闽楠优树子代测定林生长性状差异及聚类分析

涂育合，黄秀美，林照授，陈　宇

(1.福建省永安国有林场，福建 永安　366000；2.福建省大田桃源国有林场，福建 大田　366101)



闽楠优树子代测定林生长性状差异及聚类分析

涂育合1，黄秀美1，林照授2，陈宇1

(1.福建省永安国有林场，福建 永安366000；2.福建省大田桃源国有林场，福建 大田366101)

摘要：调查分析福建省永安国有林场8个种源43个家系的8 a生闽楠优树子代测定林.结果表明：不同家系间胸径、树高、材积等性状生长差异极显著.平均胸径6.14 cm，变异系数23.35%；平均树高4.98 m，变异系数21.16%；平均材积0.009 1 m3，变异系数60.11%.不同家系胸径、树高、材积的遗传力分别是86.32%，96.23%，88.84%.对胸径、树高、材积进行系统聚类分析、综合排序，开展闽楠优良家系选择.入选家系按排序分别为NP606，NP617，NP607，NP602，Sx04，Yp602，NP608，NP601，入选的优良家系可用作闽楠育种群体和无性繁殖材料.

关键词：闽楠；优树子代；遗传变异；聚类分析

【引用格式】涂育合，黄秀美，林照授，等.闽楠优树子代测定林生长性状差异及聚类分析[J].北华大学学报(自然科学版)，2016，17(2)：240-245.

闽楠(Phoebebournei(Hemsl.)Yang)系樟科(Lauraceae)楠属(Phoebe)常绿大乔木，分布于中亚热带常绿阔叶林地带的江西、福建、浙江南部、广东、广西等地，是我国特有的珍贵用材树种和优良观赏植物，被列入国家二级保护野生植物[1-4].近年来，由于经济价值不断攀升，闽楠天然林遭受人为破坏严重，造成天然资源日渐贫乏，而人工林发展又较为滞后.我国科研人员在闽楠资源培育方面进行了少量研究[5-10]，在种源苗期试验、早期选择等方面鲜有报道[4，11-13]，而采用聚类分析方法对闽楠种源区域性状表现的研究未见报道.本文对闽楠子代林不同家系进行聚类分析，从中找出优良家系，进行优良单株的早期选择，以期为繁育优良闽楠造林材料，推进闽楠珍贵树种速生丰产林建设，更好地满足人们对闽楠优质木材的需求.

1试验地概况与研究方法

1.1试验地概况

试验地设在福建省永安国有林场水茜工区66林班7大班1小班.参试闽楠材料来自福建和浙江8个种源43个家系(含混合家系乙酸处理和南平混合2个).采用完全随机区组田间设计，3次重复(区组)，按5株单行排列.2008年用1 a生实生容器苗造林，2015年1月进行每株调查.

试验地具体概况及试验材料来源与子代测定林建立详见文献[4].其中：Jo代表建瓯种源，NP代表南平种源，Sx代表沙县种源，Mx代表明溪种源，Yp代表延平种源，Yx代表尤溪种源，Sm代表三明种源，ZJ代表浙江种源.

1.2统计分析方法

利用Excel数据处理软件、DPS统计软件对闽楠生长性状进行方差分析、遗传参数估计、系统聚类分析[14-16].单株材积计算采用福建省林业厅2006年5月编制的福建省阔叶树人工林二元立木材积公式：V=0.000 052 764 291D1.882 161 1H1.009 316 6.

2结果与分析

2.1闽楠优树子代测定林家系生长性状与遗传变异分析

以树高、胸径、单株材积作为家系选择主要指标，能够较好地反映家系对特定环境的适应能力；遗传力可以反映性状变异受到遗传控制的程度，分析家系间生长性状差异性水平，并测定家系性状遗传力，是进行家系评价与选择的重要依据[17].为此，本文对8 a生闽楠子代测定林生长性状进行分析，结果见表1、表2.

