林木的物候期是指林木在自然界中受温度、水分等气候环境因子的影响而出现的萌芽、展叶、开花、结果和落叶等现象，是林木生长期适应季节性变化的环境而形成的生长发育节律(曾晓辉等，2012)。研究树种的生长节律和物候性状变异，不仅能为林木引种提供适应性、抗逆性的依据，同时也可为林木遗传改良提供亲本和早期选择的参考(孙晓梅等，2008)。因此，国内外许多研究都把林木年生长节律与物候变异作为林木引种驯化与育种研究的重要内容(Chao et al., 2003; Lesser et al., 2004; Li et al., 1993; 赵玉涛等，2001; 张华新等，2001; 阮梓材等，1999; 解荷锋等，1995)。在育种程序中，林木性状的早期测定是缩短林木育种周期、加速选择进程的重要手段(Weng et al., 2007; Kroon et al., 2011; Xiang et al., 2003; Dean et al., 2006)。 以往对日本落叶松(Larix kaempferi)早期选择的研究主要集中在生长量方面(丁振芳等，1997; 孙晓梅等，2004); 林木物候相的表现主要反映其生长发育的节律及生长期的长短，而这亦可作为林木早期选择的重要依据(Rweyongeza et al., 2010; Wang et al., 1999)。本文主要对日本落叶松及其杂种无性系幼林的物候期和生长量进行系统观察，研究物候因子和生长量之间的关系，旨在揭示日本落叶松及其杂种无性系的物候变异模式及生长特性，以期为日本落叶松及其杂种无性系早期生长预测和遗传改良提供科学依据。

试验林位于辽宁省清源县大孤家林场西南沟二板石沟，长白山系千山山脉龙岗支脉北坡，属中温带季风气候区，年均气温6 ℃，最低温-30 ℃，最高温34 ℃，年均降水量650 mm。林地土壤为棕色森林土，土层厚达50 m，pH 6.2～6.8。

无性系评比林营建于2006年春，用2年生扦插苗营建(2004年沙盘扦插，2005年苗圃地移植)，其中包括日本落叶松无性系10个、日本落叶松×长白落叶松杂种(L. kaempferi × L. olgensis)无性系65个。苗木来源于大孤家和宽甸2个地区，其中大孤家地区包括65个日本落叶松×长白落叶松杂种无性系和7个日本落叶松无性系，宽甸地区包括3个日本落叶松无性系。试验林采用完全区组设计，5次重复，6株小区，株行距2 m×2 m。

选取试验林1～3重复进行物候观测，从每个重复小区内6个分生株中选取2株生长发育正常的植株作为标准株，进行定株观测。物候观测在2007年进行，观测的物候相包括芽膨胀、芽开始展开、芽完全展开、开始抽梢、开始封顶、完全封顶； 标准株上各选一长势良好的主枝和侧枝作为标准枝，分主枝和侧枝记录。芽膨胀为芽鳞稍微张开但未彼此分离的时间，开始展叶为芽鳞开裂、可见第1片针叶的时间，芽完全展开为芽所有针叶清晰可见的时间，开始抽梢为芽中针叶完全展开后又有新茎长出(即新梢开始生长)的时间，开始封顶为顶芽开始形成的时间，完全封顶为生长停止顶芽完全形成的时间。

物候期调查分2个阶段进行： 第1阶段从4月初开始，到“开始抽梢”为止； 第2阶段从7月初开始封顶到“针叶全部脱落”为止。物候观察间隔期在物候相出现后每2天观察1次。物候调查结束后，以超过半数的观察株达到某一物候相的日期作为该无性系物候相出现的日期，以芽开始展开至完全封顶的起止日期作为生长期。

从2006年开始，生长结束时对试验林进行每木生长量调查，直至2012年。观测内容包括树高和胸径(地径)。本文采用了2年生树高和7年生树高、胸径及材积参与物候因子与生长量的典型相关分析，单木材积采用辽东地区辽Q1667-83二元材积式计算： V=0.000 059 237 2D^{1.865 572 6}H^{0.980 989 62}。

方差分析(采用单株观测值)利用SAS/STAT 9.0软件中PROC ANOVA过程计算； 采用SAS/STAT 9.0软件中主成分分析 PROC PRINCOMP过程划分日本落叶松及其杂种无性系的物候型； 采用SAS/STAT 9.0软件中典型相关分析 PROC CANCORR过程分析物候因子与生长量之间的关系(黄少伟等，2001)。

以各物候期距4月1日的天数先将日期型数据变成数值型数据；再进行数据变换：$X' = {\sin ^{ - 1}}\sqrt {x/{x_{\max }}} $。式中： x表示物候期的数值型数据;x_max表示该物候期的最大值。

