不同杉木半同胞家系種子品質(zhì)比較分析研究

朱江華，甘偉濤，歐 斌，王建皓，劉華新

（1.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000；2.崇義林業(yè)股份有限公司，江西 崇義 341300）

杉木Cunninghamia Lanceolata為杉科Taxodiaceae 杉木屬Cunninghamia植物，其生長(zhǎng)快，木材優(yōu)良、用途廣，為我國(guó)長(zhǎng)江流域、秦嶺以南地區(qū)栽培最廣、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高的速生用材樹種[1-2]。江西是杉木的主產(chǎn)區(qū)之一，其林木良種選育工作始于20 世紀(jì)70 年代，早期良種選育的目標(biāo)主要集中于解決江西省杉木、馬尾松Pinusmassoniana等主要人工造林樹種的良種問題[3]。營(yíng)建杉木種子園是生產(chǎn)杉木良種的重要途徑，為了培育出高產(chǎn)、高品質(zhì)杉木種子，滿足于林業(yè)生產(chǎn)需求，中國(guó)在主要的杉木分布區(qū)投資營(yíng)建了3 500 hm2杉木種子園，為杉木人工造林提供優(yōu)質(zhì)種子，取得了極為顯著的增產(chǎn)效益[4-5]。長(zhǎng)期以來，林業(yè)科技工作者對(duì)杉木種子園無性系篩選、杉木種子結(jié)實(shí)性狀、杉木半同胞良種遺傳表現(xiàn)等方面進(jìn)行了大量研究[6-8]。林木種子是育苗、造林的基礎(chǔ)，為提高其質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)林業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)代化都需要種子有較好的播種品質(zhì)[9]。本文以江西崇義國(guó)有林場(chǎng)杉木優(yōu)樹無性系二代種子園20 個(gè)自由授粉的半同胞家系種子為研究對(duì)象，對(duì)種子品質(zhì)（球果鮮質(zhì)量、種子總質(zhì)量、出籽率、種子千粒質(zhì)量、優(yōu)良度等）進(jìn)行調(diào)查研究，比較不同杉木無性系種子園的半同胞家系種子的品質(zhì)差異性及相關(guān)性，揭示不同杉木半同胞種子特性，以期為杉木種子園的優(yōu)良無性系選擇和科學(xué)經(jīng)營(yíng)提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)采種地為江西省贛州市崇義縣高坌林場(chǎng)省級(jí)杉木良種基地，113°55′～ 114°38′ E，25°24′～ 25°55′ N，地貌為中山丘陵，海拔300～ 500 m。屬中亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，冬夏兩季盛行季風(fēng)，四季分明，雨量充沛，空氣濕度大，無霜期長(zhǎng)。年平均氣溫17.9℃，最冷月1 月平均氣溫7.3～ 7.6℃，最熱月7 月平均氣溫27.0℃，≥10℃年積溫5 500℃左右，極端最低氣溫-8.0℃；年降水量1 600 mm 左右，年平均相對(duì)濕度83%，年日照時(shí)數(shù)1 340 h[10-11]。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料來源于良種基地的杉木二代種子園，該種子園建于2007 年，面積8.2 hm2，共有80 個(gè)建園無性系，其中收集了江西信豐國(guó)家級(jí)杉木良種基地優(yōu)良無性系41 個(gè)、福建洋口林場(chǎng)優(yōu)良無性系39 個(gè)。2013 年種子園開始結(jié)果，在2016-2017 年進(jìn)行了2 次去劣疏伐，目前共保留采種母樹3 000 余株，杉木優(yōu)良無性系80 個(gè)。

2018 年10 月，在該杉木種子園進(jìn)行單株采種，隨機(jī)采集20 個(gè)半同胞家系的當(dāng)年生種子，作為試驗(yàn)研究材料，其中包含6 個(gè)不同的家系母本來源地（即種源地），見表1。

表1 不同杉木半同胞家系Table 1 Different half-sib families of C.lanceolata

1.3 研究方法

1.3.2 種子總質(zhì)量測(cè)定 采用自然干燥法對(duì)20 個(gè)杉木半同胞家系球果（每個(gè)家系隨機(jī)選取的20 個(gè)球果為1 個(gè)重復(fù)，設(shè)置3 個(gè)重復(fù)）進(jìn)行脫粒，去除雜質(zhì)，用分析天平（靈敏度為1/10 000 g）稱質(zhì)量，取平均值得到杉木種子總質(zhì)量。