表1　8 a生闽楠优树子代测定林各性状生长情况

表2　8 a生闽楠优树子代测定林各生长性状方差分析

注：**为差异极显著，下同

分析结果表明：闽楠43个家系各性状的生长具有极显著差异，其平均胸径6.14 cm，最大11.6 cm，最小2.0 cm，变异系数为23.35%，家系遗传力估计83.32%，单株遗传力估计99.9%；平均树高4.98 m，最高7.5 m，最低1.4 m，变异系数达21.16%，家系遗传力估计96.23%，单株遗传力估计达251.94%；材积平均0.091 m3，最大0.039 m3，最小为0.000 5 m3，变异系数达60.11%，家系遗传力估计达88.84%，单株遗传力估计达138.67%.由于家系各性状生长存在极显著差异，因此，从中选择速生丰产的优良家系是可行的.同时，家系的胸径、树高、材积各性状有着较高的遗传力，为通过优良家系选择来达到遗传改良的目标提供了有力的保障，对进一步开展优良单株的选择获得理想速生丰产基地造林材料提供了坚实的基础.

2.2生长性状及保存率相关性分析

将8 a生闽楠优树子代测定林的胸径、树高、材积及其保存率进行相关性分析，结果见表3.由表3可以看出：材积与胸径、树高的相关度分别达0.98，0.95，胸径与树高的相关度也达0.91，而保存率与胸径、树高、材积的相关度分别为0.15，0.10，0.12.由此可见，胸径、树高、材积存在很高的相关性，在选择以速生丰产用材林为培育目标的优良家系时，可以通过胸径、树高表现性状进行选择.保存率与胸径、树高、材积的生长没有太大的关联，但与各家系在此地的适应性有一定关系.

表3　8 a生闽楠优树子代测定林各观察因子相关性分析

2.3各家系生长性状的聚类分析及优良家系选择

2.3.1生长性状聚类分析

为了比较闽楠不同家系在永安国有林场水茜工区的生长情况，同时选择出速生优良的家系进行推广造林，将闽楠胸径、树高、材积等性状指标的原始数据进行规格化变换后，利用DPS统计软件采用卡方距离并用类平均法、短距离法和离差平方和法分别对其进行系统聚类分析.结果表明：以类平均法的聚类效果最好(见图1)，它将参试的43个处理分为5类.第Ⅰ类包括7个家系(11，16，15，17，24，34，44，即NP602，NP607，NP606，NP608，NP617，Sx04，Yp602)，这类家系的种源来源于福建南平5个，福建沙县1个，福建延平1个；第Ⅱ类包括12个家系(1，3，6，10，12，21，22，32，40，41，46，50，即Jo20，Jo22，Jo25，NP601，NP603，NP614，NP615，Sx02，Mx604，Mx605，Yp604，Sm1)，这类家系的种源来源于福建建瓯2个，福建南平4个，福建沙县1个，福建明溪2个，福建延平1个，福建三明1个；第Ⅲ类有7个家系(5，13，14，20，38，39，49，即Jo24，NP604，NP605，NP613，Mx602，Mx603，Yx604)，这类家系的种源来源于福建建瓯1个，福建南平3个，福建明溪2个，福建尤溪1个；第Ⅳ类包括7个家系(55，57，58，59，61，64，70，即ZJ5，ZJ7，ZJ8，ZJ9，ZJ11，ZJ14，南平混合)；第Ⅴ类包括10个家系(51，52，53，54，56，60，62，63，65，69，即ZJ1，ZJ2，ZJ3，Z4J，ZJ6，ZJ10，ZJ12，ZJ13，ZJ15，混合家系乙酸处理).第Ⅳ类和第Ⅴ类中所有家系除了南平混合及混合家系乙酸处理两个家系外，其他都属于浙江种源.

对5类闽楠的胸径、树高、材积生长指标进行分析及估算遗传增益算，结果见表4、表5.由表4可以看出：聚类后的各类家系生长性状除了第Ⅳ类树高为显著外，其余都表现为极不显著差异，说明各家系如此聚类是合理的、可行的.各类闽楠的性状表现型生长最好的是第Ⅰ类，平均胸径为7.31 cm，比第Ⅱ类6.72 cm、第Ⅲ类5.94 cm、第Ⅳ类5.61 cm、第Ⅴ类5.06 cm分别高出8.8%，23.1%，30.3%，44.5%；平均树高为5.99 m，比第Ⅱ类5.64 m、第Ⅲ类5.21 m、第Ⅳ类4.41 m、第Ⅴ类3.85 m分别高出6.2%，15.0%，35.8%，55.6%；平均材积0.014 m3，比第Ⅱ类0.011 m3、第Ⅲ类0.009 m3、第Ⅳ类0.006 m3、第Ⅴ类0.005 m3分别高出27.3%，55.6%，133.3%，180.0%，说明不同家系的各性状生长情况是不一样的.