日本落叶松及其杂种的10个物候期、2年生树高、7年生树高、胸径和材积列入表 1。日本落叶松及其杂种主、侧枝物候相的表现基本一致。主、侧枝顶芽膨大发生在4月中旬，开始展叶都在4月下旬，完全展叶在5月上旬。主枝芽新梢开始生长发生在5月中旬，开始封顶发生在8月下旬，完全封顶在9月上旬。以日本落叶松为母本的落叶松种间杂种的各物候期基本表现为偏母本的特性，各物候期与母本相差不大，为2～4天。

表 1 日本落叶松及其杂种各物候期(月-日)2007年进程及7年生生长量^① Tab.1 Phenology(month-day) in 2007 and 7-year-old growth of L. kaempferi and its hybrid clones

表 1 日本落叶松及其杂种各物候期(月-日)2007年进程及7年生生长量① Tab.1 Phenology(month-day) in 2007 and 7-year-old growth of L. kaempferi and its hybrid clones 树种 Species 无性系数量 Number of clones X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10/ d H1/ m H2/ m D2/ cm V2/ cm3 日本落叶松 L. kaempferi 10 04-11 04-11 04-25 04-25 05-09 05-09 05-13 08-21 09-03 131 1.12 7.26 7.53 0.018 7 日本落叶松×长白落叶松 L. kaempferi×L. olgensis 65 04-11 04-11 04-25 04-25 05-07 05-07 05-11 08-25 09-07 135 1.30 7.80 7.94 0.021 5 ①X1, X 2, X 3, X4, X 5, X 6, X 7, X 8, X 9, X 10, H1, H2, D2, V2分别表示顶芽膨大(X1)、侧枝芽膨大(X 2)、顶芽开始展叶(X 3)、侧枝芽开始展叶(X4)、顶芽完全展叶(X5)、侧枝芽完全展叶(X 6)、开始抽梢(X 7)、开始封顶(X 8)、完全封顶(X 9)、顶芽生长期(X 10)、2年生树高(H1)、7年生树高(H2)、7年生胸径(D2)和7年生材积(V2)。下同。X1, X 2, X 3, X 4, X 5, X 6, X 7, X 8, X 9, X 10, H1, H2, D2, V2 indicate bud bursting, leafing and leafing extremely for main leader(X1, X 3, X 5) and for branch(X 2, X 4, X 6), shoot elongation(X7), apical bud formation(X 8), apical bud fully formation(X9), growth period(X10), 2-year-old height(H1), 7-year-old height(H2), diameter(D2) and volume(V2), respectively. The same below.

各物候期无性系间的分化较明显(表 2)。芽膨大(主、侧枝)、开始展叶(主、侧枝)、完全展叶(主、侧枝)和主枝芽开始抽梢的时间早晚变异幅度较小，为6～10天； 开始封顶和完全封顶的时间变异幅度较大，为31～33天，生长期变异幅度最大达37天。从变异系数来看，侧枝芽膨大的变异系数最大达18.82%，顶芽完全展叶的变异系数最小为3.95%。

表 2 日本落叶松及其杂种无性系间物候期方差分析结果 Tab.2 Analysis of variance for L. kaempferi and its hybrid clones on phenological phases

表 2 日本落叶松及其杂种无性系间物候期方差分析结果 Tab.2 Analysis of variance for L. kaempferi and its hybrid clones on phenological phases 项目Item X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10/d 最早 The earliest 04-07 04-07 04-21 04-19 05-03 05-03 05-07 08-15 08-27 126 最迟 The latest 04-15 04-15 04-29 04-29 05-11 05-11 05-13 09-15 09-29 163 最早、最迟差数 Difference/d 8 8 8 10 8 8 6 31 33 37 变异系数 Variation coefficient(%) 16.32 18.82 6.28 7.91 3.95 3.99 4.26 7.15 6.65 7.49

无性系间物候期方差分析结果(表 3)表明，10个物候期无性系间的差异均达极显著水平，这为开展无性系水平的物候期的遗传改良提供了足够的空间。

表 3 日本落叶松及其杂种无性系间物候期方差分析结果 Tab.3 Analysis of variance for L. kaempferi and its hybrid clones on phenological phases

表 3 日本落叶松及其杂种无性系间物候期方差分析结果 Tab.3 Analysis of variance for L. kaempferi and its hybrid clones on phenological phases 项目Item X1 X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 均方Mean square 227.06 248.51 245.44 128.66 65.54 53.99 37.24 93.72 123.96 92.28 F 3.45 2.22 5.61 2.17 3.72 2.58 2.00 2.97 2.89 3.35 P > F ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1 ＜0.000 1

