川滇无患子不同家系间苗木生长差异性对比

孙风霞 刘显娅 王贺方 康立南 叶凡 金艳彬 王连春

(西南林业大学/西南林业大学西南地区生物多样性保育国家林业和草原局重点实验室，云南 昆明 650224)

川滇无患子(Sapindus delavayi)，为无患子科无患子属的一种落叶乔木，干通直，生长迅速，可作庭荫树栽植，含油量高，可制肥皂及润滑油[1]；同时无患子树形优美，抗病虫害，根系发达，抗逆性强，水土保持能力也很强；无论是作为园林树种或经济林树种，其裁植前景十分广阔[2-4]。当前对无患子的探究很大部分集中在种植繁育等方面[5]，王海燕等通过在生产实践中详细总结无患子种植栽培各项技术[12]。岳华峰[6]对无患子果实经济性状在不同种源间的变异情况进行了研究，其研究结果表明，9个产地间的无患子果实各个性状在9个种源均呈现极显著的差异。辜夕容[8]对云南和四川5个地方的无患子种子品质差异等进行了系统地研究，得出四川会理种源质量均极显著地高于其他种源。在种源研究方面，研究表明无患子不同种源间的树高、年生长量等受种源地的纬度影响[7]。但这些研究主要是通过无患子种子品质选出优质种源，对川滇无患子家系间生长差异的研究却很少见。导致无患子在栽培和产量提高方面存在较大盲目性。因此，本研究通过收集25份川滇无患子，分析并比较不同家系间的差异性，为川滇无患子选育优良家系提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地及材料概括

试验地位于昆明市盘龙区西南林业大学东三环的温室大棚(E102°45′，N25°03′),年日照时长为2327.5h，属北纬低纬度亚热带-高原山地季风气候，总体地势北部高，南部低，由北向南呈阶梯状逐渐降低。中部隆起，东西两侧较低，大部分地区海拔在1500～2800m，年平均气温15°C，年降水量1450mm，具有典型的温带气候特点。

以25份川滇无患子不同家系果实作为家系间差异对比的材料，播种前先配制育苗基质，红壤∶腐殖土=3∶1混匀后分别装入营养袋中，使用营养袋播种，播种后撒入一层木屑再配制1∶500的多菌灵进行杀菌，在育苗100d、110d、120d、130d时再使用直尺、卷尺、游标卡尺等测量其地径、苗高，以及挂上标签进行数据记录。

1.2 样品采集

2019—2020年，分别到云南省各地寻找研究材料，采集地最终选择在云南省川滇无患子主要的分布区域中的10个县(区)，分别来自宜良2份、石林2份、弥勒1份、保山3份、嵩明5份、安宁2份、禄丰4份、施甸2份、孟定1份、林科院3份，共25份家系。采集时选择胸径20cm以上川滇无患子大树阳面中上部种子，采种母树间距在50m以上，以保证取样的均匀性，最大限度降低母树间的亲缘关系。采种母树要求生长正常，无严重缺陷,无明显病虫害，单株采种，果实不少于2kg。

1.3 试验方法及测定

试验于2021年4月14日将采集到的25份川滇无患子家系进行播种育苗试验，共计播种800粒种子，种子于4月底开始发芽，7月初基本出齐，待川滇无患子出苗整齐后，分别在每个家系中选择长势相对一致，地径、苗高相似的20株苗木，共计500株，并定期对地径、苗高进行测量记录，对苗高和地径进行数据分析。筛选出25份川滇无患子中较优良的家系。

待出苗整齐后开始测量苗高、地径等数据，测量时在25个家系中每个家系抽取20株苗木作为固定样株，共计500株幼苗挂上标签，每隔10d对挂牌的植株测定一次苗高和地径生长量。

家系间的变异系数按以下公式计算：

CV(%)=100×S/X

式中，CV为变异系数；S为各家系标准差；X为各家系平均值。

1.4 数据处理

原始数据的合成、统计计算以及表格制作使用Excel、Word 2003软件处理，采用SPSS软件进行多重比较，方差分析及聚类分析数据。

2 结果与分析

2.1 家系间生长差异

根据地径、苗高可以衡量苗木生长的情况，为了解25个不同家系间的川滇无患子随时间变化时地径、苗高所呈现出来的差异性，每隔10d记录1次数据并进行方差分析。本实验严格参照胡鹏飞等的方法[9]，采集数据后进行单因素方差分析了解苗木间的差异状况，见表1，可得知不同家系、不同生长阶段苗高和地径生长性状差异较大，呈极显著水平(P100d、P110d、P120d和P130d≈0.000<0.01)。

