湘南地區優良千年桐雌株初步選擇與評價

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（1.中南林業科技大學 林學院，湖南 長沙 410004；2.北京林業大學，北京 100083；3.河北環境工程學院，河北 秦皇島 066102）

千年桐Aleurites montana為大戟科油桐屬植物，原產中國，栽培范圍廣、種質資源豐富，作為我國南方地區的主要生物質能源樹種[1-3]。它具有生長快、結實早、盛果期長、栽培性強等特點，種仁含油率達40%以上，被稱為我國四大木本油料樹種之一，也是一種潛在的生物能源樹種[4-6]。早在上世紀四五十年代，人們在尋找替代化石能源的初期，就有人將桐油作為生物柴油的原料進行了系統研究，發展生物質能源已經成為全球的共識[7-9]。桐油具有良好的防水性、耐熱性、絕緣性等特點，被廣泛應用于車船、電子、電器、建筑、機械等領域，它還是制造生物柴油和航空用油的優質原料。近年來，千年桐在湘南地區發展較快，種植面積達20 000 hm2。由于千年桐為雌、雄異株植物，約有1/3 的植株不結果，結果植株的結實表現也參差不齊，且千年桐傳統的繁殖方式為實生苗繁殖，實生苗繁殖的苗木遺傳差異大，因此導致千年桐單位面積產量較低。對于木本油料樹種，選擇高產、優質、抗病的優良無性系是優良選育的主要目標。中國在油桐的良種選育方面已經做了許多研究，例如，國家對油桐種質資源庫進行了品比試驗研究[10]，徐永杰等[11]對油桐的優良單株進行了選擇。目前我國在千年桐選育工作相對滯后，湖南尚未選育出千年桐的優良無性系，從而制約了千年桐桐油一體化產業的快速發展。本文以湘南地區實生繁殖的進入盛果期的千年桐為選優林分，首先從5 000 hm2千年桐的林分中全面踏查目測選出備選優樹40 株，然后根據單株結果量、單株產果量、冠高比、鮮果單果質量、冠形指數、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率、病蟲害感染度、果熟一致性、果實聚集度11 個指標，通過綜合評價法建立千年桐優株選擇評價體系。最后選育出最優良單株，以期為千年桐無性系的高效繁育提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于湖南省郴州市蘇仙區，地理位置為北緯24°30′～25°53′、東經112°37′～113°53′。蘇仙區屬大陸亞熱帶濕潤季風性氣候，氣候溫暖，氣溫介于南部和北部之間。海拔為200 ～450 m，年平均氣溫18.0 ℃，年平均降水量為1 444.5 mm，其中蘇仙區的氣候特點是：春溫多變日照少、夏熱前澇后多旱，初秋濕熱晚秋涼，冬有霜雪嚴寒短。氣候溫和，四季分明，降水集中，光熱充足，降雪不多，熱量豐富，土地肥沃，這些均適宜千年桐的種植。

1.2 試驗材料

試驗材料為2010年郴州國盛生物能源股份有限公司從湖南省綏寧縣采集的同一批種子，采用播種造林方式，形成的千年桐，種植面積約5 000 hm2，樹齡8 a，平均樹高9.24 m，平均胸徑14.86 cm，林地管理良好，林木長勢旺盛，已進入盛果期，可以作為優樹選擇材料。

1.3 試驗方法

1.3.1 選擇優株方法

1.3.1.1 優樹的選擇與調查

1）確定選優林分的范圍：對于選擇千年桐優良單株考慮的指標是林木的樹齡、立地條件基本一致，林地管理良好，林木長勢旺盛，已進入結實盛果期。

2）確定備選優樹：從2015－2017年，每年秋季對樣地進行踏查并了解林分狀況，從上坡至下坡，每隔2 行沿種植行查看，選擇單株結果量大、果實大、生長旺盛的植株作為備選優樹，共選出40 株，依次編號為S1、S2、S3…S40。備選優樹確定后，在樹體上噴漆和編號。

3）備選優樹的調查：對備選優樹的樹高、胸徑、冠幅等指標進行測量，同時調查備選優樹的林分狀況（郁閉度、地被物、密度、影響程度等）和立地條件（坡度、坡位、海拔、土壤等），避免影響優樹的生長與結實。等到果實成熟后，分別收集備選優樹的果實，計算每株的結果量和產果量。

1.3.1.2 千年桐種實性狀選擇

選擇鮮果單果質量、鮮果出籽率、干籽出仁率和種仁含油率作為反映果實品質的指標。鮮果單果質量反映了果實的大小和質量；鮮果出籽率和干籽出仁率反映了果實內含物的多少，在一定程度上反映了種子發育的程度和內含物質量的好壞；干仁出油率直接決定了單位質量的果實產油的多少。另外，冠高比、冠形指數、病蟲害程度、果熟一致性、果實聚集度等與植株的結實、健康和采摘也有一定的關系。因此，千年桐作為產油樹種，其產油量主要由結實量和果實內的內含物所決定，本研究共考慮了11 個指標，采用綜合評價法選出優樹。