将75个日本落叶松及其杂种无性系的10个物候因子进行主成分分析。根据相关阵的特征值，前2个主分量的累计贡献率接近81%，前3个主分量的贡献率为93.05%，第4个以后每个主分量的贡献率都不超过3%。因此，前2个或3个主分量就能很好地概括该组数据。表 4列出了前3个主分量各物候因子的特征向量。从表中可以看出，第1特征向量前7个物候因子的载荷量相对高于生长后期封顶和生长期因子的载荷量，表明第1主分量主要反映春季各物候因子的特点； 第2特征向量在生长后期封顶和生长期因子的载荷量要高于春季各物候因子的载荷量，因此第2主分量主要反映生长后期封顶和生长期的特性； 第3特征向量在顶芽膨大上有较高的正载荷，而在顶芽开始展叶上有较高的负载荷

表 4 各物候因子的特征向量 Tab.4 Eigen vectors of the phenological factors

表 4 各物候因子的特征向量 Tab.4 Eigen vectors of the phenological factors 物候因子 Phenological factor 第1特征向量 The first 第2特征向量 The second 第3特征向量 The third  X1 0.324 5 -0.042 1 0.525 0  X2 0.371 2 0.016 0 0.410 5  X3 0.345 4 0.165 1 -0.404 7  X4 0.369 8 0.045 1 0.371 1  X5 0.389 1 0.124 9 -0.340 7  X6 0.392 5 0.089 5 -0.316 9  X7 0.409 0 0.015 6 -0.103 8  X8 -0.077 1 0.559 8 0.148 0  X9 -0.073 1 0.569 7 0.059 3  X10 -0.128 7 0.553 9 0.038 8 特征根 Eigen-value 4.992 8 2.937 3 1.374 3 贡献率 Contribution rate(%) 49.93 30.37 12.75 累计贡献率Accumulated contribution rate(%) 49.93 80.30 93.05

以第1主分量为横坐标，第2主分量为纵坐标，将75个无性系在第1，2主分量的得分值描点绘图，组成二维散点图，把彼此相近各点归为一类(图 1)。根据聚类分析的结果，将75个无性系分为4类物候型(表 5)。第Ⅰ类为芽早膨大，早展开，早抽梢，早封顶，生长期短物候型； 该类包括13个日本落叶松×长白落叶松杂种无性系和6个日本落叶松无性系，主要特点为生长初期物候相出现的时间较早，生长后期封顶时间早，生长期短。第Ⅱ类为芽晚膨大，晚展开，晚抽梢，早封顶，生长期短物候型； 该类包括23个日本落叶松×长白落叶松杂种无性系和2个日本落叶松无性系，主要特点为生长初期物候相出现的时间较晚，生长后期封顶较早，生长期较短。第Ⅲ类为芽早膨大，早展开，早抽梢，晚封顶，生长期长物候型； 该类包括10个日本落叶松×长白落叶松杂种无性系和1个日本落叶松无性系，主要特点为生长初期物候相出现的时间非常早，后期封顶时间晚，生长期长。第Ⅳ类物候型可称之为居中型，相比较前3类，该类物候型的特点为生长初期物候相出现的时间在4类物候型中处于居中水平，而后期封顶时间和生长期持续时间与Ⅲ类物候型基本相持平； 该类包括了19个日本落叶松×长白落叶松杂种无性系和1个日本落叶松无性系。

	图 1 日本落叶松及其杂种无性系物候型聚类 Fig.1 The dendrogram of the phenological types for the L． kaempferi and its hybrid clones

表 5 4类物候型无性系系号和主分量均值 Tab.5 The clone No. and mean values of principal components for the four phenological types

表 5 4类物候型无性系系号和主分量均值 Tab.5 The clone No. and mean values of principal components for the four phenological types 物候类型 Phenological type 无性系编号 Clone No. 数量 Number 第1主分量均值 Mean of the first principal component 第2主分量均值 Mean of the second principal component Ⅰ类 TypeⅠ 46,55,59,69,74,77,79,82,83,86,93,122,133,66,67,68,97,100,137 19 -2.131 2 -1.469 4 Ⅱ类Type Ⅱ 60,62,70,71,72,73,75,78,80,81,84,85,92,94,95,99,102,106,108, 116,120,132,134,135,136 25 1.780 3 -0.973 0 Ⅲ类Type Ⅲ 53,58,63,65,96,104,111,115,117,123,128 11 -2.133 8 2.334 0 Ⅳ类Type Ⅳ 76,88,89,98,101,103,105,107,110,112,113,114,118,119,121,125,126,127,129,131 20 0.971 9 1.328 5

