峦大杉优良单株子代苗期初步选择

许 冰，张璐颖，陈文荣，鲍晓红，吴火和，张纪卯，张毅清

(1. 福建省林业科学研究院/国家林业局南方山地用材林培育重点实验室，福建 福州 350012；2. 福州英华职业学院，福建 福州 350101； 3. 福建省国有来舟林业试验场，福建 南平 353004)

峦大杉(Cunninghamiakonishii)亦称台湾杉木、蛮大杉等，为杉科(Taxodiaceae)杉木属(Cunninghamia)常绿大乔木，是我国特有用材树种，原产于中国台湾中部以北山区海拔1 300～2 000 m地带[1]。其木材材质优良兼有芳香气味[2]，可用作建筑、造船等，具有较高经济价值。20世纪80年代以来，福建、浙江等地开始引种峦大杉并取得良好效果[3-5]，不仅增加了引种地造林树种的数量，也促进了我国台湾地区与大陆林业科技工作交流和种质资源互补。近年来，峦大杉优良种质资源欠缺的问题日益凸显，有关峦大杉的研究多数集中在育苗[6]、栽培[7-8]、生长规律[9]等方面，选育优良种质资源的系统性研究则较少。为解决峦大杉优良种质资源欠缺的问题，在前期研究的基础上采集优良单株种子开展苗期遗传测定及选择，研究优良单株子代苗期的选择，为峦大杉营造林生产提供优良种质材料。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于福建省南平市延平区王台镇溪后村苗圃，坐标为北纬26°39′，东经117°56′，属中亚热带季风性气候，温暖湿润，年均温19.4 ℃，年极端最高温41.0 ℃，极端最低温-6.5 ℃，年无霜期300 d左右，年降雨量约1 600 mm，年均相对湿度80%以上。苗圃海拔约120 m，圃地土壤为壤土，pH值5.3，肥力中等。

1.2 试验材料与设计

试验材料为从福建省南平来舟地区峦大杉林分中选出的优良单株子代苗，其环境因子及生长情况见表1。

表1 优良单株原产地环境因子及生长情况Tab.1 Environmental factors and growth of superior individuals in origin

2017年11—12月间采集优良单株种子，2018年3月初分家系(均为优良单株家系，下同)播种育苗。播种前做苗床，床面高出步道20 cm，苗床宽度1.1 m，床面上辅垫一层约1～3 cm厚黄心土。播种时将种子均匀撒播在育苗床(约200～250粒/m2)，其后进行常规育苗技术管理。每个家系播种1 m2作为一个小区，16个家系(小区)为一次重复，重复区内各处理小区随机排列，试验设计3个重复，共计48个处理小区。

1.3 数据调查与处理

2018年12月10日，在每个试验小区中分别选取30株长势中等的苗木测算苗高和地径。从每个小区内分别选出5株苗高和地径均接近均值的植株整株挖出，用以测定主根长度、根幅宽度、根生物量、枝干生物量及叶生物量。其中，根、枝干和叶的生物量测定方法为将相应材料经105 ℃杀青后，以85 ℃恒温将材料烘至恒重后的质量[10]。

1.4 统计分析

(1)

(2)

表型变异系数PVC=S/X×100%

(3)

遗传增益ΔG=(x-X)×(1-1/F)/X

(4)

方差分析和多重比较(新复极差法)采用Excel 2007软件实现，主成分分析采用SPSS 22.0软件实现。

2 结果与分析

2.1 峦大杉不同家系各指标方差分析

对峦大杉16个家系各指标进行方差分析，结果见表2。

表2 各指标方差分析结果Tab.2 Variance analysis of indicators

不同家系的各项指标除根生物量外，其他指标均表现显著或极显著差异，说明产生差异的原因主要是家系间较为丰富的遗传变异；而不同家系的根生物量差异不显著，其产生差异的原因主要是环境或其他因素。

峦大杉不同家系各指标多重比较结果显示：16个家系中苗高以L22表现最优，显著大于L26、L25、L16等8个家系，相比上述家系提高18.15%～103.97%，相比群体均值提高18.20%。地径以L16最大，显著大于L19、L20、L15等11个家系，相比这些家系提高16.11%～60.77%，相比群体均值提高21.04%。主根长以L17最大，显著大于L19、L14、L15等8个家系，相比这些家系提高31.46%～110.78%，相比群体均值提高27.40%。根幅宽以L18最大，显著大于L16、L23、L21等11个家系，相比这些家系提高27.57%～183.75%，相比群体均值提高51.55%。各家系的根生物量差异不显著。枝干生物量和叶生物量均以L12最大，比群体均值分别高出50.00%和47.87%(表3)。

