恩施市銅盆水林場國家杉木良種基地種子園產量及品質的提升措施

向梓昌，楊圣芳，肖玉軍，吳承楚，譚代桂

（恩施市國有銅盆水林場，湖北恩施 445000）

品質優良的林木種子，可以為林業生態建設和產業發展提供堅實的基礎[1]。推進林木良種化進程，是提高人工林生產力，增加森林資源數量、質量和木材供給，滿足經濟社會發展對林業多樣化需求，實現林業發展目標帶有根本性和戰略性的選擇[2]。林木良種基地是按照國家營建種子園、母樹林、采穗圃等有關規定的要求而建立的專門從事良種生產的場所[3]，在良種基地培育種子，能夠有效地實現質量標準化、造林良種化，從而有助于生產高產、優質的林產品。種子園屬于林木良種基地的主要類型。

杉木（Cunninghamia lanceolata）是杉科杉木屬喬木，高達30 m，胸徑可達3 m；我國特有的用材樹種，栽培約有1 000 多年的歷史。為長江流域、秦嶺以南地區栽培最廣，生長快、材質好、產量高、用途廣的用材樹種。樹干通直圓滿，質較輕軟細致，有香氣，紋理直，不撓不裂，耐腐力強，是我國最普遍而重要的商品木材[4]。

湖北省恩施州共有杉木面積26.6 萬hm2，占有林地面積的19.1%，杉木活立木蓄積2 200萬m3，占林木總蓄積的21.2%。全國杉木速生豐產標準化會議將恩施州劃為杉木中心產區。

為更好更快地發展恩施林業，選育出速生優良的杉木品種，1986 年，國家林業部和湖北省林業廳決定在恩施市銅盆水林場營建杉木種子園。至此，林場開啟了杉木種子園的建設之路。

1 基地概況

1.1 自然地理

恩施市銅盆水林場位于恩施市西北的屯堡鄉羅針田村，地理坐標為東經109°21′～109°23′，北緯30°19′～30°22′。距恩施城區33 km，海拔1 000～1 300 m。土壤為黃棕壤，pH 值5.5～6.5，土層厚度50～80 cm，立地質量等級2～3級，肥力中等。林場氣候溫和，陽光充足，雨量充沛，屬典型的北亞熱帶氣候；年平均氣溫12.9～14.5 ℃，月平均最高氣溫21～25 ℃、最低氣溫0.3～3.3 ℃，全年無霜期180～245 d，日照時數1 200～1 400 h，年太陽輻射86～93 kcal·cm-2，相對濕度80%～88%，年降水量1 200～2 000 mm，冬無嚴寒、夏無酷暑、雨多風小、春遲秋早。其氣候的垂直變化十分明顯，具有區域小氣候特色[5]。

1.2 種子園建設

基地杉木種子園于1987年開工建設。從湖南、福建、廣西、四川、重慶等10 省（市）采集優樹344個。1990—1994 年，林場從385 個無性系中，通過逐年調查和表型選擇，以及結實情況、球果類型、開裂早遲等多項調查分析，選擇出158 個無性系建立初級種子園。種子園株行距4 m×4 m或4 m×5 m，采用隨機區組排列或順序錯位排列。

種子園現有采種區59.9 hm2，分為4個大區28個小區。其中第Ⅰ大區面積29.7 hm2，第Ⅱ大區面積6.4 hm2，第Ⅲ大區面積16.5 hm2，第Ⅳ大區面積7.3 hm2。至2012年，種子園無性系平均高15.8 m，平均胸徑20.2 cm，平均冠幅5.6 m，郁閉度0.9。遠遠高于種子園營建規程要求的郁閉度0.5～0.6 范圍。園內透光度差，結實層只占樹冠中上部的一部分，單位面積種子產量很低，平均667 m2產量僅1.6 kg。

基地現有子代測定林面積19.5 hm2，共使用家系252 個。林場每年對子代測定林都進行了形質、生長量等調查觀測，獲得了一系列相關調查數據，并對數據進行統計分析。

種子園生產的種子，已于2011年經湖北省林木良種審定委員會審定為良種（證書號“鄂S-CSO(1)-CL-001-2011”），適宜推廣生態區域為湖北省杉木適生區。

