53 个黑杨派无性系多性状评价和选择

薛俊昌，解淑玲，相吉龙，房彩丽，王贵瑕，乔艳辉，陈 迪，庄若楠，3，李善文，3，董玉峰，3，胡丁猛，3*

(1.沂水县国有沂河林场，山东 沂水 276400；2.山东省林业科学研究院，山东 济南 250014；3.山东济南城市生态系统国家定位观测研究站，山东 济南 250014)

杨树主要分布在北半球的温带地区，全世界共有100 多种，山东自然分布和人工栽培的有10 余种[1]。杨树具有丰富的遗传多样性[2-4]，黑杨派（Section Aigeiros）杨树是杨属中最为速生的树种，为高大落叶乔木，具有极高的经济价值、碳汇价值和遗传学价值，全世界使用的绝大多数栽培品种均源于黑杨派[5,6]。

本研究用引进和杂交育种初选的53 个黑杨派无性系进行栽培试验，并与当地主栽品种进行对比，以期从中选出生长快、干形好的优良无性系，提高单位土地面积的木材产量，为山东省杨树木材生产和生态产品价值实现提供重要品种。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

沂水县位于鲁中南地区、沂蒙山腹地。介于北纬35°36'—36°13'，东经118°13'—119°03'之间，东邻莒县，西与沂源、蒙阴交界，南与沂南毗连，北与安丘、临朐接壤，居沂河、沭河上游。沂水县属暖温带大陆性季风气候，四季分明。春季干燥，易发生春旱；夏季高温高湿，雨量集中；秋季秋高气爽，常有秋旱；冬季干冷，雨雪稀少。年平均气温10.53 ℃，年降水量764.6 mm。年平均日照时数为2420.5 h，无霜期206 天。试验地土壤类型属于沂河冲积潮土，土壤质地为砂质。

1.2 试验设计

2018 年3 月，在沂水县国有沂河林场营造黑杨派无性系区域试验林，参试无性系53 个，以当地的主栽品种I-69（P.deltoides ‘Lux’）和I-107（P.( canadensis ‘Neva’）为对照，选用1 根1 干苗木为造林材料，采用完全随机区组试验设计，4 株小区，4 次重复，株行距为4 m×5 m，试验林四周各设置2 个保护行，进行常规抚育管理。2022 年12 月对试验林进行生长量、干形等指标测定并进行数据分析。

1.3 测定和计算方法

树高H（m）用测高器测量；胸径D（cm）用围尺在离地面1.3 m 处测量；冠幅C（m）用卷尺测量东西和南北2 个方向树冠长度，并求其均值；尖削度T（cm/m）用自制夹子夹住树干，测量直径为10 cm（D10）或15 cm（D15）的（胸径较大的用15 cm 的夹子，胸径较小的用10 cm 夹子），用卷尺测量树干直径10 cm（D10）或15 cm（D15）至胸径（D1.3）的长度L（m）；树干通直度：系指树干上下通直程度,用树干弯曲的个数表示，0 分表示通直无弯，1 分表示有1 个弯，2 分表示有2 个弯，3 分表示有3 个或3 个以上的弯。用EXCEL 和SPSS 统计软件进行数据整理和计算。

树干材积计算公式为：

式中：V-树干材积，DBH-胸径，H-树高。

尖削度计算公式为：

式中：T 为尖削度，n 为10cm 或15cm，D1.3为胸径，Hn为直径为Dn时所对应的树高。

各指标采用单因素方差分析，线性模型为：

重复力计算公式为：

式中：R——重复力，F-方差分析中无性系的F 值。

2 结果与分析

2.1 各指标方差分析和重复力估算

各指标的方差分析结果见表1，从中可以看出，各重复间差异不显著，各无性系间的树高、胸径、材积、冠幅、树干通直度、树干尖削度等指标差异极显著，表明不同无性系间的生长指标和形质指标变异极显著。各指标的重复力在0.7371～0.9073 之间（见表1），表明参试的黑杨派无性系生长、干形和冠形等指标主要受遗传因素控制，受环境因素影响较小。

表1 各个指标的方差分析

2.2 各指标的多重比较

树高生长量的多重比较结果见表2，从中可以看出，4159、1601、1627、1620、1618 等5 个系号的树高生长量较大，都大于14m；多重比较表明4159、1601、1627、1620、1618 等5 个无性系的树高生长量与对照（I-69、I-107）在5%水平上差异显著，且分别超过对照15.3%（I-69）以上和16.2%（I-107）以上，其中4159、1601超过对照20%以上。

胸径生长量的多重比较结果见表3，从中可以看出，4159、江淮2 号、1627、1620、81、1618、1604、1609、2148、1615、5167 等11 个系号的胸径生长量较大，都大于16cm；多重比较表明4159、江淮2 号、1627、1620等4 个无性系与对照I-107 在5%水平上差异显著（其中4159、江淮2 号、1627 等3 个无性系与对照I-107在1%水平上差异显著），与I-69 在1%水平上差异显著； 且分别超过对照29.0%（I-69） 以上和20.4%（I-107）以上。

