云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系選

趙新華,王軍輝,祁松,田開(kāi)春,胡華,劉軍,黃成名,祁萬(wàn)宜

(1.湖北省宜昌市國(guó)有大老嶺林場(chǎng),湖北 宜昌 443005;2.國(guó)家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所,北京 100091;3.湖北省宜昌市夷陵區(qū)國(guó)有樟村坪林場(chǎng),湖北 宜昌 443145;4.湖北省宜昌市林業(yè)科學(xué)研究所,湖北 宜昌 443111)

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云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系選

趙新華1,王軍輝2,祁松1,田開(kāi)春3,胡華4,劉軍3,黃成名4,祁萬(wàn)宜4

(1.湖北省宜昌市國(guó)有大老嶺林場(chǎng),湖北 宜昌 443005;2.國(guó)家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所,北京 100091;3.湖北省宜昌市夷陵區(qū)國(guó)有樟村坪林場(chǎng),湖北 宜昌 443145;4.湖北省宜昌市林業(yè)科學(xué)研究所,湖北 宜昌 443111)

摘要：以引自在甘肅省小隴山林科所經(jīng)過(guò)苗圃測(cè)定3年生云杉3個(gè)種103個(gè)家系和175個(gè)無(wú)性系為研究對(duì)象,觀測(cè)各種、家系和無(wú)性系的成活率和保存率、樹(shù)高、當(dāng)年新梢長(zhǎng)、地徑、東西和南北平均冠幅、頂輪分枝數(shù),并對(duì)種、家系和無(wú)性系間 6 個(gè)生長(zhǎng)性狀指標(biāo)進(jìn)行了分析,綜合選擇出優(yōu)良種、家系和無(wú)性系。結(jié)果表明:云杉種、家系和無(wú)性系間6個(gè)生長(zhǎng)性狀間均存在極顯著差異;主要生長(zhǎng)指標(biāo)樹(shù)高與其它生長(zhǎng)指標(biāo)都存在極顯著的相關(guān);多性狀綜合選擇出1個(gè)優(yōu)良?xì)W洲云杉種16個(gè)優(yōu)良家系和無(wú)性系現(xiàn)實(shí)遺傳增益6年生平均樹(shù)高比其它2個(gè)種平均樹(shù)高提高26.7 %,當(dāng)年抽稍提高70.3 %,地徑提高50 %,冠幅提高36.9 %,頂輪分枝數(shù)66.7 %,保存率提高21.2 %。這個(gè)優(yōu)良種16個(gè)優(yōu)良家系和無(wú)性系的現(xiàn)實(shí)遺傳增益6年生平均樹(shù)高比其它 240個(gè)家系和無(wú)性系平均樹(shù)高提高24.9 %,當(dāng)年抽稍提高72.3 %,地徑提高38.5 %,冠幅提高31.9 %,保存率提高29 %。

關(guān)鍵詞：云杉種,家系,無(wú)性系,生長(zhǎng)量,選擇

1引言

全球云杉屬含45個(gè)種,為北半球廣布種,是構(gòu)成環(huán)極及低緯度高海拔梯度頂級(jí)群落的主要建群種，在陸地生態(tài)系統(tǒng)中占有重要的生態(tài)位。云杉材性優(yōu)良,單位株數(shù)多、群體密度大、單位面積蓄積量高,是優(yōu)良大徑材樹(shù)種,并且經(jīng)營(yíng)成本較低,是世界性制漿及結(jié)構(gòu)材的主要原料,在世界寒、溫帶針葉用材林中具有十分重要的地位,在我國(guó)位10大樹(shù)種(類)之一,總蓄積居十大樹(shù)種的第三位。云杉是高級(jí)紙漿、建筑結(jié)構(gòu)材,我國(guó)2013年進(jìn)口原料中16 %,鋸材中43.3 %為云杉材。從木材安全角度考慮,應(yīng)加強(qiáng)本樹(shù)種(類)的研究力度。