表1 各家系间地径、苗高的方差分析

研究表明，川滇无患子在同一立地类型水平上，各苗龄阶段的地径生长差异极显著，说明了无患子苗木生长的分化对生长环境具有较高的敏感性，且川滇无患子家系间根据苗高性状的表现有进一步选择的必要性。因此，对其进行多重比较，见表2。

2.2 家系间地径、苗高生长差异

对家系间4个不同苗龄阶段进行分析，根据不同平均地径、苗高，变异系数变幅等多重的比较结果可知，见表2，4个不同苗龄阶段的平均地径依次增加，但平均地径在随时间变化过程中地径最大的一直是“保山2号”，在100d、110d、120d、130d时的“保山2号”平均地径分别为5.90mm、6.78mm、7.25mm、8.18mm。其中，4个阶段的变异系数的变幅大。当苗龄为110d时，变异系数的变幅最大，为14.2%～50.9%，其中，“世博园1号”变异系数的变幅最大，变幅最小的是“安宁1号”，说明各家系间的苗木生长的分化逐渐增大。

苗龄为100d时，各家系的平均苗高为14.2～50.1cm，其中“宜良1号”最高为50.1cm，“世博园1号”苗高最小为14.2cm。变异系数的变幅为8.4%～58.7%，说明各家系间的苗木生长的分化逐渐增大；苗龄为110d时，各家系的平均苗高为19.0～52.3cm，其中，“禄丰2号”和“安宁2号”平均高一致为52.3cm，“世博园1号”苗高最小为19.0cm。变异系数的变幅为21.3%～54.2%，说明各家系间的苗木生长较上一次的整齐；苗龄为120d时，各家系的平均苗高为22.4～61.2cm，最大的是“保山2号”61.2cm，最小的是“世博园1号”22.4cm。变异系数的变幅为21.4%～71.9%，苗高较上一次明显增加；苗龄为130d时，各家系的平均苗高为27.2～65.4cm，最大的为“保山2号”65.4cm，最小的是“世博园1号”27.2cm。变异系数的变幅为23.5%～77.8%，苗高，变异系数幅度继续增加。综上所述，根据家系间苗高数值统计进行分析得出，在110d、120d时平均苗高最大的家系有所不同，分别为“宜良1号”“禄丰2号”和“安宁2号”，而120d、130d时家系间平均苗高趋于稳定均为“保山2号”苗高最优。但平均苗高最差的在4个苗龄阶段是一致的均为“世博园1号”。其中，家系间不同苗龄阶段的变异系数的变幅大。

表2 各家系间地径、苗高的统计分析

续表 各家系间地径、苗高的统计分析

2.3 家系间地径、苗高类别

用SPSS 27.0软件分别对130d时25个家系间苗木的地径、苗高进行聚类分析，结合表1地径、苗高单因素方差分析，了解25个家系间地径、苗高类群的分化，结果如图1所示。由图1a可知，将25组家系间川滇无患子分为3类。第I类共9组，分别为“施甸2号”“禄丰6号”“嵩明2号”“施甸1号”“嵩明4号”“石林1号”“嵩明1号”“世博园1号”“世博园2号”，其地径的范围在3.97～5.07mm，平均4.60mm。第Ⅱ类共15组，分别为“安宁1号”“孟定2号”“嵩明6号”“弥勒1号”“林科院”“安宁2号”“宜良2号”“禄丰2号”“保山4号”“宜良1号”“禄丰4号”“嵩明5号”“保山1号”“禄丰1号”“石林3号”，其地径范围5.41～6.47mm，均值为5.82mm。第Ⅲ类共1组，为“保山2号”，值为8.18mm。由图1b可知，25株单株可分为3类。I类：“保山4号”“禄丰2号”“宜良1号”“保山1号”“禄丰1号”“弥勒1号”“嵩明6号”“石林3号”“嵩明5号”，共9组，其苗高的范围为51.5～57.3cm，均值为54.41cm。Ⅱ类：“安宁2号”“保山2号”，共2组，其苗高的范围为64.4～65.4cm,均值为64.9cm。Ⅲ类：“安宁1号”“林科院”“宜良2号”“施甸1号”“嵩明2号”“禄丰4号”“施甸2号”“嵩明1号”“嵩明4号”“石林1号”“世博园2号”“禄丰6号”“孟定2号”“世博园1号”，共14组，其苗高的范围为27.2～46.5cm，均值为39.13cm。

