四年生福建柏家系生長性狀遺傳變異及選擇

鄭紹鑫，何 江，吳 海，潘興建，梁家嚴，譚鴻疆，覃 梅，郝海坤

（1.廣西壯族自治區國有六萬林場，廣西 玉林 537000；2.廣西壯族自治區林業科學研究院，南寧 530002）

福建柏［Fokienia hodgirtsii（Dunn）A. Henry et Thomoas］為柏科單種屬植物，是國家二級保護植物，主要分布于中國的浙江省、福建省南部、廣東省北部、廣西壯族自治區、江西省、湖南省、四川省和貴州省等地，越南北部也有分布［1］。其木材輕，質地略軟（氣干密度為4.411 g/cm3），紋理勻直，加工容易，干后材質穩定，是建筑、家具、細木工和雕刻、膠合板、芯板的良好用材［2］。福建柏樹形美觀、樹干通直，為優良的園林綠化樹種。

全國福建柏攻關協作組調查收集了中國福建柏全分布區17 個種源和48 個家系的種子，在福建、湖南、江西3 省開展了地理種源試驗。在此基礎上，侯伯鑫等［3-5］、林峰等［6］和余格非等［7］對湖南省試驗點的福建柏進行了苗期和幼林期種源/家系遺傳變異分析和優株選擇；鄭仁華等［8-10］、楊宗武等［11，12］和林祖榮［13］跟蹤調查了福建省試驗點的福建柏苗期及其5、10、14 、16 、22 年生時的生長性狀和遺傳變異規律，并開展選優工作；曾志光等［14］則在江西省對福建柏種源進行了苗期選擇。

廣西壯族自治區（以下簡稱廣西）的桂北、桂西北等地有福建柏天然分布，但鮮見有福建柏人工林在廣西生長情況的研究報道。本研究對在廣西玉林市營建的4 年生福建柏家系幼林進行遺傳變異分析，以期為福建柏良種生產及應用提供參考，也為豐富廣西造林樹種的選擇提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗區概況

研究區為廣西玉林市國有六萬林場（110°09'E，22°29'N，），屬亞熱帶季風氣候，年均氣溫21～22 ℃，年均降水量1 650 mm，年均日照時數1 795 h，年均無霜期346 d。極端低溫-2 ℃，極端高溫38.4 ℃，土壤為赤紅壤和紅壤。

1.2 試驗方法

2015 年于福建省采集50 個家系種子，2016 年2 月播種培育容器苗，2019 年3 月營建家系試驗林。采用完全隨機區組設計，50 個參試家系，3 個區組，10 株單列小區。株行距為2.0 m×3.0 m，穴規格為50 cm×40 cm×30 cm。造林后2019—2022年每年12月每木調查樹高和地徑（樹木太小，無法測量胸徑）。

1.3 數據處理和分析

利用Excel 和SPSS 19.0 軟件進行數據整理和統計分析。變異系數和遺傳參數估算［15］的具體計算式如下。

式中，s為標準差，為群體平均值。

家系遺傳力：

單株遺傳力：

遺傳變異系數：

遺傳增益：

式中，為家系方差分量，為環境方差分量，為家系與區組間的交互方差分量，B為區組數，N為小區里每個家系株數，s為優選家系平均值與群體平均值的離差。

2 結果與分析

2.1 生長性狀表型分析

對福建柏家系試驗林的生長表現進行統計分析，結果見表1。由表1 可知，福建柏4 年生時平均樹高為3.30 m，平均地徑為8.11 cm。造林當年苗高生長比較緩慢，第2、第3 年生長有所加快，樹高平均生長量為0.70 m，第4 年生長更快，樹高平均生長量為1.06 m。地徑的生長速生期在第3 年，平均生長量為3.20 cm，第4 年生長量有所下降，為2.16 cm。

表1 1～4 年生福建柏家系試驗林生長性狀表型分析

樹高變異系數1 年生時為21.42%，4 年生時只有18.71%，地徑的變異系數1 年生時為29.01%，4 年生時只有19.17%，變異系數總體隨樹齡增大而減小。

2.2 生長性狀遺傳變異分析

在方差分析的基礎上估算遺傳參數是林木育種中分析遺傳變異規律的重要方法。由表2 可知，1～4年生的50 個家系間樹高和地徑均存在顯著差異，所以對家系間差異顯著的性狀進行方差分析，并估算其遺傳參數。遺傳因素引起的家系間樹高差異占樹高平均生長量的3.76%～15.84%，遺傳因素引起的家系間地徑差異占地徑平均生長量的4.11%～33.68%。家系間樹高遺傳力為0.038～0.606，地徑遺傳力為0.006～0.354；單株間樹高遺傳力為0.010～0.250，地徑遺傳力為0.002～0.129，這些變異在家系水平上受到弱至中度的遺傳控制，在單株水平上受到弱度的遺傳控制。