我國(guó)分布有18個(gè)種7個(gè)變種,主要分布在西部高山區(qū)和北方高緯度地區(qū),是我國(guó)西部高山區(qū)的主要建群種,云杉屬物種多、適生區(qū)廣,可種植地區(qū)占國(guó)土面積的1/3,已成為這些地區(qū)重要工業(yè)用材樹(shù)種和生態(tài)樹(shù)種。云杉屬樹(shù)種雖然重要,但未受重視。雖有立項(xiàng),路線傳統(tǒng),卻不能適應(yīng)現(xiàn)代民生林業(yè)和生態(tài)林業(yè)發(fā)展的需求。由于云杉早期生長(zhǎng)緩慢的生物學(xué)特性,遺傳改良開(kāi)展又晚,致使我國(guó)在云杉遺傳改良研究方面不僅大大落后于世界同類樹(shù)種水平,也比國(guó)內(nèi)其他樹(shù)種落后的多,嚴(yán)重制約了云杉人工林的發(fā)展和經(jīng)營(yíng)效益的提高。國(guó)內(nèi)雖然開(kāi)展研究已有30多年的歷史,但規(guī)模小、技術(shù)路線傳統(tǒng),遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后世界水平,30多年研究未變成生產(chǎn)力。但云杉又為我國(guó)高寒區(qū)域廣泛分布的不可替代的用材、生態(tài)樹(shù)種,加強(qiáng)其研究是國(guó)家生態(tài)建設(shè)和用材林營(yíng)造的迫切需求[1]。

現(xiàn)在歐美各國(guó)已把云杉無(wú)性系選擇、發(fā)展無(wú)性系林業(yè)作為研究中心,特別是加拿大還把優(yōu)良家系的體胚產(chǎn)業(yè)化育苗作為商品性林業(yè)的主體路線,以體胚為支撐的家系林業(yè)、無(wú)性系林業(yè)和種源雜種利用是云杉遺傳改良的方向。為了加快北亞熱帶云杉遺傳改良的進(jìn)程,需要營(yíng)建國(guó)際化的種質(zhì)資源庫(kù),收集保存全世界豐富的云杉種質(zhì)資源,拓展北亞熱帶云杉遺傳改良的基礎(chǔ)研究和繁育平臺(tái),構(gòu)建具有北亞熱帶云杉?xì)夂蛸Y源特點(diǎn)的快捷遺傳改良和良種化現(xiàn)代體系。為此,再一次在中國(guó)林科院林業(yè)研究所的支持指導(dǎo)下,于2012年春營(yíng)造了云杉3個(gè)種103個(gè)家系和175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林;目的在于利用早期選擇及多階段選優(yōu)開(kāi)展優(yōu)良種、家系和無(wú)性系的選擇,為發(fā)展北亞熱帶云杉種、家系和無(wú)性系提供科學(xué)依據(jù)[2]。

2材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

全部試驗(yàn)材料云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林的3年生苗木由中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研研究所提供,并安排在國(guó)家云杉良種基地甘肅省小隴山林業(yè)實(shí)驗(yàn)局林業(yè)科學(xué)研究所播種和扦插育苗,2012年3月湖北省宜昌市林業(yè)科學(xué)研究所調(diào)運(yùn)云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系3年生苗木7 640株,到試驗(yàn)點(diǎn)宜昌市夷陵區(qū)國(guó)有樟村坪林場(chǎng)移苗和造林[3]。

