江汉平原楸树无性系不同密度幼林龄生长分析

张亚东 张 玲 姚精奎 薛 华 张新叶

(1.湖北省林业科学研究院 武汉 430075；2.湖北省汉江河道管理局林业管理所 潜江 433100)

楸树Catalpabungei为紫葳科Bignoniaceae梓树属Catalpa高大落叶乔木，是中国特有的著名园林观赏树种和珍贵用材树种，已有2 000余年的栽培历史[1]。从20世纪70年代开始，随着我国“加快珍贵树种资源培育”系列政策的实施，楸树作为优良珍贵用材树种开始受到广泛关注，并有学者围绕其开展了多方面的研究。

江汉平原地处长江中游，是由长江、汉水及湖泊泛滥淤积而形成的冲积平原[2]。楸树虽然是湖北省的珍贵乡土树种，但在江汉平原没有自然分布。湖北省林业科学研究院于2009年首次在江汉平原开展了楸树引种试验，经过十余年的试验，发现楸树在江汉平原表现出较好的适应性与速生性。为了选育出适合江汉平原的优良楸树品种，本研究在典型的江汉平原立地对24个楸树无性系开展了不同密度的幼林龄生长表现监测与分析，以期了解楸树不同无性系在不同密度下的生长规律，为江汉平原地区持续选育楸树新品种提供理论基础和科学依据。

1 试验地概况

试验地设在湖北省潜江市竹根滩镇杨林洲村，东经112°53′26.11″，北纬30°31′55.71″。该地区北依汉水，南临长江，地处汉江下游，属北亚热带季风性湿润气候。四季分明，夏热冬寒，热量、雨量比较充足，无霜期较长，但降水时空分布不匀，容易出现旱象和溃涝，年平均气温16.1 ℃，年平均日照时数为1 949～1 988 h，全年无霜期约250 d。造林地为汉江大堤背水面内的一块连片平整地块，土壤为潮沙泥土，颗粒均匀，质地疏松，理化性能较好，土层深厚，土壤pH值7.8左右。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验材料包括24个楸树无性系，来自中国林业科学研究院楸树种质资源库。造林材料为1 a生楸树嫁接苗，以1 a生梓树苗为砧木，2018年3月嫁接，2019年3月造林，造林后从树干2 m处进行截干处理。造林密度分两种4.0 m×3.0 m和4.0 m×1.5 m，均采用随机区组设计，3株小区，3次重复。生长期内进行常规管理，林下套种相同作物棉花及小麦。

2.2 调查方法及数据处理

2020年12月及2021年12月，在苗木生长停止后对试验材料进行每木调查，调查内容包括树高、胸径、成活率。采用EXCEL和SPSS 19.0软件进行数据处理和统计分析，在方差分析的基础上，估算树高、胸径指标的重复力、选择指数等遗传参数，并对表现优良的无性系进行遗传增益估算。其中：

重复力[3]：R=1-1/F

式中，F为各性状单因素方差分析F值。

遗传增益估算[5]：ΔG=S×R/X

式中，S为中选无性系某一性状的平均值与总体平均值的离差即选择差，R为某一性状的重复力，X为某一性状的群体平均值。

个体变幅为同一无性系不同单株观测性状的最大值与最小值的区间幅度。

变异系数CV=(标准偏差SD/平均值Mean)×100%。

3 结果与分析

3.1 幼龄期生长量调查

连续2年对24个楸树无性系幼树进行调查，成活率均达到100%。根据调查结果，对参试的24个无性系分别进行两种密度下2 a生和3 a生胸径、树高性状分析(表1、表2)。在密度4.0 m×3.0 m下，2 a生楸树无性系平均胸径和树高分别达到5.00 cm和4.38 m,3 a生平均胸径和树高分别达到8.30 cm和5.74 m。在密度4.0 m×1.5 m下，2 a生楸树无性系平均胸径和树高分别达到5.56 cm和4.75 m,3 a生平均胸径和树高分别达到8.68 cm和6.42 m。从两种密度的平均生长量对比结果可以看出，24个无性系在密度4.0 m×1.5 m下，2 a生和3 a生的平均胸径和树高生长量都高于密度4.0 m×3.0 m下的平均生长量。

表1 不同无性系在密度4.0 m×3.0 m下2 a生和3 a生生长量及选择指数I值

表1 不同无性系在密度4.0 m×3.0 m下2 a生和3 a生生长量及选择指数I值 续表

表2 不同无性系在密度4.0 m×1.5 m下2 a生和3 a生生长量及选择指数I值

3.2 方差分析及遗传参数估算

对两种密度下连续2 a的胸径和树高分别进行方差分析(表3)，结果表明无论哪种密度，不同无性系间2 a生和3 a生时胸径和树高生长量差异均达到极显著水平，可见从中选择优良无性系是完全可行的。表4是参试无性系在两种密度下连续2 a胸径、树高的平均值、个体变幅、变异系数、无性系重复力等参数的估算值。从中可以看出，两种密度相比，除3 a生树高外，2 a生胸径与树高、3 a生胸径的变异系数均表现为4.0 m×3.0 m大于4.0 m×1.5 m。同时，4.0 m×1.5 m密度下2 a生、3 a生的胸径与树高重复力都大于4.0 m×3.0 m密度下的相应重复力。在4.0 m×3.0 m密度下， 3 a生相对于2 a生的重复力变化幅度不大，表现为胸径重复力略有下降，树高重复力略有上升；在4.0 m×1.5 m密度下，胸径重复力也略有下降，但树高重复力有较大幅度提高。整体而言，两种密度下2年的胸径和树高重复力都超过了60%，最高达到83.57%。无性系性状的重复力大，说明该性状受遗传控制较强，受环境影响较弱，对其进行性状选择比较可靠[6]。