1.3.3 種子千粒質(zhì)量 用百粒法測(cè)定不同杉木半同胞家系的種子千粒質(zhì)量[12]。設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。每個(gè)重復(fù)分別用四分法數(shù)出100 粒種子，用分析天平稱質(zhì)量，取平均值，將平均值乘以10 后所得即為種子千粒質(zhì)量。

1.3.4 種子優(yōu)良度 采用解剖法對(duì)杉木半同胞家系種子優(yōu)良度進(jìn)行測(cè)定[13]。設(shè)置3 個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)分別用四分法數(shù)出50 粒種子，用刀片切開種子觀察，優(yōu)良的種子種粒飽滿、胚乳暗白色、有油光或胚根稍帶粉紅色等，低劣的種子空粒、半仁、胚和胚乳干縮無油光、硬化、澀粒等。

1.3.5 出籽率 試驗(yàn)研究的杉木半同胞家系種子總質(zhì)量與杉木球果鮮質(zhì)量的比值為杉木的種子出籽率：

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 工作表和SPSS 20.0 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，并采用Duncan’s 新復(fù)極差法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同杉木半同胞家系球果質(zhì)量比較

不同杉木半同胞家系球果鮮質(zhì)量和種子總質(zhì)量見表2，單因素方差分析結(jié)果見表3。由表3 可知，整體上，20 個(gè)杉木半同胞家系之間的球果鮮質(zhì)量和種子總質(zhì)量均有顯著性差異（P＜0.05）。

表2 不同杉木半同胞家系球果及種子質(zhì)量Table 2 Cone and seed weight of different half-sib families of C.lanceolata

表3 不同杉木半同胞家系球果及種子質(zhì)量方差分析Table 3 ANOVA on one and seed weight of different half-sib families of C.lanceolata

半同胞家系73 號(hào)的球果鮮質(zhì)量最大，為0.406 7 kg，與其他家系之間差異顯著（P＜0.05）；其次是29 號(hào)，為0.293 3 kg；22，35 號(hào)的球果鮮質(zhì)量均在0.25 kg 以上；51 號(hào)的最小，僅為0.095 0 kg；18，28，36，49，39 號(hào)的球果鮮質(zhì)量均在0.2 kg 以下；而6 號(hào)的為0.208 3 kg，僅略高于0.2 kg。4，6，15，17，22 號(hào)的Vi＞ 0.1，其余15 個(gè)半同胞家系的Vi＜0.1 表明家系內(nèi)的整體球果鮮質(zhì)量數(shù)據(jù)離散程度稍大。

要想全面提升我國(guó)生態(tài)林業(yè)建設(shè)效率，就要將全新的科學(xué)技術(shù)傳授給林業(yè)工作人員，不斷優(yōu)化林業(yè)生產(chǎn)手段，將林業(yè)的相關(guān)科技成果與林業(yè)實(shí)踐工作進(jìn)行有機(jī)整合，只有這樣才能凸顯出林業(yè)技術(shù)的真正價(jià)值。要想達(dá)到上述要求目標(biāo)，就要求林業(yè)工作人員全面提升林業(yè)技術(shù)推廣工作，積極參與林業(yè)生產(chǎn)，將林業(yè)技術(shù)更好地應(yīng)用于生態(tài)林業(yè)建設(shè)，從而發(fā)揮林業(yè)技術(shù)的真正作用。

半同胞家系73 號(hào)的種子總質(zhì)量最大，為16.233 5 g，與其他家系之間差異顯著（P＜0.05）；其次是31，35號(hào)，其種子總質(zhì)量均在10 g 以上，與其他家系比較也達(dá)顯著性差異水平（P＜0.05）；62 號(hào)的最小，僅為4.693 5 g，是唯一一個(gè)種子總質(zhì)量小于5 g 的半同胞家系；22，29，49 號(hào)的種子總質(zhì)量均在8～ 10 g 之間，三者間的差異不顯著；6 號(hào)的種子總質(zhì)量為5.825 4 g，偏低。51 號(hào)的Vi大于其他家系；而5，8，28 號(hào)的Vi＜ 0.03，表明家系內(nèi)的整體種子質(zhì)量數(shù)據(jù)離散程度小。

