53 個(gè)黑楊派無性系多性狀評(píng)價(jià)和選擇

薛俊昌，解淑玲，相吉龍，房彩麗，王貴瑕，喬艷輝，陳 迪，莊若楠，3，李善文，3，董玉峰，3，胡丁猛，3*

(1.沂水縣國有沂河林場(chǎng)，山東 沂水 276400；2.山東省林業(yè)科學(xué)研究院，山東 濟(jì)南 250014；3.山東濟(jì)南城市生態(tài)系統(tǒng)國家定位觀測(cè)研究站，山東 濟(jì)南 250014)

楊樹主要分布在北半球的溫帶地區(qū)，全世界共有100 多種，山東自然分布和人工栽培的有10 余種[1]。楊樹具有豐富的遺傳多樣性[2-4]，黑楊派（Section Aigeiros）楊樹是楊屬中最為速生的樹種，為高大落葉喬木，具有極高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值、碳匯價(jià)值和遺傳學(xué)價(jià)值，全世界使用的絕大多數(shù)栽培品種均源于黑楊派[5,6]。

本研究用引進(jìn)和雜交育種初選的53 個(gè)黑楊派無性系進(jìn)行栽培試驗(yàn)，并與當(dāng)?shù)刂髟云贩N進(jìn)行對(duì)比，以期從中選出生長快、干形好的優(yōu)良無性系，提高單位土地面積的木材產(chǎn)量，為山東省楊樹木材生產(chǎn)和生態(tài)產(chǎn)品價(jià)值實(shí)現(xiàn)提供重要品種。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

沂水縣位于魯中南地區(qū)、沂蒙山腹地。介于北緯35°36'—36°13'，東經(jīng)118°13'—119°03'之間，東鄰莒縣，西與沂源、蒙陰交界，南與沂南毗連，北與安丘、臨朐接壤，居沂河、沭河上游。沂水縣屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明。春季干燥，易發(fā)生春旱；夏季高溫高濕，雨量集中；秋季秋高氣爽，常有秋旱；冬季干冷，雨雪稀少。年平均氣溫10.53 ℃，年降水量764.6 mm。年平均日照時(shí)數(shù)為2420.5 h，無霜期206 天。試驗(yàn)地土壤類型屬于沂河沖積潮土，土壤質(zhì)地為砂質(zhì)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2018 年3 月，在沂水縣國有沂河林場(chǎng)營造黑楊派無性系區(qū)域試驗(yàn)林，參試無性系53 個(gè)，以當(dāng)?shù)氐闹髟云贩NI-69（P.deltoides ‘Lux’）和I-107（P.( canadensis ‘Neva’）為對(duì)照，選用1 根1 干苗木為造林材料，采用完全隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，4 株小區(qū)，4 次重復(fù)，株行距為4 m×5 m，試驗(yàn)林四周各設(shè)置2 個(gè)保護(hù)行，進(jìn)行常規(guī)撫育管理。2022 年12 月對(duì)試驗(yàn)林進(jìn)行生長量、干形等指標(biāo)測(cè)定并進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

1.3 測(cè)定和計(jì)算方法

樹高H（m）用測(cè)高器測(cè)量；胸徑D（cm）用圍尺在離地面1.3 m 處測(cè)量；冠幅C（m）用卷尺測(cè)量東西和南北2 個(gè)方向樹冠長度，并求其均值；尖削度T（cm/m）用自制夾子夾住樹干，測(cè)量直徑為10 cm（D10）或15 cm（D15）的（胸徑較大的用15 cm 的夾子，胸徑較小的用10 cm 夾子），用卷尺測(cè)量樹干直徑10 cm（D10）或15 cm（D15）至胸徑（D1.3）的長度L（m）；樹干通直度：系指樹干上下通直程度,用樹干彎曲的個(gè)數(shù)表示，0 分表示通直無彎，1 分表示有1 個(gè)彎，2 分表示有2 個(gè)彎，3 分表示有3 個(gè)或3 個(gè)以上的彎。用EXCEL 和SPSS 統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和計(jì)算。