表2 1～4 年生福建柏家系生長性狀遺傳參數估算結果

2.3 優良家系選擇

侯伯鑫等［5］、鄭仁華［9］、余格非等［7］和林祖榮［13］對福建柏的研究均表明，以單株立木材積為指標進行選優可以獲得更穩定和有效的遺傳增益；侯伯鑫等［4］研究發現胸徑與材積的相關系數最大，認為胸徑可作為幼林期種源或家系表型性狀選擇的重要指標。而4 年生的福建柏太小，只測定了樹高和地徑，無法用單株立木材積和胸徑進行選優，所以對50 個家系進行聚類分析（圖1），分成4 類，第1 類屬最好家系，有7、27、2、6、22、39、40、44、4、10、11、26、33、28 和13，共計15 個家系；第2 類屬較好家系，有1、42、43、3、21、16、36、29、47、37、46、8、18、38、20、19、23 和31，共計18 個家系；第3 類屬一般家系，有17、30、12、14、24、41、5、32、9、15、45、48 和25，共計13 個家系；第4 類屬較差家系，有4 個家系，分別是35、50、34 和49。

按全部參試家系的20%入選率計算，在生長比較好的第1 類家系的基礎上選出10 個優良家系，并估算其遺傳增益（表3）。10 個優選家系的平均樹高為3.52 m，比群體平均值高6.67%，遺傳增益為0.254%；平均地徑為8.61 cm，比群體平均值高6.17%，遺傳增益為0.037%。

表3 4 年生福建柏家系試驗林優選家系及其遺傳增益

由于4 年生福建柏處于幼林期，只測定了樹高和地徑，而樹高的遺傳力明顯大于地徑，所以選擇樹高比群體平均樹高大2 倍標準差的單株作為優良單株，初步選出7 株優良單株，測定結果見表4。入選優良單株樹高和地徑的平均值分別為4.69 m 和11.10 cm，分別比群體平均值大42.12%和36.87%，樹高和地徑的遺傳增益分別為0.420%和0.075%。

表4 4 年生福建柏家系試驗林優選單株及其遺傳增益

3 小結與討論

研究結果表明，福建柏在廣西玉林市生長良好，4 年生時平均樹高為3.30 m，平均地徑為8.11 cm。50 個家系間樹高和地徑的生長存在顯著或極顯著差異，表明福建柏種內存在豐富的遺傳變異，選擇潛力大。1～4 年生福建柏樹高和地徑的變異系數總體上隨樹齡增大而減小，這與0.5～4.5 年生尾葉桉［16］（Eucalyptus urophylla）家系的變異規律相同。鄭仁華等［10］對5～14 年生福建柏的研究也表明，樹高、胸徑和單株立木材積單株水平變異系數總體上隨樹齡增大而減小。

1～4 年生福建柏家系間樹高遺傳力為0.038～0.606，地徑遺傳力為0.006～0.354，受到弱至中度的遺傳控制；單株間樹高遺傳力為0.010～0.250，地徑遺傳力為0.002～0.129，受到弱度的遺傳控制，這與鄭仁華等［10］和林祖榮［13］的研究結果相同。

本研究初步選出10 個優良家系，樹高平均值為3.52 m、遺傳增益為0.254%，地徑平均值為8.61 cm、遺傳增益為0.037%。選出7 個優良單株，樹高和地徑平均值分別為4.69 m 和11.10 cm，樹高和地徑的遺傳增益分別為0.420%和0.075%。

李淵順等［17］研究認為3 年生福建柏樹高-胸徑、樹高-材積、胸徑-材積間均存在極顯著正相關，利用幼林早期的生長性狀表現開展種源早期選擇是可行的。林峰等［6］的研究表明4 年生福建柏生長性狀與2 年生、3 年生高度相關，相關系數呈增大的趨勢，早期選擇具有一定的可行性。鄭仁華等［10］以立木單株材積遺傳增益為指標，在5 年生時選出的福建柏速生種源與16 年生時選出的有所不同。黃秀美等［18］對閩楠（Phoebe boumei）的跟蹤研究表明，15 年生時復選出的8 個速生優良家系均在6 年林齡初選和8 年、11 年生復選時入選，其中3 個家系在6 年、8 年、11 年和15 年林齡時4 次均入選。福建柏在5～6年生以后才進入速生期，而參試的福建柏是4 年生，尚處于幼林期，本研究結果雖然可為下一階段的選優提供參考，但是還應對試驗林進行持續地跟蹤調查，進一步掌握福建柏的遺傳變異規律。