2.2試驗(yàn)點(diǎn)概況

云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林選擇在湖北省宜昌市夷陵區(qū)國(guó)有樟村坪林場(chǎng)伐區(qū),東經(jīng)111°4′～111°13′,北緯31°11′～31°18′,海拔900～1 962 m。該場(chǎng)森林資源現(xiàn)有總面積10.8萬(wàn)畝,活立木蓄積47.5萬(wàn)m3,森林覆蓋率達(dá)95.8 %。植被屬北亞熱帶“秦巴山地”落時(shí)闊葉林和針葉林帶,已知的有植物82科392種。試驗(yàn)林海拔1 500 m左右,坡度20°左右,坡位中上部,坡向東西。天然針闊葉樹(shù)混交林的采伐跡地,天然針闊葉樹(shù)以少量杉木(Cunninghamialanceolata)、馬尾松(pinusmassnianaLamb)、錐栗(Castaneahenryi(Skan)Rehd.etWils)、茅栗(C.seguiniiDode)、大葉楊(PopulusiasiocarpaOliv) 和漆樹(shù)(Toxicodendronvernicifluum)為主,林下灌木以天然鹽膚木(RhuschinensisMill.)、宜昌木姜子(LitseaichangensisGamble)、箬葉竹(IndocalamuslongiauritusH.M)、卵果薔薇(RosahelenaeRehd.etWils)為主,藤本類以葛藤(Argyreiaseguinii(Levl)Van.ex Lev)、青藤(Cocculustrlopus(Thumb.)Dc.)、獼猴桃(Actinidiachinensispanch)為主和草本蕨類(Pteridophyta)等植物為主[4]。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤(rùn)氣候,年平均氣溫為12.6 ℃,無(wú)霜期205 d左右,極端端最低溫-20 ℃、最高溫度為37 ℃,晝夜日差溫度達(dá)9～12 ℃,年隆雨量1 450～1 900 mm,年蒸發(fā)量為900～1 000 mm,相對(duì)濕度為70～80 %,常年云霧較多[5]。土壤類型主要以花崗巖發(fā)育而成的山地黃棕壤、黃壤為主,pH值在6.1～7.2之間,土層平均厚度為50～110 cm,土壤肥沃[6]。

2.3營(yíng)林措施

云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林幼林撫育管理時(shí)間為第1年分別在6月中旬和8月上旬及9月下旬各撫育1次,共3次;以后連續(xù)3年在7月和9月中旬各撫育1次,每年2次。撫育方法采用全面割灌、除草。同時(shí),常年做好護(hù)林防火和病蟲(chóng)害防治工作[7]。

2.4試驗(yàn)方法

云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林以國(guó)際林聯(lián)制定的種源試驗(yàn)方案和我國(guó)林木遺傳育種學(xué)為指導(dǎo),采用隨機(jī)完全區(qū)組田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)[8],2行×2株4株方形小區(qū),歐洲云杉家系15次重復(fù)和無(wú)性系4次重復(fù),依山順勢(shì)縱向、橫向排列長(zhǎng)方形,每個(gè)方塊家系和無(wú)性系邊長(zhǎng)為20 m×20 m,面積為400 m2,正方形內(nèi)25個(gè)家系號(hào)100株、20個(gè)無(wú)性系號(hào)80株;川西云杉云南家系和長(zhǎng)葉云杉家系18～100株,無(wú)重復(fù),長(zhǎng)方形塊狀;每個(gè)系號(hào)均掛有標(biāo)牌,每個(gè)方塊四角處均栽高50 cm水泥樁作永久性標(biāo)識(shí)[9]。試驗(yàn)林面積2 hm2。2011年和2012年冬季對(duì)造林地進(jìn)行全面清理,并根據(jù)田間試驗(yàn)林要求用皮尺量距,白石灰打點(diǎn),小區(qū)、重復(fù)間用白石灰打線挖溝界。穴狀整地,規(guī)格50 cm×50 cm×40 cm。2012年和2013年3月苗木根部用泥漿漿根造林,株行距無(wú)性系均為2m×2m,云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林四周圍用天然針闊林為主隔離帶保護(hù)區(qū)[10]。

