湘南地区优良千年桐雌株初步选择与评价

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（1.中南林业科技大学 林学院，湖南 长沙 410004；2.北京林业大学，北京 100083；3.河北环境工程学院，河北 秦皇岛 066102）

千年桐Aleurites montana为大戟科油桐属植物，原产中国，栽培范围广、种质资源丰富，作为我国南方地区的主要生物质能源树种[1-3]。它具有生长快、结实早、盛果期长、栽培性强等特点，种仁含油率达40%以上，被称为我国四大木本油料树种之一，也是一种潜在的生物能源树种[4-6]。早在上世纪四五十年代，人们在寻找替代化石能源的初期，就有人将桐油作为生物柴油的原料进行了系统研究，发展生物质能源已经成为全球的共识[7-9]。桐油具有良好的防水性、耐热性、绝缘性等特点，被广泛应用于车船、电子、电器、建筑、机械等领域，它还是制造生物柴油和航空用油的优质原料。近年来，千年桐在湘南地区发展较快，种植面积达20 000 hm2。由于千年桐为雌、雄异株植物，约有1/3 的植株不结果，结果植株的结实表现也参差不齐，且千年桐传统的繁殖方式为实生苗繁殖，实生苗繁殖的苗木遗传差异大，因此导致千年桐单位面积产量较低。对于木本油料树种，选择高产、优质、抗病的优良无性系是优良选育的主要目标。中国在油桐的良种选育方面已经做了许多研究，例如，国家对油桐种质资源库进行了品比试验研究[10]，徐永杰等[11]对油桐的优良单株进行了选择。目前我国在千年桐选育工作相对滞后，湖南尚未选育出千年桐的优良无性系，从而制约了千年桐桐油一体化产业的快速发展。本文以湘南地区实生繁殖的进入盛果期的千年桐为选优林分，首先从5 000 hm2千年桐的林分中全面踏查目测选出备选优树40 株，然后根据单株结果量、单株产果量、冠高比、鲜果单果质量、冠形指数、鲜果出籽率、干籽出仁率、种仁含油率、病虫害感染度、果熟一致性、果实聚集度11 个指标，通过综合评价法建立千年桐优株选择评价体系。最后选育出最优良单株，以期为千年桐无性系的高效繁育提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于湖南省郴州市苏仙区，地理位置为北纬24°30′～25°53′、东经112°37′～113°53′。苏仙区属大陆亚热带湿润季风性气候，气候温暖，气温介于南部和北部之间。海拔为200 ～450 m，年平均气温18.0 ℃，年平均降水量为1 444.5 mm，其中苏仙区的气候特点是：春温多变日照少、夏热前涝后多旱，初秋湿热晚秋凉，冬有霜雪严寒短。气候温和，四季分明，降水集中，光热充足，降雪不多，热量丰富，土地肥沃，这些均适宜千年桐的种植。

1.2 试验材料

试验材料为2010年郴州国盛生物能源股份有限公司从湖南省绥宁县采集的同一批种子，采用播种造林方式，形成的千年桐，种植面积约5 000 hm2，树龄8 a，平均树高9.24 m，平均胸径14.86 cm，林地管理良好，林木长势旺盛，已进入盛果期，可以作为优树选择材料。

1.3 试验方法

1.3.1 选择优株方法

1.3.1.1 优树的选择与调查

1）确定选优林分的范围：对于选择千年桐优良单株考虑的指标是林木的树龄、立地条件基本一致，林地管理良好，林木长势旺盛，已进入结实盛果期。

2）确定备选优树：从2015－2017年，每年秋季对样地进行踏查并了解林分状况，从上坡至下坡，每隔2 行沿种植行查看，选择单株结果量大、果实大、生长旺盛的植株作为备选优树，共选出40 株，依次编号为S1、S2、S3…S40。备选优树确定后，在树体上喷漆和编号。

3）备选优树的调查：对备选优树的树高、胸径、冠幅等指标进行测量，同时调查备选优树的林分状况（郁闭度、地被物、密度、影响程度等）和立地条件（坡度、坡位、海拔、土壤等），避免影响优树的生长与结实。等到果实成熟后，分别收集备选优树的果实，计算每株的结果量和产果量。

1.3.1.2 千年桐种实性状选择

选择鲜果单果质量、鲜果出籽率、干籽出仁率和种仁含油率作为反映果实品质的指标。鲜果单果质量反映了果实的大小和质量；鲜果出籽率和干籽出仁率反映了果实内含物的多少，在一定程度上反映了种子发育的程度和内含物质量的好坏；干仁出油率直接决定了单位质量的果实产油的多少。另外，冠高比、冠形指数、病虫害程度、果熟一致性、果实聚集度等与植株的结实、健康和采摘也有一定的关系。因此，千年桐作为产油树种，其产油量主要由结实量和果实内的内含物所决定，本研究共考虑了11 个指标，采用综合评价法选出优树。

