我国用材林优树选择技术研究进展

向 华， 向文明， 向 明

(龙山县林业局， 湖南 龙山 416800)

优树，又称正号树，是指在相同立地条件下同龄林分中生长量、干形、材性、抗逆性、适应性等性状特别优异的单株[1]。优树选择是从天然林或人工林群体中，按选优的标准和目标进行表型个体的选择。然后对入选的优良单株进行遗传测定，最后用于建立种子园或采穗圃，服务于营林生产。种子园以生产良种种子为主，是实现林木良种化的主要途径；采穗圃以生产良种穗条为主，用于林木无性繁殖。

优树选择最早始于北欧，其中瑞典于1941年最先开展选优工作，芬兰、前苏联和美国随后也开展了优树选择。我国的优树选择工作是从20世纪60年代初开始的，首先开展的是杉木、油松的选优工作。从20世纪80年代以后，林木良种建设受到了国家的重视，国内主要造林的树种都进行过优树选择技术的研究，颁布实施了一些林木良种选育技术标准：《主要造林阔叶树种良种选育程序与要求》(GB/T 14073-1993)、《林木良种审定规范》(GB/T 14071-1993)、《林木种质资源保存原则与方法》(GB/T 14072-1993)、《母树林营造技术》(GB/T 11621-1996)、《林木育种及种子管理术语》(GB/T 11620-1996)、《主要针叶造林树种优树选择技术》(LY/T 1344-1999)、《主要针叶造林树种子代遗传测定技术》(LY/T 1340-1999)和《主要针叶造林树种种子园营建技术》(LY/T 1345-1999)等标准。

随着中国经济和社会的快速发展， 我国是全球最大的木材与木制品消费国，2018年我国消费木材5.7亿m3(原木材积)，其中木材进口为53.6%[2]， 且木材进口依存度在不断提高。出于保护环境和发展本国木材产业的考虑，以及部分国家将我国木材进口问题政治化等原因，部分森林资源丰裕型国家开始纷纷采取措施， 限制木材出口，因此中国木材进口面临着很大的风险[3]。谢焰锋[4]、郑勇平等[5]研究结果表明：林木良种选育的材积遗传增益达20%以上，即能在同等的林地面积上增加20%以上的木材蓄积。所以用材林优树选择对增加我国的木材供应量，促进我国经济可持续发展， 保障中国木材安全具有重要的现实意义。我国林业工作者在林木优树选择方面也做了大量的工作，现将我国用材林优树选择的研究现状介绍如下。

1 用材林优树选择技术研究现状

用材林优树选择主要从速生性、抗性、适应性等三个方面进行。

1.1 选优林分

首先，要遵循在优良种源区选择优良林分，在优良林分中选择优良单株的原则；其次，要清楚林分的起源，最好是实生起源；再次，选择林龄在1/3伐龄以上的林分，林龄不宜过小和过大；最后，林分郁闭度应在0.6以上，林相整齐，遭到破坏的林分和经过“拔大毛”的林分不能选，另孤立木和林缘木不宜选。

1.2 选优步骤

先了解目的树的基本情况，确定选优任务并初步拟定优树选择标准，在选定的林分中，进行全面踏查，按照选优标准进行初选，对候选树的材积和品质评定进行评选，根据综合评选最后确定是否符合优树标准。

1.3 选优方法

1.3.1 选优评定的方法 符合选优标准和选优目标而又未经实测证实的优树，称为候选树。优树选择主要是对候选树从材积指标、形质指标或综合指标这三个方面进行单方面评定或综合评定。

1.3.1.1 四种材积评定常用的方法 小标准地法、优势木对比法、标准差对比法、绝对生长量法。

(1)小标准地法。以候选树为中心，以10～25 m为半径的样圆(在坡地可为椭圆形，长轴平行水平方向)，样圆内至少包括30株以上的树木(一般以30～50株为宜)，实测样圆内树木的树高、胸径，求出材积，再计算各指标的平均值。优树入选一般标准需同时满足以下3个指标：将候选树与平均值相比，树高超出平均值的15%，胸径超出平均值的50%，材积超出平均值的150%。

小标准地法主要适用于树龄一致，林相完整的人工林优树选择。

优势木对比法测量的株数少，计算简便，在实际中采用比较多，优势木对比法比较适用于面积较大、树种单一的人工林或年龄比较一致的天然林优树选择，如用于异龄林，需进行年龄校正。但不适用于优树群的优树选择。

