紅心材杉木種子園單親子代測定

張 勰，施季森，鄭仁華，歐陽磊

(1．南京林業大學，江蘇南京 210037; 2湖南省林業科學院，湖南長沙 410004;3．福建省林業科學院，福建福州 350012)

杉木是我國南方主要速生用材樹種之一，病蟲害 少，木材性能優良［1］。紅心材杉木作為杉木的一種特殊變異類型，因其木材品質優良而引起了重視［2－3］。目前在江西、福建等地已經建立紅心材杉木第一代種子園，開展了紅心材杉木良種繁育研究［4－6］，但對杉木的紅心材特性是否受遺傳控制，遺傳能力有多大等基本遺傳規律還知之甚少，對其子代測定的研究至今未見報道。我們開展紅心材杉木單親子代測定研究，旨在了解紅心材杉木的后代表現情況，為合理利用紅心杉的種質資源提供依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地與參試家系概況

試驗地一位于閩北山區富屯溪畔的福建省 (順昌縣)洋口國有林場 (以下簡稱洋口試驗地)，地理位置為東經117°53'、北緯26°50';其年平均氣溫18.5℃，相對濕度82%，土壤多為山地紅壤。試驗地二位于福建省官莊國有林場池村工區池口 (以下簡稱官莊試驗地)，地理位置為東經117°45'、北緯26°32'，海拔180～201 m，年平均氣溫19.8℃，相對濕度81.1%，土壤多為山地紅壤。

試驗用苗木由邵武衛閩林場提供，為紅心杉第一代種子園單親子代苗，洋口試驗地參試家系39個，編號1～39，洋口林場第2代種子園混合種育的苗木為對照，編號為40，共40個處理。官莊試驗地參試家系31個，編號1～31，官莊林場第2代種子園混合種育的苗木為對照，編號為32，共32個處理。

1.2 試驗方法

洋口試驗地造林試驗采用完全隨機區組設計。參試家系40個，重復9次，采用4株單列小區，順坡排列;2005年1月23日造林。官莊試驗地造林試驗家系32個，試驗設計同上，2005年1月23日造林。2005—2007年每年調查了樹高，2008年全面調查了洋口試驗林的樹高和離地面50 cm處的直徑 (以下簡稱D0.5)，并鉆取木芯樣品，于實驗室分析。

多年度多地點以小區平均值進行綜合方差分析的線性模型為:

式中:——第l個試驗地，第k年，第i個區組(重復)、第j家系的小區平均值;

——群體平均值;

Bi——第i個區組 (重復) 的效應值;

Fj——第j個家系的效應值;

Nk——第k年的效應值;

——第l個地點的效應值;

——家系與區組間的交互作用;

——區組與年份間的交互作用;

——家系與年份間的交互作用;

——年份與地點間的交互作用;

——區組與地點間的交互作用;

——家系與地點間的交互作用;

——區組、家系、年份間的交互作用;

——區組、家系、地點間的交互作用;

——家系、年份、地點間的交互作用;

單地點單年份方差分析的線性模型為:

式中:Yijk——第i個區組，第j個家系的第k個觀測值;

——群體平均值;

——第i個區組 (重復) 的效應值;

——第j個家系的效應值;

——家系與區組間的交互作用;——機誤。

遺傳參數的估算見參考文獻4。

在實驗室內，對采回的1 221根木芯采用材性改良中常用的最大飽和含水量法測定木芯的基本密度。

智能節電管理系統是一套可遠端也可近端操控的“專家系統”，有別于市場上多數以設備為中心的解決方案，此平臺是以用戶為中心，隨時調控空調主機的運轉，讓空調主機運轉保持在最有效率且節能的狀態，該系統的精細化管理結構如圖2所示。

以上各項分析均采用南京林業大學遺傳育種研究所童春發教授開發的HalfsibSS軟件包和SAS進行分析。

2 結果與分析

2.1 兩個試驗點多年度綜合分析

對家系、地點×家系、年份×家系、地點×年份×家系等因素進行F檢驗。結果表明 (見表1)，地點、年份、區組、家系單等因素間的差異都達到了顯著水平;家系＞地點×家系，說明某些家系在各試驗點均生長優良;而家系＞年份×家系，則說明某些家系在各年份都生長良好;地點×家系＞地點×年份×家系，則證明各家系在各地點的不同年份反應是一致的。