由表5可以看出：表现最优的第Ⅰ类家系其胸径、树高、材积的现实遗传增益分别为19.06%，20.28%，53.85%，遗传增益分别为15.88%，19.52%，47.84%；第Ⅱ类表现良好，它的胸径、树高、材积的现实遗传增益分别为9.45%，13.25%，20.88%，遗传增益分别为7.87%，12.75%，18.55%；表现最差的是第Ⅴ类，它的胸径、树高、材积的现实遗传增益分别为-17.59%，-22.69%，-45.05%，遗传增益分别为-14.66%，-21.84%，-40.03%.

表4　8 a生闽楠优树子代测定林家系聚类后性状生长分析

注：F(6，71，0.05)=2.229 3，F(11，123，0.05)=1.867 3，F(6，61，0.05)=2.251 4，F(6，66，0.05)=2.239 5，F(9，97，0.05)=1.977 8，F(6，71，0.01)=3.067 2，F(11，123，0.01)=2.395 2，F(6，61，0.01)=3.113 2，F(6，66，0.01)=3.088 4，F(9，97，0.01)=2.595 7

表5　各类家系的生长指标和遗传增益估算值

2.3.2优良家系选择

将参试闽楠家系的胸径、树高、材积3个性状指标，按总体平均值+1/2个标准差为临界值进行筛选，三者同时达到设定临界值的入选；用胸径、树高、材积3个生长指标按3∶3∶4的比例进行综合排序，开展闽楠优良家系选择，结果见表6.从入选的8个闽楠家系来看，属于福建南平种源的家系有6个，福建沙县1个，福建延平1个，浙江种源家系没有一个入选，由此说明不同家系胸径、树高、材积生长是不同的，具有一定的种源区域性.8个家系当中有7个家系来自聚类结果的第Ⅰ类，剩余1个家系(NP601)来自第Ⅱ类，进一步说明了聚类结果的可靠性.

入选的8个闽楠家系平均胸径7.26 cm，是总体平均值6.14 cm的1.18倍；平均树高5.96 m，是总体平均树高4.98 m的1.19倍；平均材积0.014 1 m3，是总体平均值0.009 1 m3的1.55倍.入选家系胸径、树高、材积的平均遗传增益分别为15.16%，18.99%，49.18%，其中胸径遗传增益最高的是NP617家系，达到16.69%；树高遗传增益最高的家系是NP606，其遗传增益达22.99%，材积遗传增益为60.53%，也是入选家系中最高的.若按材积占4份，胸径、树高分别占3份的比例进行综合考虑，NP606家系排第1位，NP617，NP607，NP602，Sx04，Yp602，NP608，NP601分别位于2至8位.

表6　入选家系的生长指标和遗传增益估算值

3结论与讨论

通过对8 a生闽楠子代测定林43个家系各性状的分析可知：不同家系间胸径、树高、材积等性状生长差异极显著.平均胸径6.14 cm，变异系数23.35%；平均树高4.98 m，变异系数21.16%；平均材积0.009 1 m3，变异系数60.11%，说明闽楠优树子代生长性状在不同家系间有较大的差异，变异也非常丰富，为优良家系的选择提供了物质基础，也可以说从中选择速生丰产的优良家系是可行的.

对8 a生闽楠优树子代测定林生长指标的遗传力进行估算可知：家系的胸径、树高、材积的遗传力分别是86.32%，96.23%，88.84%，说明影响胸径、树高、材积等性状间极显著差异的主要因素是遗传.其中，胸径、材积的家系遗传力都比树高的家系遗传力低，说明胸径、材积等性状的遗传控制强度比树高性状的控制强度低.

