云杉3个种103个家系175个无性系选

赵新华,王军辉,祁松,田开春,胡华,刘军,黄成名,祁万宜

(1.湖北省宜昌市国有大老岭林场,湖北 宜昌 443005;2.国家林业局林木培育重点实验室 中国林业科学研究院林业研究所,北京 100091;3.湖北省宜昌市夷陵区国有樟村坪林场,湖北 宜昌 443145;4.湖北省宜昌市林业科学研究所,湖北 宜昌 443111)



云杉3个种103个家系175个无性系选

赵新华1,王军辉2,祁松1,田开春3,胡华4,刘军3,黄成名4,祁万宜4

(1.湖北省宜昌市国有大老岭林场,湖北 宜昌 443005;2.国家林业局林木培育重点实验室 中国林业科学研究院林业研究所,北京 100091;3.湖北省宜昌市夷陵区国有樟村坪林场,湖北 宜昌 443145;4.湖北省宜昌市林业科学研究所,湖北 宜昌 443111)

摘要：以引自在甘肃省小陇山林科所经过苗圃测定3年生云杉3个种103个家系和175个无性系为研究对象,观测各种、家系和无性系的成活率和保存率、树高、当年新梢长、地径、东西和南北平均冠幅、顶轮分枝数,并对种、家系和无性系间 6 个生长性状指标进行了分析,综合选择出优良种、家系和无性系。结果表明:云杉种、家系和无性系间6个生长性状间均存在极显著差异;主要生长指标树高与其它生长指标都存在极显著的相关;多性状综合选择出1个优良欧洲云杉种16个优良家系和无性系现实遗传增益6年生平均树高比其它2个种平均树高提高26.7 %,当年抽稍提高70.3 %,地径提高50 %,冠幅提高36.9 %,顶轮分枝数66.7 %,保存率提高21.2 %。这个优良种16个优良家系和无性系的现实遗传增益6年生平均树高比其它 240个家系和无性系平均树高提高24.9 %,当年抽稍提高72.3 %,地径提高38.5 %,冠幅提高31.9 %,保存率提高29 %。

关键词：云杉种,家系,无性系,生长量,选择

1引言

全球云杉属含45个种,为北半球广布种,是构成环极及低纬度高海拔梯度顶级群落的主要建群种，在陆地生态系统中占有重要的生态位。云杉材性优良,单位株数多、群体密度大、单位面积蓄积量高,是优良大径材树种,并且经营成本较低,是世界性制浆及结构材的主要原料,在世界寒、温带针叶用材林中具有十分重要的地位,在我国位10大树种(类)之一,总蓄积居十大树种的第三位。云杉是高级纸浆、建筑结构材,我国2013年进口原料中16 %,锯材中43.3 %为云杉材。从木材安全角度考虑,应加强本树种(类)的研究力度。

我国分布有18个种7个变种,主要分布在西部高山区和北方高纬度地区,是我国西部高山区的主要建群种,云杉属物种多、适生区广,可种植地区占国土面积的1/3,已成为这些地区重要工业用材树种和生态树种。云杉属树种虽然重要,但未受重视。虽有立项,路线传统,却不能适应现代民生林业和生态林业发展的需求。由于云杉早期生长缓慢的生物学特性,遗传改良开展又晚,致使我国在云杉遗传改良研究方面不仅大大落后于世界同类树种水平,也比国内其他树种落后的多,严重制约了云杉人工林的发展和经营效益的提高。国内虽然开展研究已有30多年的历史,但规模小、技术路线传统,远远落后世界水平,30多年研究未变成生产力。但云杉又为我国高寒区域广泛分布的不可替代的用材、生态树种,加强其研究是国家生态建设和用材林营造的迫切需求[1]。

现在欧美各国已把云杉无性系选择、发展无性系林业作为研究中心,特别是加拿大还把优良家系的体胚产业化育苗作为商品性林业的主体路线,以体胚为支撑的家系林业、无性系林业和种源杂种利用是云杉遗传改良的方向。为了加快北亚热带云杉遗传改良的进程,需要营建国际化的种质资源库,收集保存全世界丰富的云杉种质资源,拓展北亚热带云杉遗传改良的基础研究和繁育平台,构建具有北亚热带云杉气候资源特点的快捷遗传改良和良种化现代体系。为此,再一次在中国林科院林业研究所的支持指导下,于2012年春营造了云杉3个种103个家系和175个无性系试验林;目的在于利用早期选择及多阶段选优开展优良种、家系和无性系的选择,为发展北亚热带云杉种、家系和无性系提供科学依据[2]。

2材料与方法

2.1试验材料

全部试验材料云杉3个种103个家系175个无性系试验林的3年生苗木由中国林业科学研究院林业研研究所提供,并安排在国家云杉良种基地甘肃省小陇山林业实验局林业科学研究所播种和扦插育苗,2012年3月湖北省宜昌市林业科学研究所调运云杉3个种103个家系175个无性系3年生苗木7 640株,到试验点宜昌市夷陵区国有樟村坪林场移苗和造林[3]。