(3)标准差对比法。以候选树为中心，设置半径为10～25 m的标准样圆，要求立地条件相对一致，样圆内至少包括30株以上的树木。实测样圆内所有树木的树高和胸径，然后计算出树高、胸径和材积的平均值及标准差，候选树生长量指标(树高、胸径、材积)大于样圆内树木平均生长量三个标准差即可入选[7]。

标准差对比法比较适用于树龄一致的均匀群体和拥有优树群的林分。

(4)绝对生长量法。在实际选优过程中，如果候选树生长的小区生态条件显著不同于周围的树木；或在异龄混交林中遇到候选树周边没有该树种的同龄树木；或周围都是大树，或都为被压木。在这种情况下，使用前面3种相对值评选法有困难，这时可采用绝对生长量法。

绝对生长量法是利用当地的生长过程表，将生长过程表中各龄级平均木的树高和胸径分别乘一个系数，所得的值，作为该地区该地位级条件下一般优树的最低标准。在没有当地的生长过程表时，按不同的立地类型和不同的气候区，分别设立标准地，调查50株以上树木的年龄和生长量数据，建立年龄-生长量的相关曲线，生长量为y轴，树龄为x轴，在曲线上方的可入选优树，靠近曲线的可依其他性状而定，在曲线下方的淘汰。

绝对生长量法主要在四旁绿化林、异龄混交林和散生木选优中采用。

1.3.1.2 形质评定 为评定各指标，首先应确定衡量的方法，方法尽量简单易行，然后根据各指标的变化幅度划分不同的级别，一般把它数量化，界限要比较明确。如枝下高划分成4级：枝下高占树干总长的>1/2、1/3～1/2、1/4～1/3、<1/4。形质标准具体到某个树种，应根据选优目标和树种特性而有所不同。

1.3.1.3 综合评定 综合评定是先对候选树的多个形状单独评选，然后再进行综合评定，要求候选树的某些性状都符合标准才能入选。目前经常采用的方法有连续选择法、独立标准法和评分法三种。

(1)连续评选法。先根据要评比性状的重要性对性状进行排序，然后按先后顺序进行评比选择，直到达到选优目的。由于此法选择的时间比较漫长，一般不宜采用，只在病虫害成灾等特定条件下才考虑使用。

(2)独立标准法。先确定好选择要评定的性状，并对选择的性状都规定一个最低的标准，当各项指标都全部超过规定的标准才能入选。

(3)评分法。评分法是目前最常用的选优方法之一，可与生长量指标评定相结合进行综合评定。首先根据生长特点和选择目标，选取与选优目标相关的表型性状作为选优指标，如：以树高、胸径和单株立木蓄积为数量评价指标；以树干通直度、枝下高和冠幅为形态评价指标[8]，然后对各性状的表型值划分为不同的级别，并根据各性状的重要性给予一定分数，根据候选树各性状情况进行评分，最后累加各性状的评分，超过一定分数就可入选。

1.3.2 优树标准 优树标准随选优树种、选优目的、选优方法和立地条件的不同，其标准也不同。一般包括质量指标和数量指标两个方面，即可采用单个指标进行优树选择，也可采用数量指标与质量指标相结合的方法进行优树选择。

1.3.2.1 数量指标 对用材树种优树选择来说，数量指标主要为生长量指标。确定生长量指标应考虑到现实的可能性和供选择的林分及需要优树的数量。现实的可能性既优树数量指标一般不超过同龄林分中的最大值。

在实际工作中，数量指标常采用小标准地法和优势木对比法。一般规定优树的树高(H)、胸径(D)和材积(V)。在小标准地法中，应分别超过标准地平均木的15%(H)、50%(D)、150%(V)；在优势木对比法中，应分别超过优势木的5%(H)、20%(D)、50%(V)。

1.3.2.2 质量指标 用材树种优树选择的质量指标主要考虑有利于提高单位面积产量的指标，或对木材品质有影响或能反映树木生长势的形态指标。用材林树种质量标准一般包括：树干通直、圆满，阔叶树应注重单主干性；树干自然整枝良好，枝下高大于树干总长的1/3，且侧枝较细；树冠较窄，幅度不超过树高的1/3～1/4，冠形最好是尖塔形或圆锥形；树木健壮，无严重病虫害；树皮较薄，裂纹通直无扭曲[9]。

