周卓玲，沙红，赵秋玲,3

（1.甘肃省小陇山林业科学研究所，甘肃 天水，741022；2.甘肃省次生林培育重点实验室，甘肃 天水，741022；3. 甘肃省小陇山森林生态系统定位研究站，甘肃 天水，741022）

灰楸Catalpa fargesii为紫葳科梓树属高大落叶乔木，分布广，适应性强、耐旱耐寒，是我国优良、珍贵的乡土用材树种，其材质坚韧细腻，纹理美观通直，不翘不裂，耐腐耐磨，不易虫蛀，适宜作高档家具、雕刻、乐器、造船等用材，素有“木王”之美称[1-2]。近年来，珍贵木材供不应求，珍贵树种遗传改良成为主要目标。

木材的高效利用受生长和材性性状的双重影响，综合改良生长和材性性状是林木品种选育的发展方向[3]。我国20世纪80年代初期就进行了灰楸种质资源收集和选育工作，并依据生长和适应性等性状初步选出一批优良无性系[4-6]。近年来国内已有不少生长和材性性状的研究报道[7-9]。胡德活[10]、王润辉[11]、黄寿先等[12]认为杉木的木材基本密度与生长性状存在微弱的负相关，吴峰等[13]对毛白杨、王克胜等[14]和汤玉喜等[15]对杨树的研究表明生长与材性性状呈正相关。鉴于此，本文以14 a生灰楸家系试验林为材料，通过生长性状和材性指标，探究灰楸家系生长和材性的遗传变异规律以及相关关系，采用隶属函数法进行综合评价，旨在选出生长、材性双优的家系。

1 试验地概况

试验地位于甘肃省天水市麦积区涯湾村，105°54′37″ E、34°28′50″ N，海拔1 160 m。气候属暖温带半湿润型，年降水量600～800 mm，年蒸发量1 290.0 mm，年平均气温10.7 ℃，≥10 ℃积温3 359.0 ℃，年最高气温40 ℃，年最低气温－19.2 ℃。

2 材料与方法

2.1 试验材料

供试材料为1 a生苗木，共11个灰楸家系，见表1。2007年3月9日，在涯湾村试验地营造试验林。随机区组设计，4株小区，4次重复，株行距2 m×2 m。共栽植162株。

表1 供试灰楸家系及其来源

2.2 性状调查方法

2.2.1 生长性状测定

2020年11月，在树木生长停滞期时对全林进行每木检尺，测定期树高（H）、胸径（D）并据此估算单株材积。

式中：V为单株材积，H为树高，D为胸径。

2.2.2 材性指标测定

参考张帅楠等[16]，阻力仪Pilodyn（探针型号6 j能量、2.5mm直径）和应力波仪（型号Director ST300，新西兰Fibre-gen公司）测定样木材性。Pilodyn基于阻力间接测定木材密度，手工操作，以预定能量将固定规格的探针射入样品，以射入深为测定值A。应力波仪基于应力波传播速度间接测定木材强度，通过测定应力波在开始探头和结束探头之间的传播时间测得波速v。在试验林内4个重复中进行取样，每个重复中选取2株生长状况比较接近的单株，共测定88株。

2.3 数据统计分析方法

使用SPSS 20.0软件以测定林小区均值为单位进行性状的单因素方差分析和相关性分析，材性指标采用Pilodyn设备的读取值（南北2个方向分别取2次探测值的平均值作为单株数据值）。

参数计算公式如下[16-17]：

式中：hB为广义遗传力，Vg为遗传方差值，Ve为环境方差值。

式中：C为变异系数，S为标准差，X为某一性状的群体平均值。

式中：MOEP为木材的弹性模量相对值，v表示声波在活立木中的传播速度（km/s），A为阻力仪Pilodyn测定值，因Pilodyn值与木材基本密度呈显著线性负相关关系，因此本文中将Pilodyn值作为基本密度相对值。

式中：i表示某个家系，j表示某项指标，Tij表示i家系j指标的隶属函数值，Xij表示i家系j指标的测定值，Xjmin表示所有家系j指标的最小值，Xjmax表示所有家系j指标的最大值。

式中：i表示某个家系，j表示某项指标，Ti表示i家系的综合评价值，Tij表示i家系j指标的隶属函数值。Pilodyn值采用反隶属函数值计算，即1减去正相关的隶属函数值就是它的隶属函数值。

