廣西玉林市6種黑木相思無性系生長性狀評價

何 江，陳麗芬，曾炳山，陳朝黎，覃貴畢，凌云芳，譚一波

（1.廣西壯族自治區(qū)國有六萬林場，廣西玉林 537000；2.中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所，廣東廣州 510520；3.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院，廣西南寧 530002）

黑木相思（Acaciamelanoxylon）為含羞草亞科（Mimosaceae）金合歡屬高大喬木，原產(chǎn)于澳大利亞[1-2]，20世紀(jì)90年代被引種至我國，已被廣泛栽培于海南、廣東、廣西和福建等地[3]。其為喜光樹種，適應(yīng)性強(qiáng)、耐旱和耐瘠薄；其主干通直，材性優(yōu)良，心材呈紅棕色，花紋美麗，可作為中高檔家具用材，是集生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、綠化和觀賞價值為一體的優(yōu)質(zhì)樹種[4-6]。

黑木相思的研究主要集中在葉片性狀變異[7]、生物量[8-10]、早期生長表現(xiàn)和選擇[3,11-12]等方面。黑木相思無性系生長性狀受較強(qiáng)的遺傳控制，不同無性系的樹高、胸徑、冠幅和單株材積等指標(biāo)均差異極顯著[13-14]。黑木相思的樹高和胸徑生長高峰期為第2～4年，樹高、胸徑連年生長量高峰值分別可達(dá)3.0 m 和3.2 cm；第4～5年，樹高和胸徑連年生長量與平均生長量相交；材積的數(shù)量成熟期為第8年后[9]。黑木相思優(yōu)良無性系的主伐期在9～12年[3]，4年生已達(dá)到其主伐林齡的1/3，符合早期選擇的林齡標(biāo)準(zhǔn)。廣西壯族自治區(qū)國有高峰林場[9]、廣西南寧市林科所[15]和廣西梧州市蒼梧縣[16]等地均進(jìn)行黑木相思引種試驗，成功篩選出適宜種植的優(yōu)良無性系。為進(jìn)一步開展優(yōu)良單株選擇和無性系繁育，需在經(jīng)度地帶上增加試驗地，比較不同降雨梯度區(qū)域黑木相思的適應(yīng)性和生長情況。廣西玉林市處于廣東-廣西蒼梧-廣西南寧的經(jīng)度帶上，暫未見相關(guān)引種試驗報道。本研究以中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所選育的6種黑木相思無性系苗木為研究對象，采用隸屬函數(shù)法，分析6種黑木相思無性系在廣西壯族自治區(qū)國有六萬林場的生長適應(yīng)性和生長性狀差異，為廣西玉林市黑木相思的選育和推廣提供技術(shù)支撐，也為進(jìn)一步開展優(yōu)良單株選擇和無性系繁育提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于廣西國有六萬林場高嶺分場17 林班3 小班（109°52′E，22°35′N），地處廣西玉林市福綿區(qū)，屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，氣候溫和；海拔約460 m，年均氣溫21～22 ℃，極端最高氣溫38.4 ℃，極端最低氣溫-2.6 ℃；年均降水量1 500.0～1 892.2 mm，年均蒸發(fā)量約1 200～1 300 mm，相對濕度80%～90%，雨量系數(shù)96.5%；土壤以赤紅壤為主，占總面積的65%以上。

1.2 試驗設(shè)計

采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，分4個小區(qū)，每個小區(qū)6 種黑木相思無性系（SR3、SR13、SR14、SR17、SR25和SR53），每種無性系在試驗區(qū)內(nèi)以單列方式種植20 株，共設(shè)置24 列，總計植株數(shù)量為480 株（表1）。造林密度為2 m×3 m，每個小區(qū)占地面積為0.105 hm2，小區(qū)間用PC 管打樁定點作為界線。試驗區(qū)外圍設(shè)置保護(hù)行。試驗苗由中國林業(yè)科學(xué)研究院熱帶林業(yè)研究所提供。

1.3 營林措施

2018年5月定植，定植穴規(guī)格為長40 cm、寬40 cm 和深40 cm，定植苗平均高度約40 cm；在定植前施加桉樹基肥（500 克/株，N∶P∶K 為8∶8∶4，有機(jī)質(zhì)含量為20%）。2018年6月進(jìn)行第1 次撫育，主要措施為追肥和培土，追肥250 克/株（復(fù)合肥，N∶P∶K 為12∶8∶10，有機(jī)質(zhì)含量為15%～20%）；2018年12月進(jìn)行第2次撫育，噴施草甘膦除草；2019—2021年，均在6月進(jìn)行追肥，追肥500 克/株（復(fù)合肥，N∶P∶K為12∶8∶10，有機(jī)質(zhì)含量為15%～20%），同年12月均噴施草甘膦除草。

1.4 指標(biāo)測定

2018年12月，統(tǒng)計試驗區(qū)植株的存活率；2022年5月，統(tǒng)計試驗區(qū)植株的保存率；2019年5月—2022年5月，調(diào)查試驗區(qū)植株樹高；2020年5月—2022年5月，調(diào)查試驗區(qū)植株胸徑。計算2020—2022年試驗區(qū)植株的單株材積（V，m3），計算公式[17]為：

