亚热带农业研究 2020,Vol. 16Issue (3): 165-169   PDF   
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2020.03.004
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陈国彪
CHEN Guobiao
厚荚相思无性系的多性状综合评价与选择
Comprehensive evaluation of multiple traits and selection of Acacia crassicarpa clones
亚热带农业研究, 2020, 16(3): 165-169
Subtropical Agriculture Research, 2020, 16(3): 165-169.
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2020.03.004

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收稿日期: 2020-07-11
厚荚相思无性系的多性状综合评价与选择
陈国彪     
福建省龙海九龙岭国有林场, 福建 漳州 363112
摘要[目的] 筛选高产高质的厚荚相思优良种质资源。[方法] 在闽南山地开展厚荚相思无性系测定,采用方差分析、多重比较、主成分分析和权重综合评分法对不同无性系进行分析和筛选。[结果] 30个无性系的胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅差异均达到显著或极显著水平;胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅在评价体系中的权重分别为:2.97%、23.04%、24.28%、20.06%、11.71%和17.94%;经综合评分法选出43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27号共15个生长和干形较为优良的无性系,其胸径、树高、材积、枝下高、干形、冠幅均值分别为16.06 cm、15.16 m、0.150 8 m3、6.30 m、3.30、4.22 m。[结论] 参试的30个无性系性状差异较大,为优良无性系的选择提供了基础;参与评价的各项指标可用于后期优良种质材料的评价;选出的厚荚相思无性系可作为后期良种繁育和高产高质林分培育的优良种质材料。
关键词厚荚相思    无性系    综合评价    选择    
Comprehensive evaluation of multiple traits and selection of Acacia crassicarpa clones
CHEN Guobiao     
Longhai Jiulongling National Forest Farmof Fujian, Zhangzhou, Fujian 363112, China
Abstract: [Purpose] To screen for superior high-yielding and high-quality Acacia crassifolia germplasm resources for timber forest production. [Method] A test of 30 A.crassifolia clones was carried out in mountainous area of Southern Fujian. Variance analysis, multiple comparisons, principal component analysis, and weighted comprehensive scoring methods were used to evaluate and select the superior clones. [Result] The differences for all the traits among the 30 clones were significant or extremely significant. The weights of chest diameter, tree height, timber volume, under branch height, stem type, and crown width differed by 2.97%, 23.04%, 24.28%, 20.06%, 11.71%, and 17.94%, respectively. By comprehensive scoring method, 15 clones (43, 30, 41, 15, 10, 14, 38, 42, 23, 40, 31, 4, 39, 19 and 27) were selected as superior clones. The average values of DBH, tree height, timber volume, under branch height, stem shape, crown width of these 15 clones reached 16.06 cm, 15.16m, 0.150 8 m3, 6.30 m, 3.30, and 4.22 m, respectively. [Conclusion] The traits varied greatly among the 30 clones tested, which provided a basis for selection of superior clones. These indicators evaluated could be used at a later stage for the selection of excellent germplasm material. The selected A.crassifolia clones could be used as excellent germplasm for breeding improved varieties for high-yielding and high-quality timber forest cultivation.
Key words: Acacia crassicarpa    clones    comprehensive evaluation    selection    

厚荚相思(Acacia crassicarpa)原产于澳洲、巴布亚新几内亚和印度尼西亚等地,具有生长快、耐干燥贫瘠、干形通直、土壤改良效果好等优点[1-3]。20世纪80年代起我国广东、广西、福建等省区开展了厚荚相思的引种试验和良种选育研究[4-5],选育出一大批优良家系并应用于生产。近年来,厚荚相思造林以早期选育的优良家系为主,但由于实生繁殖种质材料变异大且亲本的优良性状难以保持,加之种子产量、质量不稳定[6],因此,有必要对厚荚相思无性系进行研究。目前,国内厚荚相思良种选育工作多集中在优良家系的选择[7-10],而有关优良无性系的选择尚未见报道。本研究利用在福建省龙海九龙岭国有林场测定的无性系调查资料,对参试的30个厚荚相思无性系进行综合评价与选择,旨在于筛选性状优良的无性系,为良种繁育和推广应用提供依据。

1 材料与方法 1.1 试验地概况

试验地设在福建省龙海九龙岭国有林场九龙岭工区18-1小班(经度117°38′57″~117°39′02″,纬度24°22′18″~24°22′26″)。该地为南亚热带气候区,年均温21 ℃,年极端最高温达41.5 ℃,年极端最低温可至0 ℃,年平均降水量1 500 mm左右。试验林地前茬为马尾松采伐迹地,海拔125 m,坡度20°~25°,坡向东南。林地土壤为花岗岩发育的山地红壤,土层厚度约1 m,立地质量为Ⅲ类地。