2.2试验点概况

云杉3个种103个家系175个无性系试验林选择在湖北省宜昌市夷陵区国有樟村坪林场伐区,东经111°4′～111°13′,北纬31°11′～31°18′,海拔900～1 962 m。该场森林资源现有总面积10.8万亩,活立木蓄积47.5万m3,森林覆盖率达95.8 %。植被属北亚热带“秦巴山地”落时阔叶林和针叶林带,已知的有植物82科392种。试验林海拔1 500 m左右,坡度20°左右,坡位中上部,坡向东西。天然针阔叶树混交林的采伐迹地,天然针阔叶树以少量杉木(Cunninghamialanceolata)、马尾松(pinusmassnianaLamb)、锥栗(Castaneahenryi(Skan)Rehd.etWils)、茅栗(C.seguiniiDode)、大叶杨(PopulusiasiocarpaOliv) 和漆树(Toxicodendronvernicifluum)为主,林下灌木以天然盐肤木(RhuschinensisMill.)、宜昌木姜子(LitseaichangensisGamble)、箬叶竹(IndocalamuslongiauritusH.M)、卵果蔷薇(RosahelenaeRehd.etWils)为主,藤本类以葛藤(Argyreiaseguinii(Levl)Van.ex Lev)、青藤(Cocculustrlopus(Thumb.)Dc.)、猕猴桃(Actinidiachinensispanch)为主和草本蕨类(Pteridophyta)等植物为主[4]。属亚热带季风湿润气候,年平均气温为12.6 ℃,无霜期205 d左右,极端端最低温-20 ℃、最高温度为37 ℃,昼夜日差温度达9～12 ℃,年隆雨量1 450～1 900 mm,年蒸发量为900～1 000 mm,相对湿度为70～80 %,常年云雾较多[5]。土壤类型主要以花岗岩发育而成的山地黄棕壤、黄壤为主,pH值在6.1～7.2之间,土层平均厚度为50～110 cm,土壤肥沃[6]。

2.3营林措施

云杉3个种103个家系175个无性系试验林幼林抚育管理时间为第1年分别在6月中旬和8月上旬及9月下旬各抚育1次,共3次;以后连续3年在7月和9月中旬各抚育1次,每年2次。抚育方法采用全面割灌、除草。同时,常年做好护林防火和病虫害防治工作[7]。

2.4试验方法

云杉3个种103个家系175个无性系试验林以国际林联制定的种源试验方案和我国林木遗传育种学为指导,采用随机完全区组田间试验设计[8],2行×2株4株方形小区,欧洲云杉家系15次重复和无性系4次重复,依山顺势纵向、横向排列长方形,每个方块家系和无性系边长为20 m×20 m,面积为400 m2,正方形内25个家系号100株、20个无性系号80株;川西云杉云南家系和长叶云杉家系18～100株,无重复,长方形块状;每个系号均挂有标牌,每个方块四角处均栽高50 cm水泥桩作永久性标识[9]。试验林面积2 hm2。2011年和2012年冬季对造林地进行全面清理,并根据田间试验林要求用皮尺量距,白石灰打点,小区、重复间用白石灰打线挖沟界。穴状整地,规格50 cm×50 cm×40 cm。2012年和2013年3月苗木根部用泥浆浆根造林,株行距无性系均为2m×2m,云杉3个种103个家系175个无性系试验林四周围用天然针阔林为主隔离带保护区[10]。

2.5数据处理

云杉3个种103个家系175个无性系试验林调查成活率、保存率和在冬季树木生长停止后进行每木生长调查,测量指标包括树高、当年新稍生长、地径、南北平均冠幅、顶轮分枝数。用算术平均法分小区统计平均成活率和保存率及各项生长量。采用统计学软件SAS/STAT 6.12软件中PROCANOVA过程计算进行统计学分析[11]。

3结果与分析

3.1造林成活率和保存率

2012年和2013年10月调查了云杉3个种103个家系175个无性系田间试验林成活率为100 %;2015年10月调查了云杉3个种103个家系175个无性系试验林保存率,其中川西云南66个家系中有15个家系不适应试点生长被自然陶汰了,即云杉3个种88个家系175个无性系试验林6年生保存率,变动幅度在33 %～95 %之间,平均为62 %;选择出云杉1个优良欧洲云杉种试验林保存率,变动幅度在51 %～84 %之间,平均为68 %;22个优良家系和无性系试验林保存率,变动幅度在21 %～100 %之间,平均为68 %。