1.3.2 样品采集与指标测定

备选优树样品采集时间为10月下旬，果实基本上成熟，采下后清点每株的果实总数，均匀混合后随机抽取样果1.5 kg 装袋，记录编号带回实验室处理。各项评价指标的测定根据参考文献[12-15]的方法，各指标的测定均设置3 次重复，称量精度均设置为0.01 g。

1.4 数据处理

利用Excel 2003 和SPSS 22.0 软件进行数据处理，进而制定千年桐优良单株的选择与评价综合体系。

2 结果与分析

2.1 千年桐备选优树选择

备选的40 株千年桐优树各性状指标的测定结果如表1所示。表中单株结果量、单株产果量、冠高比、冠形指数、鲜果单果质量、鲜果出籽率、干籽出仁率、种仁含油率为定量因子；抗病虫害能力、果熟一致性、果实聚集度为定性因子。40株备选优树的11 个性状指标基础测定值相差很大（表1），说明千年桐实生苗分化比较明显，因此进行优株筛选是很有必要的。

表1 千年桐备选优树的性状测定值Table 1 Character values of optional trees of A.montana

续表1Continuation of Table 1

2.2 千年桐初选优树的选择结果

本研究选用综合评价法[16-17]对备选优树进行评价，对于定量指标，用平均值+标准差作为基础值（表2），根据本试验的观测结果，可以以定量指标观测值的1/10 作为等级评分值，即在基础值的基础上，以10 分划为一个等级，分别赋值1 ～10 分，建立各性状指标值的评分标准（表3）。以单株产果量为例，其基础值为22.91 kg，极差值为27.13 kg，以2.713 kg 作为一个评分等级，则其基础值20.197 ～22.91 的评分计为6 分，其基础值22.91 ～25.623 的评分计为7 分，依次类推。对于定性指标，根据表4的标准确定等级。

表2 40 株千年桐种实品质的测定均值、标准差、极差、基础值Table 2 The mean, standard deviation, extreme deviation and basic values of seed and fruit quality of 40 A.montana plants

表3 基于综合评价法的千年桐优树各性状指标的评分标准Table 3 Scoring criteria of character indicators of A.montana based on comprehensive evaluation method

表4 千年桐备选优树抗病虫能力、果熟一致性、果实聚集度评分标准Table 4 Scoring criteria for disease and insect resistance, fruit ripening consistency and fruit aggregation of selected trees of A.montana

采用Kolmogorov smirnov 方法对评分值进行检验（D=0.154 76，P ＝0.008 57），符合正态分布，对于下列公式采取单样本平均数的假设检验

式中：G备选优树的得分平均值=45.55，t0.05为P值在0.05水平上的检验值=1.68，δ为备选优树的得分标准差=8.752，n为备选优树的株数=40，计算可得：G ＝43.22。由于备选优树的平均得分的上限值（43.22）显著高于综合评分值，即G ＞43.22。根据这一标准，共有19 株优树入围，入选率为47.50%（表5）。

2.3 初选千年桐优树的聚类分析

根据综合评价法得到的总得分值，对19 株千年桐备选优树进行聚类，从图1可以看出，19株备选优树可分为3 类：第Ⅰ类为4 株（S15、S34、S12、S21），平均得分为65.50，其综合性状较好；第Ⅱ类为5 株（S9、S19、S8、S32、S38），平均得分为54.40，属于综合性状中等的一类。第Ⅲ类为10 株（S27、S10、S39、S33、S11、S22、S36、S13、S17、S29），平均得分为46.00，综合性状相对较差。对于将来的优良单株的选择，我们可以重点观测Ⅰ类优株。

图1 千年桐备选优树聚类分析Fig.1 Cluster analysis of selected trees of A.montana

2.4 初选千年桐优树的数量化综合评价

表5～6 为初选优树各评价指标的得分值，从表5～6 可以看出，Ⅰ类优树的单株结果量、单株产果量的均值分别为1 181.00、29.68 kg，是Ⅱ类优树均值的1.63、1.62 倍，是Ⅲ类优树的1.65、1.71 倍，是40 株备选优树的1.87、1.85 倍。Ⅰ类优树的冠高比、冠形指数的均值分别为0.7、1.14，是40 株备选优树均值的1.03、1.05 倍。Ⅰ类优树的鲜果单果质量、鲜果出籽率、干籽出仁率、种仁含油率的均值分别为41.63 g、51.20%、59.97%、59.75%，是Ⅱ类优树均值的1.14、1.03、1.01、1.11 倍，是Ⅲ类优树均值的1.16、1.35、1.12、1.17 倍，是40 株备选优树均值的1.14、1.23、1.15、1.17 倍。