1.2 试验材料

30个参试厚荚相思无性系来源于福建省漳浦中西国有林场火烧埔工区的厚荚相思人工林中初选的优树。通过扦插繁育,造林时1年生容器苗苗高30 cm以上、地径0.3 cm以上。

1.3 试验设计

无性系测定试验采用随机区组设计,每个无性系试验小区28~34株,30个无性系3次重复,共90个试验小区。2011年4月营造试验林,穴规格为:60 cm×30 cm×30 cm,株行距为:2.5 m×2.5 m。营林措施如下:采伐迹地劈杂、清杂,挖穴回填表土,分别于造林当年6月和9月抚育锄草结合施肥1次,6月每株施尿素100 g,9月每株施质量分数为45%的氮磷钾复合肥150 g;2015年6月抚育锄草结合施肥1次,每株施用氮磷钾复合肥100 g,当年9月及2016年6月和9月分别全面锄草1次。

1.4 调查测定

造林后每年抽查树高、保存率、风害、寒害等情况,2017年7月对6年生的无性系试验林每木调查树高、胸径、枝下高、冠幅和干形。树高采用测高仪测量树体顶端到地面垂直高度。胸径采用围径尺测量1.3 m树高处树干直径。枝下高采用测高仪测量最下层分枝处到地面垂直高度。冠幅采用卷尺测量树冠南北向及东西向最大长度并计算平均值。干形采用5分制,由专人目测打分,分级和评分值按国家林木干形评价标准[11]:Ⅰ级主干通直圆满没有弯曲;Ⅱ级主干基本通直圆满,有1个小弯;Ⅲ级主干一般通直圆满,有2~3个小弯;Ⅳ级主干弯曲;Ⅴ级严重弯曲。Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ分值分别为5、4、3、2、1。

1.5 数据处理

采用SPSS 20.0进行数据整理、方差分析、多重比较分析(Duncan′)和主成分分析。

1.5.1 单株立木材积

按照澳洲国际农业研究中心(ACIAR)相思类树种采用的材积公式[7][公式(1)]进行计算。

$ V = 0.00005276{D^{1.882161}}{H^{1.009317}} $ (1)

式中,V为材积/m3D为胸径/cm,H为树高/m。

1.5.2 权重综合评分

对各无性系不同生长性状通过公式(2)进行标准化转换,然后采用公式(3)计算各无性系的综合评分[12]

$ X_{ij}^\prime = \frac{{{X_{ij}} - {X_{j\min }}}}{{{X_{j\max }} - {X_{j\min }}}} $ (2)
$ {P_i} = \sum {{K_j}} X_{ij}^\prime $ (3)

式中,Xij为第i个无性系性状的测定值,Xjmax为各性状的最大值,Xjmin为各性状的最小值,X′ij为性状的极差标准值;Pi为第i个无性系的综合评分,Kj为各性状在评价体系中的权重值(通过主成分分析法确定)。

1.5.3 遗传增益估算

根据公式(4)计算指标无性系重复力,然后通过公式(5)计算入选无性系遗传增益。

$ {{h^2} = 1 - \frac{1}{F}} $ (4)
$ {△ G = \frac{{(\bar x - \bar X){h^2}}}{{\bar X}}} $ (5)

式中,h2为无性系重复力,F为方差分析结果中的F值;△G为遗传增益,x为入选无性系指标均值,X为指标群体均值。

2 结果与分析 2.1 厚荚相思无性系生长和干形性状的分析

参试无性系造林成活率均在90%以上,6年生保存率均在85%左右,且试验期间未出现风害、寒害症状,表现出较强的环境适应性,但从生长量和干形性状看,不同无性系差别较大(表 1)。由表 1可见,不同无性系胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅分别在13.11~20.69 cm、10.17~20.10 m、0.086 5~0.188 0 m3、3.53~8.81 m、2.11~4.51和3.10~5.18 m之间。对参试无性系的各指标进行方差分析,胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅均存在显著或极显著差异[F胸径(29, 60)=6.027,F树高(29, 60)=12.708,F材积(29, 60)=3.079,F枝下高(29, 60)=4.261,F干形(29, 60)=5.310,F冠幅(29, 60)=2.567,F0.01(29, 60)=2.041],表明不同无性系间的性状差异较大,从中选择优良无性系有意义。

