李景涛 ,唐国梁 ,段春玲 ,周继磊 ,解孝满
(1.山东省林木种苗和花卉站,山东 济南250014;2.金乡县国有白洼林场;3.山东省林木种质资源中心)
柳树(Salix L.)生长速度快,耐水湿,耐低度盐碱,造林范围广,是山东省重要的园林观赏和速生用材树种。二十世纪八十年代,我省泰安市林科所邢爱英等从江苏、辽宁等地引进30余个柳树无性系,选育出了J172、J194、J333等优良品种;之后我省又相继审定了‘9901’旱柳和‘旱沙王’、‘盐柳 1号’北沙柳等柳树良种。这些品种主要选育目标是速生性和抗性,对木材材性未进行系统评价。开展速生、抗逆性强和材性优良的柳树多目标育种,对于推动全省柳树用材和工业原料林的发展,提高营造林质量,充分发挥林业的生态、经济和社会效益是十分必要的。自2006年,山东省林木种苗和花卉站经过10年的努力,选育出了适宜速生丰产林和纸浆林建设的优良新品种—‘鲁选8号’、 ‘鲁选10号’、‘鲁选15号’等3个柳树品种(试验编号分别为无性系8号、10号、15号。 )。
苗期选择试验材料为2006年春天从东营、菏泽和江苏等地引进的45个柳树无性系(详见表1)。
表1 苗期试验材料
续表1
菏泽市林木良种繁育苗圃位于菏泽市牡丹区,为暖温带大陆季风性气候,年均温13.7℃,无霜期206d,年均降雨量665mm,年均日照时数2467h,地势平坦,沙壤质潮土,肥力一般,排灌良好。
采用完全随机区组设计,4次重复,32株小区,株行距为0.8 m×0.3 m。2007年3月31日扦插,一个月后调查成活率。5月初开始,每系号每小区选择6株调查苗高、地径,每月调查一次,观测病虫害情况,落叶后结束。
试验材料为从45个柳树无性系中经苗期选择试验选出的22个无性系(详见表2)。
金乡县白洼林场位于山东省西南部,地势平坦,海拔高36m,砂壤土,中性偏碱,土层深厚。年均温13.8℃,极端最高温41.9℃,最低温-18.5℃,年平均无霜期211d。年均降雨量580~760mm,夏季降雨量占全年降雨量的60%。年平均蒸发量1896mm。
冠县苗圃试验地位于冠县西北部黄河故道内,地势平坦,海拔高40m。年均温13.1℃,极端最高温41.8℃(1963.7),极端最低温-21.6℃(1972.1)。 年均降雨量500 mm,年均蒸发量2000 mm,年均无霜期210d。沙壤土,有机质含量0.7%左右,瘠薄,pH值7.4。
表2 区域试验材料
东明县东明集林场地处山东省西南部,海拔高52m。年均温13.7℃,极端最高温43.7℃,极端最低温-20.6℃。年均降雨量665 mm,无霜期206d。年均日照时数2467h,地势平坦,沙壤质潮土,肥力中等。
采用完全随机区组设计,重复4次,株行距3 m×4 m;试验地四周设2行保护行,造林前全面整地,定植点进行穴状整地,规格为0.6m×0.6m×0.6m,栽植深度40cm左右。其中白洼林场、冠县苗圃试验林均为22个无性系 (含对照J172),白洼林场为6株小区,冠县苗圃为4株小区,2008年春季造林,苗木平均地径1.75cm;东明集林场试验林为17个无性系(含对照J172),5株小区,2007年春季造林,苗木平均地径2.2cm。
1.2.4.1 林木生长指标
从2008年开始,每年树木生长结束后分别对金乡县白洼林场、冠县苗圃和东明集林场试验地的柳树无性系进行树高、胸径测量,并计算单株材积。
1.2.4.2 林木形质指标
2013年,在金乡县白洼林场试验地调查6年生树高、胸径生长量,计算单株材积;每一系号各选择3株标准株,调查干高3米处直径、枝下高、冠幅、通直度、分枝角、第一层最粗侧枝直径等性状。其中通直度采用目测法,分为3级,用1~3表示,同时求算树干尖削度。
1.2.4.3 木材材性指标
2014年2月,对金乡白洼林场22个柳树无性系在胸径处从南北、东西两个垂直方向用生长锥钻取5mm粗木芯,3次重复,每重复选择3株平均木,测定木材基本密度,纤维长度、纤维宽度、纤维壁厚、纤维腔直径、综纤维素、木质素等。基本密度测定采用Smith最大含水量法。采用酸离析方法制备柳木纤维样品,经番红液染色,用OLYMPUS-BX61显微分析系统测量纤维形态。纤维长度为通过对每个样品随机选择不少于50个单根纤维测量后计算平均值,纤维宽度为通过对每个样品随机选择不少于25个单根纤维测量后计算平均值。综纤维素、木质素等含量依据国家标准GB/T2677.10国标GB/T2677.8进行检测。
区域试验数据分析采用EXCEL、SAS程序。
广义遗传力:H2=δ2g/(δ2g+δ2e),式中的 δ2g 为遗传方差值,δ2e为环境方差值。
遗传变异系数,式中的 δ2g为遗传方差值,X为某性状群体平均值。
遗传增益估算:ΔG=H2S/X;式中S为选择差,H2为性状的广义遗传力,X为某性状的群体平均值。
