杉木良種早期生長性狀對比分析

劉傳輝

（福建省泰寧國有林場，福建 泰寧354400）

杉木(Cunninghamia lanceolata)是我國南方地區重要的針葉用材樹種，具備生長速度快、材質輕韌、抗壓防蛀耐腐蝕等優點，廣泛用于構建房屋、制作家具器具等生產生活領域。我國杉木培育歷史悠久，在生產實踐中累積了豐富的栽植經驗，據相關史實資料記載，其栽培利用歷史可追溯至秦漢時期[1-4]。從20世紀60年代開始，我國已經開始運用現代科學技術和知識對杉木進行遺傳改良，隨著杉木育種列入國家科技攻關項目后，杉木遺傳改良研究得到飛速的發展[5]。福建省對杉木良種選育研究已有近60年的歷史，在國內率先開展杉木第3代育種研究并建立杉木第3代良種基地，取得一系列顯著的研究成果[6-10]，累積了豐富的杉木種質資源和選育培育經驗，使得我國在杉木選育、繁育及應用技術等方面在國際上處于較高水平[11]。利用杉木良種造林，對林業生態環境及經濟效益產生積極影響，例如福建省光澤華僑國有林場以杉木第3代種子園良種播種育苗，9月苗齡的杉木第3代良種苗木出圃前，其平均苗高、Ⅰ級側根數量、單株總生物量及Ⅰ級苗率較同立地條件下的第2代良種苗木分別多28.39%、20.02%、21.40%及4.29%，并且具有更高的一致性；福建省三明市尤溪國有林場在當地Ⅱ類立地使用不同代數良種造林5 a后，杉木第3代種子樹高較第2代、第1代和初級分別高0.21 m、0.43 m和0.91 m，平均胸徑較第2代、第1代和初級分別高0.22 cm、0.59 cm和1.50 cm[12]；沙縣官莊國有林場杉木第3代種子園良種在當地Ⅱ類立地造林7 a后平均樹高和胸徑分別達到8.31 m和10.7 cm，年均生長量分別為1.19 m和1.53 cm；用福建洋口國有林場杉木第3代種子園種子與柳州西山林場杉木第2代種子園種子在廣西同樂林場的育苗試驗表明，第3代良種苗木在苗高、Ⅰ級側根數量及總生物量上都明顯優于第2代良種[13]。已有研究資料表明杉木第3代良種在幼林期生長性狀有明顯優勢，但增益水平因所處環境有所差異，因而探究良種生長規律，根據所處立地條件因地制宜地調整培育手段尤為重要[14]。為深入了解杉木第3代良種在泰寧縣Ⅱ級立地條件下的生長特性及規律，結合前期試驗數據，對8年生杉木第3代良種生長表現作進一步分析，為杉木人工林的營造等生產實踐提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料取自光澤華僑國有林場杉木第3代種子園良種（良種審定編號：閩S-CSO（3）-CL-013-2013,以下簡稱第3代良種），沙縣官莊國有林場杉木第2.5代種子園良種（良種審定編號：閩S-CSO（2.5）-CL-022-2013，以下簡稱第2.5代良種），以及泰寧國有林場梅橋工區主伐杉木人工林（林齡30 a）混合種子（以下簡稱人工林混合種或CK）。

1.2 試驗地概況

試驗地設在泰寧國有林場梅橋工區，26°54′36″N，117°11′29″E。屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均降水量1 775 mm，相對濕度84%，極端高溫40℃，極端低溫-7℃，年平均氣溫17℃，無霜期較長為300 d，年平均日照時間為1 738.7 h，四季較為分明，夏季高溫多雨，冬季溫暖濕潤，適宜開展杉木人工林的培育試驗。試驗地為馬尾松人工純林采伐跡地，坡向東南，坡度10°~20°，海拔300~350 m，立地等級為II級。

1.3 試驗方法

選擇立地條件較為一致的山地作為造林試驗地，并劃分為3個同等大小的區塊（區塊面積在0.5~1.0 hm2），一個區塊內種植一個品種，造林方式為片林，規劃總面積約為2.67 hm2。2012年10月對馬尾松采伐跡地進行煉山整地，按株行距2.0 m×2.0 m挖明穴，穴規格為50 cm×40 cm×30 cm，每穴施0.5 kg過磷酸鈣回表土拌勻后回心土。于2013年1月用1年生實生苗造林，出圃時平均苗高0.42 m左右，初植密度2 500株·hm-2，并在外圍栽植兩行木荷為隔離帶，在區塊中間設置1個20 m×20 m固定樣地，造林3 a后對每木樹高進行連年調查勘測6 a，造林4 a后對每木胸徑進行連年調查勘測5 a。單株立木材積估算使用福建省杉木二元立木材積公式（DB35T 1823-2019）[15]進行計算：