表 1 参试6年生厚荚相思无性系生长情况1) Table 1 The growing status of 6-year-old A.crassicarpa clones tested
无性系 胸径/cm 树高/m 材积/m3 枝下高/m 干形 冠幅/m
1 17.23±0.74bc 11.17±1.71fgh 0.127 9±0.018 2bcdefg 4.14±0.67fgh 2.42±0.36ghij 5.18±0.66a
4 17.47±0.68abc 12.74±1.74efgh 0.150 0±0.021 2abcde 6.03±1.23bcdef 3.19±0.41bcdefgh 4.07±0.64abcdefgh
6 15.12±0.81efghi 13.60±1.54defgh 0.122 0±0.021 2bcdefg 4.54±0.74defgh 2.46±0.31fghij 3.82±0.54cdefgh
9 14.42±0.89ij 10.56±1.55gh 0.086 5±0.017 6g 4.51±0.91defgh 3.89±0.53ab 3.10±0.44h
10 14.43±0.44ij 15.94±2.30bcde 0.131 2±0.025 2bcdefg 8.61±1.73a 3.56±0.52bcd 4.22±0.67abcdefgh
11 15.60±0.59defghi 10.81±1.14gh 0.102 7±0.020 2efg 3.53±0.69h 2.63±0.37efghij 3.76±0.57defgh
13 17.18±1.13bcd 10.56±1.59gh 0.120 2±0.020 3cdefg 3.63±0.61gh 3.11±0.39cdefgh 3.86±0.53bcdefgh
14 17.39±1.07abc 13.58±1.57defgh 0.158 6±0.025 5abcd 6.49±1.21bcde 3.23±0.45bcdef 4.55±0.69abcde
15 16.62±0.56bcde 15.71±1.70bcde 0.168 7±0.036 0abc 5.82±0.97bcdef 2.79±0.33defghij 4.97±0.70ab
19 17.73±0.79ab 13.08±2.02efgh 0.158 3±0.032 0abcd 4.70±0.76cdefgh 2.97±0.37cdefghi 3.76±0.60defgh
21 14.67±0.94hi 11.23±1.16fgh 0.095 0±0.014 2fg 5.35±1.09cdefgh 2.75±0.36efghij 3.33±0.44fgh
23 16.63±0.62bcde 14.07±1.86cdefg 0.151 1±0.026 4abcde 5.69±1.04bcdefg 3.00±0.41cdefghi 4.35±0.62abcdefg
24 16.08±0.87cdefgh 12.72±1.84efgh 0.128 1±0.024 1bcdefg 5.67±1.15bcdefg 2.39±0.29hij 3.92±0.61bcdefgh
25 16.60±0.82bcde 11.24±1.71fgh 0.120 0±0.016 5cdefg 4.93±1.06cdefgh 2.24±0.27ij 3.35±0.41fgh
26 14.74±0.84ghi 11.10±1.52fgh 0.094 8±0.015 8fg 4.55±0.73defgh 2.72±0.37efghij 3.35±0.50fgh
27 16.67±0.84bcde 13.40±1.71defgh 0.144 5±0.024 3abcde 4.78±0.95cdefgh 3.06±0.42cdefgh 4.01±0.53bcdefgh
30 13.11±0.89j 20.10±3.05a 0.138 4±0.023 3bcdef 8.81±1.53a 4.51±0.57a 3.49±0.53efgh
31 17.15±0.82bcd 13.04±1.97efgh 0.148 3±0.027 0abcde 5.84±1.23bcdef 2.75±0.36efghij 4.48±0.61abcdef
33 17.04±0.55bcd 11.28±1.79fgh 0.126 5±0.026 2bcdefg 3.98±0.85fgh 2.91±0.41defghi 3.81±0.48cdefgh
34 14.33±0.80ij 11.53±1.55fgh 0.093 4±0.015 1fg 6.03±0.97bcdef 2.89±0.41defghij 3.33±0.50fgh
35 16.34±0.91bcdef 11.42±1.50fgh 0.118 4±0.025 0defg 5.32±1.03cdefgh 2.64±0.31efghij 4.46±0.68abcdef
36 20.69±0.75a 10.56±1.25gh 0.170 6±0.036 4ab 4.39±0.78efgh 2.11±0.26j 4.25±0.55abcdefgh
37 15.29±0.68efghi 11.35±1.65fgh 0.103 8±0.015 6efg 4.94±0.90cdefgh 3.39±0.44bcde 3.69±0.52defgh
38 16.05±0.84cdefgh 13.42±1.52defgh 0.134 7±0.027 6bcdef 6.63±1.07bcd 3.38±0.45bcde 4.94±0.68abc
39 15.36±0.87efghi 14.47±1.41cdef 0.133 8±0.028 3bcdefg 4.98±0.94cdefgh 3.41±0.45bcde 4.07±0.50abcdefgh
40 14.54±0.47hij 16.78±2.13bcd 0.140 2±0.025 2bcdef 6.07±1.25bcdef 3.71±0.50bc 3.27±0.49gh
41 14.93±0.55fghi 17.10±2.64abc 0.150 2±0.027 0abcde 7.52±1.29ab 3.22±0.46bcdefg 4.40±0.53abcdefg
42 16.51±1.12bcde 15.71±1.87bcde 0.166 6±0.027 1abcd 5.84±0.96bcdef 2.83±0.42defghij 3.98±0.51bcdefgh
43 16.26±0.77bcdefg 18.22±2.77ab 0.188 0±0.029 6a 6.75±1.27bc 3.89±0.48ab 4.70±0.68abcd
44 18.74±0.64a 10.17±1.55h 0.136 3±0.025 2bcdef 4.72±1.00cdefgh 2.72±0.35efghij 4.22±0.66abcdefgh
1)同列数据后附不同字母者表示差异达0.05显著水平。