1.4 我国用材林优树选择技术研究现状

1.4.1 主要针叶树种优树选择 我国优树的选择最先从针叶树种的杉木和油松开始选优。我国的针叶树种优树选择研究主要以杉木(Cunninghamialanceolata)、马尾松(Pinusmassoniana)、油松(Pinustabuliformis)、落叶松(Larixgmelinii)、柏木(Cupressusfunebris)、云南松(Pinusyunnanensis)、华山松(Pinusarmandii)等树种为主，同时对湿地松(Pinuselliottii)、红豆杉(Taxuschinensis)、秃杉(Taiwaniaflousiana)、红松(Pinuskoraiensis)、樟子松(Pinussylvestrisvar.mongolica)、云杉(Piceaasperata)、思茅松(Pinuskesiyavar.langbianensis)等其他针叶树种也进行了优树选择研究，以下对杉木、落叶松、柏木、马尾松、油松等几个树种的优树选择研究现状进行介绍。

1.4.1.1 杉木优树选择 湖北林业科学研究所[10]林木良种组于1974年提出了杉木的优树选择的标准和选择方法及步骤，并提出了林分选择应在I、II地位级中选择；起源以实生林，树龄以10～15 a为宜；选择范围内有100～150株林木为宜；不宜选林缘木和弧立木(林中空地)等4点注意事项。文彪[11]于1990年对杉木的优树选择方法及标准进行了探讨，提出了标准差法选择的标准，标准差法宜于在杉木树龄10～15 a时的早期选择；优树选择应遵循在优良种源区及优良林分中选择优良单树的系统选择原则。徐清乾等[12]于1997年进行了杉木第二代优树选择方法的研究，对全同胞子代林、半同胞子代林、无性系测定林和实生种子园中选择优树，提出了杉木第二代优树的质量和数量标准，在靖州排牙山林场、桃源老井林场、攸县林科所分别确选优树25株、9株、12株，合计46株。徐清乾等[13]于2010年在第二代种子园研究的基础上，进行了杉木第三代优树选择方法的研究，确定了湖南会同、四川西昌、广西融水等17个县市作为杉木优树选择的优先重点区域；确定了分别从第二代全同胞家系、第二代半同胞家系和第二代种子园内嫁接母树作为第三代优树选择的林分。制定出优树树干、树冠、树皮、侧枝和结实等形质标准；对优树的树龄、密度、胸径、树高、材积等分别提出绝对生长量标准和相对生长量标准。

1.4.1.2 落叶松优树选择 唐伟东[14]利用优势木对比法对落叶松人工林进行选优树，认为在立地条件较好的林分中，落叶松人工林优树标准为：胸径、树高、单株材积三项指标分别大于5株优势木平均值的1.14倍、1.11倍和1.27倍。黄卫[15]通过对9年生16个日本落叶松与兴安落叶松的杂交组合的胸径、树高、树高连年生长量和耐寒性等指标进行分析，选择出5个优良家系。

1.4.1.3 柏木优树选择 安林辉等[16]采用5株优势木对比法对湖北省内柏木天然林和人工林进行优树选择研究，选出不同龄优良单株123株；邓朝经等[17]采用标准地法和5株优势木对比法，数据分析上利用数理统计正态分布理论确定优树值，并对形质指标与数量指标的关系进行了相关分析，提出了2种方法选择柏木优树的标准。万军等[18]以胸径为主要选择性状，树高和形质指标为辅助依据，采用小标准地法和优势木对比法对四川省内的西藏柏木进行选优，并提出了相关优树选择标准。

1.4.1.4 马尾松优树选择 黄以法[19]通过对45个家系的马尾松全同胞子代测定林的生长、形质、结实性状进行调查分析，先筛选出家系，再从家系中筛选出优良单株，分别选出6个优良家系和12个优良单株，其中这些筛选出的优良单株的表型均值明显高于CK，单株材积超过CK的71.52%， 遗传增益达16.07%。武紫娟[20]通过对四川省国有富顺林场马尾松半同胞子代测定林的材积、树高、胸径、冠幅、枝下高等生长和形质性状进行调查，开展性状遗传变异分析和多性状综合选择研究，评选出优良家系21个，其平均树高、胸径、材积分别为13.99 m、16.91 cm、0.154 3 m3，平均遗传增益分别为7.78%、12.39%、39.64%。

