深山含笑优树的子代测定及速生优良家系选择

章允清

(福建省顺昌埔上国有林场, 福建 南平 353200)

深山含笑(MicheliamaudiaeDunn)为木兰科含笑属常绿大乔木,其干型通直、枝叶浓密、树形美观,具有较高的观赏价值和经济价值。深山含笑主要分布于我国江西、福建、湖南、广东、广西、贵州以及浙江等地,多生于海拔500～1 500 m的常绿阔叶林中,为华南常绿阔叶林常见树种,也是福建优良乡土树种之一[1]。当前,福建省对杉木、马尾松等针叶树种遗传改良的研究较多[2-3],但有关阔叶树种遗传改良的研究相对较少。部分学者对阔叶树种木荷开展了种源和子代测定等方面的研究,周志春等[4]系统研究了木荷幼林生长和分枝性状的种源差异、种源与环境互作及地理变异模式;欧阳天林等[5]开展了木荷种子园自由授粉家系生长遗传变异研究。

目前,对深山含笑的研究主要集中在苗木培育[6-9]、人工林栽培[10-11]和生长节律[12-13]等方面,有关其树种的遗传改良和子代测定等研究尚未见报道。为此,本文开展了深山含笑优树子代的测定和速生优良家系的选择,为其速生良种材料的挖掘和推广应用奠定基础,并为福建森林生态建设和优化福建森林树种结构提供良种材料。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验林营建于福建省顺昌埔上国有林场23林班54大班3小班( 117°45′37″E, 26°58′29″N),属低山丘陵地貌,土壤为山地红壤。该区为亚热带海洋性季风气候,年均气温18.5 ℃,年均降水量1 300～2 100 mm,年均相对湿度78.3%。试验地海拔195～305 m,坡度23°,南坡,全坡,土层厚度70～100 cm,腐殖层厚度10～20 cm,立地质量等级为Ⅱ级,前作为马尾松人工纯林。

1.2 参试材料

参试材料选自福建、江西和浙江等地的24株深山含笑优树,由福建省顺昌埔上国有林场统一选优、采种和育苗,其来源及生长性状见表1。

表1 参试家系来源Table 1 Origins of tested families

1.3 试验设计

采用完全随机区组设计,共计24个处理,4株单列小区,5次重复。2003年采种,2004年单系育苗,2005年造林,造林密度为1 815株·hm-2,挖明穴回表土,穴规格为60 cm×50 cm×40 cm,株行距为2.2 m×2.5 m。造林后连续3年的春、秋季各松土除草1次,第2年结合春季松土除草时每株施0.1 kg复合肥(氮、磷和钾的体积比为15∶15∶15),2016和2019年各全面割灌除草1次。

2021年12月(17年生)每木调查树高、胸径、冠幅、枝下高、侧枝粗度、分枝角和通直度等生长和表型性状,并建立数据库。其中,侧枝粗度、分枝角和通直度为表型性状,侧枝粗度分为粗、中、细3个等级,分别用数字3、2、1表示;分枝角分为0°～30°、31°～60°、61°～90°3个等级,分别用数字3、2、1表示;通直度选择树高4 m以内的树干,分为通直、微弯、弯曲3个等级,分别用数字3、2、1表示。

1.4 统计与分析

采用SAS 6.12进行数据统计分析[14-15]。

1.4.1 材积 单株立木材积参考文献[16]计算:V=0.000 068 563 4D1.933 221H0.867 885。式中,V为材积(m3),D为胸径(cm),H为树高(m)。侧枝粗度、分枝角和通直度等表型性状经过平方根转换后再进行分析。

2 结果与分析

2.1 深山含笑优树子代的生长和表型性状及遗传变异

2.1.1 生长和表型性状 17年生深山含笑优树子代的生长情况见表2。由表2可知,树高、胸径、材积、冠幅和枝下高等生长性状的均值分别为9.93 m、12.53 cm、0.071 83 m3、2.93 m和2.43 m,变异系数分别为11.92%、23.36%、53.17%、26.47% 和30.48%。子代林总体生长表现较好,生长性状变异较丰富,其中材积的变异系数最大,树高最小。侧枝粗度、分枝角和通直度等表型性状的均值分别为1.98、2.34和1.96,变异系数分别为37.64%、27.32%和22.60%,表明侧枝粗度和分枝角较大,树干干型比较通直。

表2 17年生深山含笑优树子代的生长和表型性状Table 2 Growth performance and phenotypic traits of 17-year-old progeny from M.maudiae plus-trees

2.1.2 方差分析和遗传参数估算 对17年生深山含笑优树子代的树高、胸径和材积等生长和表型性状进行方差分析(表3)。由表3可知,所有生长和表型性状在参试家系间的差异均达极显著水平(P<0.01);树高在重复间的差异达极显著水平,材积在重复间的差异达显著水平(P<0.05),其余性状在重复间的差异均不显著;在重复与家系互作效应上,树高差异达极显著水平,材积、枝下高和分枝角等差异达显著水平,其余性状的差异均不显著。可见,子代林生长主要受家系本身基因型的影响,树高受立地环境条件的影响较大。

