1.5代杉木种子园不同无性系结实及种子差异

陈仕昌，李魁鹏，黄开勇，戴 俊，董利军，谭文婧，梁 机

（（1.广西大学林学院，南宁 530004；2.广西壮族自治区林业科学研究院，南宁 530002；3.广西融水县贝江河林场，融水 545300）

杉木（Cunninghamia lanceolata）是我国南方重要的速生用材树种之一，具速生、材性优良、分布广等特点，广泛用于建筑、家具、器具、造船等方面。杉木种子园是杉木良种生产基地，是实现杉木速生丰产和优质的主要途径。广西是我国杉木主产区之一，全区已建成多个杉木种子园[1]。前期杉木种子园在建设过程中对建园材料的选择往往侧重于杉木的速生性、材性，较少考虑结实特点[2-3]。为了解杉木无性系的种实特性，本研究以广西融水贝江河林场1.5代种子园无性系为研究对象，比较不同无性系间球果产量、球果形态特征以及种子性状的差异及相关性，利用主成分分析法进行评价，初步筛选球果产量和种实性状兼优的无性系，可作为高世代种子园的备选材料。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验材料来自广西融水贝江河林场1.5代杉木种子园（109°11′E，24°57′N），属于中亚热带季风气候，极端最高气温38.6℃，极端最低气温-3℃，年均气温18.4℃，年均降水量1 824.8 mm，无霜期320 d以上，年日照时数达1 699 h以上。种子园海拔300～800 m，土壤以红壤为主，土层深厚疏松，pH值4.0～5.0。

该种子园始建于2008年，2010年开始嫁接，2013年种子园开始结果。穗条主要由融安西山林场和全州咸水林场提供，共收集全区杉木优良无性系110个。按照坡位、坡向、坡度进行小区划分，共划分为8大区30小区，每个小区随机配置30个以上无性系，按株行距4 m×4 m种植。

1.2 研究方法

1.2.1 无性系球果产量及种实性状测定

随机选取27个无性系进行测定，每个无性系选取4株生长情况基本一致的母树，调查球果性状。2017年10月进行单株采果，按无性系号分别采摘后进行称重，计算不同无性系球果产量。随机选取种鳞未脱落的40个球果进行球果特征指标测定。分别用电子天平和游标卡尺测定球果鲜重，球果纵径（最长处）、球果横径（最宽处），计算果体积[8]，果体积 =1/3π（果径/2）2×果长。将球果按照无性系号分别放回袋中，统一进行球果烘干处理，待球果完全干裂后，取出种子，将4株母树种子充分混合后进行种子发芽实验及优良度测定[4]。

1.2.2 数据统计分析

用Excel 2016和SPSS 21.0进行数据统计、方差齐性检验，用Duncan新复极差法进行单因素方差分析，采用Pearson相关系数进行相关性分析，变异系数（式中：σi为标准差，为平均值）。

2 结果与分析

2.1 不同无性系球果形态差异

根据杉木球果形态特征的不同，通常可分为紧包型、松张型、反翘型3种[5]，调查结果表明，融水县贝江河林场1.5代杉木种子园以松张型比例最大，占调查总数的51.91%，紧包型次之，反翘型最小。同一无性系的球果类型基本一致，但少数无性系的球果类型有2种或以上，如11号和16号以松张型为主，也有少量的反翘型球果。

2.2 球果产量及形态特征

对1.5代杉木种子园27个无性系球果产量进行方差分析（表1），球果产量达到显著水平（P＜0.05），球果纵径、球果横径、球果单重、果形指数、果体积达到极显著水平（P＜0.01）。参试无性系的单株球果产量介于0.78～7.18 kg（表2），其中10号无性系单株球果产量最大（7.18 kg），其次是12号、20号、4号、3号，而17号无性系单株结果量最小（0.78 kg），其中有10个无性系球果产量高于平均值，占参试无性系的37%，表明不同无性系之间球果产量差异较大。球果纵径在23.71～32.22 mm，球果横径21.01～30.07 mm，单果重6.45～15.20 g， 果 形 指 数 1.02～1.21， 果 体 积2.54～8.14 cm3，表明不同杉木无性系的球果形态特征差异较大。变异系数（表2）大小顺序为球果产量＞果体积＞单果重＞球果横径＞球果纵径＞果形指数，表明杉木无性系的球果产量和球果形态特征存在不稳定性，变异范围广，遗传变异丰富，在营建高世代种子园或重建过程中对不同无性系进行筛选是必要的。