2.5數(shù)據(jù)處理

云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林調(diào)查成活率、保存率和在冬季樹(shù)木生長(zhǎng)停止后進(jìn)行每木生長(zhǎng)調(diào)查,測(cè)量指標(biāo)包括樹(shù)高、當(dāng)年新稍生長(zhǎng)、地徑、南北平均冠幅、頂輪分枝數(shù)。用算術(shù)平均法分小區(qū)統(tǒng)計(jì)平均成活率和保存率及各項(xiàng)生長(zhǎng)量。采用統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件SAS/STAT 6.12軟件中PROCANOVA過(guò)程計(jì)算進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)分析[11]。

3結(jié)果與分析

3.1造林成活率和保存率

2012年和2013年10月調(diào)查了云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系田間試驗(yàn)林成活率為100 %;2015年10月調(diào)查了云杉3個(gè)種103個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林保存率,其中川西云南66個(gè)家系中有15個(gè)家系不適應(yīng)試點(diǎn)生長(zhǎng)被自然陶汰了,即云杉3個(gè)種88個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系試驗(yàn)林6年生保存率,變動(dòng)幅度在33 %～95 %之間,平均為62 %;選擇出云杉1個(gè)優(yōu)良?xì)W洲云杉種試驗(yàn)林保存率,變動(dòng)幅度在51 %～84 %之間,平均為68 %;22個(gè)優(yōu)良家系和無(wú)性系試驗(yàn)林保存率,變動(dòng)幅度在21 %～100 %之間,平均為68 %。

3.2生長(zhǎng)量方差分析

優(yōu)良?xì)W洲云杉3個(gè)家系和13個(gè)無(wú)性系田間試驗(yàn)林6年生時(shí)保存率和生長(zhǎng)量的差異見(jiàn)表1。從表1 中看出,優(yōu)良?xì)W洲云杉3個(gè)家系和13個(gè)無(wú)性系造林6年保存率和生長(zhǎng)量方差分析,各區(qū)組間的差異不顯著,即區(qū)組間的土壤條件基本相似;優(yōu)良?xì)W洲云杉家系和無(wú)性系樹(shù)高生長(zhǎng)差異達(dá)到極顯著水平。可知雖然其它各項(xiàng)生長(zhǎng)量已逐漸表現(xiàn)出生長(zhǎng)差異,但該差異還未達(dá)到極顯著性水平;這可能是因?yàn)榱帜驹灾矔r(shí)間還較短、而使林分生長(zhǎng)還沒(méi)有達(dá)到分化程度所致。

表1　優(yōu)良?xì)W洲云杉家系和無(wú)性系生長(zhǎng)量方差分析

3.3生長(zhǎng)量相關(guān)分分析

對(duì)優(yōu)良?xì)W洲云杉3個(gè)家系和13個(gè)無(wú)性系系田間試驗(yàn)林6 年生時(shí)各生長(zhǎng)量指標(biāo)的相關(guān)分析結(jié)果見(jiàn)表2。從表2中看出,2015年6 年生時(shí)樹(shù)高和當(dāng)年抽新稍之間的相關(guān)系數(shù)為0.900,樹(shù)高與地徑0.646,樹(shù)高和冠幅之間的相關(guān)系數(shù)為0.736,樹(shù)高和頂輪分枝數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.517,地徑和冠幅之間的相關(guān)系數(shù)為0.622,地徑和頂輪分枝數(shù)之間的相關(guān)系數(shù)為0.719,頂輪分枝數(shù)和冠幅之間的相關(guān)系數(shù)為0.639,均在 0.05 以上;對(duì)應(yīng)的 P 值都接近 0,表示指標(biāo)間具有極顯著的正相關(guān)關(guān)系。