式中，B為平均胸徑（cm）；H為平均樹高（m）。

重復(fù)力（R）計算公式[18]為：

式中，F(xiàn)為方差分析中的F值。

遺傳增益（ΔG）計算公式[18]為：

式中，x為性狀平均值；為整體性狀平均值。

以4年生植株的平均樹高、平均胸徑和單株材積及樹高和胸徑的變異系數(shù)作為評價指標(biāo)，進(jìn)行主成分分析。為消除量綱的影響，對評價指標(biāo)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。計算公式[19]為：

式中，Z為標(biāo)準(zhǔn)化后的數(shù)值；X為原始數(shù)據(jù)；μ為平均值；σ為標(biāo)準(zhǔn)差。

在主成分分析中，保留特征值大于1 且累計貢獻(xiàn)率達(dá)90%以上的主成分。計算各主成分的權(quán)重（Wj），計算公式[19]為：

式中，Pj為j主成分的貢獻(xiàn)率。

計算各主成分得分（Fj），計算公式[19]為：

式中，Vj為主成分的加載；Qj為標(biāo)準(zhǔn)化后的原始數(shù)據(jù)值。

計算各指標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)化后的隸屬函數(shù)值（Uj），計算公式[19]為：

式中，Xj為第j個綜合指標(biāo)；Xjmin為第j個綜合指標(biāo)的最小值；Xjmax為第j個綜合指標(biāo)的最大值。

計算綜合評價值（D），計算公式[19]為：

綜合評價值越高，無性系的綜合表現(xiàn)越好。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2016 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與制圖；采用SPSS 26.0軟件對存活率、保存率、樹高、胸徑和單株材積進(jìn)行方差齊性檢驗、單因素方差分析（Oneway ANOVA）、多重比較（Dancan's 新復(fù)極差法）、數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化處理和主成分分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 黑木相思無性系存活率與保存率

6 種黑木相思無性系的存活率與保存率均差異不顯著（表2）。SR3無性系存活率最高（89%），SR25和SR53 無性系存活率均最低（70%）。SR17 無性系保存率最高（73%），SR13 無性系保存率最低（61%）。

2.2 黑木相思無性系樹高生長分析

同一林齡不同黑木相思無性系的平均樹高均差異顯著（P<0.05）（表3）。1～4年生時，SR3 無性系的平均樹高均高于其他無性系，分別為1.27、3.40、6.48 和9.56 m。1年生時，SR53 無性系的平均樹高小于其他無性系；2年生時，SR13無性系的平均樹高小于其他無性系；3 和4年生時，SR25 無性系的平均樹高均小于其他無性系。

表3 6種1～4年生黑木相思無性系樹高Tab.3 Tree heights of six one-year-old to four-year-old A.melanoxylon clones

1～4年生時，6 種黑木相思無性系的樹高變異系數(shù)分別為25.36%～38.84%、26.15%～38.46%、20.17%～27.68%和18.01%～26.40%，均較大。

2.3 黑木相思無性系胸徑生長分析

同一林齡不同黑木相思無性系的平均胸徑均差異顯著（P<0.05）（表4）。2年生時，SR14 無性系的平均胸徑最大（3.94 cm）；3年生時，SR3 無性系的平均胸徑最大（7.46 cm）；4年生時，SR53 無性系的平均胸徑最大（11.93 cm）。2～4年生時，SR13 和SR25 無性系的平均胸徑均顯著低于其他無性系；SR14無性系的最大胸徑均高于其他無性系，分別為6.80、11.40 和17.40 cm。

表4 6種2～4年生黑木相思無性系胸徑Tab.4 DBHs of six two-year-old to four-year-old A.melanoxylon clones

2～4年生時，6 種黑木相思無性系的胸徑變異系數(shù)分別為41.56%～63.30%、27.21%～43.32%和21.64%～45.16%，均較大。

2.4 黑木相思無性系材積生長差異

同一林齡不同黑木相思無性系的單株材積均差異顯著（P<0.05）（圖1）。2～4年生時，SR3 無性系的單株材積均最大，分別為0.002 5、0.013 8 和0.056 5 m3；其次為SR53 無性系，兩者差異不顯著；SR25 和SR13 無性系均較小，兩者差異不顯著；SR3無性系的單株材積分別為SR13 無性系的3.15、3.13和3.26倍，為SR25無性系的2.66、3.45和4.83倍。

圖1 6種2～4年生黑木相思無性系單株材積Fig.1 Individual volumes of six two-year-old to four-year-old A.melanoxylon clones

2.5 6種黑木相思無性系遺傳變異分析

2 和3年生時，單株材積重復(fù)力比樹高和胸徑低，分別為72.77%和95.14%；4年生時，樹高重復(fù)力（94.00%）比單株材積和胸徑低（表5）。

表5 6種2～4年生黑木相思無性系生長性狀重復(fù)力Tab.5 Repeatability forces of growth traits of six two-year-old to four-year-old A.melanoxylon clones(%)