表1 不同杉木无性系间球果性状的方差分析Tab.1 Variance analysis of cone traits of different Cunninghamia lanceolata clones

表2 不同杉木无性系间球果性状的比较Tab.2 Comparison of cone traits among different Cunninghamia lanceolata clones

2.3 种子性状

对27个无性系的种子性状进行方差分析（表3），不同杉木无性系间发芽率、发芽势、千粒重、优良度、涩粒率均达到极显著水平（P＜0.01）。参试的无性系发芽率（表4）13.33%～51.33%，其中22号无性系发芽率最高，其次是14、11、24、18号，13号发芽率最低（13.33%），有15个无性系发芽率高于平均值，占参试无性系的55.55%。发芽势为10.00～39.60，千粒重为4.27～8.59 g，优良度为21.33%～66.00%，涩粒率为25.33%～62.00%。不同杉木无性系种子性状变异系数为17%～50%，变异系数大小顺序为涩粒率＞发芽势＞发芽率＞优良度＞千粒重，表明种子性状变异范围广，遗传变异丰富，选择潜力大。

表3 不同杉木无性系种子性状的方差分析Tab.3 Variance analysis of seed traits of different Cunninghamia lanceolata clones

表4 不同杉木无性系种子性状的比较Tab.4 Comparison of seed traits among different Cunninghamia lanceolata clones

2.4 不同性状间相关性

对不同杉木无性系球果产量、球果形态特征、种子性状进行相关性分析表明（表5），不同无性系间球果纵径、球果横径、单果重、果体积、千粒重之间呈极显著正相关性；发芽率与发芽势、优良度呈极显著相关，与涩粒率显著呈负相关性；发芽势与优良度呈极显著正相关，与涩粒率呈极显著负相关。球果产量对果实形态特征及种子性状相关性不显著，表明球果产量对种实性状影响不大。

表5 不同杉木无性系性状间相关性分析Tab.5 Correlation analysis of the different characterisics among different Cunninghamia lanceolata clones

2.5 不同杉木无性系的综合评价

将不同无性系球果产量、球果纵径、球果横径、单果重等11个性状指标进行主成分分析，能够起到降低指标维数、浓缩指标信息的作用。前4个主成分因子累计贡献率达到86.55%，能够较好的表现不同无性系球果产量、球果形态特征及种子性状的信息。

将27个无性系4个主成分因子的得分值与主成分的贡献率相乘，得到每个无性系的综合得分（表6）。21号无性系的得分最高，其次是3、1号无性系，按照30%入选率，选出综合排名前8个无性系。

表6 不同杉木无性系综合评价结果Tab.6 Comprehensive evaluation of different Cunninghamia lanceolata clones

3 结论与讨论

本研究可知，融水县贝江河林场1.5代杉木种子园球果类型有松张型、紧包型、反翘型三种类型，其中以松张型为主，同一无性系的球果类型基本一致，但少数的无性系球果类型有2种类型。对27个杉木无性系11个指标的方差分析结果表明：球果纵径、球果横径、单果重、果形指数、果体积、千粒重、发芽率、发芽势、优良度、涩粒率之间的差异达到极显著水平，球果产量达到显著水平。球果产量、球果形态特征、种子性状均存在不稳定性，出现了不同程度的变异，其中变异系数最大的是球果产量、其次是果体积、发芽势，说明对杉木种子园建园材料的再选择是必要的，与陈苏英等[6]、陈远芳等[7]、郑新华等[8]的研究结果基本一致。

对各指标进行相关分析结果表明：球果产量与球果形态特征、种子性状相关不显著，球果纵径、球果横径、果体积与千粒重存在极显著相关性，千粒重与优良度呈显著相关性，发芽率与发芽势极显著相关。大量研究表明[9-13]：杉木种子园不同无性系球果产量与种子性状均存在差异，且各性状间存在相关性，各性状受到坡位、坡度及管理因素的影响，并出现不同程度的变异，不同杉木无性系间球果产量存在较大的遗传变异，主要由该无性系遗传基因决定，并不受球果或种子性状决定。

10、12、20 、4号无性系在产量性状方面较为优良，显著高于平均值，但在种子质量性状方面并不优良，即球果产量高的种子质量性状并不一定优良。丘进清等[14]研究认为，杉木种子园不同无性系间球果产量存在差异，在结实性状稳定且高产的无性系间仍存在生长性状一般或者不良的无性系。利用主成分分析法对27个无性系11个指标进行综合评价，初步筛选出21、3、1、26、13、12、7、11号球果产量和种实性状兼优的8个无性系，可作为高产种子园建园备选材料。