表3 不同密度不同无性系生长量指标方差分析表

表4 2种密度下楸树无性系2 a生和3 a生生长量性状参数分析

计算选择指数时，性状权重可以根据研究目标的实际情况进行加权定义，考虑到在速生树种早期选择中，胸径和树高性状皆对材积有重要影响，在此定义胸径和树高的加权系数分别为0.5，利用简单加权系数法和各性状重复力[7,8]，计算出不同无性系两种密度下2～3 a生的选择指数I值(表1，表2)。造林密度为4.0 m×3.0 m时，2 a生有13个无性系的I值超过平均值0.714，3 a生有14个无性系的I值超过平均值0.715。造林密度为4.0 m×1.5 m时，2 a生有11个无性系的I值超过平均值0.797，3 a生只有9个无性系的I值超过平均值0.818。表5为两种密度下2 a生和3 a生选择指数I值排序前6名的无性系情况(占总无性系的25%)。综合分析I值可以发现，在造林密度为4.0 m×3.0 m时，2 a生和3 a生的I值排序前6名中，有5个无性系为相同无性系，且无性系YN-014-5和09-90-1的选择指数均位于当年前2名。在造林密度为4.0 m×1.5 m时，2 a生和3 a生的I值排序前6名中，也有5个无性系为相同无性系，但2 a生时前2名为YN-014-5和09-90-1，3 a生时前2名为19-01和22-03，两年的排序结果出现了不一致现象。综合对比两种密度下4个I值前6名的无性系，共包括10个无性系，发现无性系YN-014-5的4个I值都在前6名，无性系09-90-1、008-01和6-7的3个I值在前6名，其他无性系的I值只有2或1个在前6名。根据3 a生胸径和树高生长量数据，分别计算出两种密度下I值前6名无性系的对应遗传增益，从表5中可以看出，林分密度为4.0 m×3.0 m时，6个无性系中3 a生胸径的遗传增益明显大于树高的遗传增益，有3个无性系胸径遗传增益超过10%，而只有1个无性系的树高遗传增益超过10%；但在林分密度为4.0 m×1.5 m时，无性系的树高遗传增益明显有所提升，6个无性系中有4个无性系胸径遗传增益和2个无性系树高遗传增益超过10%。显然，林分密度及无性系的不同都对楸树的早期生长表现产生了明显影响。

表5 2种密度下选择指数I值排序前6名的无性系

4 结论与讨论

本研究以24个楸树无性系为材料，对两种密度造林后第2年及第3年的生长量进行了分析，结果表明造林密度为4.0 m×1.5 m时，参试无性系的2 a生和3 a生胸径和树高平均生长量均高于密度4.0 m×3.0 m下的相应平均生长量，且不同密度、不同无性系在不同林龄时胸径和树高生长量均存在极显著差异，这为后期优良无性系的选择提供了选择基础。同时，不同密度、不同林龄胸径和树高性状的变异系数、重复力参数分析表明，4.0 m×3.0 m密度下2 a生胸径、2 a生树高及3 a生胸径的变异系数都大于4.0 m×1.5 m密度下的相应变异系数，而4.0 m×1.5 m密度下2 a生、3 a生的胸径、树高重复力都大于4.0 m×3.0 m密度下的对应重复力。整体而言，重复力处于相对变化中，但两种密度2 a生和3 a生的胸径和树高重复力都超过了60%，最高达到83.57%。由于树木的生长发育是呈多阶段性的，并与环境条件发生互作，因此其各性状的遗传力及遗传相关参数等也会发生波动[9]。本研究中以胸径和树高作为选择因子，分别定义权重为0.5，对不同无性系在2种不同密度下2 a生和3 a生的选择指数I值进行了计算和排序，结合密度及无性系对生长量的方差分析，结果表明，不同林分密度间不同林龄各无性系选择指数排序结果不一致，且密度和无性系对2 a生和3 a生的胸径和树高性状皆存在极显著影响，尤其是密度对无性系树高的影响超过对胸径的影响。

林木具有生长周期长的特点，在很大程度上延缓了其育种进程，限制了林业生产发展[10]，因此林木早期选择受到广泛关注。陈益泰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[11]。一些研究认为以树体大小为早期选择的标志比按树龄选择更有意义，因树龄相同环境不同时树体大小差异可能很大[9]。马常耕等[12]认为林木育种中讨论的早期选择概念应理解为一个年龄段，而不是某一绝对树龄。本研究对不同无性系进行不同密度不同林龄选择指数的计算也是为了开展参试楸树无性系的早期选择，但综合本研究的上述结果，表明楸树无性系林龄偏小，而且造林密度对其早期生长产生了极显著影响，因此对其进行优良无性系的早期选择还为时过早，需进一步开展持续监测与分析，在取得林分多年生数据支撑后再分析造林密度及不同无性系的影响，再适时合理地开展优良无性系选择。