2 基地種子生產中存在的主要問題

2.1 管理粗放

2010 年林木良種補貼實施前，由于后續資金投入缺乏，種子園經營管理基本上處于停滯狀態。雜灌叢生，與無性系爭奪養分；造林密度大，林分郁閉度高，樹冠相互交叉，光照嚴重不足，自然整枝嚴重，無性系結實層高度明顯上升，部分無性系僅剩頂部結實層，極大地影響了單株產量[2]。枯枝落葉清理不夠，病蟲害防治不到位。

2.2 產量低

導致低產的主要原因有：樹體疏于管理，樹冠發育不充分，僅梢端結實；種子園內無性系密度過大，風速小，影響下層花粉飛散，導致花期種子園空間有效的花粉濃度不足而引起授粉不良；不同產地的無性系物候差異導致花期不遇，也嚴重影響產量。

2.3 采種困難

為追求最大利潤，當年種子園建設的總體思路是：既保證種子園建設的順利進行，又保證種子園無性系作為木材能夠利用。正是這種建設思路，經過“無約束”的生長，樹高達到20 m 左右，而且杉木的結實主要分布在樹冠中上部，采種十分困難，種子結實無法全部采收。

3 提高種子園產量和品質的技術措施

3.1 土壤養分管理

3.1.1 清除雜灌草，提高土壤肥力

2010 年起，種子園每年開展清除雜灌草工作。1）將影響無性系光照的雜灌、枯枝、藤蔓等雜物使用刀鋸短截后均勻拋灑在園區內任其腐爛和分解，增強土壤肥力；2）將清理的雜草集中堆漚，生產有機肥。

3.1.2 測土配方施肥

2013 年，在恩施市農業局的支持下，對1 代種子園4個大區59.9 hm2于采種后采集土樣4個，即每個大區采集1 個土樣，對氮、磷、鉀、有機質、鋅、硼等土壤養分進行化驗。根據化驗結果和各大區地力情況，回歸分析杉木結實需肥量，制定了種子園無性系施肥配方。Ⅰ大區配方肥氮、磷、鉀重量比為16∶9∶9，Ⅱ大區配方肥氮、磷、鉀重量比為8∶5∶4，Ⅲ大區配方肥氮、磷、鉀重量比為5∶4∶3，Ⅳ大區配方氮、磷、鉀重量比為6∶3∶2。

從2014 年起，種子園在測土的基礎上，每年在6月（花芽分化前）進行配方施肥。施肥方法為環狀溝施，即沿樹冠投影邊緣處挖寬、深皆為20 cm 的環狀溝，將肥料均勻撒在溝中然后覆土。

經測產驗收，平均667 m2產量2.03 kg，比常規施肥產量1.60 kg提高27%，取得較好經濟效益。

3.2 去劣留優疏伐

2002年，對種子園I大區1、5小區3.2 hm2實施疏伐；2012 年，對種子園I 大區2、3、4、6、7、8 小區26.5 hm2，Ⅲ大區16.5 hm2實施去劣留優疏伐。

3.2.1 疏伐標準

疏伐強度控制在15%～25%，疏伐后郁閉度0.5～0.6。植株分布基本均勻、適中，相鄰無性系冠枝不疊蓋，建立以優良無性系為主、球果產量較高、出籽率較高、無性系花期基本同步的種子生產群體[6]。

3.2.2 遵循原則

去劣、疏中、留優，即：保留Ⅰ類無性系，淘汰Ⅳ類無性系，結合密度調整Ⅱ、Ⅲ類無性系[6]。

3.2.3 疏伐方法

1）確定無性系類別。①無性系類別確定方法：恩施市銅盆水林場杉木一代種子園共采用無性系158個，分別于1991 年、1997 年營建了包含158 個全部家系的子代測定林。依據2011 年子代測定結果和2011年調查觀測的種子園無性系的材積、球果產量、出籽率、花期同步性等4 項指標，采用坐標綜合評定方法[7]，權衡其重要性，分別規定評分，累計各項指標的評分，對無性系優劣程度作出全面衡量，按得分90分以上、80～89 分、70～79 分、69 分以下分成I、II、Ⅲ、Ⅳ類無性系。②評分標準：評分標準見表1。③無性系類別確定。經綜合評分，確定一代種子園I 類無性系為湖南D691、福建N071、貴州H290、廣西N125、四川鄰水22、江西D353 等30 個；Ⅱ類無性系為湖南F619、福建N019、四川鄰水17、貴州N412、廣西N109 等15 個；Ⅲ類無性系為湖南Y914、云南N139、江西N065、貴州Y953、四川鄰水23、咸寧74-32、黃岡3 等73 個；Ⅳ類無性系為湖南H962、江西N115、福建F683、貴州Y754、廣西那坡326等40 個。

