美洲黑杨杂交组合评价及优良无性系选择

张亚东　樊孝萍　黄国伟　荣新军　陈慧玲

摘要：为选育出适合江汉平原湖区发展的杨树新品种，对来自6个美洲黑杨人工杂交组合的371个F1子代进行造林5年的生长量调查和分析，结果表明：造林5年6个家系的材积大小排序為HBI > HBII > HBIII > HBIV > HBVI > HBVII;5年间不同林龄胸径、树高性状方差分析结果表明不同林龄胸径、树高性状在家系间皆存在极显著差异，家系内差异不显著;根据不同家系中无性系的生长表现对6个杂交组合进行评价，选择出2-2×2-9、2-2×2-46和2-2×2-38优良组合3个;基于5年生的材积性状按5%入选率筛选出19个优良无性系，比全部无性系的平均材积提高16.86～44.38%。

关键词：美洲黑杨;杂交组合;优良无性系

中图分类号：S753文献标识码：A文章编号：1004-3020（2019）05-0001-05

杨树是中国中纬度平原地区人工林最重要的造林树种之一。长江流域湖北段，尤其是江汉平原地区，水热条件好，土壤肥沃，自上世纪70年代黑杨派无性系引种成功后，杨树产业得到快速发展，成为湖北省平原湖区重要的经济增长点。但随着杨树栽培面积的日益扩大，杨树生产中存在的品种退化、病虫害严重等问题日益突显，极大地影响了湖北杨树产业可持续良性发展。

美洲黑杨Populus deltoides原产于北美洲密西西比河流域，具有生长适应范围广、生长快、材质好、抗性强等特点，是黑杨派中最具栽培利用价值的树种[1]。自美洲黑杨引入中国以来，已成为人工杂交选育新品种的常用亲本，如中国林业工作者利用美洲黑杨与美洲黑杨[2]、甜杨[3]、胡杨[4]、滇杨[5]、青杨[6]、川杨、卜氏杨[7]、小叶杨[8]、等开展了大量人工杂交工作。利用杂交育种技术培育适合我国环境条件的黑杨优良无性系，对我国杨树速生丰产林培育及生态环境建设均有重要意义[9]。

湖北江汉平原地区几十年来引进并选育了多个生长良好的美洲黑杨品种，但目前存在品种退化、病虫害严重等问题，亟待选育出适合本地生长，且速生优质的南方型美洲黑杨新品种进行更新换代。因此，本研究选择速生性和抗病性较好的几个美洲黑杨作亲本配制杂交组合，并基于苗期筛选及大田试验，以期从中筛选出一批较好的杂交组合及优良无性系，为推动该地区杨树产业发展提供相关研究基础和育种材料。

1试验地概况

试验地设在湖北省石首市南口镇白沙洲，海拔30～32 m，光照充足，平均每天实际光照超过5 h，年太阳辐射总值约2 000 h，年降雨量1 099～1 230 mm，年平均气温16.3～16.5℃，年均无霜期258 d。该地区土层深厚，质地疏松，土壤为潮沙泥土，颗粒均匀，pH7.5～8.5。每年有长江季节性淹水20～30 d。

2材料与方法

2.1材料来源

2012年春配制杂交组合6个，母本为优良无性系22和ZS8，父本为优良无性系29，246，238，27，233和I63。2013年对所有组合产生的实生苗进行无性系化并进行苗期选择;2014年3月，分别选取不同组合中苗期表现较好的无性系进行大田造林试验，进一步测试不同家系及无性系的生长情况。田间试验设计采用完全随机区组，3次重复，每小区10个无性系，每个无性系4次重复，株行距3 m×16 m。

2.2数据调查及处理

调查方法为每木检尺树高和胸径生长量，分别于2014年、2016年、2017年、2018年12月进行测量记录，其中2016年只测量胸径指标。利用EXCEL 2007和SPSS 19.0进行数据处理。材积公式按南方型美洲黑杨材积[10]公式计算V=0.000038371×D1.672×H1.247。

3结果与分析

3.1不同家系生长量分析

根据林分生长5年间调查的数据，统计分析结果见表1。从表1中可以看出，造林当年（2014年）6个家系中平均胸径和平均树高最大的都是HBII家系，造林3年（2016年）平均胸径最大的还是HBII，但造林4年后平均胸径和平均树高最大的家系都发生变化，2017年底平均胸径最大的家系为HBIII，平均树高最大的家系为HBI，而造林5年（2018年）平均胸径和平均树高最大的家系都为HBI。因此，按2018年的树高和胸径进行材积计算，6个家系的材积大小排序为HBI > HBII > HBIII > HBIV > HBVI > HBVII。从中反映出不同家系的平均生长速度是动态变化的，生长速度快的家系并非每个时间段都生长快。

