53 個黑楊派無性系多性狀評價和選擇

薛俊昌，解淑玲，相吉龍，房彩麗，王貴瑕，喬艷輝，陳 迪，莊若楠，3，李善文，3，董玉峰，3，胡丁猛，3*

(1.沂水縣國有沂河林場，山東 沂水 276400；2.山東省林業科學研究院，山東 濟南 250014；3.山東濟南城市生態系統國家定位觀測研究站，山東 濟南 250014)

楊樹主要分布在北半球的溫帶地區，全世界共有100 多種，山東自然分布和人工栽培的有10 余種[1]。楊樹具有豐富的遺傳多樣性[2-4]，黑楊派（Section Aigeiros）楊樹是楊屬中最為速生的樹種，為高大落葉喬木，具有極高的經濟價值、碳匯價值和遺傳學價值，全世界使用的絕大多數栽培品種均源于黑楊派[5,6]。

本研究用引進和雜交育種初選的53 個黑楊派無性系進行栽培試驗，并與當地主栽品種進行對比，以期從中選出生長快、干形好的優良無性系，提高單位土地面積的木材產量，為山東省楊樹木材生產和生態產品價值實現提供重要品種。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

沂水縣位于魯中南地區、沂蒙山腹地。介于北緯35°36'—36°13'，東經118°13'—119°03'之間，東鄰莒縣，西與沂源、蒙陰交界，南與沂南毗連，北與安丘、臨朐接壤，居沂河、沭河上游。沂水縣屬暖溫帶大陸性季風氣候，四季分明。春季干燥，易發生春旱；夏季高溫高濕，雨量集中；秋季秋高氣爽，常有秋旱；冬季干冷，雨雪稀少。年平均氣溫10.53 ℃，年降水量764.6 mm。年平均日照時數為2420.5 h，無霜期206 天。試驗地土壤類型屬于沂河沖積潮土，土壤質地為砂質。

1.2 試驗設計

2018 年3 月，在沂水縣國有沂河林場營造黑楊派無性系區域試驗林，參試無性系53 個，以當地的主栽品種I-69（P.deltoides ‘Lux’）和I-107（P.( canadensis ‘Neva’）為對照，選用1 根1 干苗木為造林材料，采用完全隨機區組試驗設計，4 株小區，4 次重復，株行距為4 m×5 m，試驗林四周各設置2 個保護行，進行常規撫育管理。2022 年12 月對試驗林進行生長量、干形等指標測定并進行數據分析。

1.3 測定和計算方法

樹高H（m）用測高器測量；胸徑D（cm）用圍尺在離地面1.3 m 處測量；冠幅C（m）用卷尺測量東西和南北2 個方向樹冠長度，并求其均值；尖削度T（cm/m）用自制夾子夾住樹干，測量直徑為10 cm（D10）或15 cm（D15）的（胸徑較大的用15 cm 的夾子，胸徑較小的用10 cm 夾子），用卷尺測量樹干直徑10 cm（D10）或15 cm（D15）至胸徑（D1.3）的長度L（m）；樹干通直度：系指樹干上下通直程度,用樹干彎曲的個數表示，0 分表示通直無彎，1 分表示有1 個彎，2 分表示有2 個彎，3 分表示有3 個或3 個以上的彎。用EXCEL 和SPSS 統計軟件進行數據整理和計算。

樹干材積計算公式為：

式中：V-樹干材積，DBH-胸徑，H-樹高。

尖削度計算公式為：

式中：T 為尖削度，n 為10cm 或15cm，D1.3為胸徑，Hn為直徑為Dn時所對應的樹高。

各指標采用單因素方差分析，線性模型為：

重復力計算公式為：

式中：R——重復力，F-方差分析中無性系的F 值。

2 結果與分析

2.1 各指標方差分析和重復力估算

各指標的方差分析結果見表1，從中可以看出，各重復間差異不顯著，各無性系間的樹高、胸徑、材積、冠幅、樹干通直度、樹干尖削度等指標差異極顯著，表明不同無性系間的生長指標和形質指標變異極顯著。各指標的重復力在0.7371～0.9073 之間（見表1），表明參試的黑楊派無性系生長、干形和冠形等指標主要受遺傳因素控制，受環境因素影響較小。

表1 各個指標的方差分析

2.2 各指標的多重比較

樹高生長量的多重比較結果見表2，從中可以看出，4159、1601、1627、1620、1618 等5 個系號的樹高生長量較大，都大于14m；多重比較表明4159、1601、1627、1620、1618 等5 個無性系的樹高生長量與對照（I-69、I-107）在5%水平上差異顯著，且分別超過對照15.3%（I-69）以上和16.2%（I-107）以上，其中4159、1601超過對照20%以上。

胸徑生長量的多重比較結果見表3，從中可以看出，4159、江淮2 號、1627、1620、81、1618、1604、1609、2148、1615、5167 等11 個系號的胸徑生長量較大，都大于16cm；多重比較表明4159、江淮2 號、1627、1620等4 個無性系與對照I-107 在5%水平上差異顯著（其中4159、江淮2 號、1627 等3 個無性系與對照I-107在1%水平上差異顯著），與I-69 在1%水平上差異顯著； 且分別超過對照29.0%（I-69） 以上和20.4%（I-107）以上。

