灰色系统理论在马尾松种子园无性系再选择上的应用

吴昌华

摘 要：通过对漳平五一国有林场马尾松种子园132个无性系种子产量性状调查与木材比重测定及8a生自由授粉子代生长性状调查，应用灰色系统理论的关联度分析方法进行无性系多性状的关联度分析，以60%的入选率评选出79个无性系，其8a生子代平均单株材积、木材比重、无性系平均单株产种量可分别增长7.1%、2.2%、14.0%，可作为种子园去劣疏伐的依据。以15%的入选率评选出20个优良无性系，其8a生子代平均单株材积、无性系的木材比重及平均单株产种量可分别增长17.3%、8.9%、34.1%，可作为改良代种子园的优良材料。

关键词：灰色系统理论；关联度分析；马尾松；无性系；再选择

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2014）15-112-04

无性系再选择是种子园营建与管理的一项重要工作，通过无性系再选择为种子园去劣疏伐提供科学依据，为营建改良代种子园提供优良材料。以往对马尾松种子园无性系的再选择大多局限于子代生长性状的分析或生长性状与种子生产能力的联合选择，而忽视了木材质量性状。针对这一问题，本文应用灰色系统理论的关联度分析方法[1]对马尾松生长性状、木材比重性状、种子生产能力进行联合选择，以期达到提高种子生产能力和子代改良增益的目的。

1 马尾松种子园概况

马尾松种子园位于漳平五一国有林场桂东工区，地处东经117°30′，北纬25°07′，海拨450～750m，年平均气温20.3℃，年平均降雨量1 509mm，年平均蒸发量1 169mm，相对湿度80%，无霜期300d，土壤为厚层灰化红壤和山地红壤，主要植被为芭芒、芒萁骨、苦竹等。种子园于1985年用普通马尾松1a生实生苗定植砧木，株行距4m×4m，1987年采集优树1a生枝条进行嫁接建成初级无性系种子园，面积约33.33hm2。种子园分为10个大区，每个大区分为5～11个小区，每个小区包含20个左右的无性系，以完全随机的方式进行无性系配置。种子园于1991年开始进入开花结实，1995年开始郁闭，1997年郁闭度平均为0.68，进行第1次去劣疏伐，2001年进行第2次去劣疏伐，目前准备进行第3次去劣疏伐。

2 材料与方法

2.1 材料 材料来自漳平五一国有林场马尾松种子园132个无性系调查资料。1995-1997年对马尾松种子园各无性系的开花结实情况进行调查，包括单株产果量、单株产种量、出籽率、发芽率、千粒重以及花期同步性等。1994年对种子园各无性系实行单系采种、单系处理，1995年春容器育苗夏秋营造子代测定林，试验林采用分组随机区组设计，5株小区，9次重复，株行距1.7m×2.0m，2002年底调查子代测定林树高、胸径，用V=0.000062418H0.956825D1.855150公式计算单株材积。在第一次去劣疏伐中，结合疏伐工作采集各无性系胸高处5cm厚园盘，由南京林业大学制样和木材比重测定。

2.2 无性系评价指标的确定 由于种子园经营的主要目的是提供大量遗传品质优良的种子[2]，所以子代的速生丰产优质的遗传表现和种子园种子生产能力便是无性系评价的主要指标。以往大多采用子代的树高、胸径、材积和无性系的产果重、产种量、出籽率、千粒重等指标，忽视了木材质量指标。为了解决这个问题，又不致于性状大多、工作量太大，采用以子代8a生平均单株材积（V）代表速生丰产性状，以无性系的木材比重（M）代表木材质量性状，以无性系平均单株产种量（W）代表种子园种子生产能力作为无性系再选择的评选指标。

由于等权关联度只有在各性状同等重要时才可以评价不同无性系的优劣。事实上，各性状的重要性是不同的，并且会随时间、性状的变化而变化。因此，要按照各性状的相对重要性求得加权关联度，才能全面准确地评价无性系的优劣。考虑到材积可以代表子代生长性状指标，而且是无性系再选择的最主因素，权重值应该大一些；木材比重是木材质量的主要指标之一，但不能完全代表木材质量指标，权重值可以小一些；无性系单株产种量则由于调查时间较早，尚处于开花结实初期，性状表现可能不够充分，权重值也应小一些。综合上述因素，各性状权重值（WK）取值为：材积0.4，木材比重与无性系平均单株产种量各为0.3。由下列公式计算各参试无性系与“理想无性系”加权关联度。

3 计算过程

3.1 构造“理想无性系” 对马尾松种子园无性系综合评价时，选取一个“理想无性系”，要求主要性状优于参试无性系。本文取各性状在所有无性系中表现最大值组成“理想无性系”。“理想无性系”与参试无性系的主要性状指标见表1。

4 结果与分析

按照灰色系统理论关联度分析原理，关联度大的数列与参考数列最为接近。因此，可以按照加权关联度的大小作为无性系再选择的依据，即加权关联度越大综合性状表现越好，反之则越差。

马尾松种子园去劣疏伐保留无性系的选择。根据马尾松及相关树种的疏伐经验，疏伐强度确定为40%[3]，则入选率为60%，按表5加权关联度从大到小入选79个无性系作为去劣疏伐保留无性系，这79个无性系平均单株材积可达0.039 1m3，比群体平均值高出7.1%；木材比重平均为0.490 5g/cm3，比群体平均值高出2.2%；无性系平均单株产种量为92.96g，比群体平均值高出14.0%。

按照我国国家标准规定：面积10～30hm2的第一代无性系种子园应有50～100个无性系，第一代改良种子园所用无性系数为第一代的1/2～1/3[4]。为了提高改良增益又基本符合上述规定，确定入选率为15%，即按表5加权关联度从大到小入选20个优良无性系作为改良代种子园的建园材料，这20个优良无性系平均单株材积可达0.042 8m3，比群体平均值高出17.3%；木材比重平均达0.523 0g/cm3，比群体平均值高出8.9%；无性系平均单株产种量可达109.36g，比群体平均值高出34.1%，选择效果明显。

5 结论与讨论

应用灰色系统理论的关联度分析方法进行马尾松种子园无性系的再选择是可行的，它克服了多性状处于独立遗传、单位不同、数值不一难以比较的缺点，将多性状进行综合比较，不仅有利于提高种子园种子的生产能力，还提高了子代的改良增益。采用该方法的关键是构造一个科学合理的“理想无性系”和确定各性状的权重值，这2点均影响到分析结果的可靠性，最好由专家进行评议。本文以60%的入选率评选出79个无性系可作为种子园去劣疏伐的依据，以15%的入选率评选出20个综合性状优良的无性系，8年生子代单株材积、无性系木材比重及平均单株产种量可分别增长17.3%、8.9%、34.1%，选择效果明显，可作为改良代种子园建设的优良材料。

参考文献

[1]廖柏林.灰色系统理论在综合评选马尾松家系中的应用[J].福建林业科技，2003（1）：57-61.

[2]王明庥.林木育种学概论[M].北京：中国林业出版社，1980：95.

[3]胡集瑞.马尾松无性系种子园的去劣疏伐研究[J].江苏林业科技，1999，⑶：29-31.

[4]粱一池.林木育种原理与方法[M].厦门：厦门大学出版社，1997：325. （责编：张宏民）