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离子注入对桉树不同家系单点生长的影响研究

2013-08-27李光友徐建民吴世军杜志鹄陆钊华

江西农业大学学报 2013年2期
关键词:离子注入个家蓄积

李光友,徐建民,吴世军,韩 超,杜志鹄,王 伟,陆钊华

(中国林业科学研究院 热带林业研究所,广东 广州 510520)

桉属树种(Eucalyptus spp.)是华南地区人工林速生树种中生长最快、推广最迅速、病虫害少且经济效益高兼具生态效益和社会效益的速生树种。自20世纪80年代在华南地区开展其种源/家系引种试验及新无性系开发研究以来,无性系林业在两广、海南、福建和四川等省区得到长足发展,且对短轮伐期人工林发展起到重要促进作用[1],一定程度上缓解华南地区对木材的需求压力。尾叶桉(E.urophylla S.T.Blake)等杂交无性系[2-3]的规模化育苗水平和栽培面积的不断扩大使其速生性和适应性得到验证,但大面积立地栽培单一品种,导致林分遗传基础过窄,人工林病虫害风险加大[4-5],后期林分衰退,生长迟缓,产量下降等。因此需要通过加强育种手段、使用育种新技术、持续促进新无性系的推陈出新。基于此,选择在前期表现较佳的尾叶桉等为亲本的杂交子代,再结合离子注入诱变育种[6-9]技术,加大变异频率,提高木材产量,改善品质和抗性水平。由此获得多个稳定遗传的优良单株,进而促进新无性系扩繁[10-11]并将其用于生产和推广应用,满足华南地区对新无性系良种的迫切需求。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验位于广东省江门市新会区罗坑镇(22°21'25″N,112°52'15″E,60 m)。罗坑镇地处南亚热带海洋性季风气候区,年降雨量1 800 mm,年均气温21.8℃,最高月(7月)均气温28.3℃,最低月(1月)均气温13.4℃,绝对最低温0.3℃,无霜期339 d,年均积温7 959℃。林地为花岗岩发育的赤红壤,土层深厚,有机质含量8.530%,全 N 量0.336%,全P 含量0.106%,全K 含量3.289%,速效N 27.17 mg/kg,有效P 0.30 mg/kg,速效 K 15.17 mg/kg,pH 值 4.45,坡向西南、坡度 10°。造林地为尾叶桉实生林采伐迹地,植被有芒箕(Dicranopteris dichotoma Bernh.)、毛叶玉金花(Mussaenda pubeseens Ait)、桃金娘(Rhodomyrtus tomentosa Hassk.)、山苍子(Lindera cubeba(Lour.)Pers.)等。

1.2 试材与方法

试验林于2007年4月营建,参试桉树家系/无性系共15个(表1)。试验采用随机区组设计,5株小区,7次重复,穴状整地,穴规格60 cm×50 cm×40 cm,株行距3 m×2 m。造林时每穴施桉树专用基肥1.0 kg,造林当年及翌年各抚育1次并施桉树专用追肥1.0 kg。各年度均进行树高、胸径生长调查,对30个月生桉树分枝、枝下高、冠幅和树皮厚度等性状调查。分枝、冠幅及树皮等性状可作为优良家系或单株的选择指标[12]。分枝指标分3个数量等级:Ⅰ级:侧枝细小、树冠匀称,得3分;Ⅱ级:侧枝中等,树冠匀称,得2分;Ⅲ级:有明显大枝、树冠不匀称,得1分[13]。树皮厚度以游标卡尺测量。离子注入方式及浓度见李光友等文章[9,14-15]。

表1 参试桉树家系原产地及家系/无性系对照Tab.1 The parental sources of the hybrid seeds/clones and the numbers used in the trial

1.3 统计分析

采用SAS软件包[17-18]对树高(H)、胸径(DBH)、单株蓄积(SV)及其它相关指标枝下高、冠幅、分枝等进行方差分析和多重比较分析。树皮率(BA%)计算公式[13]:

式中:yij为观测值、μ为总体平均值、αi为重复效应值、βi为无性系效应、εij为误差。

家系/无性系生长指标评定方法采用隶属函数法[19-20]的改进方法,评价值越高则表明该家系优良度越高。计算公式为:

2 结果与分析

2.1 参试家系/无性系各性状差异分析

试验林调查结果发现3个试验点1.5年生时林分平均保存率为80.38%,2.5个年生时林分平均保存率为66.10%,52个月生时林分保存率为63.71%。由于林分20个月后干形指标在各家系/无性系之间均差异不显著,因此不列入性状分析中。各性状方差分析(表2)结果表明:52月生时15个家系/无性系的树高、胸径、单株蓄积、冠幅、分枝和枝下高在家系/无性系间均存在着极显著差异;所有性状在不同区组间均存在显著或极显著差异;所有性状在区组与无性系的交互效应上均达到极显著差异水平,以上表明,通过家系/无性系生长指标表现可以选择到适合试验区域栽培的优良家系。

表2 参试家系/无性系生长性状方差分析Tab.2 Analysis of variance for H ,DBH,V and other traits at 52 months old