进一步对不同无性系各项性状指标进行多重比较表明,胸径以36号和44号无性系最大,显著大于除19、4、14号以外的其他无性系;树高以30号无性系最大,显著大于除43、41号外的其他无性系;材积以43号无性系最大,显著大于40、30、44号等19个无性系;枝下高最高的无性系为30号和10号,显著大于除41号外的其他无性系;干形分值最高的无性系为30号,显著大于除43号和9号外的其他无性系;冠幅最大的无性系为1号,显著大于27、42、24号等16个无性系。根据多重比较结果,各项指标表现较好的无性系均不统一,从中多性状选择优良无性系难度较大,需要使用综合评分法进一步评价和选择。

2.2 多性状综合评价与优良无性系的选择

由于性状较多且之间存在相互关联,将会影响综合评价的精度,因此,先通过主成分分析计算各个评价性状的权重,再进行综合评价和选择。采用SPSS 20.0中的主成分分析法对30个厚荚相思无性系进行主成分分析(表 2),提取的前两个主成分累计贡献率为82.161%,所包含信息量满足要求。由主成分中各指标特征向量可知,主成分1主要包含树高、枝下高和干形3项指标的信息;而主成分2主要包含材积、冠幅和胸径的信息。以不同无性系各项指标特征根及特征向量[13], 求出各性状对综合指标的贡献率以及经归一化处理后的权重系数(Kj)。胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅在评价体系中的权重分别为:2.97%、23.04%、24.28%、20.06%、11.71%和17.94%。

表 2 各评价指标的特征根及特征向量 Table 2 The eigenroot and eigenvector of each evaluation index
指标 主成分1 主成分2
树高/m 0.914 0.276
枝下高/m 0.883 0.162
干形 0.830 -0.189
材积/m3 0.285 0.902
冠幅/m 0.017 0.841
胸径/cm -0.624 0.703
特征根 2.784 2.164
累积贡献率/% 46.394 82.161

根据综合评分标准化公式对各指标进行标准化,并计算各无性系的综合评分(表 3)。

表 3 参试厚荚相思无性系综合得分 Table 3 The composite score of A.crassicarpa clones tested
无性系 综合评分
1 0.356 1
4 0.460 0
6 0.289 9
9 0.138 3
10 0.606 3
11 0.145 7
13 0.223 7
14 0.560 5
15 0.620 4
19 0.400 7
21 0.171 2
23 0.492 1
24 0.336 0
25 0.199 7
26 0.137 9
27 0.400 0
30 0.705 9
31 0.468 3
33 0.254 2
34 0.205 7
35 0.329 1
36 0.371 8
37 0.244 2
38 0.540 7
39 0.423 9
40 0.476 7
41 0.638 2
42 0.532 3
43 0.789 1
44 0.312 8

考虑到初次选择且林龄未到主伐年龄,较为合适的入选率为20%~50%[14-15]。不同入选率的入选无性系及各项指标均值见表 4。从表 4看出,若入选率控制在20%~30%,入选无性系生长性状的遗传增益较高,材积遗传增益达10%以上,但是入选的无性系只有6~9个,遗传资源较少而不利于繁殖应用和遗传改良;若入选率控制在40%~50%,入选无性系个数增加到12~15个,生长性状的遗传增益也随之下降,但材积遗传增益仍维持在10%左右。因此,从遗传选育和繁育应用的种质资源角度考虑,确定以50%入选率初步筛选出以下优良无性系:43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27号。