统计分析采用巢式方差分析;以小区平均数进行方差分析,估算各性状遗传参数,多重比较采用邓肯氏法(Duncan)检验。
各性状平均值、标准差、变异系数的统计
式中:为性状平均值;S为性状标准差;Cv为性状变异系数;Xi为性状观测值;n为性状观测数量。
样本间的均方MSt=SSt/(a-1),SST是各个样本观察值Xij与它们的平均值的离差平方和,其自由度dfT=am-1;
样本内均方MSe=SSe/(a(m-1),各个样本内(处理内)变异的平方和SSi为各处理内观察值与其平均值的离差平方和,自由度df1=m-1;
柳树二元材积公式
广义遗传力根据无性系平均值计算:h2=(M1-M2)/M1×100
(5)遗传增益 G=(XI-XCK)×h2/XCK
经调查,无性系成活率均在95%以上,有31个无性系成活率达到了100%,对照J172成活率100%,各无性系成活率差异不明显。
从45个柳树无性系苗期生长性状分析 (表3)可以看出,苗高生长速度最快的是无性系8号,年均生长量达283.2cm,较总体平均值和J172分别高出22.4%和8.5%;无性系34号、21号苗高超过了J172;无性系 23、9、12、3 号等 17 个无性系苗高超过了总体平均值。
从表3还可以看出,无性系8号地径生长量最大,较总体平均值和J172高出37.7%和14.9%;8、3号、21号、7号等20个无性系的地径超过了总体平均值。无性系8号苗高和地径的标准差和变异系数较小,表明该无性系苗高、地径的生长较为协调、一致,而无性系34号、3号、21号、7号、23号存在着苗高、地径生长不一致的现象。
表3 45个柳树无性系苗期生长性状分析
续表3
根据苗高、地径计算遗传增益(表4),从中可以看出,选择的群体数量不同,其增益各不相同,选择群体数量增多,入选率增大,选择差和选择响应随之变小,其遗传增益也相应变小。
表4 遗传增益估算
经综合评价和选择,初选出生长表现良好的前22个柳树无性系,因无性系23号、34号为江苏已选无性系,故递补选择31号和14号(树皮黄色)进入林期试验。
材积是衡量柳树无性生产力的主要指标,是进行育种指标选择的重要目的性状之一。表5至表7分别列出了不同试验地3年、5年、7年或8年的无性系单株平均材积。
从表5可以看出,金乡县试验林3年生平均单株材积15号和10号超过了对照,分别为对照的104%和111%。7年生平均单株材积生长超过对照的系号从小到大分别15、10和8号,分别为对照的107%、110%和114%。
表5 白洼林场柳树各无性系材积生长量排序 单位:m3
表6 冠县柳树各无性系材积生长量排序 单位:m3
表7 东明集林场柳树各无性系材积生长量排序 单位:m3
从表6可以看出,冠县试验林3年平均单株材积超过对照的系号有10、28、21号,超出最小的21号材积为对照的101.6%,超出最大的10号和28号材积为对照的104.8%;5年平均单株材积超过对照的系号有 10、28、15、16、18、3 号 6 个系号,超出最小的3号材积为对照的101.1%,超出最大的10号为对照材积170.6%;7年生平均材积超过对照的系号有 10、16、8、15、18、3 号 6 个系号,超出最小的 3 号为对照材积的102.4%,超出最大的10号为对照材积的154.3%。
从表7可以看出,东明集林场试验林3年生平均单株材积超过对照的系号从小到大分别3、9、28、34和 15号,分别为对照的 102.19%、108.76%、126.28%、129.20%和135.77%。5年生平均单株材积28号和15号超过了对照,分别是对照的100.94%和119.09%,8年生平均单株材积生长超过对照的系号从小到大分别28号、10号、18号和15号,分别为对照的101.85%、106.48%、107.56%和129.68%。
白洼林场柳树22个初选无性系的形态观测结果见表 8。冠幅大于对照的有 15、10、29、5、28、8、14、7、2、16号;枝下高值较大的有 8、10号,分别为3.17m和2.05m;分枝角较大的是15号和10号,分别为60.13°和63.79°,分别超过对照的39.83%和48.35%。各系号基本密度均超过对照,其中12、40号最大,为 0.44g/cm3,超过对照 0.07g/cm3;23、8、2、3和10号共5个系号树高超过对照,树高分别为12.08、12.11、12.13、12.17 和 12.51m。 其中 10 号最高,超过对照0.48m;胸径除了38号最小,低于对照外,其他20个系号均超过对照,8号胸径最大,超过对照的54.6%,表现出其优良性状;通直度45、21、16、5、12、36 号较大,其余系号均为 1,通直度较好;18号的尖削度最小,36号最大。总体来看,侧枝粗度、冠幅、通直度和尖削度均较小的系号有:18、10、16和15号;冠幅较大,侧枝粗度及胸径较大,尖削度较小的系号有8号和5号。