不同林齡的SR3無性系各生長性狀遺傳增益均為正值，樹高和單株材積的遺傳增益均大于其他5種無性系；SR13 和SR25 無性系各生長性狀遺傳增益均為負(fù)值（表6）。

表6 6種2～4年生黑木相思無性系生長性狀遺傳增益Tab.6 Genetic gains of growth traits of six two-year-old to four-year-old A.melanoxylon clones(%)

2.6 黑木相思優(yōu)良無性系選擇

主成分分析可知，2 個主成分綜合貢獻(xiàn)率分別為66.22%和24.51%，累計貢獻(xiàn)率為90.73%（表7）。表明2個主成分可代表大部分指標(biāo)信息。

表7 綜合評價主成分指標(biāo)系數(shù)及貢獻(xiàn)率Tab.7 Principal component index cofficients and contribution rates

根據(jù)表7，建立第1 主成分（F1）和第2 主成分（F2）得分方程：

F1=0.51Q1+0.53Q2-0.53Q3-0.36Q4+0.14Q5

F2=0.05Q1+0.10Q2-0.02Q3+0.55Q4+0.83Q5

隸屬函數(shù)分析可知，SR3 無性系綜合評價值最大，其次為SR53 無性系，SR13 無性系最小（表8）。SR3 無性系生長表現(xiàn)最好，SR53、SR14 和SR17 無性系生長表現(xiàn)中等，SR13和SR25無性系生長表現(xiàn)較差。

表8 6種4年生黑木相思無性系綜合評價Tab.8 Comprehensive evaluation of six four-year-old A.melanoxylon clones

3 討論與結(jié)論

保存率反映植株對特定地區(qū)環(huán)境適應(yīng)的能力。本研究中，4年生SR3 無性系的保存率為66%，比廣西南寧市林科所4年生黑木相思（未區(qū)分無性系）林分（83.9%）[20]和廣東省紫金縣蘇區(qū)鎮(zhèn)相同林齡SR3無性系林分（80%）低[3]。原因可能是一方面試驗地位于山谷和山體下坡位，可能存在光照不足或排水不良等問題，幼苗生長較差；另一方面，在除草和施肥過程中，人為操作不當(dāng)可能會誤傷苗木。

本研究中，4年生時黑木相思無性系樹高、胸徑和單株材積均差異顯著，說明其生長性狀變異豐富；重復(fù)力均較高，表明生長性狀均受遺傳控制，可利用重復(fù)力進(jìn)行無性系選育。廣西國有高峰林場種植的黑木相思（未區(qū)分無性系）4年生時的平均樹高、平均胸徑和單株材積分別為9.00 m、7.95 cm和0.024 3 m3[9]。廣西南寧市林科所引種的黑木相思（未區(qū)分無性系）4年生時的樹高、胸徑和單株材積分別為12.00 m、11.41 cm 和0.068 1 m3[15]，廣東省紫金縣蘇區(qū)鎮(zhèn)4年生黑木相思無性系SR3 樹高、胸徑分別為9.40 m、12.20 cm[3]。本研究中，SR3 無性系的平均樹高為9.56 m，平均胸徑為11.86 cm，均接近于廣西國有高峰林場、廣西南寧市林科所和廣東省紫金縣蘇區(qū)鎮(zhèn)栽植的黑木相思無性系；單株材積為0.056 5 m3，大于廣西國有高峰林場的黑木相思無性系，較接近廣西南寧市林科所的黑木相思無性系；生長性狀遺傳增益均為正值且較大，遺傳穩(wěn)定性較好；綜合評價優(yōu)于其他無性系，說明黑木相思優(yōu)良SR3 無性系適應(yīng)廣西玉林市的環(huán)境，可被推廣種植。

本研究篩選出生長速度較快、適應(yīng)性較好的優(yōu)良黑木相思無性系SR3，3個生長表現(xiàn)中等的無性系（SR53、SR14 和SR17），以及2 個生長表現(xiàn)較差的無性系（SR13 和SR25）。在將來的推廣過程中，應(yīng)注意提高幼苗保存率，選擇適宜的栽植區(qū)域。本研究目前只開展了黑木相思早期和單個試驗點研究，可繼續(xù)對黑木相思進(jìn)行長期動態(tài)觀察，在不同地點開展適應(yīng)性研究。此外，可將病蟲害抗性、干形、心材比例和材性作為篩選指標(biāo)，進(jìn)一步評價黑木相思優(yōu)良無性系。

利益沖突：所有作者聲明無利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明：何江負(fù)責(zé)試驗調(diào)查、數(shù)據(jù)收集與分析和論文撰寫；陳麗芬負(fù)責(zé)試驗調(diào)查、數(shù)據(jù)收集與分析；曾炳山負(fù)責(zé)研究計劃制定和論文修改；陳朝黎負(fù)責(zé)論文修改和文獻(xiàn)檢索；覃貴畢、凌云芳負(fù)責(zé)試驗調(diào)查、數(shù)據(jù)收集；譚一波負(fù)責(zé)論文修改。