1.4.1.5 油松优树选择 1974年，乔山林业局[21]生产组对油松进行选优，初选出优树93株，并根据实际情况提出几点选优方法优化建议。李军等[22]对油松大树法(优势木对比法)的优势木株数1～5株比较，分析1～5株大树法选优之间的关系，同时也比较了大树法与小标准地法选优的关系，认为由大树法的参数来估计小标准地的结果是可行的，标准地法的参数可以由大树法通过回归方程来估算。袁虎威等[23]对甘肃省中湾油松良种基地初级种子园无普系自由授粉混合子代群体进行优树选择，以单株材积优势比为参考指标进行油松第二育种周期优良单株选择，从58033个单株中选出40个优良单株， 入选率为0.069%， 再通过SSR分子标记对优良单株亲缘关系分析，最终选择出23个无亲缘关系的优良单株，并作为第二育种周期种子园的建园亲本，并制定了第二育种周期种子园亲本选择策略及无性系配置设计。李青粉等[24]对甘肃小陇山沙坝落叶松和云杉国家林木良种基地内的22年生油松天然林优树子代139个家系及3个对照进行长期的观测研究，结果表明：家系在树高、胸径、材积上存在明显差异，以树高为主要指标，从保存率较高的82个家系中选出生长性状优异的优良家系24个，并筛选出61株二代优树。

翁海龙等[25]对2007年以前国内主要针叶树种优树选择技术研究现状进行了总结，探讨了地方性针叶树种的选择技术和多用途优树的选择技术。

1.4.2 主要阔叶树种优树选择 我国木本阔叶树约2 000种，全国林业工作者对阔叶树种的优树选择作了很多相关研究，其中对杨树和桉树的研究最多，本文只介绍杨属(Populus)、桉属(Eucalyptus)和栎属(Quercus)等主要材用阔叶树的优树选择研究现状。

1.4.2.1 杨属优树选择 金志明等[26]从1965年开始对杨树杂交育种，经过30年的反复筛选和试验后，培育出白林3号杨，并进行区域试验，测定其生长期、生长量、耐干旱、耐瘠薄、耐涝耐盐碱等性状，试验结果表明：白林3号杨各方面性状优良，是一个速生、抗逆的优良新品种，适合在吉林省中西部地区栽培推广；王长亮等[27]对四川雅安乡土杨树基因库内的1 560份杨树进行优树选择，选择出50个优良无性系；王恭祎等[28]对河北省大城县的杨树，采取野外观察和室内化验以及定位试验方法，选择出既抗盐又抗碱的杨树抗盐碱新品种“廊坊杨4号”。

1.4.2.2 桉属优树选择 广东省雷州林业局[29]于1977年进行了桉树的优树选择研究，采用5株优势木比较法和评分相结合，以数量标准为主，并与质量标准相结合的选优方法。申文辉等[30]采用5株优势木对比法、标准差对比法和绝对生长量评选法3种选优方法进行东门林场桉树的优树选择工作，从尾叶桉等10个品种中选出优树1 464株。李淡清[31]在云南省内对桉树进行了优树选择，选择出蓝桉优树111株，直干桉106株，并用双重筛选逐步回归找出与数量性状关系最密切的因子，以主分量分析对优树性状及优树进行分类。

1.4.2.3 栎属优树选择 蒋燚等[32]在广西、广东、福建、湖南等4省7县的大叶栎天然次生林中进行优树选择，提出采用5株优势木对比法选择的标准：其树高、胸径、材积应分别超过优势木的11%、22%、64%，从66株候选优树中复选出22株三个指标都达到的优树。周建云等[33]对树龄为31 a，郁闭度在0.7以上的栓皮栎人工纯林进行选优研究，分别对平均木标准差对比法、小样地法和综合评分法3种选优方法进行比较，认为小样地法在人工林中选优较客观、正确，工作量少。通过不同样圆半径的分析，以20 m为最佳样圆半径。孙治国等[34]对天然实生蒙古栎进行优树选择研究，利用各性状综合评分法选择出优树46株。

1.4.3 天然林优树选择

1.4.3.1 一般天然林优树选择 由于天然林分结构复杂、年龄不一、林相不整、林木分化强烈，采用常用的5株优势木对比法、小标准地法等选优的方法不太适用，现天然林多采用以生长指标结合形质指标的标准线法选择优树。梁建平[35]用生长指标结合形质指标的标准线法在广西桐棉林区的马尾松优良天然林区进行优树选择，共选择出优树145株。徐兰俊等[36]采用树高、胸径等因子与结实量组成多元线性方程组进行回归分析，对天然红松坚果优树选择方法进行了研究。刘志龙等[37]对顶果木(Acrocarpusfraxinifolius)天然次生林采用以生长指标结合形质指标的标准线法选择优树，对20株候选树依据基准线法初选出15株，再根据干形和分枝评判得分标准复选出9株优树。刘邦等[38]为了提高林分中胡桃楸(Juglansmandshurica)和黄菠萝(Phellodendronamurennse)大中径材的比例，采用形质指标评分法对小兴安岭天然次生林林中幼龄胡桃楸和黄菠萝进行优良单株选择。何俊等[39]采用5株优势木对比法在西南桦(Betulaalnoides)天然次生林中进行优树选择。用配对t检验法确定优树入优标准的取值范围，共选择出I级优树21株。刘通高等[40]在没有经过负向选择的天然林，郁闭度0.6以上，在混交林中黄山松(Pinustaiwanensis)比例不低于70%，生长势良好的林分中，对黄山松进行优树选择。在21～40年生的黄山松天然林分选优， 可以按5 a为1个龄级， 分别制定生长量指标；认为在黄山松次生林中选择优树， 采用数量指标与形质指标兼顾，个体树法与对比树法结合， 并以综合性状衡量优树， 是比较全面可靠、切实可行的办法。万雪琴等[41]利用修改后的5株大树法对异龄林的四川乡土杨树进行优树选择。李春民等[42]指出天然马尾松林如果采用标准线法选优树时应注意以下几点：对于马尾松飞籽成林的，则每一林分只能选择一株优树，避免近交；林分年龄应在20 a以上；标准线法只适用于用材林时的选优，不能作为采脂树种或其它用途时采用。