表1 杉木去劣疏伐時各無性系植株的評分標準

2）標記伐除對象。比照小區無性系排列圖，標記伐除對象。然后，按照標記了伐除對象的小區無性系排列圖，在種子園小區中，按實際情況調整決定去留的無性系，調整時，盡量保留I、Ⅱ類無性系，調整Ⅲ類無性系[7]。

種子園通過去劣留優疏伐，無性系優良植株比率由原來的52%提高到79%；無性系平均單株球果量、出籽率、發芽率分別提高30.6%、8.12%、4.65%；遺傳增益由20%提高到23%；每667 m2產量由疏伐前的3.0 kg提高到3.5 kg；平均出籽率由5.6%提高到6.0%；平均千粒重由16.8 g提高到17.5 g。

3.3 樹體截干矮化

3.3.1 無性系矮化

2012 年，對種子園II 大 區6.4 hm2、IV 大 區7.3 hm2，2013年，對種子園I大區5小區2.29 hm2、8小區1.57 hm2，Ⅲ大區16小區1.99 hm2、17小區1.26 hm2、19 小區1.36 hm2兩次共22.2 hm2實施了無性系截干矮化果園式管理。截干矮化方法：在種子園無性系嫁接口以上部位截干，保留主干高度2.1～2.5 m，保留1～2 輪粗壯輪盤枝，截口離盤枝10～15 cm，切口整齊，無撕裂。截干后的無性系采用保護膜涂抹鋸口面，以防止病菌和害蟲由傷口侵入。

3.3.2 整形修剪

在以后每年的6、7、8 月共3 次適時修剪。1）對截干無性系鋸口面萌發的直立萌條進行修剪，一般保留1 條生長旺盛的萌條，最多保留2 條，其余的剪除。當保留的萌條每生長至1 m 高時，再次截頂，以抑制高生長，促進側枝發達和冠幅增大。樹高總體控制在6 m 左右。2）對保留下來的輪盤枝，清除重疊輪盤枝，使保留的粗壯側枝上下無重疊、無擠生現象，且水平分布均勻；清除輪盤枝間的弱枝、病枝和枯枝。3）對輪盤枝上生長的萌條，枝與枝之間間距小于60 cm的剪除。枝條叢生的，保留生長旺盛的萌條，其余的剪除。4）對截干無性系鋸口以下萌生的萌芽條，枝與枝之間間距小于30 cm 的剪除，同時考慮保留的側生萌芽條在樹干投影周圍均勻分布。通過整形修剪，使無性系植株具有寬冠幅、分枝長、分枝角大、樹冠寬卵圓形或圓球形形態特征。

種子園通過截干矮化和整形修剪，雖對大部分無性系球果產量指標影響不顯著，但對種子品質及種子發芽能力均具有明顯的促進作用；單株種子重、出籽率、種子千粒重和優良度的綜合增益值分別為52%、21%、15%和66%；種子發芽率、發芽勢和發芽指數的綜合增益值分別為49%、72%和48%，表明截干處理雖然不提高無性系種子產量，但是可提高種子品質，從而明顯提升種子的發芽能力[7]。

3.4 生長調節劑促進開花結實

2013年，對種子園Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、IV大區已截干小區22.2 hm2進行赤霉素葉面噴灑試驗。具體操作是，在種子園I 大區不結實無性系使用50 mg·kg-1赤霉素噴灑，在種子園II 大區不結實無性系使用100 mg·kg-1赤霉素噴灑，在種子園Ⅲ大區不結實無性系使用150 mg·kg-1赤霉素噴灑，在種子園IV大區不結實無性系使用300 mg·kg-1赤霉素噴灑。并隨時觀察無性系花芽分化情況。結果表明，最適宜的赤霉素濃度為150 mg·kg-1，平均單株的球果數量比對照提高了1.85倍，噴灑時間以7月上旬最佳。