3.2生长量方差分析

优良欧洲云杉3个家系和13个无性系田间试验林6年生时保存率和生长量的差异见表1。从表1 中看出,优良欧洲云杉3个家系和13个无性系造林6年保存率和生长量方差分析,各区组间的差异不显著,即区组间的土壤条件基本相似;优良欧洲云杉家系和无性系树高生长差异达到极显著水平。可知虽然其它各项生长量已逐渐表现出生长差异,但该差异还未达到极显著性水平;这可能是因为林木栽植时间还较短、而使林分生长还没有达到分化程度所致。

表1　优良欧洲云杉家系和无性系生长量方差分析

3.3生长量相关分分析

对优良欧洲云杉3个家系和13个无性系系田间试验林6 年生时各生长量指标的相关分析结果见表2。从表2中看出,2015年6 年生时树高和当年抽新稍之间的相关系数为0.900,树高与地径0.646,树高和冠幅之间的相关系数为0.736,树高和顶轮分枝数之间的相关系数为0.517,地径和冠幅之间的相关系数为0.622,地径和顶轮分枝数之间的相关系数为0.719,顶轮分枝数和冠幅之间的相关系数为0.639,均在 0.05 以上;对应的 P 值都接近 0,表示指标间具有极显著的正相关关系。

表2　云杉3个种优良家系和无性系相关分析

注:样本均为22个,“**”表示P<0.01,极昱著相关。

3.4优良种、家系和无性系生长量比较

云杉3个种88个家系175个无性系田间试验林造林保存率和6年生长量统计结果表3看出,至2015年 6年生时欧洲云杉优良家系平均生长量最大,平均树高达 86.2 cm;树干通直,树皮黑褐色,针叶绿色,未有发现病虫为害和倒伏,生长势好[15]。其中欧洲云杉优良家系16/pab10ts017号6年生时单株最大树高151.0 cm,当年抽稍 41.0 cm,地径2.5 cm,冠幅74.0 cm,顶 分技数5个,保存率100 %。樟村坪林场的云杉3个种88个家系175个无性系 6年生试验林的树高生长量与 20 世纪 80 年代引入至大老岭林场的华山松[12]、油松和巴山松[13]、美国花旗松以及欧洲云杉德国种源(8601)[14]7年生试验林的生长量比较结果见表3。

表3　云杉3个种88个家系和175个无性系平均生长量比较

4结语

(1)2009～2015年历时7年,多性状综合选择出 1个优良欧洲云杉种16个优良家系和无性系现实遗传增益。[15][16]6年生平均树高比其它 2个种平均树高提高26.7 %,当年抽稍提高70.3 %,地径提高50 %,冠幅提高36.9 %,顶轮分枝数提高66.7 %,保存率提高21.2 %。这个优良种16个优良家系和无性系的现实遗传增益6年生平均树高比其它 240个家系和无性系平均树高提高24.9 %,当年抽稍提高72.3 %,地径提高38.5 %,冠幅提高31.9 %,保存率提高29 %。

(2)在樟村坪林场营造的6年生欧洲云杉优良家系和无性系平均树高比川西云杉云南优良家系平均树高提高36.8 %,当年抽稍提高231.1 %,地径提高50 %,冠幅提高26.5 %,顶轮分枝数66.7 %,保存率提高116.2 %。比长叶云杉优良家系平均树高提高18.1 %,当年抽稍提高14.6 %,地径提高63.6 %,冠幅提高50.8 %,顶轮分枝117.4 %。

(3)樟村坪林场6年生选择出1个优良欧洲云杉种现实遗传增益平均树高比引入至大老岭林场的南北方华山松的平均树提高38.6 %,比南北方巴山松平均树高提高68.2 %,比北方油松的平均树高提高79.6 %;比美国花旗松平均树高提高27.3 %;比欧洲云杉德国种源(8601)平均树高提高45.5 %。

参考文献：

[1] 王军辉,张守攻,石淑兰,等.对外引工业用针叶树种木材化学组成与纤维形态的研究[J].河北农业大学学报,2005,28(4);38～42.

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[4] 郑万均.中国树木志(第一卷)[M].北京:中国林业出版社,1983.

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[6] 许松林,赵传良,王勋朗,等.宜昌土壤[M].中国地质大学出版社,2002.

[7] 孙晓梅,张守攻,祁万宜,等.北亚热带高山区日本落叶松造林整地与抚育技术的研究[J].林业科学研究,2007,20(2);235～240.

[8] [英]R.福克纳.林木种子园[M].北京:中国林业出版社,1981.

中图分类号：S791.27

文献标识码：B

文章编号：1674-9944(2016)01-0067-03

作者简介：赵新华(1969—)，女，湖北宜昌人,工程师,从事主要造林树种选育和天然林保护工程管理研究。通讯作者：王军辉(1972—),男,河南陕县人,研究员、博士生导师,主要从事林木遗传育种研究工作

基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题(编号:2012BAD01B02-1)

收稿日期：2015-11-29