半同胞家系51 號(hào)的球果出籽率最高，為5.30%；之后依次是49，31，73，35 號(hào)，分別為4.75%，4.66%，3.99%和3.80%；62 號(hào)半同胞家系的出籽率最低，為2.04%；6，9，17，18，41 號(hào)的出籽率均在3.00%以下。

2.2 不同杉木半同胞家系種子千粒質(zhì)量比較

杉木種子千粒質(zhì)量是體現(xiàn)其種子大小與飽滿程度的指標(biāo)，是預(yù)測(cè)種子園產(chǎn)量的重要依據(jù)。20 個(gè)不同杉木半同胞家系種子千粒質(zhì)量見表4，單因素方差分析結(jié)果見表5。由表5 可知，20 個(gè)半同胞家系之間的種子千粒質(zhì)量均達(dá)顯著性差異水平（P＜0.05）。

半同胞家系31 號(hào)的種子千粒質(zhì)量最大，為8.604 0 g；其次是73 號(hào)，為8.136 0 g；17，29，35，36 號(hào)的種子千粒質(zhì)量均達(dá)到7 g 以上；62 號(hào)的最小，為3.593 0 g，顯著低于其他半同胞家系（P＜0.05）；6 號(hào)種子千粒質(zhì)量為5.512 3 g，指標(biāo)值較小。51 號(hào)種子千粒質(zhì)量的Vi最大，其離散程度最高；5，15，18，36 號(hào)種子千粒質(zhì)量的Vi均小于0.02，表明家系內(nèi)的整體種子千粒質(zhì)量數(shù)據(jù)離散程度較小。

表4 不同杉木半同胞家系種子千粒質(zhì)量Table 4 Thousand seed weight of different half-sib families of C.lanceolata

表5 不同杉木半同胞家系種子千粒質(zhì)量的方差分析結(jié)果Table 5 ANOVA on thousand seed weight of different half-sib families of C.lanceolata

2.3 不同杉木半同胞家系種子優(yōu)良度比較

杉木種子優(yōu)良度即種子的良種率，是試驗(yàn)研究杉木種子材料中優(yōu)良種子數(shù)量與供檢種子總數(shù)的百分比值，是反映不同杉木半同胞家系種子良種情況的重要指標(biāo)。20 個(gè)杉木半同胞家系種子優(yōu)良度結(jié)果如表6，單因素方差分析結(jié)果如表7 表明。由表7 可知，20 個(gè)杉木半同胞家系之間種子優(yōu)良度差異達(dá)顯著性水平（P＜0.05）。

半同胞家系28 號(hào)的種子優(yōu)良度最大，為44.67%；之后依次是73，29，35 號(hào)，其種子優(yōu)良度分別為44%，43.33%，40%；4，5，15，31，36，49 號(hào)種子的優(yōu)良度在30%以上；6，17，39，62 號(hào)種子的優(yōu)良度顯著低于其他家系種子（P＜0.05）。62 號(hào)種子優(yōu)良度的Vi最大，達(dá)0.661 4，表明其整體數(shù)據(jù)的離散程度很大；29，5，73 號(hào)種子優(yōu)良度的Vi均小于0.1，家系內(nèi)種子的優(yōu)良度值較為均衡。

表6 不同杉木半同胞家系種子優(yōu)良度Table 6 Seed soundness of different half-sib families of C.lanceolata

表7 不同杉木半同胞家系種子優(yōu)良度的方差分析結(jié)果Table 7 ANOVA on seed soundness of different half-sib families of C.lanceolata

2.4 不同杉木半同胞家系種子品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性

20 個(gè)杉木半同胞家系種子品質(zhì)指標(biāo)間的相關(guān)性分析見表8。

表8 不同杉木半同胞家系種子品質(zhì)指標(biāo)相關(guān)性分析Table 8 Correlation analysis on seed quality indicators of different half-sib families of C.lanceolata

由表8 可知，球果鮮質(zhì)量與種子總質(zhì)量呈極顯著正相關(guān)（P＜0.01），與種子千粒質(zhì)量呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；種子總質(zhì)量與種子千粒質(zhì)量和優(yōu)良度呈極顯著正相關(guān)（P＜0.05）；種子千粒質(zhì)量與優(yōu)良度呈顯著正相關(guān)（P＜0.05）；出籽率與其他種子品質(zhì)指標(biāo)沒有顯著相關(guān)性。