式中：V指單株立木材積（m3），D指胸徑（cm），H指樹高（m）。采用IBM SPSS Statistics 19.0軟件進行單因素方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 良種間各林齡期樹高分析

由表1的方差分析結果可知，良種間的平均樹高顯著性值在各個林齡期內（3~8 a）均小于0.01，達到了極顯著差異。說明在該立地條件下，不同良種間樹高差異顯著，且這種差異存在著時間跨度上的連續性，較為穩定。

表1 良種間各林齡平均樹高方差分析Tab.1 Variance analysis of average tree height of different improved varieties at different ages

不同杉木良種調查期內平均樹高數據見表2，結果表明，杉木第3代良種平均樹高均大于杉木第2.5代良種和杉木人工林混合種（CK），在3~8 a林齡期內，杉木第3代良種樹高均值比人工混合種高1.31 m、1.90 m、1.88 m、1.96 m、2.08 m及1.5 m，同期高出79.9%、73.6%、52.8%、43.0%、39.7%及22.2%；杉木第3代良種樹高均值比第2.5代良種高0.62 m、0.79 m、0.39 m、0.52 m、0.48 m及0.29 m，同期高出26.6%、21.4%、7.7%、8.7%、7.0%及3.6%。LSD多重比較分析表明，調查期內，杉木第3代良種平均樹高顯著優于CK，并且在3~7 a期顯著優于2.5代良種，而在8 a時，與第2.5代良種差異不顯著?？梢婋S著林齡期的增加，杉木第3代良種與第2.5代平均樹高差異水平明顯縮小，平均樹高差異幅度降至3.6%。與CK相比，第3代良種的樹高增益明顯，至8 a林齡期，平均樹高仍比CK高20%以上。

表2 良種間各林齡平均樹高比較/mTab.2 Comparison of average tree height of different improved varieties at different ages/m

由圖1可見，3~8 a期內，良種間在平均樹高以及年均生長量上均存在明顯的差距，且第3代良種在兩方面表現均為最優，在造林第8 a，第3代良種平均樹高達到8.25 m；其次為第2.5代，平均樹高達到7.95 m；CK長勢最差，平均樹高僅為6.75 m。對各調查期內年均樹高增長量進行分析，第3代良種年均生長量在0.98~1.12 m左右，第2.5代良種在0.59~0.93 m之間，混合種（CK）為0.55~0.84 m，總年均生長量在0.77~0.90 m之間，計算可得，8 a時第3代良種和第2.5代良種年均生長量分別比人工混合種高出22.6%和19.0%?？傮w而言，第3代良種始終保持著較高的生長速率，其年均生長量年均生長量略優于第2.5代良種，在8 a時，兩者十分接近且都顯著優于人工林混合種。

圖1 良種間各林齡平均樹高及年均生長量Fig.1 Mean and annual average rate of growth of tree height of different improved varieties at different ages

2.2 良種間各林齡期胸徑分析

平均胸徑方差分析可知（表3），在連續的幾個林齡期內，不同杉木良種平均胸徑存在顯著差異，這與平均樹高方差分析結果相一致，說明該立地條件下，良種間在樹高、胸徑均具備選擇優良品種的條件。

表3 不同杉木良種不同林齡平均胸徑方差分析Tab.3 Variance analysis of average tree height of different improved varieties at different ages

表4 為不同杉木良種在各林齡期內平均胸徑測量結果，分析可得，在整個調查林齡期內，杉木第3代及第2.5代良種平均胸徑顯著優于人工林混合種（CK），并且在4~7 a林齡期內，第3代良種平均胸徑顯著大于第2.5代。比較胸徑均值可得，在4~8 a林齡期，第3代良種的胸徑均值比CK分別大3.18 cm、4.21 cm、4.48 cm、4.19 cm和3.72 cm，相 比 增 大94.4%、91.7%、76.3%、59.2%及44.8%；比第2.5代分別大1.87 cm、2.20 cm、2.16 cm、1.67 cm和1.00 cm，同期高出幅度分別為40.0%、33.3%、26.4%、17.4%和9.1%。

表4 不同杉木良種不同林齡平均胸徑比較/cmTab.4 Comparison of average DBH of different improved varieties at different ages/cm

由圖2可知，在平均胸徑及胸徑年均生長量上，各調查期內第3代良種表現均為最優。在造林8 a后，第3代良種胸徑達到了12.02 cm，年均生長量為1.50 cm；第2.5代良種胸徑達到了11.02 cm，年均生長量為1.38 cm；CK胸徑最低，為8.30 cm，年均生長量為1.04 cm；整體而言，試驗林區總平均胸徑達到了10.59 cm，年均增長量為1.32 cm。從數據上看，第3代和第2.5代良種在胸徑年均生長量上始終保持著較高增速，平均胸徑顯著大于CK。