1.3.2 樣品采集與指標測定

備選優樹樣品采集時間為10月下旬，果實基本上成熟，采下后清點每株的果實總數，均勻混合后隨機抽取樣果1.5 kg 裝袋，記錄編號帶回實驗室處理。各項評價指標的測定根據參考文獻[12-15]的方法，各指標的測定均設置3 次重復，稱量精度均設置為0.01 g。

1.4 數據處理

利用Excel 2003 和SPSS 22.0 軟件進行數據處理，進而制定千年桐優良單株的選擇與評價綜合體系。

2 結果與分析

2.1 千年桐備選優樹選擇

備選的40 株千年桐優樹各性狀指標的測定結果如表1所示。表中單株結果量、單株產果量、冠高比、冠形指數、鮮果單果質量、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率為定量因子；抗病蟲害能力、果熟一致性、果實聚集度為定性因子。40株備選優樹的11 個性狀指標基礎測定值相差很大（表1），說明千年桐實生苗分化比較明顯，因此進行優株篩選是很有必要的。

表1 千年桐備選優樹的性狀測定值Table 1 Character values of optional trees of A.montana

續表1Continuation of Table 1

2.2 千年桐初選優樹的選擇結果

本研究選用綜合評價法[16-17]對備選優樹進行評價，對于定量指標，用平均值+標準差作為基礎值（表2），根據本試驗的觀測結果，可以以定量指標觀測值的1/10 作為等級評分值，即在基礎值的基礎上，以10 分劃為一個等級，分別賦值1 ～10 分，建立各性狀指標值的評分標準（表3）。以單株產果量為例，其基礎值為22.91 kg，極差值為27.13 kg，以2.713 kg 作為一個評分等級，則其基礎值20.197 ～22.91 的評分計為6 分，其基礎值22.91 ～25.623 的評分計為7 分，依次類推。對于定性指標，根據表4的標準確定等級。

表2 40 株千年桐種實品質的測定均值、標準差、極差、基礎值Table 2 The mean, standard deviation, extreme deviation and basic values of seed and fruit quality of 40 A.montana plants

表3 基于綜合評價法的千年桐優樹各性狀指標的評分標準Table 3 Scoring criteria of character indicators of A.montana based on comprehensive evaluation method

表4 千年桐備選優樹抗病蟲能力、果熟一致性、果實聚集度評分標準Table 4 Scoring criteria for disease and insect resistance, fruit ripening consistency and fruit aggregation of selected trees of A.montana

采用Kolmogorov smirnov 方法對評分值進行檢驗（D=0.154 76，P ＝0.008 57），符合正態分布，對于下列公式采取單樣本平均數的假設檢驗

式中：G備選優樹的得分平均值=45.55，t0.05為P值在0.05水平上的檢驗值=1.68，δ為備選優樹的得分標準差=8.752，n為備選優樹的株數=40，計算可得：G ＝43.22。由于備選優樹的平均得分的上限值（43.22）顯著高于綜合評分值，即G ＞43.22。根據這一標準，共有19 株優樹入圍，入選率為47.50%（表5）。

2.3 初選千年桐優樹的聚類分析

根據綜合評價法得到的總得分值，對19 株千年桐備選優樹進行聚類，從圖1可以看出，19株備選優樹可分為3 類：第Ⅰ類為4 株（S15、S34、S12、S21），平均得分為65.50，其綜合性狀較好；第Ⅱ類為5 株（S9、S19、S8、S32、S38），平均得分為54.40，屬于綜合性狀中等的一類。第Ⅲ類為10 株（S27、S10、S39、S33、S11、S22、S36、S13、S17、S29），平均得分為46.00，綜合性狀相對較差。對于將來的優良單株的選擇，我們可以重點觀測Ⅰ類優株。

圖1 千年桐備選優樹聚類分析Fig.1 Cluster analysis of selected trees of A.montana

2.4 初選千年桐優樹的數量化綜合評價

表5～6 為初選優樹各評價指標的得分值，從表5～6 可以看出，Ⅰ類優樹的單株結果量、單株產果量的均值分別為1 181.00、29.68 kg，是Ⅱ類優樹均值的1.63、1.62 倍，是Ⅲ類優樹的1.65、1.71 倍，是40 株備選優樹的1.87、1.85 倍。Ⅰ類優樹的冠高比、冠形指數的均值分別為0.7、1.14，是40 株備選優樹均值的1.03、1.05 倍。Ⅰ類優樹的鮮果單果質量、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率的均值分別為41.63 g、51.20%、59.97%、59.75%，是Ⅱ類優樹均值的1.14、1.03、1.01、1.11 倍，是Ⅲ類優樹均值的1.16、1.35、1.12、1.17 倍，是40 株備選優樹均值的1.14、1.23、1.15、1.17 倍。