表 4 入选厚荚相思无性系生长量 Table 4 Average growth index of selected A.crassicarpa clones
入选率 入选数 入选无性系 均值 材积遗传增益/%
% 胸径 树高 材积 枝下高 干形 冠幅
cm m m3 m m
20 6 43、30、41、15、10、14号 15.46 16.78 0.155 9 7.33 3.53 4.39 11.25
30 9 43、30、41、15、10、14、38、42、23号 15.77 15.98 0.154 2 6.91 3.38 4.40 10.40
40 12 43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4号 15.92 15.53 0.152 2 6.68 3.34 4.29 9.39
50 15 43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27号 16.06 15.16 0.150 8 6.30 3.30 4.22 8.68
3 小结

本研究表明,30个参试厚荚相思无性系的6个性状差异均达显著或极显著水平,从中选择优良无性系有意义。经主成分分析,胸径、树高、材积、枝下高、干形和冠幅在评价体系中的权重分别为:2.97%、23.04%、24.28%、20.06%、11.71%和17.94%。经综合评分法计算各无性系综合评分,按照50%入选率选出43、30、41、15、10、14、38、42、23、40、31、4、39、19、27号, 共15个较为优良的无性系,其胸径、树高、材积、枝下高、干形、冠幅均值分别为16.06 cm、15.16 m、0.150 8 m3、6.30 m、3.30、4.22 m。某一无性系的表现型是由其所处的环境和自身的基因所决定,在相同的立地环境下,无性系的性状差异取决于亲本基因,但环境效应对无性系的影响较大。本试验结果只是一个试验点一次测试的结果,因此初步选择的优良无性系的稳定性、适应性还有待多点多年测试检验。

参考文献(References)
[1] 张卫华, 张方秋, 潘文, 等. 厚荚相思苗期养分需求特性的研究[J]. 广东农业科学, 2013, 40(24): 46–50.
[2] 林宇. 沿海沙地厚荚相思人工林养分生物循环特征[J]. 西南林业大学学报, 2016, 36(6): 8–14.
[3] 梁承坚, 陈水莲, 韩东苗, 等. 3种相思在肇庆造林生长对比[J]. 林业与环境科学, 2017, 33(4): 57–60.
[4] 潘志刚, 游应天. 厚荚相思的引种及种源试验[J]. 林业科学研究, 1994, 7(5): 498–505.
[5] 肖石海, 方碧湘, 施纯淦, 等. 厚荚相思等树种引种试验初报[J]. 福建林业科技, 1996, 23(S1): 70–72.
[6] 胡峰, 施琼, 黄烈健. 厚荚相思(Acacia crassicarpa)腋芽组培快繁技术体系研究[J]. 植物研究, 2015, 35(2): 179–184.
[7] 张方秋, 陈祖旭, 张卫华. 厚荚相思优良家系的区域化选择[J]. 广东林业科技, 2013, 29(6): 1–6.
[8] 李婷, 梁机, 谢乐, 等. 低温胁迫对厚荚相思不同家系抗寒生理生化特征的影响[J]. 东北林业大学学报, 2013, 41(2): 6–9.
[9] 梁机, 李婷, 黄银珊, 等. 厚荚相思家系抗寒性变异与选择[J]. 东北林业大学学报, 2012, 40(4): 5–10.
[10] 梁机, 廖才生, 杨来安, 等. 厚荚相思半同胞子代生长变异及抗寒性差异的调查分析[J]. 安徽农业科学, 2012, 40(18): 9736–9739.
[11] 曾瑞金. 闽南山地桉树人工杂交子代性状测定及选择[J]. 森林与环境学报, 2016, 36(2): 160–166.
[12] 刘宇, 徐焕文, 滕文华, 等. 白桦全同胞子代测定及优良家系早期选择[J]. 北京林业大学学报, 2017, 39(2): 1–8.
[13] 晏姝, 曾建雄, 骆必刚, 等. 南洋楹无性系造林初期生长表现及选择[J]. 西南林业大学学报, 2017, 37(6): 10–14.
[14] 吴清, 曾炳山, 陈考科, 等. 黑木相思无性系早期选择[J]. 广东林业科技, 2014, 30(6): 40–44.
[15] 赵曦阳, 李颖, 赵丽, 等. 不同地点白杨杂种无性系生长和适应性表现分析和评价[J]. 北京林业大学学报, 2013, 35(6): 7–14.