3.2遗传变异方差分析

不同林龄胸径、树高性状在家系间都表现出了极显著差异，家系内差异不显著（表2），虽然家系间与家系内存在一定的互作，但互作影响也没有达到显著水平。由于在进行大田造林前，对苗圃中的无性系进行过初级筛选，造林苗木都是选择苗期生长较好的无性系，淘汰了各家系中平均值以下的不良无性系，因此，本研究结果中变异主要存在于不同家系间，跟前期的选择有一定关系。变异主要存在于不同家系间，为优良家系的筛选及杂交组合亲本的选择及应用奠定了基础。

3.3杂交组合评价及优良无性系选择

本研究6个杂交组合中共参试的无性系有371个，不同组合具体信息见表3。371个无性系造林5年后的平均胸径为23.51 cm，平均树高是19.29 m，平均材积是0.312 2 m3。表3中列出了各家系中超过平均材积的无性系个数及相应比例，以及入选材积前10%和5%各家系中的无性系数。从表中结果可以看出杂交组合22×29在6个组合中表现最佳，其次是22×246组合和22×238组合，最差是ZS8×63和ZS8×233组合。371个杂种无性系中有216个无性系的材积超过了平均材积，其中组合22×29中，95个F1子代无性系中就有85个的材积超过了平均材积，占比约40%，而组合ZS8×63的子代中没有一个无性系的材积达以平均材积，可见不同组合间差异极其显著。在材积前10%和5%的无性系中，只有4个家系的无性系入选，分别是HBI、HBII、HBIII和HBIV，而家系HBVI和HBVII中无一入选。从入选材积前10%和5%的无性系分配中也可看出，组合22×29的子代占比分别超过50%，足以表明该组合的速生性远远超过其他组合。

本研究的最终目的是从不同杂交组合中筛选适合江汉平原的美洲黑杨优良品种，因此在近半个轮伐期时对生长量较好的无性系进行初选。以无性系平均单株材积为选择性状，按入选率5%的比例对 5 a生的美洲黑杨试验林开展无性系选择，选择结果列于表4。从中可以看出，筛选出的19个优良无性系其平均材积比全部参试无性系的平均材积皆提高15%以上，提高幅度位于16.86～44.38%之间。各无性系相对于其所在家系的平均材积提高得更多，最高的竟超出平均材积6185%。平均单株材积超过0.5 m3的无性系有2个，分别是HBII87和HBI1104。其他17个无性系的平均单株材积也都超过了0.4 m3。综观19个优良无性系5年间的平均生长量，平均胸径1 a为5.1 cm，3 a为17.8 cm，4 a为23.0 cm，5 a为28.1 cm，平均增长超过5 cm;平均树高1 a为5.4 m，4 a为18.3 m，5 a为21.5 m，年均增长4 m，可见生长速度之快。在优选的19个无性系中，家系HBI中的无性系入选率最高，达到52.63%，其次是家系HBII，达到26.32%，而家系HBVI和HBVII的入選率为零。

4结论与讨论

我国利用并开展美洲黑杨杂交工作的主要目的是利用美洲黑杨的速生性。目前，速生性仍是我国杨树遗传改良的主要目标，生长量性状是杨树优良无性系选择的最重要性状[11]。本研究基于5 a 6个美洲黑杨杂交组合371个子代的胸径、树高及材积性状进行组合评价及优良无性系选择，从而选择出22×29、22×246、22×238等3个优良组合，以及19个优良无性系。而这19个优良无性系中有18个来自这3个优良组合，从而也说明优良组合或优良家系选择是优良无性系选择的基础。

对6个不同家系的苗木生长性状遗传变异进行研究，结果表明变异主要存在于不同家系间，家系HBI的平均材积最大，是最小平均材积家系HBVII的3.35倍，差异十分显著。家系间差异显著说明进行家系选择是可行的。虽然杨树新品种选择的目的是进行无性系选择，但基于家系选择的结果更能体现出优良无性系的遗传基础良好。

早期选择是林木到达经济成熟之前进行的选择。陈益泰[12]曾对林木的早期选择作过较为全面的论述，认为早期选择在林木育种中是十分必要的。李火根[13]等对美洲黑杨无性系生长动态遗传分析及早期选择的结果表明，美洲黑杨无性系从生长早期到生长晚期，遗传相关系数有逐渐增加的趋势，在4～5年左右趋于稳定，美洲黑杨新无性系早期选择年龄以第4年为宜。在湖北地区美洲黑杨一般在10年左右进行砍伐利用，按半个轮伐期5年左右进行选择，优良无性系的遗传因素趋于稳定，早期选择结果比较可靠，因此本研究基于材积性状按5%的入选率初选出19个优良无性系在生长速度方面结果比较可靠， 下一步将接合干型通直度、抗病抗虫性、生根能力等性状对这19个初选无性系进行进一步测定，以期从中筛选出4～5个优良无性系用于新品种申报和推广应用。

参考文献

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[3]苏晓华，张绮纹，徐红，等.美洲黑杨×甜杨亲子无性系遗传参数估算[J].林业科学研究，1996，9（1）： 3236.

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[13]李火根，黄敏仁，潘惠新，等.美洲黑杨新无性系生长动态遗传分析及早期选择[J].南京林业大学学报，1996，20（4）：16.