表3 17年生深山含笑优树子代生长和表型性状方差分析1)Table 3 Variance analysis of growth and phenotypic traits of 17-year-old progeny from M.maudiae plus-trees

对17年生深山含笑子代的生长和表型性状进行遗传参数估算(表4)。由表4可知,树高、胸径、材积和冠幅等性状的家系遗传力分别为0.29、0.33、0.34和0.47,枝下高、侧枝粗度、分枝角和通直度等性状的家系遗传力分别为0.07、0.13、0.05和0.05,表明优树子代在树高、胸径、材积和冠幅等性状上的遗传差异有30%左右可以稳定遗传给下一代,而枝下高、侧枝粗度、分枝角和通直度等性状的差异主要取决于环境条件。树高、胸径、材积和冠幅等性状的遗传变异系数分别为5.27%、14.48%、32.07%和19.28%,遗传分化系数分别为28.39%、98.33%、78.79%和97.49%,表明这4个性状的遗传变异分别占各自群体均值的5.27%、14.48%、32.07%和19.28%,而家系分别为这4个性状提供了28.39%、98.33%、78.79%和97.49%的遗传变异。枝下高、侧枝粗度、分枝角和通直度等性状的遗传变异系数分别为8.80%、5.38%、2.29%和2.25%,遗传分化系数分别为55.61%、84.09%、35.82%和63.56%,表明这4个性状的遗传变异分别占各自群体均值的8.80%、5.38%、2.29%和2.25%,而家系分别为这4个性状提供了55.61%、84.09%、35.82%和63.56%的遗传变异。

表4 17年生深山含笑优树子代生长和表型性状的遗传参数估算Table 4 Estimation of genetic parameters of growth and phenotypic traits of 17-year-old progeny from M.maudiae plus-trees

2.2 深山含笑优树子代各性状间的相关性分析

17年生深山含笑优树子代各性状间的相关系数见表5。其中,树高、胸径、材积、冠幅和侧枝粗度间的相关系数为0.269～0.964,均达极显著正相关;枝下高与树高呈极显著正相关,与胸径、材积和冠幅间的相关性不显著;分枝角与其他性状间的相关性均不显著;通直度与胸径达极显著负相关,与材积、冠幅和侧枝粗度达显著负相关。

表5 17年生深山含笑优树子代各性状的相关系数1)Table 5 Correlation coefficients of growth and phenotypic traits of 17-year-old progeny from M.maudiae plus-trees

2.3 深山含笑优树子代速生优良家系选择

以17年生深山含笑优树子代不同家系的材积现实增益为指标,从24个参试家系中选择出材积现实增益为26%以上的速生优良家系5个(表6),入选率为21%。由表6可知,5个优良家系树高、胸径和材积的平均值分别为10.95 m、15.05 cm和0.108 24 m3,平均遗传增益分别为2.97%、6.64%和17.23%,材积现实增益达50.68%。其中,来自福建松溪溪东的11号家系生长表现最好,17年生时树高、胸径和材积的平均值分别为11.53 m、16.00 cm和0.127 67 m3,平均遗传增益分别为4.67%、9.13%和26.43%,材积现实增益达77.74%。

表6 17年生深山含笑优树子代速生优良家系选择Table 6 Early selection of fast-growing excellent families of 17-year-old progeny from M.maudiae plus-trees

3 小结

本研究对17年生深山含笑优树子代测定林中24个参试家系的生长和表型性状进行分析表明,17年生时,深山含笑树高、胸径、材积、冠幅和枝下高的平均值分别达9.93 m、12.53 cm、0.071 83 m3、2.93 m和2.43 m,表型变异系数为11.92%～53.17%。总体上看,24个参试家系侧枝粗度和分枝角较大,树干干型比较通直,性状变异丰富,适宜在福建南平顺昌栽植。

本研究表明,生长和表型性状在家系间的差异均达极显著水平,树高和材积在重复间的差异分别达极显著和显著水平,树高在重复与家系互作的差异达极显著水平,材积、枝下高和分枝角等在重复与家系互作的差异达显著水平。生长和表型性状主要受参试家系本身基因型的影响,且不同性状受立地环境条件或家系基因型的影响程度有较大差异。树高、胸径、材积和冠幅等性状的家系遗传力分别为0.29、0.33、0.34和0.47,枝下高、侧枝粗度、分枝角和通直度等性状的家系遗传力较小。

以材积现实增益为选择标准,选出5个生长表现优异的优良家系,入选率为21%。5个优良家系的树高、胸径和材积的平均值分别为10.95 m、15.05 cm和0.108 24 m3,平均遗传增益分别为2.97%、6.64%和17.23%,现实增益达50.68%。福建松溪溪东11号家系的生长表现最好,现实增益达77.74%。选育出的速生优良家系可作为育种资源保存,也可通过有性或无性繁殖在南平顺昌及相似立地条件下进行中试,为速生优良家系的大面积推广应用提供依据。