圖2 良種間各林齡平均胸徑及年均生長量Fig.2 Mean DBH and its annual average rate growth of different improved varieties at different ages

2.3 良種間各林齡單株立木材積分析

表5 為各個林齡內不同杉木良種的平均單株立木材積數據，可以看出，杉木第3代良種的平均單株立木材積優勢較為明顯，在各個林齡期內，其平均單株立木材積均值分別比CK多0.0082 m3、0.0171 m3、0.0260 m3、0.0328 m3和0.0360 m3，同期高出幅度為410.0%、371.7%、292.1%、232.6%及148.1%；比第2.5代分別大0.0054 m3、0.0097 m3、0.0136 m3、0.0143 m3和0.0116 m3，同期高出幅度分別為112.5%、80.8%、63.8%、43.9%和23.8%。整體而言，杉木第3代良種與其他良種的最大差異幅度發生在造林4 a時，而與CK及2.5代良種的最大差異值分別發生在8 a和7 a時；在造林8 a后，杉木3代良種的單株立木材積相比于人工林混合種提升了1.5倍，相比于第2.5代良種提升近25%，顯著優于CK，可見第3代種子園良種較第2.5代種子園良種和人工林混合種具有更強的速生性。

表5 不同杉木良種各林齡平均單株立木材積比較/m3Tab.5 Comparison of individual standing timber volume of different improved varieties at different ages/m3

2.4 多年度生長性狀變異系數分析

進一步對不同良種多年度各生長性狀變異系數進行方差（表6）和變異系數均值（表7）的綜合分析，從方差分析數據可知，不同良種在多年度的樹高、胸徑和單株立木材積的變異系數上存在極顯著的差異。表6數據顯示，第3代、第2.5代及CK的多年度樹高變異系數均值分別為18.74%、19.55%及25.39%，多年度胸徑變異系數均值分別為25.58%、28.43%及29.32%，多年度單株立木材積變異系數均值分別為57.05%、67.89%及70.01%。在多年度胸徑及單株立木材積的變異系數上，第3代良種顯著小于CK與第2.5代，而CK與第2.5代則無顯著差異。

表6 各生長性狀多年度變異系數方差分析Tab.6 Variance analysis of the variable coefficient of each growth trait in multi-year

表7 各生長性狀多年度變異系數均值/%Tab.7 Variation coefficient analysis of each growth trait in multi-year/%

3 結論與討論

通過多年度的調查測定分析，結果表明，在調查期內（3~8 a林齡），第3代良種與第2.5代在平均樹高、胸徑及單株立木材積上都顯著優于人工林混合種。造林8 a后，第3代良種平均樹高、胸徑及單株立木材積上為8.25 m、12.02 cm及0.0603 m3，比第2.5代分別增幅3.6%、9.1%及23.8%；比CK分別增幅22.2%、44.8%及148.1%。進一步的分析表明，樹高年均增長速度最大的是杉木第3代良種，年均生長量為0.98~1.12 m，其次為杉木第2.5代良種，年均生長量為0.78~1.01 m，最后為人工林混合種（CK），年均生長量僅為0.55~0.84 m。胸徑生長分析表明，杉木第3代良種與第2.5代年均生長量也顯著優于人工林混合種（CK）。多年度生長性狀變異系數分析表明，杉木第3代良種樹高、胸徑及單株立木材積的變異系數分別為18.74%、25.58%及57.05%，各性狀變異系數均顯著低于人工林混合種（CK），而第2.5代除樹高變異系數顯著低于人工林混合種（CK），其余性狀變異系數與CK無顯著差異。

綜合各數據結果表明，在泰寧Ⅱ類立地條件下，杉木第3代良種相較于第2.5代和人工林混合種能保持較大的生長優勢和林分整齊性，黃昌春[16]對杉木第3代種子園優良家系純林早期生長表現的研究及詹新標[17]對杉木第3代種子自由授粉子代苗期的測定結果表明第3代良種在第1年生長優勢主要體現在苗高、地徑生長量以及個體間生長量的穩定性。在尤溪開展不同代數杉木種子園良種早期生長研究中發現[12]，造林5 a后，第3代杉木良種樹高胸徑均與第2代和第1代杉木良種并無顯著差異，但三者都顯著優于初級種子園良種。本項目研究中，隨著造林時間的增加，第3代良種總體林分齊性，特別在胸徑及單株立木材積上，第3代良種具有較明顯的優勢。已有試驗表明，立地條件對杉木第3代良種生長影響較大[18]，應進一步分析其立地情況，尋找影響生長的關鍵因子，以求獲得最大生產效益。同時，繼續追蹤試驗林總體生長情況，分析不同代數杉木良種多年度生長差異，為泰寧地區造林營林提供參考。