表3 各指标多重比较结果Tab.3 Multiple comparisons of indicators

上述分析结果可知，不同家系间各项指标差别较大，各项指标对应的最优家系较为分散，且本试验参试指标较多，因此需要对上述指标提取主成分后再进行评价。

2.2 峦大杉各家系各指标遗传参数分析

对不同家系进行选择，需要明确参选群体的遗传组成和遗传参数[11]，峦大杉不同家系各指标遗传参数见表4。

表4 各指标遗传参数Tab.4 Genetic parameters of indicators

各项指标遗传变异系数均较小，其中最大的为根幅宽，遗传变异系数为28.54%，说明不同家系各项指标普遍具有较强的遗传效应。不同家系峦大杉苗木除根生物量外的其他指标广义遗传力均较大，尤其是苗高、地径、主根长和根幅宽4项指标，遗传力均达到50%以上，枝干生物量和叶生物量遗传力也达到了30%以上。而根生物量的遗传力只有12.80%，这也许是试验误差或其他原因造成的。因此，针对苗高、地径、主根长、根幅宽、枝干生物量和叶生物量6项指标对峦大杉家系进行选择具有较高可靠性，有益于获得较大遗传增益。

2.3 峦大杉各家系综合评价

对16个峦大杉家系的上述6项指标进行主成分分析，结果见表5。

表5 主成分分析结果Tab.5 Results of principal component analysis

主成分1和主成分2方差贡献率分别为50.437%和24.930%，累计贡献率达75.366%，即2个主成分负荷6个指标75.366%的信息量，可以使用2个主成分对峦大杉家系进行评价。观察各指标对应向量值可知，主成分1主要与枝干生物量、叶生物量、地径、苗高、主根长有关，而主成分2主要与根幅宽、主根长和地径有关。以各个主成分方差贡献率为相应主成分权重计算总评分，则可得2个主成分及总评分计算公式如下：

主成分1评分T1=0.636X1+0.757X2+

0.581X3+0.186X4+0.936X5+0.894X6

(5)

主成分2评分T2=-0.553X1+0.352X2+

0.469X3+0.872X4-0.270X5-0.108X6

(6)

总评分T=50.437%T1+24.930%T2

(7)

式中X1、X2、X3、X4、X5、X6分别表示某家系苗高、地径、主根长、根幅宽、枝干生物量和叶生物量。根据上述公式计算各家系总评分如表6。

表6 家系综合得分及排名Tab.6 Comprehensive score and ranking of families

以20%作为入选率，选择总评分最高的3个家系，即L23、L18和L22作为本次试验的优良家系。入选家系的苗高、地径、主根长、根幅宽、枝干生物量、叶生物量的遗传增益分别达到14.45%、7.22%、13.38%、15.61%、13.26%和10.42%。

3 小结

收集福建省南平来舟地区的16个峦大杉优良单株家系开展苗期遗传测定，结果表明，不同家系一年生苗木的苗高、地径、主根长、根幅宽和叶生物量均差异极显著，枝干生物量差异显著，根生物量差异不显著。苗高、地径、主根长和根幅宽4项指标的最优家系分别是L22、L16、L17和L18，枝干生物量和叶生物量的最优家系均为L12，上述各指标最优值分别比对应群体均值提高18.20%、21.04%、27.40%、51.55%、50.00%和47.87%。不同家系的各项指标中只有根生物量的广义遗传力较低，其他指标的遗传力均高于30%，具有中等或较高遗传力，通过选育定向改良的潜力较大、可靠性较强。通过主成分分析从6个指标中提取出2个主成分，可以负荷其75.366%的信息量。以各个主成分方差贡献率为权重对各家系主成分评分进行加权计算，得出不同家系总评分及综合排名，以20%入选率选出L23、L18和L22作为本试验最优家系，其苗高、地径、主根长、根幅宽、枝干生物量、叶生物量的遗传增益分别达到14.45%、7.22%、13.38%、15.61%、13.26%和10.42%。鉴于本次研究只针对前期选择的16个优良单株子代的苗期生长状况进行分析评价，后期还有待于增选更多优良单株开展家系子代测定试验研究。