1.4.3.2 天然林散生木优树选择 由于散生木如枫杨(Pterocaryastenoptera)、香椿(Toonasinensis)、西南桦、孙航樱(Prunussunhangii)等树种被大量砍伐，多呈散生分布，鲜有成片林分存在，无法用优势木对比法、小标准地法等常用的选优方法进行选择。王晓荣等[43]采用绝对生长量和形质指标相结合的评选方法对散生分布的枫杨进行优树选择，从24株初选优树中选择出6株优树。陈强等[44]对散生西南桦采用生长量指标与环境因子进行回归以剔除环境因子的影响，减少表型选择的误差，筛选出遗传基因较好的西南桦优树。由于环境因子中包含有定性因子和定量因子，采用多元数量化回归模型Ⅰ来处理，筛选出西南桦优树191株，其中Ⅰ级优树46 株，2级优树 145株。

1.4.4 人工林优树选择 人工林多为林木年龄一致，林相整齐，所以优树选择比较容易，常采用5株优势木法和小标准地法等方法。

苏彬等[45]采用优势木对比法对马蹄荷(Exbucklandiapopulnea)人工林进行优树选择，对生长量标准采用直接比较法和差异显著临界值法来确定，分别选出优树各3株，优树材积超过优势木平均值的1.4～1.7倍；李因刚等[46]采用优势木对比法对越南安息香(Styraxtonkinensis)人工林进行优树选择，选择出6株材用优树和12株油用优树；陈祖松[47]分别采用优势木对比法、小样地法、平均木标准差法和综合评分法4种对楠木(Phoebezhennan)人工林进行优树选择，对这4种方法进行比较，认为优势木对比法比较适合面积较大的人工林或年龄一致的天然纯林；在林分面积较小的林分中，采用小样地法或平均木标准差对比法较好。

2 用材林优树选择技术研究存在的问题

(1) 树龄难以确认。在异龄混交林中选优时多采用绝对生长量法，但有些树种没有当地生长过程表可利用，而实际操作中因难测出较大直径树的树龄，自己绘制生长过程曲线有一定的难度。

(2) 缺乏子代测定。优树选择主要是表现型选择，多数选择出的优树未进行子代测定。所以优树选择要与遗传测定相结合，才能达到理想的遗传改良。

(3) 受人工经验影响。用绝对值法选优时，由于工作人员的个人经验不一致，在对不同的树种、不同的立地条件，制定其绝对值的标准时会有所不同。在做优树选择工作前，对技术人员进行业务培训，严格按照相关技术标准操作。另外要尽快制定出主要树种的优树选择技术地方标准。

3 建议

(1)目前优树选择主要从材积指标、形质指标和综合指标三个方面进行评定，有采用单个方面进行评定的，也有采用两个方面进行综合评定的。采用两个方面综合评定结果好于单个方面评定。

(2)小标准地法主要适用于树龄一致、林相完整及面积较小的人工林；优势木对比法比较适用于面积较大、树种单一的人工林或年龄比较一致的天然林优树选择，如用于异龄林，需进行年龄校正；标准差对比法比较适用于树龄一致的均匀群体和拥有优树群的林分；绝对生长量法主要用于异龄混交林、散生木和行道树的优树选择。

(3)优树是按表现型选择出来的，需对优树再进行子代遗传测定(或无性系后代测定)，筛选出优良遗传型的精选树，方可建立种子园或采穗圃，应用于生产。目前杉木、马尾松和油松在子代遗传测定方面工作做得比较多。

(4) 加强技术人员业务培训，制定出主要树种的优树选择的地方标准。