3 結(jié)論與討論

崔寶祿[14]、曹漢洋[15]等研究認(rèn)為，針葉樹種子園不同無性系間的生長(zhǎng)性狀和結(jié)實(shí)性狀存在顯著差異，且生長(zhǎng)性狀和結(jié)實(shí)性狀在優(yōu)樹間也存在變異。陳蘇英[8]等對(duì)1.5 代杉木種子園不同無性系生長(zhǎng)和結(jié)實(shí)性狀研究表明，種子園中不同杉木無性系之間的生長(zhǎng)性狀和結(jié)實(shí)量存在顯著差異。本試驗(yàn)對(duì)20 個(gè)不同杉木半同胞家系種子品質(zhì)進(jìn)行比較研究，結(jié)果表明，在試驗(yàn)材料數(shù)量一致的研究條件下，不同的杉木半同胞家系種子在球果鮮質(zhì)量、種子總質(zhì)量、種子千粒質(zhì)量和優(yōu)良度方面均有顯著性差異。

研究表明，母樹的結(jié)實(shí)量與單果出種量相關(guān)性不顯著，但與家系產(chǎn)量極顯著相關(guān)，不同杉木無性系的結(jié)實(shí)量、球果體積、球果鮮重與其種子產(chǎn)量顯著相關(guān)[8,16]。劉亞群[9]研究認(rèn)為，氣候因子對(duì)杉木種子千粒質(zhì)量影響不大，千粒質(zhì)量受到遺傳性決定。黃以駿[17]等研究表明，杉木種子品質(zhì)與親本類型有較明顯的關(guān)系，家系間種子品質(zhì)差異很大，主要是遺傳作用的影響，對(duì)家系進(jìn)行選擇可以顯著地提高種子品質(zhì)。本研究結(jié)果表明，73 號(hào)半同胞家系種子的整體品質(zhì)最好，其球果鮮質(zhì)量、種子總質(zhì)量均為最大，分別達(dá)到0.406 7 kg，16.233 5 g，種子千粒質(zhì)量、優(yōu)良度、出籽率分別為8.136 0 g，44%，3.99%，且千粒質(zhì)量和優(yōu)良度顯著大于絕大部分家系種子。29，31，35 號(hào)半同胞家系種子各項(xiàng)品質(zhì)指標(biāo)均在前五，整體品質(zhì)較好。而種源地為崇義本地的6 號(hào)半同胞家系，其各項(xiàng)種子品質(zhì)指標(biāo)均不理想，種子的整體品質(zhì)較差，這可能與花粉產(chǎn)量、授粉花期、傳粉天氣狀況、自交情況等因素相關(guān)，具體還有待進(jìn)一步研究。

出籽率是衡量杉木種子園無性系或家系種子產(chǎn)量的重要指標(biāo)，出籽率高并非優(yōu)良度也高[18-19]。從試驗(yàn)結(jié)果來看，51 號(hào)半同胞家系種子出籽率最高，為5.30%，但該半同胞家系的種子品質(zhì)指標(biāo)值均較小，這表明杉木種子的出籽率與球果鮮質(zhì)量、種子總質(zhì)量、種子千粒質(zhì)量、優(yōu)良度值均不存在單一的正相關(guān)性。從杉木半同胞家系種子各項(xiàng)指標(biāo)的變異系數(shù)結(jié)果來看，半同胞家系的種子品質(zhì)與種子品質(zhì)指標(biāo)的離散程度沒有相關(guān)性。

綜上所述，親本類型與種子品質(zhì)有較明顯的關(guān)系，在杉木種子園生產(chǎn)營(yíng)建中，要注重種子品質(zhì)測(cè)定工作，將種子品質(zhì)作為入園無性系選擇的指標(biāo)之一。為了提高杉木種子園產(chǎn)量，建議該種子園優(yōu)選5，29，31，35，73 號(hào)半同胞家系的母本無性系，疏伐6，18，39，51，62 號(hào)半同胞家系的母本無性系，確實(shí)從親本類型結(jié)合考慮優(yōu)良家系選擇，以提高新建種子園的種子品質(zhì)。