杉木品種‘洋020’無性系生長對比分析

楊全西

（故縣國有林場，福建 邵武 354000）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我國重要的鄉土針葉用材樹種，廣泛分布于福建、湖南、江西以及廣西等南方各省[1]。因其速生、豐產以及材性優良等優點，得到的廣泛種植推廣，根據我國第九次森林資源普查結果顯示，杉木人工林面積達到987萬hm2，蓄積量達到了7.55億m3，位居全國前列[2]。杉木良種是木材產量、質量保障的關鍵，通過實生選拔良種、無性擴繁等步驟，推廣種植適宜的杉木優良無性系，既能保證品種優良性狀的穩定遺傳，保持較高的林分齊性，又能縮短人工林的培育周期，提高林分產量、質量。早在20世紀70年代，我國就展開了杉木的組織培養技術的研究[3-4]，培育了一批優良的無性系品種，并展開了組培苗與實生苗早期性狀對比研究[5]。由于種源和立地條件的不同，不同良種的生長表現存在一定的差異，但有研究表明通過因地制宜的選擇和科學合理的管理，杉木優良無性系品種造林對比未經選拔的實生苗造林具備較顯著的生長性狀優勢[6-7]。杉木優良品種‘洋020’無性系是福建省主要推廣杉木品種之一，本文基于故縣林場水北管護站內13年生的杉木‘洋020’無性系和杉木2代實生苗人工林調查數據，對比不同坡位條件下各生長性狀及材性差異，對‘洋020’無性系的生長性狀進行分析。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試材料取自福建省洋口國有林場，福建‘洋020’無性系組培苗（以下簡稱‘洋020’無性系）和杉木2代實生苗（以下簡稱2代實生）。

1.2 試驗地情況

試驗地位于福建省邵武故縣國有林場水北管護站，115林班55大班010小班，總面積約5.9 hm2，地處武夷山北段，27°21'N，117°29'E。屬中亞熱帶季風氣候，年平均氣溫18℃，年平均降水量1 500～2 100 mm，無霜期達264 d。地形為當地具有代表性的山地，地貌類型為低山丘陵，坡度20°～25°之間，最高海拔250 m。土壤主要為紅壤土，土層較厚，立地等級為較肥沃級。

1.3 試驗方法

造林前對小班進行規劃整地，劃分出6個立地條件較為一致且面積相近的區塊，‘洋020’無性系及2代實生苗各種植3塊。小班于2008年1月造林，造林模式為塊狀純林，無性系組培苗出圃高度1 m左右，地徑0.7 cm，2年生裸根苗；2代實生苗出圃高度是35 cm以上，地徑0.45 cm，1年生裸根。栽植密度3 300株·hm-2，株穴間距1.7 m×1.8 m，穴規格為60 cm×40 cm×40 cm，造林第一年擴穴并施復合肥50 g·株-1。在6個試驗區塊中各設立樣地，樣地規格為10 m×10 m。于2021年對6個樣地內的杉木展開調查，進行樹高胸徑測量，同時在各樣地內隨機取10株，鉆取木心供材質分析使用，同時對木芯和紅心材的半徑、直徑（去除樹皮）進行測量。

1.4 數據計算及統計分析

單株立木材積估算使用福建省杉木二元立木材積公式[8]進行計算。

（1）式中：V指單株立木材積（m3），D指胸徑（cm），H指樹高（m）。

木材基本密度測定采用飽和含水率法，即將木心浸入水中數周至飽和狀態，用電子天平稱重，然后放入恒溫箱中干燥，溫度在80℃時加熱2 h，再升至105℃保持8 h。待自然冷卻后稱重。計算公式[9]：