樹干材積計(jì)算公式為：

式中：V-樹干材積，DBH-胸徑，H-樹高。

尖削度計(jì)算公式為：

式中：T 為尖削度，n 為10cm 或15cm，D1.3為胸徑，Hn為直徑為Dn時(shí)所對(duì)應(yīng)的樹高。

各指標(biāo)采用單因素方差分析，線性模型為：

重復(fù)力計(jì)算公式為：

式中：R——重復(fù)力，F(xiàn)-方差分析中無性系的F 值。

2 結(jié)果與分析

2.1 各指標(biāo)方差分析和重復(fù)力估算

各指標(biāo)的方差分析結(jié)果見表1，從中可以看出，各重復(fù)間差異不顯著，各無性系間的樹高、胸徑、材積、冠幅、樹干通直度、樹干尖削度等指標(biāo)差異極顯著，表明不同無性系間的生長指標(biāo)和形質(zhì)指標(biāo)變異極顯著。各指標(biāo)的重復(fù)力在0.7371～0.9073 之間（見表1），表明參試的黑楊派無性系生長、干形和冠形等指標(biāo)主要受遺傳因素控制，受環(huán)境因素影響較小。

表1 各個(gè)指標(biāo)的方差分析

2.2 各指標(biāo)的多重比較

樹高生長量的多重比較結(jié)果見表2，從中可以看出，4159、1601、1627、1620、1618 等5 個(gè)系號(hào)的樹高生長量較大，都大于14m；多重比較表明4159、1601、1627、1620、1618 等5 個(gè)無性系的樹高生長量與對(duì)照（I-69、I-107）在5%水平上差異顯著，且分別超過對(duì)照15.3%（I-69）以上和16.2%（I-107）以上，其中4159、1601超過對(duì)照20%以上。

胸徑生長量的多重比較結(jié)果見表3，從中可以看出，4159、江淮2 號(hào)、1627、1620、81、1618、1604、1609、2148、1615、5167 等11 個(gè)系號(hào)的胸徑生長量較大，都大于16cm；多重比較表明4159、江淮2 號(hào)、1627、1620等4 個(gè)無性系與對(duì)照I-107 在5%水平上差異顯著（其中4159、江淮2 號(hào)、1627 等3 個(gè)無性系與對(duì)照I-107在1%水平上差異顯著），與I-69 在1%水平上差異顯著； 且分別超過對(duì)照29.0%（I-69） 以上和20.4%（I-107）以上。

表3 不同無性系胸徑生長量的多重比較

材積生長量的多重比較結(jié)果見表4，從中可以看出，4159、1627、1620、江淮2 號(hào)、81、1601、1618 等材積在0.11m3以上；多重比較表明4159、1627、1620、江淮2 號(hào)、81、1601、1618 等7 個(gè)無性系的材積生長量與對(duì)照I-107 在5%水平上差異顯著，與對(duì)照I-69 在1%水平上差異顯著，且分別超過對(duì)照65.4%（I-69）以上和49.8%（I-107）以上，其中4159 超過對(duì)照112.5%（I-69）和92.4%（I-107）。

表4 不同無性系材積生長量的多重比較

冠幅生長量的多重比較結(jié)果見表5，從中可以看出，江淮2 號(hào)、1601、2-57、1617、5135、I-69、81、1620 等冠幅生長量均大于5m； 多重比較表明江淮2 號(hào)、1601、2-57、1617、5135、81、1620 等7 個(gè)無性系與對(duì)照I-69差異不顯著，與對(duì)照I-107 在5%水平上差異顯著，且高于對(duì)照（I-107）33.0%以上；江淮2 號(hào)、1601、2-57、1617 等4 個(gè)無性系與對(duì)照I-107 在1%水平上差異顯著，且高于對(duì)照（I-107）45.1%以上。

表5 不同無性系冠幅生長量的多重比較

由表6 可以看出，81、5135、I-107、3127、12-74、4159、江淮2 號(hào)等7 個(gè)無性系的樹干通直度較小，其中3127、12-74、4159、江淮2 號(hào)的通直度為0，小于I-107（0.0625），說明這4 個(gè)無性系樹干通直，沒有明顯彎曲。多重比較表明81、5135、3127、12-74、4159、江淮2 號(hào)等6 個(gè)無性系與對(duì)照I-69 在5%水平上差異顯著，與對(duì)照I-107 差異不顯著。