2.2 家系性狀的遺傳變異

2.2.1 生長性狀 洋口試驗林各年度生長性狀方差分析結果表明:試驗林前3年的樹高在家系間的差異均未達到顯著水平，苗高生長主要取決于家系密度，與家系關系不大;到了第4年 (2008年)，家系間樹高的差異達到了極顯著水平，D0.5的差異達到了顯著水平(見表2)，說明該子代測定林在4年生時家系間生長性狀存在真實的差異。而官莊試驗林各年度生長性狀的差異均未達到顯著水平，說明該試驗林遺傳上未達到統計顯著水平，故不再進行深入分析。

表1 完全變量分析表Tab.1 The analysis table of complete variables

表2 洋口試驗林參試家系各年度方差分析結果Tab.2 The variance analysis results of testing families of Yangkou State Forest Farm in each year

2.2.2 紅心材比率 對木芯測量的結果 (見表3)表明:紅心材比率的平均值為21.49%，家系變幅為18.40%～24.74%，變異系數為7.02%;在個體水平上，紅心材比率的變幅為5.17%～66.55%，變異系數高達33.78%。由此可見，紅心材比率在家系間、個體間都存在很大的變異，相對而言，個體間的變異更大，采用家系間選擇和家系內選擇相結合，在家系選擇的基礎上再進行個體的選擇可以取得更好的效果。

表3 杉木子代家系與個體紅心材比率變異Tab.3 The variability of ratio of red-colored heartwood among the individual and Chinese fir half-sib families

為了更詳細、全面地了解紅心材比率在杉木子代家系間的變異情況，表4列出了40個家系的測定分析結果。由表4可知，紅心材比率超過對照的家系高達34個，占所有入選家系的87.2%。紅心材比率超過對照的家系所占比例高也反映了紅心材比率主要受遺傳因素制約，說明高紅心材比率性狀可以遺傳給子代。

表4 杉木子代家系紅心材比率均值與變異系數Tab.4 The ratio average value and coefficient of variation of red-colored heartwood of Chinese fir half-sib families (%)

方差分析表明，紅心材比率性狀的差異達到了顯著水平 (F=1.540 1*)，說明紅心材性狀在家系間存在真實差異。遺傳力的估算結果表明，紅心率性狀家系遺傳力為0.204 4，單株遺傳力為0.038 7。在入選率為10%時，紅心材比率性狀家系選擇的遺傳增益值為2.53%，單株選擇的遺傳增益值為2.33%;在入選率為5%時，紅心率性狀家系選擇的遺傳增益值為2.69%，單株選擇的遺傳增益值為2.72%。

2.2.3 木材基本密度 方差分析表明，基本密度的差異達到了顯著水平 (F=0.804 4*)。家系間基本密度的變幅為 0.313 0～0.374 2 g/cm3，平均值為0.345 5 g/cm3;變異系數為10.37%～20.65%，平均值為14.66%。在個體水平上，木材基本密度的變幅為0.190 4～0.561 2 g/cm3?；久芏燃蚁颠z傳力為0.313 2，單株遺傳力為0.073。在入選率為10%時，基本密度性狀家系選擇的遺傳增益值為1.85%，單株選擇的遺傳增益值為1.92%;在入選率為5%時，基本密度家系選擇的遺傳增益值為2.21%，單株選擇的遺傳增益值為2.25%。

2.3 性狀間的相關性分析

對紅心材杉木的紅心材比率、樹高、D0.5、偏心率、木材基本密度進行相關分析，結果見表5。由表5可知，家系生長性狀與木材紅心材比率呈顯著至極顯著的正相關關系，與木材基本密度呈極顯著的負相關關系，但與髓心偏心率間的相關性很小，這為選擇生長量大、木材紅心材比率高、木材基本密度大、髓心偏心率低的杉木優良品種提供了理論依據。