（2）式中，ρi為木材基本密度，Gw為飽和含水時樣品質量，Gd為干燥完全時樣品的質量。

木材的紅心比率和偏心率先進行反正弦（arcsin）轉換后進行統計分析。

以上各項數據采用SPSS 19.0軟件進行單因素方差分析。

2 結果與分析

2.1 各生長性狀分析

造林13年后，2代實生苗及‘洋020’無性系杉木良種各生長性狀數據見表1。由表1可知，在樹高性狀上，2代實生苗及‘洋020’無性系在不同坡位的平均樹高表現為：中坡位＞下坡位＞上坡位，兩者在中坡位的平均樹高分別為17.1 m和18.4 m，在上坡位分別為15.5 m和16.5 m，其中，‘洋020’無性系平均樹高在中坡位顯著優于上坡位，下坡位則與上坡位及中坡位的差異不大；2代實生苗平均樹高在各坡位雖然存在一定的差異，但并不顯著?！?20’無性系在各坡位上均高于2代實生苗，從上坡位至下坡位，分別高出1.0 m、1.3 m及1.0 m，總體上兩者存在差異，但在各坡位差異并不顯著。

胸徑性狀上，2代實生苗在不同坡位的平均胸徑表現同樣為：中坡位＞下坡位＞上坡位，‘洋020’無性系則表現為：中坡位≈下坡位＞上坡位，在中坡位上，2代實生苗和‘洋020’無性系為16.5 cm和15.1 cm，在上坡位則同為15.1 cm。2代實生苗的總體平均胸徑顯著高于‘洋020’無性系，其中，在上坡位兩者差異顯著，但在中坡位及下坡位兩者之間差異不顯著，2代實生苗平均胸徑在上坡位及中坡位分別比‘洋020’無性系高1.5 cm和1.4 cm。

表1 2代實生苗與‘洋020’無性系良種各生長性狀均值比較Tab.1 Analysis of average growth trait between 2rd generation cultivars and‘Yang 020’clone

進一步統計兩個品種間各坡位單株立木材積情況，通過統計分析可得，無論是2代實生苗還是‘洋020’無性系，在各坡位的單株立木材積，均表現為：中坡位＞下坡位＞上坡位，在中坡位上，2代實生苗及‘洋020’無性系的單株立木材積分別為0.2157 m3和0.2158 m3，其中，‘洋020’無性系在中坡位與下坡無明顯差異，但均顯著優于上坡位，而2代實生苗則無顯著差異。計算各品種的單株立木材積，發現‘洋020’無性系與2代實生苗在各坡位結果十分接近，均無明顯的差異。

2.2 各生長性狀方差分析

進一步對品種間各生長性狀進行方差分析（表2），由表2可知，品種中樹高、胸徑及單株立木材積的F值分別為6.444、5.189及0.024，P值分別為0.012、0.024以及0.877。表明品種間的樹高和胸徑存在著顯著的差異，但單株材積上，兩者并沒有太大的差別；在品種×坡位的樹高、胸徑及單株材積的F值分別為2.579、1.121和2.279，P值 分 別 為0.040、0.349和0.064，表明坡位和品種間的交互作用對樹高有顯著影響，但對胸徑和材積上沒有影響。

2.3 主要材性性狀分析

對‘洋020’無性系及2代實生苗的木芯進行材性主要性狀進行測定，結果表明，2代實生苗的紅心比率均值為30.7%，顯著高于而‘洋020’無性系（26.0%）；‘洋020’無性系與2代實生苗的偏心率均值以及木材基本密度十分接近，偏心率分別為2.82%和2.72%，木材基本密度均值分別為0.3022 g·cm-3和0.3082 g·cm-3，均不存在顯著差異（表3）。

表2 品種間方差分析Tab.2 Variance analysis of traits between two cultivars

表3 各坡位主要材性性狀對比分析Tab.3 Comparative analysis of main material properties

2.4 紅心比率分布規律

進一步對品種間的紅心比率分布規律進行研究，由圖1可知，‘洋020’無性系的紅心比率分布較為集中，主要在20%～30%之間，占比達到了70%以上。2代實生苗的紅心比率分布較為分散，在15%～45%之間均有分布，除40%～45%和20%～25%分布較低外，其他占比均在20%左右。