表5 千年桐初選優樹各指標得分值Table 5 Score value of primary selected A.montana trees

表6 千年桐初選優樹各指標得分值Table 6 Score value of primary selected A.montana trees

續表6Continuation of Table 6

3 結論與討論

本研究采用綜合評價法和聚類分析法，對千年桐進行優樹選擇和評價，在對5 000 hm2千年桐林分全面踏查目測選出40 株備選優樹的基礎上，利用綜合評價法選出19 株初選優樹，最后通過聚類分析分為3 類，Ⅰ類4 株、Ⅱ類5 株、Ⅲ類10 株。Ⅰ類優樹在各個性狀指標上均表現出明顯的優勢，其中反映產量的單株結果量、單株產果量的均值是40 株備選優樹的1.87、1.85 倍，反映果實質量的鮮果單果質量是40 株備選優樹的1.14 倍，反映果實內含物大小的鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率是40 株備選優樹的1.23、1.15、1.17 倍。Ⅰ類優樹的冠高比、冠形指數的均值分別是0.7、1.14，是40 株備選優樹均值的1.03、1.05 倍。Ⅰ類優樹的抗病蟲害能力得分高于Ⅱ類和Ⅲ類，Ⅰ類優樹的果熟一致性處于Ⅱ類和Ⅲ類之間，Ⅰ類優樹的果實聚集度得分較低。

研究結果表明，千年桐無論是結果能力還是果實品質都差異很大，與周祖平等[18]研究的油桐優良品種對比試驗結果是一致的。王承南等[19]對油桐不同品種的結實進行了綜合評價，其結果表明差異很大。在上世紀80年代，王勁風等[20]在浙南進行千年桐優良無性系選育，盛果期期間的千年桐無性系年平均產量均高于“桂皺-27 號”高產無性系，增產63%左右。結果表明，千年桐具有很強的地域性，應本著適地適樹原則選擇適合當地生長條件的無性系，不宜隨意使用其他地區的優良無性系進行栽植，各個地方都應該選出適合本地種植的千年桐。近年來，我國在常規油料樹種選育方面的研究相對很多，在樹種優良單株選育方面已經取得了很大的進展。對于樹種的優良單株選擇一般會依據生物學特性為基礎進行開展，就經濟類植物而言，優良單株選擇的關鍵因素是表型性狀和種實性狀的優良性。例如，木本油料樹種有文冠果[21]、無患子[22]、光皮萊木[23]、千年桐[24]、烏桕[25]等樹種，這些樹種選育出的優良單株都會對每個樹種優良無性系的培育繁殖提供一定的科學依據。

千年桐作為湖南地區能源林油料樹種，分布比較廣泛，一般采用實生苗造林，但由于樹種的個體之間表現出表型變異越大，遺傳變異的可能性也越大，導致明顯的分化現象，因此具有較大的選擇潛力。本研究發現，從單株結果量、單株產果量等指標可以看出，Ⅰ類優樹4 株的均值是林地均值的3 ～4 倍。從反映果實品質最具代表性的鮮果單果質量、鮮果出籽率、干籽出仁率、種仁含油率等4 個指標來看，Ⅰ類優樹4 株的均值是林地均值的1 ～2 倍。其中含油率在不同千年桐優良單株間的經濟品質分化較大，這是由于油料樹種多數具有自交不親和的特征，研究表明，油料樹種含油率由不完全顯性的遺傳因素控制，可以通過油脂里面的脂肪酸進行基因型修飾和調控基因功能的表達，從而改良果實的品質；根據試驗證明，林木種實品質受環境因素（氣溫、光照、水分、土壤）的影響，千年桐為喜光樹種，外界環境對千年桐的生長具有很大的影響，因此，被選育出的Ⅰ類優樹生長環境比其他優株的要優越，均來自坡度較緩、土壤肥沃、光照充足的小山坡上。為了將來繼續觀測篩選出的Ⅰ類優樹在其他立地條件的表現，應該采取優樹的區域種植試驗；千年桐的產量還可能與樹體形狀有很大的關系，其樹木的樹體形狀（自然開心型、自然杯型）會影響果實的表型和經濟品質，因此可以采用嫁接技術矮化樹形，可通過適當的修剪矮化樹體[26]、改善冠型。在矮化方面，千年桐樹體高大，生長旺盛，短化后可提高種植密度，提高單位面積產量，同時便于采摘和管理；千年桐結實大小年現象較為明顯，需要進行多年調查，大年更能反映樹木的結實潛力，選優工作在大年進行，近年來正好是結實大年，有效避免了結實大小年現象對選優的影響。本試驗篩選出來的Ⅰ類優樹，具有巨大的推廣利用價值，下一步應開展千年桐無性系繁育研究和建立采穗圃。