3 结果与分析

3.1 性状遗传变异

供试家系树高、胸径、材积、Pilodyn值和弹性模量等7个性状的方差分析（表2）表明，14年生灰楸的4个生长性状和3个材性性状在家系间有统计学意义（p<0.05），说明14 a生供试家系各性状间变异丰富，进行优良家系筛选有意义。材积的变异系数大于其他6个指标，说明材积观测值变异幅度大，相对于其他6个指标，具有较好的选择效果。胸径、Pilodyn值和弹性模量具有中偏上的遗传力，介于0.599 5～0.720 9，而树高和材积具有中等遗传力，分别达0.523 4和0.538 5。这说明供试家系生长性状遗传变异较大，但遗传控制程度适中，材性性状遗传变异较小，但遗传控制程度较强，环境因素对供试家系生长性状影响大于材性性状，对材性性状的筛选更能保持其优良特性。

表2 供试家系性状变异及其遗传力

3.2 性状差异

多重比较结果表明（表3），11个供试家系中，树高（H）19号与古灰楸之间有统计学意义，19号数值大于古灰楸，而且分别为最大、最小值，说明19号树高生长优于古灰楸，即树高生长19号最优，古灰楸最劣。18号与19号无统计学意义，并与其他家系无统计学意义，说明其高生长与19号相近。其余家系与19号和古灰楸均无统计学意义，说明其余家系高生长与19号和古灰楸相似而介于二者之间。同理，胸径（D）生长18号最优，奕灰最劣，24号、21号、19号与18号相近，古灰楸与奕灰相近，其余家系与18号和奕灰相似而介于二者之间；材积（V）生长18号最优，奕灰和古灰楸最劣，19号与18号相近，其余家系与18号、奕灰和古灰楸相似而介于二者之间；南向木材密度（AS）3号最优，23号和古灰楸最劣，24号与3号相近，20号、奕灰、18号与23号、古灰楸相近，其余家系介于3号和23号和古灰楸之间；北向木材密度（AN）3号最优，23号&古灰楸最劣，20号、19号与3号相近，其余家系介于3号、23号和古灰楸之间；木材强度（v）18号最优，24号最劣，3号、古灰楸与18号相近，23号与24号相近，其余家系与18号和24号相似而介于二者之间；弹性模量（MOEP）3号最优，23号最劣，奕灰、1号、21号与3号相近，其余家系与23号相近。总之，18号、19号2个家系生长性状相对优良，互相难分高低；3号家系材性性状相对优良。在生长性状方面，3号家系与18号、19号2个家系相近，在材性性状方面，除了弹性模量外，18号、19号2个家系均与3号家系相近。因此，18号、19号和3号3个家系综合性状优良。

表3 供试家系生长和材性性状的多重比较

3.3 生长性状与材性性状的相关性

相关分析结果显示（表4），Pilodyn值和树高、胸径、材积3个生长指标呈正相关，在p<0.01水平有统计学意义。弹性模量与树高、胸径、材积，波速与树高、材积的负相关在p<0.05水平无统计学意义，波速与胸径的负相关在p<0.05水平有统计学意义。说明在灰楸家系生长中，木材密度与生长性状相关，对木材密度性状进行独立筛选的价值较低；生长性状和木材强度、弹性模量等性状相对独立，材性的优选对生长性状的影响较小，对木材强度和弹性模量进行独立筛选的价值较高。

表4 生长与材性性状的相关分析

3.4 综合评价

隶属函数法对家系进行综合评价结果（表5）表明，11个供试家系中，18号的综合隶属函数值（4.276 5）和生长隶属函数值（2.915 3）最高，家系23号综合隶属函数值（1.371 9）和材性隶属函数值（0.069 6）最小，生长隶属函数值最小的为奕灰。根据综合隶属函数值选育出兼具生长和材质优良的18号、19号和3号3个供试家系（表6），与性状多重比较分析得出的综合结论相同。从表6可以看出，与整体均值相比，筛选出的供试家系生长性状和材性性状都有不同程度的提高，其中材积、树高、胸径、弹性模量最大遗传增益分别为29.23%、12.61%、14.29%、16.47%，平均遗传增益分别为19.24%、8.26%、7.87%、8.42%。

表5 灰楸家系不同性状隶属函数值及排序

表6 综合选育的优良家系特征描述

4 结论

灰楸生长性状与材性性状在家系间存在差异，材积的变异系数最大，生长和材性性状具有中偏上的遗传力，受较强的遗传控制；材性性状的选择潜力大于生长性状。Pilodyn值和生长性状呈正相关。采用隶属函数法筛选出18号、19号和3号3个优良灰楸家系，材积、树高、胸径、弹性模量分别增益19.24%、8.26%、7.87%、8.42%。