圖1 紅心比率分布圖Fig.1 Distribution graph of red heart ratio

對采樣株的胸徑和紅心比率性狀作散點圖（圖2）分析，可以看出，‘洋020’無性系的紅心比率和胸徑之間呈現一定程度的正相關，胸徑達到12.5 cm時，紅心比率為25.3%，在胸徑達到16.9 cm時，紅心比率達到最高的38.9%。而2代實生苗個體的紅心比率與胸徑之間的關系存在較大差異，在胸徑達11.5 cm時，紅心比率達到了32.4%，隨著胸徑的增長，最高可達43.1%，但胸徑超過19.0 cm以后，紅心比率并沒有增大，在胸徑達到25.6 cm時，紅心比率則低至24.0%。

圖2 胸徑-紅心比率散點圖Fig.2 DBH-red heart ratio scatter diagram

2.5 性狀變異系數分析

由表4可知，‘洋020’無性系和2代實生苗各性狀變異情況有所差異，其中，單株材積的變異程度最高，2代實生苗達到了53.55%，而‘洋020’無性系僅為27.48%；‘洋020’無性系的樹高、胸徑及木材基本密度的變異系數都較低，依次為11.80%、10.01%和10.32%，‘洋020’無性系的其他性狀的變異系數均明顯低于2代實生苗，樹高、胸徑、單株材積及紅心比率的變異系數分別比2代實生苗低7.64%、11.43%、26.07%以及7.28%。

表4 主要性狀變異情況Tab.4 Variance analysis of main growth trait

3 結論

杉木‘洋020’無性系是福建省篩選的優良無性系組培苗，具有生長速度快，林分整齊的優點。在故縣林場試驗地的調查結果表明：2代實生苗各性狀均存在較大的變異情況，說明杉木2代實生苗遺傳性狀不穩定，相比之下，‘洋020’無性系各性狀的變異程度均較低，具備較為穩定的遺傳品質，其表型為顯著的樹高優勢，13年生時，中坡位的平均樹高可達18.4 m，平均胸徑達15.1 cm。從單株立木材積的計算結果看，‘洋020’無性系和2代實生苗沒有明顯的差距，兩者總體的單株材積均值均在0.1880 m3左右。2代實生苗的紅心比率程度顯著高于‘洋020’，均值可達30.7%，而‘洋020’無性系為26.0%；‘洋020’無性系紅心比率分布較為集中，主要在20%～30%之間，且隨著胸徑的增大呈現一定的增加。2代實生苗紅心比率分布較為分散，在15%～45%之間均有分布，當胸徑超過19 cm后，紅心比率呈現一定程度的下降。兩者的木材基本密度、偏心率表現基本一致，木材基本密度均值在0.3000 g·cm-3左右，偏心率在2.7%左右。

不同坡位對兩者的生長存在一定的影響，李文芳[10]基于6年生的杉木第3代實生苗及‘洋020’無性系早期生長性狀對比分析，得出了下坡位生長量＞中坡位生長量＞上坡位生長量的結論，以及同坡位上第3代實生苗具有較明顯的胸徑優勢，而‘洋020’無性系具有樹高較高且整齊的特征。黃麗娜[11]等對比5個杉木良種在不同坡位的表現，結果表明下坡位和中坡位都有較為明顯的生長優勢。本試驗結果表明：除胸徑外，‘洋020’無性系在各坡位的樹高、單株材積具有顯著差異，在中坡位及下坡位上，‘洋020’無性系的生長量均優于上坡位；2代實生苗在中坡位的總體表現較優，在上坡位具有樹高較小但胸徑較大的表現，坡位間各性狀均值存在一定的差距，但大部分性狀并無顯著性，這可能與2代實生苗具有更大變異程度及廣泛的適應能力有關。研究表明，立地指數對于杉木的速生豐產具有明顯的作用[12-13]，坡位間養分含量差異可能是引起坡位間杉木生長性狀差別的主要因素[14-16]，在本試驗地中，‘洋020’和2代杉木生長量均明顯超過了國家杉木速生豐產林專業標準，說明了這兩個杉木良種均適應試驗地的立地條件，且中坡位和下坡位的立地條件可能差異較小。