2.2 家系/无性系各性状的多重比较

对15个家系/无性系不同性状的表现进行生长排序,结果见表3。从表3中可以看出,共有4个家系的平均单株蓄积量超过2个无性系总体平均值即0.084 4 m3/株,它们分别是188、207、205和206号家系。生长最优的是188号,其平均单株材积、树高、胸径、枝下高、冠幅、分枝和树皮率分别为0.117 5 m3/株、13.88 m、14.75 cm、7.05 m、3.01 m、2.93%和18.17%,生长最差的家系是 193 号。生长最优家系188号的平均单株蓄积、树高和胸径分别是对照(2个无性系)平均和最差家系193号的1 004.27%和720.94%、198.85%和185.24%、223.82%和 199.47%。

经比较发现,与各性状值总体平均最为接近的为DH201-2无性系。分枝得分值最大的家系有2个,分别是207号和205号;枝下高最大的家系为206号,达到7.36 m。冠幅和树皮率得分值高于平均得分值(2.35 m和17.76%)的分别有10个和8个。52个月生时冠幅最大的3个家系分别是188号、206 号和207 号,分别达到3.01、2.86 和2.73 m。

2.3 家系/无性系性状的综合分析及无性系选择

利用每个品系各项生长指标隶属函数值的平均值作为参试桉树家系/无性系生长水平能力的综合评定标准,该值越大,该家系/无性系生产力水平越高[19-20]。经计算后平均隶属函数值结果见表4。

表3 桉树无性系各性状多重比较及邓肯检验结果(α=0.01)Tab.3 Duncan’s test on growth traits of 15 Eucalyptus families/clones(α=0.01)

表4 不同桉树家系/无性系生长指标的平均隶属函数值Tab.4 average subordinative function value of 15 Eucalyptus families/clones

表4可知,平均隶属函数值最大的3个家系分别为206号、213号和188号,亦即为综合生长水平最好的3个家系,其平均值分别为0.588、0.561和0.527,评定最差的家系为182号,其评估得分值为0.370。两个无性系对照GL-9和DH201-2尽管生长整齐,适应性较强,但总体分表现却不是最高的,分别排全部参试家系/无性系的第2和第11位,其平均隶属函数值分别为0.580和0.455。

2.4 家系/无性系离子注入后相关性状的分析

从表3和表4分析,综合了冠幅、枝下高、分枝及树皮率性状影响的家系/无性系平均隶属函数法生长评价,结果不同于单纯以家系单株蓄积为指标的排序情况。平均单株蓄积最高的188号家系综合生长水平仅排在第4位,而平均单株蓄积排第5的206号家系综合生长水平却排在第1位;超过2个对照无性系平均隶属函数值的家系有3个家系,分别为206号、213号和188号;对照GL-9无性系无论平均单株蓄积或平均隶属函数值均在各自排序中位列第2,其单一性状评价和综合性状评价均不为最高;而无性系DH201-2在两种排序中均排列较后,说明在该林分中可选择到较多综合生长水平超过无性系对照的优良单株,这些优株是今后无性系繁育推广的基因资源和优良材料。

3 结果与讨论

(1)在立地条件和栽培措施相同的情况下,52月生时15个家系/无性系的树高、胸径、单株蓄积、冠幅、枝下高、分枝和树皮率在家系/无性系和交互效应间均存在着显著到极显著差异水平,表明所有性状在参试的不同家系/无性系之间差异均较大,家系影响着生长水平,其差异显然受强烈的遗传因素影响。

(2)多重比较分析表明,参试家系中平均单株蓄积生长最快的是188号,前3位分别为188号、207号和205号,这些家系在粤中地区生长迅速,是纸浆材培育选用的重点家系,也可作为杂交选育材料的亲本,以获得更高生长水平的子代。3个家系平均单株蓄积分别是2个无性系对照139.30%、111.32%和110.14%;182号家系则表现为生长缓慢,形质指标不佳,不适宜在本地区生长,应加以淘汰。

(3)平均隶属函数法综合评定各家系/无性系生长,最优前3家系分别206号、213号和188号。对照无性系GL-9和DH201-2尽管生长平均,适应性较强,但在该试验中总体生长表现排序为第2和第11位。平均隶属函数值排序排在前5位的家系分别是206、213、188、211和207号家系,它们均为经过离子注入后的参试家系,而非注入家系综合生长排名最好的仅位列第6位,且排前5位的离子注入家系包括有尾巨桉、尾叶桉、巨桉,说明离子注入是一种具有广谱性促进生长的诱变育种方式,这与笔者早期研究和代西梅等[7,14-15]研究结果一致。

(4)如在华南地区筛选结合大径材高产、材性佳、抗逆性强等特性的区域性或广谱性优良无性系,今后需对该家系/无性系测定林进行进一步观测、选择和研究[21]。以稳定优良单株作为杂交亲本,加入抗逆性、材性、经济指标,繁育和选择优良子代经无性系测定后再推广,有助于丰富无性系遗传基础,提高大面积推广桉树人工林的经济效益和生态效益。

致谢:陈儒香、黄宏健、胡杨、谭沛涛等人在调查、研究中给予了帮助,谨致谢意!

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