表6 各無性系樹干通直度比較

由表7 可以看出，10108、1609、1606、1612、1624、1608 等無性系尖削度大，在2.4 以上，其中10108、1609與其它4 個(gè)無性系（1606、1612、1624、1608）及對(duì)照（I-107）差異極顯著，說明其出材率極低。6108、1618、1622、166、3158 等5 個(gè)無性系尖削度在1.4 以下，且與對(duì)照I-107（2.1260）差異顯著；1618、1622、166、3158等4 個(gè)無性系均低于1.3，且與對(duì)照I-69（2.0719）差異顯著，其中3158 的尖削度為0.87，與對(duì)照差異極顯著，出材率最高。

表7 各無性系樹干尖削度比較

2.3 主成分分析

主成分分析結(jié)果見表8，根據(jù)特征根的累計(jì)貢獻(xiàn)率大于85%的原則，選取前3 個(gè)主成分（累計(jì)貢獻(xiàn)率為89.99%）。由每個(gè)主成分的特征向量組成及大小可以看出，第1 主成分主要反映樹高、胸徑、材積、冠幅等4個(gè)生長指標(biāo)的綜合表現(xiàn)，其值越大，說明生長越快；第2 主成分主要反映樹干通直度和樹干尖削度2 個(gè)與干形有關(guān)的形質(zhì)指標(biāo)綜合表現(xiàn)，其值越大，說明干形越差，反之干形越好；第3 主成分主要是反映冠幅和樹干尖削度2 個(gè)與樹形有關(guān)形質(zhì)指標(biāo)綜合表現(xiàn)，其值越大，說明冠幅大，干形差，可能是側(cè)枝粗壯，影響干形。

表8 各無性系多性狀主成分分析

各無性系前3 個(gè)主成分值見表9，從中看出第1 主成分值較大的無性系是4159、江淮2 號(hào)、1620、1601、1627、81、1618、1617；結(jié)合第2 主成分和第3 主成分值，得出如下結(jié)論：4159，1620，1601，1627，生長快，干形中等，分枝均勻；江淮2 號(hào)和81，生長快，干形中等，冠幅較大；1618，生長快，干形稍差，冠幅和尖削度較小。

表9 各無性系前3 個(gè)主成分值排序

2.4 聚類分析

采用系統(tǒng)聚類法，對(duì)樹高、胸徑、材積、冠幅、樹干通直度、樹干尖削度等6 個(gè)指標(biāo)進(jìn)行聚類分析，結(jié)果見圖1，在歐氏距離為15 處將53 個(gè)無性系分為3類，具體如下：

圖1 53 個(gè)黑楊派無性系系統(tǒng)聚類圖

第1 類包括13-22、5-5149、561 等41個(gè)無性系，其特征為生長量中等，干形不一；

第2 類包括4159、江淮 2 號(hào)、1620、81、1627、1618、1617、1601共8 個(gè)無性系，其特征為生長量大，干形較好；

第3 類包括166、3158、11-5 共3 個(gè)無性系，其特征為生長量較小，樹干有彎，其中166、3158 尖削度最小；11-5 尖削度較大，冠幅大；

第4 類只有1 個(gè)無性系，即10108，生長量較小，冠幅較小，干形中等，尖削度最大。

3 結(jié)論和討論

應(yīng)用生長指標(biāo)結(jié)合形質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行楊樹優(yōu)良無性系選育，是楊樹雜交后代評(píng)價(jià)的重要依據(jù)，黑楊派雜交后代生長性狀變異較大，能夠從中選出生長優(yōu)良的無性系[7-11]。本試驗(yàn)中，參試無性系生長量大、干形好的4159、江淮2 號(hào)、1620、81、1627、1618、1617、1601共8 個(gè)無性系，可以作為用材林的優(yōu)選品種在魯中南地區(qū)推廣應(yīng)用。

由于楊樹雜交后代適應(yīng)性和抗逆性強(qiáng)，多種用途開發(fā)[12-21]也成為楊樹研究的重要關(guān)注點(diǎn)。本試驗(yàn)中生長速度慢、干形差的4 個(gè)無性系166、3158、11-5、10108，可考慮在道路林、游憩林等景觀綠化模式中應(yīng)用，以降低更新成本，增加生物多樣性。

楊樹作為速生豐產(chǎn)樹種，可廣泛用于防護(hù)林、四旁綠化等，本試驗(yàn)利用河灘地造林進(jìn)行楊樹速生品種優(yōu)選，在造林空間相對(duì)縮小的情況下，對(duì)于保證國家木材安全具有重要意義，下一步應(yīng)研究這些優(yōu)選品種的高效栽培技術(shù)，為推廣應(yīng)用奠定良好的基礎(chǔ)。