表9列出了22个柳树无性系的基本密度、纤维形态和化学成分含量,可以看出参试无性系基本密度为0.369~0.443g·cm-3,除了14号与对照相当外,其他系号均高于对照;纤维宽度在19.17~21.30μm,纤维长度为997μm~1354μm,均达到了造纸和纤维工业用材的要求。除了7号外,所有无性系的纤维长度均超过1000μm,为1级长度 (国际木材解剖协会)。40、31、2、3和29号纤维长宽比均在56以上,大于对照,且群体纤维长宽比在46.30~61.04之间,一般认为长宽比大于35~45方能很好的交织,是纸浆和工业纤维的优良原料。各无性系的纤维壁厚(双壁)为5.00~6.20μm之间,共13个系号大于对照,从小到大依次排序为:16、9、12、31、28、36、29、7、38、10、2、40 和 8 号。 纤维腔直径在 8.87μm~15.87μm之间,差距较大,且3号、8号和2号超过对照。各无性系中综纤维素含量最低的为77.12%(7号),含量最高的为80.59%(45号)。共8个系号超过对照,从小 到 大 排 序 依 次 为 :5、31、16、15、10、23、40 和 45号。木质素的含量范围在13.41%~19.27%之间,共16 个号超过对照,从小到大依次为 2、10、31、8、12、36、29、23、16、3、28、21、15、18、38 和 14 号。
表8 白洼林场柳树无性系形质指标表
主要在金乡观察柳树无性系抗柳蓝叶甲、天牛、叶斑病、腐烂病、溃疡病等病虫害情况,各无性系均受柳蓝叶甲和叶斑病的危害,受害程度轻,3号、12号、J172有溃疡病危害,3号、12号较重。22个柳树无性系总体抗病虫能力普遍较强,其中,无性系15号、10号、8号、18号四个无性系抗病虫能力最强,无性系12号、3号抗病虫能力一般。
柳树优良无性系的选育,仅从生长量、抗逆性的角度进行选择已不能满足林业生产建设需要,必须进行生长量、抗逆性和材性等多性状、多目标的综合评定。综合3个区域试验点柳树无性系生长、抗逆、材性等情况,从金乡县白洼林场、冠县苗圃和东明集林场等试验地柳树无性系材积生长量分列前6名的柳树无性系中,结合苗期选择试验生长量前9名的柳树无性系,选择15、10、8三个优良无性系作为用材林和工业原料林品种,综合入选率为13.6%。这三个无性系具有速生期长,生长量大,木材纤维长,抗逆性强等特点,其材积增益分别超过对照19.03%、17.21%和6.74%,遗传增益明显。
通过引进柳树无性系,经过苗期选择、区域试验和木材材性测定分析,‘鲁选8号’、 ‘鲁选10号’、‘鲁选15号’等3个无性系,其单株材积生长量、基本密度均高于对照J172,纤维长度和宽度均与J172基本相当。
经测定分析入选无性系基本密度为0.393~0.404g/cm3,纤维长度为 1002~1279μm,纤维宽度为21.17~23.73μm,符合制浆和工业纤维的原料要求。
表9 柳树无性系木材材性指标
病虫害调查显示,‘鲁选8号’、‘鲁选10号’、‘鲁选15号’等3个无性系抗病虫能力较强。
综合分析 ‘鲁选8号’、‘鲁选10号’、‘鲁选15号’等3个无性系为优良短周期纸浆林和工业用材林品种。
参考文献:
[1]王宝松,潘明建,郭群等.乔木柳纸桨材优良无性系选育.江苏林业科技,2002,29(4):1-5
[2]解孝满,解荷锋,张有慧等.毛白杨无性系木材性状与生长性状的相关分析.山东林业科技,2008,(2):34-35
[3]于东洋,梅芳,王军辉等.杨树新杂种无性系生长与材性的联合选择.东北林业大学学报,2014,42(2):10-13
[4]朱心军,张冬梅,安景文等.优良纸桨材毛白杨无性系的选择.山东林业科技,2008,(6):4-7
[5]姜岳忠,秦光华,乔玉玲等.杨树胶合板材纸桨材新品种鲁林 1、2、3 号的选育.山东林业科技,2009,(2):1-4
[6]王源秀,徐立安,黄敏仁.柳树遗传学研究现状与前景.植物学通报,2008,25(2):240-247
[7]郭群,涂忠虞,潘明建.工业用材柳树新无性系生长、干形及适应性比较研究 [J].江苏林业科技,1997,24:7-13.
[8]潘明建,郭群,王宝松.中国柳树育种概述[A].中国林学会2004年年会论文集[C].2004
[9]潘明建,涂忠虞,郭群,王宝松.柳树纤维性状遗传变异研究[J].江苏林业科技,1997,24,14-21.
[10]潘明建.柳树的遗传改良及栽培技术[J].林业科技开发,2004,18(3):3-6.
[11]涂忠虞,潘明建,郭群.柳树造纸及矿柱用材优良无性系选育[J].江苏林业科技,1997,3(24):1.
[12]刘源.柳树优良品种选育.山东:山东农业大学林学院,2013.