表3 不同無性系胸徑生長量的多重比較

材積生長量的多重比較結果見表4，從中可以看出，4159、1627、1620、江淮2 號、81、1601、1618 等材積在0.11m3以上；多重比較表明4159、1627、1620、江淮2 號、81、1601、1618 等7 個無性系的材積生長量與對照I-107 在5%水平上差異顯著，與對照I-69 在1%水平上差異顯著，且分別超過對照65.4%（I-69）以上和49.8%（I-107）以上，其中4159 超過對照112.5%（I-69）和92.4%（I-107）。

表4 不同無性系材積生長量的多重比較

冠幅生長量的多重比較結果見表5，從中可以看出，江淮2 號、1601、2-57、1617、5135、I-69、81、1620 等冠幅生長量均大于5m； 多重比較表明江淮2 號、1601、2-57、1617、5135、81、1620 等7 個無性系與對照I-69差異不顯著，與對照I-107 在5%水平上差異顯著，且高于對照（I-107）33.0%以上；江淮2 號、1601、2-57、1617 等4 個無性系與對照I-107 在1%水平上差異顯著，且高于對照（I-107）45.1%以上。

表5 不同無性系冠幅生長量的多重比較

由表6 可以看出，81、5135、I-107、3127、12-74、4159、江淮2 號等7 個無性系的樹干通直度較小，其中3127、12-74、4159、江淮2 號的通直度為0，小于I-107（0.0625），說明這4 個無性系樹干通直，沒有明顯彎曲。多重比較表明81、5135、3127、12-74、4159、江淮2 號等6 個無性系與對照I-69 在5%水平上差異顯著，與對照I-107 差異不顯著。

表6 各無性系樹干通直度比較

由表7 可以看出，10108、1609、1606、1612、1624、1608 等無性系尖削度大，在2.4 以上，其中10108、1609與其它4 個無性系（1606、1612、1624、1608）及對照（I-107）差異極顯著，說明其出材率極低。6108、1618、1622、166、3158 等5 個無性系尖削度在1.4 以下，且與對照I-107（2.1260）差異顯著；1618、1622、166、3158等4 個無性系均低于1.3，且與對照I-69（2.0719）差異顯著，其中3158 的尖削度為0.87，與對照差異極顯著，出材率最高。

表7 各無性系樹干尖削度比較

2.3 主成分分析

主成分分析結果見表8，根據特征根的累計貢獻率大于85%的原則，選取前3 個主成分（累計貢獻率為89.99%）。由每個主成分的特征向量組成及大小可以看出，第1 主成分主要反映樹高、胸徑、材積、冠幅等4個生長指標的綜合表現，其值越大，說明生長越快；第2 主成分主要反映樹干通直度和樹干尖削度2 個與干形有關的形質指標綜合表現，其值越大，說明干形越差，反之干形越好；第3 主成分主要是反映冠幅和樹干尖削度2 個與樹形有關形質指標綜合表現，其值越大，說明冠幅大，干形差，可能是側枝粗壯，影響干形。

表8 各無性系多性狀主成分分析

各無性系前3 個主成分值見表9，從中看出第1 主成分值較大的無性系是4159、江淮2 號、1620、1601、1627、81、1618、1617；結合第2 主成分和第3 主成分值，得出如下結論：4159，1620，1601，1627，生長快，干形中等，分枝均勻；江淮2 號和81，生長快，干形中等，冠幅較大；1618，生長快，干形稍差，冠幅和尖削度較小。

表9 各無性系前3 個主成分值排序

2.4 聚類分析

采用系統聚類法，對樹高、胸徑、材積、冠幅、樹干通直度、樹干尖削度等6 個指標進行聚類分析，結果見圖1，在歐氏距離為15 處將53 個無性系分為3類，具體如下：

圖1 53 個黑楊派無性系系統聚類圖

第1 類包括13-22、5-5149、561 等41個無性系，其特征為生長量中等，干形不一；

第2 類包括4159、江淮 2 號、1620、81、1627、1618、1617、1601共8 個無性系，其特征為生長量大，干形較好；

第3 類包括166、3158、11-5 共3 個無性系，其特征為生長量較小，樹干有彎，其中166、3158 尖削度最??；11-5 尖削度較大，冠幅大；

第4 類只有1 個無性系，即10108，生長量較小，冠幅較小，干形中等，尖削度最大。

3 結論和討論

應用生長指標結合形質指標進行楊樹優良無性系選育，是楊樹雜交后代評價的重要依據，黑楊派雜交后代生長性狀變異較大，能夠從中選出生長優良的無性系[7-11]。本試驗中，參試無性系生長量大、干形好的4159、江淮2 號、1620、81、1627、1618、1617、1601共8 個無性系，可以作為用材林的優選品種在魯中南地區推廣應用。

由于楊樹雜交后代適應性和抗逆性強，多種用途開發[12-21]也成為楊樹研究的重要關注點。本試驗中生長速度慢、干形差的4 個無性系166、3158、11-5、10108，可考慮在道路林、游憩林等景觀綠化模式中應用，以降低更新成本，增加生物多樣性。

楊樹作為速生豐產樹種，可廣泛用于防護林、四旁綠化等，本試驗利用河灘地造林進行楊樹速生品種優選，在造林空間相對縮小的情況下，對于保證國家木材安全具有重要意義，下一步應研究這些優選品種的高效栽培技術，為推廣應用奠定良好的基礎。