表5 紅心杉子代性狀間相關系數Tab.5 The correlation coefficients of characters of red-colored heartwood of Chinese fir haif-sib families

2.4 紅心杉單親子代優良遺傳型選擇

杉木生長性狀早期預測的可行性和有效性早為學者們所論證［7］。施季森等認為杉木幼齡材和成熟材的性狀是密切相關的［8］。用較低的選擇強度進行早期選擇能縮短育種周期，加快種子園更替速度。從參試的40個紅心杉單親子代家系中，按20%的入選率選擇出生長、材性兼優的杉木優良家系共8個 (見表6)，這些優良家系綜合性狀表現優異，而且8個優良家系中，有10—Y4、32、18、26號4個優良家系同時也是紅心材比率高且速生的杉木優良家系，從參試的全部紅心杉單親子代個體中，共選出1—16—3、1—17—3等14個生長、材性、紅心材比率兼優的杉木優良個體 (見表7)，這些優良家系和個體綜合性狀表現優異，可用作種子園的建園親本以及無性繁殖材料等。

表6 生長、材性兼優的杉木優良家系主要性狀表現Tab.6 The main characters of good performance in growth and wood property of superior families of Chinese fir

表7 速生、高紅心材比率的杉木優良個體選擇Tab.7 The superior individual selection of rapid high red-colored heartwood ratio of Chimese fir

3 結論與討論

(1)木材紅心材比率與生長性狀間均呈顯著至極顯著的正相關，與木材基本密度相關性不顯著，即對處于同一年齡的杉木半同胞子代家系而言，生長量越大，則木材紅心材比率越高，故可認為紅心材比率的增長伴隨著胸徑的生長而發生的，要培育高紅心材比率的紅心杉，首先要培育大徑材紅心杉。

(2)家系生長性狀整體表現不如對照，分析原因有多種可能:①試驗林調查時年齡偏小，生長性狀和材性性狀的表現都不太穩定，以后還需對試驗林進行跟蹤調查觀測;②由于對照是福建本地第二代種子園混合種培育的苗木，而紅心杉良種來自于江西，是第一代種子園里采集的種子。③家系對特定環境的適應能力不夠高導致了這種結果。

(3)目前紅心材比率的測定大多都是用肉眼直接觀察，但是在實際調查中由于紅心材的顏色深淺不一，每個人判定紅心材與邊材的方法也不同，而有些心材只是顏色略深，是否達到紅心材的標準說法不一，這樣就會導致結果有一定偏差。由于心材接觸空氣久了會氧化導致顏色變深，因此，紅心材比率的測定時建議當場完成，并盡量由一個人測定;同時，將紅心材分為深淺兩個級別，這樣有利于對紅心材比率性狀分析的進一步細化。

(4)各省在建立高世代杉木種子園時可以針對性的對紅心材性狀進行選擇，建立適合當地生長的紅心杉種子園，這樣也是今后紅心材杉木的一條發展途徑。

［1］俞新妥．杉木栽培學［M］．福州:福建科學技術出版社，1997．

［2］曾志光，黃曉春，楊先鋒．發展商品林首選紅心杉［J］．江西林業科技，2003(4):33－34，43．

［3］楊先鋒，曾志光．優質陳山紅心杉產業化開發的探討［J］．林業科技開發，2003，17(2):57－58．

［4］曾志光，楊先鋒．杉木紅心材材性變異及基因資源利用進行研究［J］．江西林業科技，2001(3):1－14.

［5］范圍榮，王宗德，彭錦云．陳山紅心杉木材化學成分的研究［J］．江西林業科技，2001(2):4－5．

［6］鄭仁華，杉木種子園自由授粉子代遺傳變異及優良遺傳型選擇［J］．南京林業大學學報，2006，30(1):8－1.

［7］葉培忠，陳岳武．杉木早期選擇的研究［J］．南京林產工業學院學報，1981，5(l):106－116.

［8］施季森，葉志宏，翁玉臻，等．杉木生長與材性聯合遺傳改良研究［J］．南京林業大學學報，1993，17(l):1－8.