用闽楠优树子代测定林胸径、树高、材积、保存率等因子进行的相关性分析表明：胸径、树高、材积等性状间的相关性均达到了极显著水平.材积与胸径的关联度最高，达0.98；而保存率与胸径、树高、材积的相关性均不显著.因此，在选择优良家系时，可以根据各因子相关关系的强弱来进行判定.由此也可知，在实际操作中不必考虑保存率，只需通过胸径、树高来选择确定闽楠子代优良家系.

通过对8 a生闽楠优树子代测定林胸径、树高、材积进行的系统聚类分析可知：福建三明地区及福建南平地区的种源家系主要分布在前3类，浙江种源家系主要分布在Ⅳ，Ⅴ两类.对不同类各性状进行方差分析可知，除第Ⅳ类树高为显著外，其余都表现为极不显著差异，说明各家系如此聚类是合理的、可行的.在各类闽楠性状表现型生长最好的是第Ⅰ类，平均胸径为7.31 cm，遗传增益为15.88%；平均树高为5.99 m，遗传增益为19.52%；平均材积0.014 m3，遗传增益达47.84%.各类闽楠的性状表现型生长较好的是第Ⅱ类，平均胸径为6.72 cm，遗传增益为7.87%；平均树高为5.64 m，遗传增益为12.75%；平均材积0.011 m3，遗传增益达18.55%.各类闽楠的性状表现型生长最差的是第Ⅴ类，平均胸径为5.06 cm，遗传增益为-14.66%；平均树高为3.85 m，遗传增益为-21.84%；平均材积0.005 m3，遗传增益-40.03%.

入选家系按排序分别是NP606，NP617，NP607，NP602，Sx04，Yp602，NP608，NP601，这与前期报道[4]有些出入，Yp604，Jo20，Jo25等家系落选，取而代之的是NP607，NP608，NP601等3个家系，其原因有待进一步跟踪研究.入选家系胸径、树高、材积的平均遗传增益分别为15.16%，18.99%，49.18%，其中胸径遗传增益最高的是NP617家系，达16.69%；树高遗传增益最高的家系是NP606，其遗传增益达22.99%，它的材积遗传增益值为60.53%，也是入选家系中最高的.8个家系除了1个家系(NP601)来自第Ⅱ类外，其他7个家系都来自聚类结果的第Ⅰ类，这说明在选择优良家系时可以先通过系统聚类分析进行分类，在分类的基础上再进行优良家系选择，同时，在优良单株的选择上也可以使用同样方法进行.

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【责任编辑：郭伟】

Variation and Cluster Analysis for Growth Characters of Plus Tree Progeny ofPhoebebournei

Tu Yuhe1，Huang Xiumei1，Lin Zhaoshou2，Chen Yu1

(1.Yong’anStateForestFarminFujianProvince，Yong’an366000，China；2.DatianTaoyuanStateForestFarminFujianProvince，Datian366101，China)

Abstract：Plus tree progeny test plantations of Phoebe bournei were constructed in Yong’an National Forest Farm，the provenances and progeny trials involving 8 provenances and 43 families.We carried out the progeny test on 8-year-old plantations.The result showed that the families DBH，height and volume were highly varied，the average DHB is 6.14 cm，and coefficient of variation is 23.35%；average height is 4.98 m，variation coefficient is 21.16%；average stem volume is 0.009 1 m3，variation coefficient is 60.11%.The heritability of DBH，height，volume among different families was 86.32%，96.23%，88.84% respectively.A hierarchical cluster analysis and comprehensive sorting were performed on DBH，height and volume to select superior families，the selected families were NP606，NP617，NP607，NP602，Sx04，Yp602，NP608，NP601，these selected superior lines may be useful for the genetic breeding and clone materials for propagation.

Key words：Phoebe bournei；plus tree progeny；genetic variation；cluster analysis

中图分类号：S722.5

文献标志码：A

作者简介：涂育合(1965-)，男，教授级高级工程师，主要从事森林培育研究，E-mail：ttuyuhe@163.com.

基金项目：福建省林木种苗科技攻关项目(ky200306；ky0180024).

收稿日期：2015-10-07

文章编号：1009-4822(2016)02-0240-06

DOI：10.11713/j.issn.1009-4822.2016.02.022