通过地径聚类分析可把25类苗木分为3类，其中Ⅲ>Ⅱ>I,表明第Ⅲ类较其余2类优势，即“保山2号”最优，且差异性显著。通过苗高聚类分析可把25类苗木分为3类，其中Ⅱ>I>Ⅲ，表明第Ⅱ类“安宁2号”“保山2号”苗高相对于I、Ⅲ类较优，苗高分别为64.4cm、65.4cm。综合上述聚类分析结果可知，筛选出“保山2号”最优地径类群，“安宁2号”“保山2号”最优苗高类群，综合表1、表2，苗高、地径差异显著，即今后采种区域可集中于保山地区中的“保山2号”所在的部分区域。

图1 地径(a)及苗高(b)的聚类分析

3 讨论

川滇无患子是我国特有树种，分布于云南、四川、贵州和湖北西部。在云南中部和西北部及四川西南部较常见，生于海拔1200～2600m处的密林中，也是我国西南各地较常见的栽培植物，陕西和甘肃也偶有种植[1]。虽然无患子作为经济林的价值已经被人们所认识。繁殖技术以及皂苷提取方法、工艺的研究和报道有很多，但种源保存和改良工作尚处于起步阶段，面临种植面积较小，种质资源不受重视，材料收集不足，树种未经系统选育,性状、产量不稳定等问题[13]。由于川滇无患子在云南省分布较分散，所产种子远不能满足产业化的需要，本试验选择把在云南各地采集的川滇无患子聚集在一起，挑选出优良种源。本研究发现，4个苗龄阶段显示的地径生长最优都为“保山2号”，最差却每个阶段不一致，在100d、110d、120d、130d时地径最差的分别是“世博园1号”和“世博园2号”，“世博园2号”，“世博园2号”，“世博园1号”；苗高每个阶段最优表现不一致，在100d、110d、120d、130d时苗高最优分别为“宜良1号”，“安宁2号”和“禄丰2号”，“保山2号”，“保山2号”，最差表现一致，均为“世博园1号”。上述结论考虑可能因为种植密度过大，营养竞争激烈导致。本试验主要分析25个不同川滇无患子家系的生长分化情况，为筛选优良家系提供基础数据，为了进一步研究出最优川滇无患子家系，应结合之前对其种子、发芽率等的分析进行筛选。结合聚类分析，综合结果可知，“保山2号”的苗高、地径均占相对优势，后期可把采种以及观测的地区倾向于保山。同时地域分隔对于川滇无患子的种源差异影响很大，甚至超过不同种间差异。在选择良种时应以优良单株、优势地域作为主要筛选因子，这也是今后大规模繁育及保护管理种质资源的重要依据[10]。其中，邵文豪等对我国无患子7个产地分布区的种实形态性状进行取样及测定，发现无患子种子、果实大小有根据纬度变化而增大的趋势，优良单株可在高纬度地区进行选择[5]。本研究后期也可以结合纬度等的地域优势及阳坡、阴坡种植等方面来比较相应生长的差异性，为选择优良种源大规模种植川滇无患子发挥其效益，提供理论依据。

4 结论

4.1 家系间的平均生长量、变异系数分析结果

从130d的测定结果来看各家系的平均地径为3.97～8.18mm，说明不同家系的地径差异大，呈现明显的分化现象，但可以从中选择出一部分地径较大的优良家系如“保山2号”；各家系的地径变异系数为14.3%～49.3%，表明各家系内苗木分化的差异程度不一；各家系的平均苗高为27.2～65.4cm，说明家系间苗高的生长差异大，通过苗高也可以选择出部分苗高较高的家系；各家系苗高的变异系数为23.5%～77.8%，家系间苗高分化程度有较大的差异。通过聚类分析综合结果与上述结果一致，在地径、苗高进行聚类分析时将其分为3类，各类群间差异显著。这与邵文豪[11]等对不同种源、不同生长阶段苗高和地径生长性状的研究结果一致。

4.2 家系间地径与苗高的差异分析结果

各苗龄阶段的地径、苗高生长差异极显著，综合分析“保山2号”家系的平均地径、苗高相对大于其他组别的家系，均具有相对明显的径生长优势。地径和苗高差异分析结果均表示“保山2号”为最优家系，“世博园1号”生长最差，反映出家系间苗木生长差异的显著性。今后区域种植采种的研究区域可以集中于保山地区。但是，上述的研究结果是川滇无患子不同家系生长差异性初步研究的结果，进一步的结论需在区域性种植实验中选择出最适家系，可为今后规模种植提供一定依据。