对参试的10个物候因子和4个生长因子(2年生树高H₁、7年生树高H₂、胸径D₂及材积V₂)进行简单相关分析(表 6)。从表中可知，春季各物候因子(X₁～X₇)彼此之间显著相关，生长后期封顶和生长期因子(X₈～X₁₀)彼此之间亦具有较大的相关性，但是，春季各物候因子与生长后期封顶及生长期因子间相关不显著； 大部分春季物候因子与各生长因子呈微弱的负相关关系，生长后期封顶及生长期因子与各生长因子之间呈极显著的正相关关系。

表 6 物候因子与生长量之间的相关系数 Tab.6 Correlation between phenological factors and growth factors

表 6 物候因子与生长量之间的相关系数 Tab.6 Correlation between phenological factors and growth factors 变量 Variable X2 X3 X4 X5 X6 X7 X8 X9 X10 H1 H2 D2 V2 X1 0.866** 0.268* 0.784** 0.396** 0.360** 0.605** -0.081 0.145 0.250 -0.098 -0.112 -0.056 -0.052 X2 0.453** 0.871** 0.522** 0.565** 0.645** -0.032 -0.081 -0.195 -0.012 -0.061 -0.108 -0.095 X3 0.429** 0.900** 0.864** 0.709** 0.063 0.113 0.008 0.149 0.177 0.090 0.099 X4 0.539** 0.614** 0.681** -0.003 -0.028 -0.143 -0.023 -0.088 -0.137 -0.135 X5 0.930** 0.855** -0.012 0.039 -0.063 0.049 0.081 0.014 0.017 X6 0.810** -0.073 -0.025 -0.117 -0.019 -0.079 -0.029 -0.023 X7 -0.154 -0.190 -0.231* -0.089 -0.028 -0.081 -0.078 X8 0.966** 0.960** 0.700** 0.471** 0.485** 0.517** X9 0.975** 0.682** 0.492** 0.486** 0.523** X10 0.673** 0.486** 0.469** 0.506**

典型相关分析结果(表 7)表明，4对典型变量中只有第1对典型变量相关达极显著水平，相关系数为0.739 0，大于物候因子和生长量2组间的任一相关系数，因此第1对典型变量就能较好地解释物候因子与生长量之间的关系。来自物候因子的第1典型变量U₁=0.344 1X₁+0.001 2X₂+0.210 0X₃-0.446 0X₄-0.395 3X₅+0.307 9X₆-0.014 0X₇+0.936 0X₈+0.448 8X₉+0.383 0X₁₀； 来自生长量的第1典型变量W₁=0.885 1H₁-0.796 9H₂-1.528 9D₂+2.349 1V₂。表达式中，各因子的系数即为其负荷量，其绝对值表示贡献的大小，正负号表示作用的方向性。从第1对典型变量表达式中可以看出，U₁中起主要作用的因子为侧枝芽开始展叶、顶芽完全展叶、开始封顶和完全封顶，W₁中起主要作用的因子为7年生材积。U₁中侧枝芽开始展叶和顶芽完全展叶的符号为负，因此，这2个因子为抑制因子，而封顶和生长期为加性因子，表明侧枝芽开始展叶和顶芽完全展叶越早、封顶越迟对生长越有利。

表 7 物候因子与生长量典型相关分析结果 Tab.7 Canonical correlation analysis of phenological factors and growth

表 7 物候因子与生长量典型相关分析结果 Tab.7 Canonical correlation analysis of phenological factors and growth 变量 Variable 标准化典型变量系数 Standardized canonical coefficient 1 2 3 4  X1 0.344 1 1.964 0 0.830 8 -0.032 1  X2 0.001 2 -0.925 5 -0.559 4 1.672 4  X3 0.210 0 -0.311 8 0.673 2 0.198 9  X4 -0.446 0 -1.108 4 -1.030 6 -0.517 3  X5 -0.395 3 -0.513 7 -2.043 2 -0.872 9  X6 0.307 9 0.768 2 2.021 3 -0.189 9  X7 -0.014 0 -0.076 7 0.428 7 0.541 5  X8 0.936 9 -0.395 8 -1.694 1 -2.956 1  X9 0.444 8 1.812 5 0.999 9 -0.792 5  X10 0.383 0 -1.373 0 0.837 0 3.977 1  H1 0.885 1 -0.597 0 -0.965 2 0.091 9  H2 -0.796 9 -2.075 2 1.909 8 -0.554 1  D2 -1.528 9 -3.508 9 1.713 5 -5.209 2  V2 2.349 1 5.848 1 -2.114 7 5.267 3 相关系数 Correlation coefficient 0.739 0(P＜0.001) 0.522 6(P=0.225 4) 0.326 6(P=0.808 7) 0.227 0(P=0.833 5) 贡献率 Contribution rate(%) 68.65 21.44 6.81 3.10