3.5 人工輔助授粉

3.5.1 優良無性系確定

依據子代測定林測定數據，將樹高和胸徑同時大于對照15%的無性系確定為采集花粉的無性系，它們是：湖南D691、福建N071、貴州H290、廣西N125、四川鄰水22、江西D353等30個無性系。

3.5.2 輔助授粉方法

2015 年4 月下旬至5 月上旬在種子園雌雄花盛花期，從確定的30個優良無性系植株上人工采集雄花序的花粉，經過處理、風干、篩選與滑石粉按1∶4的比例均勻混合，用紗布裝好。在截干種子園開花結實初期，或開花撒粉期遇陰雨天氣時，在上午9點至下午4點綁于竹竿頂部，在種子園無性系樹頂上進行人工抖動噴灑，促進授粉。結果表明，通過輔助授粉，單株平均雄球花數、平均雌球花數、平均結果數分別比對照的無性系增加2.86 倍、1.94 倍和1.38 倍。說明輔助授粉可以增加樹冠周圍花粉濃度，提高受孕率，降低劣質基因侵入的頻率，改變杉木種子因自交和花粉不足產生的澀粒和空粒現象，提高種子產量和種子千粒重、發芽率等播種品質。

3.6 補植優良無性系

一代種子園由于無性系未經測定，原定植時為隨機排列或錯位排列，往往優、劣無性系分布不均。根據子代測定結果進行的疏伐，可能造成相鄰多個無性系被疏伐，從而形成“天窗”。為加強種子園密度管理，保證種子園無性系分布基本均勻，補植優良無性系是提高種子園產量和品質的路徑之一。

3.6.1 優良無性系確定

在子代測定林調查的基礎上，通過對調查數據進行數理統計分析，選擇一般配合力強、遺傳品質好[8]、遺傳增益高的貴州錦屏47、廣西柳地223、湖南靖縣45-5、湖南靖縣18-1等11個無性系[9]。

3.6.2 補植方法

采用明穴整地，規格100 cm×100 cm×80 cm，株行距與原設計一致，使用超級苗嫁接、圃地培育2 年的無性系。定植時，采用隨機排列配置方式。

2015 年，在種子園I 大區和Ⅲ大區部分小區13.7 hm2共補植優良無性系1 228株。通過優良無性系補植，種子園無性系優良植株比率由79%提高到91%，提高了種子園優良基因型頻率，改良了種子園遺傳品質。

3.7 營建高世代種子園

3.7.1 園址選擇

園址選擇在地形開闊，四面光照充足，通風和排水條件好，土層較深厚，肥力中等，立地質量等級Ⅱ～Ⅲ級，且交通便利的銅盆水林場泡桐坪分場黃林坡。土壤為頁巖發育而成的沙壤土。平均海拔1 000 m。

3.7.2 建園材料選擇

1）優良家系選擇。2016 年，在子代測定林調查數據的基礎上，按照《主要針葉造林樹種優樹子代遺傳測定技術(LY/T1340－1999)》，采用LSR 法、坐標綜合評定數學模型和育種值評定法等3 種方法，對建園以來的子代樹高、胸徑、冠幅等指標測定數據進行分析，在子代測定林252 個參試家系中，評選出31 個優良家系[2]。

2）優良單株選擇。2017 年開始選優工作，歷時兩年共選出優良單株322 株。通過對優良單株的家系號與評選出的優良家系進行比對，并考慮結實能力（球果量＞15 kg·株-1、出籽率＞6.5%、千粒重＞19 g），決選出優良單株51株。

2019年，林場建立高世代種子園6.7 hm2，預計種子盛產期可年產杉木優良種子500 kg。

4 結語

綜上所述，對杉木種子園實施測土配方施肥等土壤管理，去劣、疏中、留優的疏伐，噴灑赤霉素促進開花結實，補植優良無性系，截干矮化果園式樹體管理，營建高世代種子園，明顯提高了種子園產量和品質，對良種基地可持續健康發展和滿足市場良種需求，實現杉木造林良種化具有十分重要的現實意義。