表2　云杉3個(gè)種優(yōu)良家系和無(wú)性系相關(guān)分析

注:樣本均為22個(gè),“**”表示P<0.01,極昱著相關(guān)。

3.4優(yōu)良種、家系和無(wú)性系生長(zhǎng)量比較

云杉3個(gè)種88個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系田間試驗(yàn)林造林保存率和6年生長(zhǎng)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果表3看出,至2015年 6年生時(shí)歐洲云杉優(yōu)良家系平均生長(zhǎng)量最大,平均樹(shù)高達(dá) 86.2 cm;樹(shù)干通直,樹(shù)皮黑褐色,針葉綠色,未有發(fā)現(xiàn)病蟲(chóng)為害和倒伏,生長(zhǎng)勢(shì)好[15]。其中歐洲云杉優(yōu)良家系16/pab10ts017號(hào)6年生時(shí)單株最大樹(shù)高151.0 cm,當(dāng)年抽稍 41.0 cm,地徑2.5 cm,冠幅74.0 cm,頂 分技數(shù)5個(gè),保存率100 %。樟村坪林場(chǎng)的云杉3個(gè)種88個(gè)家系175個(gè)無(wú)性系 6年生試驗(yàn)林的樹(shù)高生長(zhǎng)量與 20 世紀(jì) 80 年代引入至大老嶺林場(chǎng)的華山松[12]、油松和巴山松[13]、美國(guó)花旗松以及歐洲云杉德國(guó)種源(8601)[14]7年生試驗(yàn)林的生長(zhǎng)量比較結(jié)果見(jiàn)表3。

表3　云杉3個(gè)種88個(gè)家系和175個(gè)無(wú)性系平均生長(zhǎng)量比較

4結(jié)語(yǔ)

(1)2009～2015年歷時(shí)7年,多性狀綜合選擇出 1個(gè)優(yōu)良?xì)W洲云杉種16個(gè)優(yōu)良家系和無(wú)性系現(xiàn)實(shí)遺傳增益。[15][16]6年生平均樹(shù)高比其它 2個(gè)種平均樹(shù)高提高26.7 %,當(dāng)年抽稍提高70.3 %,地徑提高50 %,冠幅提高36.9 %,頂輪分枝數(shù)提高66.7 %,保存率提高21.2 %。這個(gè)優(yōu)良種16個(gè)優(yōu)良家系和無(wú)性系的現(xiàn)實(shí)遺傳增益6年生平均樹(shù)高比其它 240個(gè)家系和無(wú)性系平均樹(shù)高提高24.9 %,當(dāng)年抽稍提高72.3 %,地徑提高38.5 %,冠幅提高31.9 %,保存率提高29 %。

(2)在樟村坪林場(chǎng)營(yíng)造的6年生歐洲云杉優(yōu)良家系和無(wú)性系平均樹(shù)高比川西云杉云南優(yōu)良家系平均樹(shù)高提高36.8 %,當(dāng)年抽稍提高231.1 %,地徑提高50 %,冠幅提高26.5 %,頂輪分枝數(shù)66.7 %,保存率提高116.2 %。比長(zhǎng)葉云杉優(yōu)良家系平均樹(shù)高提高18.1 %,當(dāng)年抽稍提高14.6 %,地徑提高63.6 %,冠幅提高50.8 %,頂輪分枝117.4 %。

(3)樟村坪林場(chǎng)6年生選擇出1個(gè)優(yōu)良?xì)W洲云杉種現(xiàn)實(shí)遺傳增益平均樹(shù)高比引入至大老嶺林場(chǎng)的南北方華山松的平均樹(shù)提高38.6 %,比南北方巴山松平均樹(shù)高提高68.2 %,比北方油松的平均樹(shù)高提高79.6 %;比美國(guó)花旗松平均樹(shù)高提高27.3 %;比歐洲云杉德國(guó)種源(8601)平均樹(shù)高提高45.5 %。

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中圖分類號(hào)：S791.27

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1674-9944(2016)01-0067-03

作者簡(jiǎn)介：趙新華(1969—)，女，湖北宜昌人,工程師,從事主要造林樹(shù)種選育和天然林保護(hù)工程管理研究。通訊作者：王軍輝(1972—),男,河南陜縣人,研究員、博士生導(dǎo)師,主要從事林木遺傳育種研究工作

基金項(xiàng)目：“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題(編號(hào):2012BAD01B02-1)

收稿日期：2015-11-29