不同物候型无性系7年生时生长量均值、实际增益和遗传增益见表 8。Ⅲ类物候型无性系表现最好，其次为Ⅳ类居中型，表现最差的为Ⅰ、Ⅱ类物候型无性系。Ⅲ类物候型无性系芽早膨大、早展开、早抽梢、晚封顶，生长期长，生长量的实际增益和遗传增益大； Ⅳ类物候型无性系表现低于Ⅲ类物候型无性系，生长量在4类中排名第2； Ⅰ类物候型无性系虽然芽早膨大、早展开、早抽梢，但封顶期也早，致使其生长期较短，生长表现不佳，实际增益和遗传增益均为负数； Ⅱ类物候型无性系芽晚膨大、晚展开、晚抽梢、早封顶，生长期短，树高生长在4类物候型无性系中表现最差。

表 8 不同物候型无性系7 年生生长量均值及其实际增益和遗传增益 Tab.8 Means and their actual gains and genetic gains of the growth for the clones of different phenological types at age 7

表 8 不同物候型无性系7 年生生长量均值及其实际增益和遗传增益 Tab.8 Means and their actual gains and genetic gains of the growth for the clones of different phenological types at age 7 生长性状 Growth trait Ⅰ类物候型 Phenological type Ⅰ Ⅱ类物候型 Phenological type Ⅱ Ⅲ 类物候型 Phenological type Ⅲ Ⅳ类居中型 Phenological type Ⅳ 均值 Mean 实际增益 Actual gain(%) 遗传增益 Genetic gain(%) 均值 Mean 实际增益 Actual gain(%) 遗传增益 Genetic gain(%) 均值 Mean 实际增益 Actual gain(%) 遗传增益 Genetic gain(%) 均值 Mean 实际增益 Actual gain(%) 遗传增益 Genetic gain(%) 树高 Height(H2)/m 7.41 -1.83 -1.63 7.59 -4.10 -3.65 8.21 6.28 5.59 7.94 2.73 2.43 胸径 Diameter (D2)/cm 7.56 -2.29 -2.48 7.66 -4.15 -3.69 8.51 7.95 7.08 8.12 3.05 2.72 材积 Volume(V2)/cm3 0.018 9 -6.73 -5.99 0.019 7 -10.18 -9.67 0.025 5 20.39 18.15 0.022 7 7.53 6.70

以日本落叶松为母本的杂种无性系，在物候期上大多表现出偏母系遗传的特性，这与孙晓梅等(2008)的研究结果一致。日本落叶松及其杂种无性系各物候期在无性系水平上的分化较明显。从变异系数来看，芽完全展叶(主、侧枝)和抽新梢的变异系数要小于芽膨大(主、侧枝)、芽开始展叶(主、侧枝)、封顶和生长期的变异系数，造成此现象的原因可能是芽膨大、芽开始展叶和封顶等物候因子对气候因子的反应较为敏感，致使无性系间出现较大的变异。无性系间物候期方差分析表明，10个物候期在无性系间差异极显著，说明在无性系水平上，物候期具有较大的选择潜力。

日本落叶松及其杂种无性系早期物候表现可以作为生长量选择的重要参考依据。大部分春季物候因子与各生长因子呈微弱的负相关关系，生长后期封顶和生长期因子与各生长因子之间呈极显著的正相关关系，说明芽膨大、芽开始展叶、芽完全展叶、新梢开始生长越早，封顶越迟，生长期越长对林木生长越有利，这完全符合植物生长发育规律。典型相关分析结果表明，侧枝芽开始展叶、顶芽完全展叶、开始封顶和完全封顶这4个物候因子对典型变量的贡献更大，且对7年生材积具有很好的预测能力，在早期选择中可以重点考虑。

利用物候进行生长性状早期选择的可行性验证表明，生长期长于Ⅰ类、Ⅱ类物候型无性系的Ⅲ类、Ⅳ类物候型无性系，其7年生时的生长表现亦优于Ⅰ类、Ⅱ类物候型无性系，这与赵玉涛等(2001)对银杏(Ginkgo biloba)的研究结果一致。因此，通过早期物候观测进行生长性状的早期选择是有效的、可行的。