表5 千年桐初选优树各指标得分值Table 5 Score value of primary selected A.montana trees

表6 千年桐初选优树各指标得分值Table 6 Score value of primary selected A.montana trees

续表6Continuation of Table 6

3 结论与讨论

本研究采用综合评价法和聚类分析法，对千年桐进行优树选择和评价，在对5 000 hm2千年桐林分全面踏查目测选出40 株备选优树的基础上，利用综合评价法选出19 株初选优树，最后通过聚类分析分为3 类，Ⅰ类4 株、Ⅱ类5 株、Ⅲ类10 株。Ⅰ类优树在各个性状指标上均表现出明显的优势，其中反映产量的单株结果量、单株产果量的均值是40 株备选优树的1.87、1.85 倍，反映果实质量的鲜果单果质量是40 株备选优树的1.14 倍，反映果实内含物大小的鲜果出籽率、干籽出仁率、种仁含油率是40 株备选优树的1.23、1.15、1.17 倍。Ⅰ类优树的冠高比、冠形指数的均值分别是0.7、1.14，是40 株备选优树均值的1.03、1.05 倍。Ⅰ类优树的抗病虫害能力得分高于Ⅱ类和Ⅲ类，Ⅰ类优树的果熟一致性处于Ⅱ类和Ⅲ类之间，Ⅰ类优树的果实聚集度得分较低。

研究结果表明，千年桐无论是结果能力还是果实品质都差异很大，与周祖平等[18]研究的油桐优良品种对比试验结果是一致的。王承南等[19]对油桐不同品种的结实进行了综合评价，其结果表明差异很大。在上世纪80年代，王劲风等[20]在浙南进行千年桐优良无性系选育，盛果期期间的千年桐无性系年平均产量均高于“桂皱-27 号”高产无性系，增产63%左右。结果表明，千年桐具有很强的地域性，应本着适地适树原则选择适合当地生长条件的无性系，不宜随意使用其他地区的优良无性系进行栽植，各个地方都应该选出适合本地种植的千年桐。近年来，我国在常规油料树种选育方面的研究相对很多，在树种优良单株选育方面已经取得了很大的进展。对于树种的优良单株选择一般会依据生物学特性为基础进行开展，就经济类植物而言，优良单株选择的关键因素是表型性状和种实性状的优良性。例如，木本油料树种有文冠果[21]、无患子[22]、光皮莱木[23]、千年桐[24]、乌桕[25]等树种，这些树种选育出的优良单株都会对每个树种优良无性系的培育繁殖提供一定的科学依据。

千年桐作为湖南地区能源林油料树种，分布比较广泛，一般采用实生苗造林，但由于树种的个体之间表现出表型变异越大，遗传变异的可能性也越大，导致明显的分化现象，因此具有较大的选择潜力。本研究发现，从单株结果量、单株产果量等指标可以看出，Ⅰ类优树4 株的均值是林地均值的3 ～4 倍。从反映果实品质最具代表性的鲜果单果质量、鲜果出籽率、干籽出仁率、种仁含油率等4 个指标来看，Ⅰ类优树4 株的均值是林地均值的1 ～2 倍。其中含油率在不同千年桐优良单株间的经济品质分化较大，这是由于油料树种多数具有自交不亲和的特征，研究表明，油料树种含油率由不完全显性的遗传因素控制，可以通过油脂里面的脂肪酸进行基因型修饰和调控基因功能的表达，从而改良果实的品质；根据试验证明，林木种实品质受环境因素（气温、光照、水分、土壤）的影响，千年桐为喜光树种，外界环境对千年桐的生长具有很大的影响，因此，被选育出的Ⅰ类优树生长环境比其他优株的要优越，均来自坡度较缓、土壤肥沃、光照充足的小山坡上。为了将来继续观测筛选出的Ⅰ类优树在其他立地条件的表现，应该采取优树的区域种植试验；千年桐的产量还可能与树体形状有很大的关系，其树木的树体形状（自然开心型、自然杯型）会影响果实的表型和经济品质，因此可以采用嫁接技术矮化树形，可通过适当的修剪矮化树体[26]、改善冠型。在矮化方面，千年桐树体高大，生长旺盛，短化后可提高种植密度，提高单位面积产量，同时便于采摘和管理；千年桐结实大小年现象较为明显，需要进行多年调查，大年更能反映树木的结实潜力，选优工作在大年进行，近年来正好是结实大年，有效避免了结实大小年现象对选优的影响。本试验筛选出来的Ⅰ类优树，具有巨大的推广利用价值，下一步应开展千年桐无性系繁育研究和建立采穗圃。