表3 不同无性系胸径生长量的多重比较

材积生长量的多重比较结果见表4，从中可以看出，4159、1627、1620、江淮2 号、81、1601、1618 等材积在0.11m3以上；多重比较表明4159、1627、1620、江淮2 号、81、1601、1618 等7 个无性系的材积生长量与对照I-107 在5%水平上差异显著，与对照I-69 在1%水平上差异显著，且分别超过对照65.4%（I-69）以上和49.8%（I-107）以上，其中4159 超过对照112.5%（I-69）和92.4%（I-107）。

表4 不同无性系材积生长量的多重比较

冠幅生长量的多重比较结果见表5，从中可以看出，江淮2 号、1601、2-57、1617、5135、I-69、81、1620 等冠幅生长量均大于5m； 多重比较表明江淮2 号、1601、2-57、1617、5135、81、1620 等7 个无性系与对照I-69差异不显著，与对照I-107 在5%水平上差异显著，且高于对照（I-107）33.0%以上；江淮2 号、1601、2-57、1617 等4 个无性系与对照I-107 在1%水平上差异显著，且高于对照（I-107）45.1%以上。

表5 不同无性系冠幅生长量的多重比较

由表6 可以看出，81、5135、I-107、3127、12-74、4159、江淮2 号等7 个无性系的树干通直度较小，其中3127、12-74、4159、江淮2 号的通直度为0，小于I-107（0.0625），说明这4 个无性系树干通直，没有明显弯曲。多重比较表明81、5135、3127、12-74、4159、江淮2 号等6 个无性系与对照I-69 在5%水平上差异显著，与对照I-107 差异不显著。

表6 各无性系树干通直度比较

由表7 可以看出，10108、1609、1606、1612、1624、1608 等无性系尖削度大，在2.4 以上，其中10108、1609与其它4 个无性系（1606、1612、1624、1608）及对照（I-107）差异极显著，说明其出材率极低。6108、1618、1622、166、3158 等5 个无性系尖削度在1.4 以下，且与对照I-107（2.1260）差异显著；1618、1622、166、3158等4 个无性系均低于1.3，且与对照I-69（2.0719）差异显著，其中3158 的尖削度为0.87，与对照差异极显著，出材率最高。

表7 各无性系树干尖削度比较

2.3 主成分分析

主成分分析结果见表8，根据特征根的累计贡献率大于85%的原则，选取前3 个主成分（累计贡献率为89.99%）。由每个主成分的特征向量组成及大小可以看出，第1 主成分主要反映树高、胸径、材积、冠幅等4个生长指标的综合表现，其值越大，说明生长越快；第2 主成分主要反映树干通直度和树干尖削度2 个与干形有关的形质指标综合表现，其值越大，说明干形越差，反之干形越好；第3 主成分主要是反映冠幅和树干尖削度2 个与树形有关形质指标综合表现，其值越大，说明冠幅大，干形差，可能是侧枝粗壮，影响干形。

表8 各无性系多性状主成分分析

各无性系前3 个主成分值见表9，从中看出第1 主成分值较大的无性系是4159、江淮2 号、1620、1601、1627、81、1618、1617；结合第2 主成分和第3 主成分值，得出如下结论：4159，1620，1601，1627，生长快，干形中等，分枝均匀；江淮2 号和81，生长快，干形中等，冠幅较大；1618，生长快，干形稍差，冠幅和尖削度较小。

表9 各无性系前3 个主成分值排序

2.4 聚类分析

采用系统聚类法，对树高、胸径、材积、冠幅、树干通直度、树干尖削度等6 个指标进行聚类分析，结果见图1，在欧氏距离为15 处将53 个无性系分为3类，具体如下：

图1 53 个黑杨派无性系系统聚类图

第1 类包括13-22、5-5149、561 等41个无性系，其特征为生长量中等，干形不一；

第2 类包括4159、江淮 2 号、1620、81、1627、1618、1617、1601共8 个无性系，其特征为生长量大，干形较好；

第3 类包括166、3158、11-5 共3 个无性系，其特征为生长量较小，树干有弯，其中166、3158 尖削度最小；11-5 尖削度较大，冠幅大；

第4 类只有1 个无性系，即10108，生长量较小，冠幅较小，干形中等，尖削度最大。

3 结论和讨论

应用生长指标结合形质指标进行杨树优良无性系选育，是杨树杂交后代评价的重要依据，黑杨派杂交后代生长性状变异较大，能够从中选出生长优良的无性系[7-11]。本试验中，参试无性系生长量大、干形好的4159、江淮2 号、1620、81、1627、1618、1617、1601共8 个无性系，可以作为用材林的优选品种在鲁中南地区推广应用。

由于杨树杂交后代适应性和抗逆性强，多种用途开发[12-21]也成为杨树研究的重要关注点。本试验中生长速度慢、干形差的4 个无性系166、3158、11-5、10108，可考虑在道路林、游憩林等景观绿化模式中应用，以降低更新成本，增加生物多样性。

杨树作为速生丰产树种，可广泛用于防护林、四旁绿化等，本试验利用河滩地造林进行杨树速生品种优选，在造林空间相对缩小的情况下，对于保证国家木材安全具有重要意义，下一步应研究这些优选品种的高效栽培技术，为推广应用奠定良好的基础。