75%，相比群體均值提高51.55%。各家系的根生物量差異不顯著。枝干生物量和葉生物量均以L12最大，比群體均值分別高出50.00%和47.87%(表3)。

表3 各指標多重比較結果Tab.3 Multiple comparisons of indicators

上述分析結果可知，不同家系間各項指標差別較大，各項指標對應的最優家系較為分散，且本試驗參試指標較多，因此需要對上述指標提取主成分后再進行評價。

2.2 巒大杉各家系各指標遺傳參數分析

對不同家系進行選擇，需要明確參選群體的遺傳組成和遺傳參數[11]，巒大杉不同家系各指標遺傳參數見表4。

表4 各指標遺傳參數Tab.4 Genetic parameters of indicators

各項指標遺傳變異系數均較小，其中最大的為根幅寬，遺傳變異系數為28.54%，說明不同家系各項指標普遍具有較強的遺傳效應。不同家系巒大杉苗木除根生物量外的其他指標廣義遺傳力均較大，尤其是苗高、地徑、主根長和根幅寬4項指標，遺傳力均達到50%以上，枝干生物量和葉生物量遺傳力也達到了30%以上。而根生物量的遺傳力只有12.80%，這也許是試驗誤差或其他原因造成的。因此，針對苗高、地徑、主根長、根幅寬、枝干生物量和葉生物量6項指標對巒大杉家系進行選擇具有較高可靠性，有益于獲得較大遺傳增益。

2.3 巒大杉各家系綜合評價

對16個巒大杉家系的上述6項指標進行主成分分析，結果見表5。

表5 主成分分析結果Tab.5 Results of principal component analysis

主成分1和主成分2方差貢獻率分別為50.437%和24.930%，累計貢獻率達75.366%，即2個主成分負荷6個指標75.366%的信息量，可以使用2個主成分對巒大杉家系進行評價。觀察各指標對應向量值可知，主成分1主要與枝干生物量、葉生物量、地徑、苗高、主根長有關，而主成分2主要與根幅寬、主根長和地徑有關。以各個主成分方差貢獻率為相應主成分權重計算總評分，則可得2個主成分及總評分計算公式如下：

主成分1評分T1=0.636X1+0.757X2+

0.581X3+0.186X4+0.936X5+0.894X6

(5)

主成分2評分T2=-0.553X1+0.352X2+

0.469X3+0.872X4-0.270X5-0.108X6

(6)

總評分T=50.437%T1+24.930%T2

(7)

式中X1、X2、X3、X4、X5、X6分別表示某家系苗高、地徑、主根長、根幅寬、枝干生物量和葉生物量。根據上述公式計算各家系總評分如表6。

表6 家系綜合得分及排名Tab.6 Comprehensive score and ranking of families

以20%作為入選率，選擇總評分最高的3個家系，即L23、L18和L22作為本次試驗的優良家系。入選家系的苗高、地徑、主根長、根幅寬、枝干生物量、葉生物量的遺傳增益分別達到14.45%、7.22%、13.38%、15.61%、13.26%和10.42%。

3 小結

收集福建省南平來舟地區的16個巒大杉優良單株家系開展苗期遺傳測定，結果表明，不同家系一年生苗木的苗高、地徑、主根長、根幅寬和葉生物量均差異極顯著，枝干生物量差異顯著，根生物量差異不顯著。苗高、地徑、主根長和根幅寬4項指標的最優家系分別是L22、L16、L17和L18，枝干生物量和葉生物量的最優家系均為L12，上述各指標最優值分別比對應群體均值提高18.20%、21.04%、27.40%、51.55%、50.00%和47.87%。不同家系的各項指標中只有根生物量的廣義遺傳力較低，其他指標的遺傳力均高于30%，具有中等或較高遺傳力，通過選育定向改良的潛力較大、可靠性較強。通過主成分分析從6個指標中提取出2個主成分，可以負荷其75.366%的信息量。以各個主成分方差貢獻率為權重對各家系主成分評分進行加權計算，得出不同家系總評分及綜合排名，以20%入選率選出L23、L18和L22作為本試驗最優家系，其苗高、地徑、主根長、根幅寬、枝干生物量、葉生物量的遺傳增益分別達到14.45%、7.22%、13.38%、15.61%、13.26%和10.42%。鑒于本次研究只針對前期選擇的16個優良單株子代的苗期生長狀況進行分析評價，后期還有待于增選更多優良單株開展家系子代測定試驗研究。