杉木[(Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook]是我国南方最重要的用材造林树种之一。我国最早于1966年在福建省洋口国有林场建成了第1个杉木无性系种子园，至1996年完成了杉木第1代和第2代遗传改良^[1-2]，在第1代和第2代种子园建园材料筛选、建园技术和经营管理等方面取得了重要的、长足的、实质性进展^[3-8]，为第3代遗传改良奠定了基础。2003年，福建省在国内率先开展了杉木第3代种子园建园材料的选择和营建技术研究^[9-12]，目前第3代种子园建设面积超过430 hm²，初产期种子产量达到1.5~3.5 kg·hm^-2，特别是福建省光泽华桥国有林场、尤溪国有林场、建阳外墩国有林场建立的第3代种子园种子产量多年稳定且高产。鉴于此，笔者以建立在福建省光泽华桥国有林场的杉木第3代种子园为对象，初步探讨杉木第3代种子园营建技术，以期为全面开展杉木第3代种子园的营建提供参考。

1 种子园的建园材料

2000年，南京林业大学在福建省洋口国有林场营建了杉木第3代育种群体收集区，从杉木第2代子代测定林^[13-14]、两水平双列杂交试验林^[15-16]、分组群状多系杂交试验林和全国优良家系区域试验林^[17-19]4种类型基本群体中收集保存第3代优树种质资源291份。2005年10月，笔者从中选出106份速生、结实能力强的第3代种子园建园材料。2006年3月，根据收集区中各优树种质的穗条生长、物候、亲缘关系等信息，从106份建园材料中精选90份作为福建省光泽华桥国有林场杉木第3代种子园的建园材料。

2 种子园营建技术 2.1 区划设计与无性系配置

杉木第3代种子园建立在福建省光泽华桥国有林场大陂工区高源村，东经117°17′20″~117°18′45″，北纬27°32′30″~27°33′10″，海拔220~320 m，坡度5°~22°，Ⅲ类立地，规划面积87.6 hm²，分6期建设。根据地形、地势、立地条件的变化，将种子园划分为111个小区，小区面积0.7~1.3 hm²。其中第一期建设面积20 hm²，分为23个小区，2004年10月规划整地。小区划分后开水平带整地，水平带面宽2.0~3.0 m，株行距6.0 m×6.0 m，初植密度为280株·hm^-2。以小型挖掘机在水平带面中央略靠近内缘挖定植穴(明穴)，穴规格80 cm×70 cm×70 cm，晾晒1个月后回表土、施基肥(每穴施P₂O₅≥12%钙镁磷1 kg)，拌匀后回心土。2005年2月栽植1年生杉木实生壮苗作为砧木。为了使建园材料均衡分布，将90份建园材料按配合力和开花生物学特性分成2组，每组45份进行种子园小区内的无性系配置。2组材料在空间上按小区交替错位配置，小区内则采用同无性系相邻排外的有限控制随机排列配置，满足同一无性系分株间要间隔3株以上，或间距大于20 m的基本原则。

根据以往的报道，杉木第1、2代种子园建园材料多在200~300份之间^{[14, 20-21]}。由于材料来源广泛，建园材料间生殖物候期跨度大，在种子园营建时除了要求同一无性系分株间距达20m以上外，一般还要求来源于同一生态区的无性系配置于同一小区(区域)内以保证花期相遇^[22-24]。杉木第3代遗传改良在生长量选择的基础上，对亲本无性系的开花结实性状也进行了选择，使得精选的杉木第3代生产群体中用于营建第3代种子园的材料数量减少到70~100份^[9-12]，更便于建园无性系的配置排列。在显著降低近亲(自交)率风险的同时，也降低了无性系配置的复杂性。

2.2 种子园嫁接与管理

杉木第3代种子园的嫁接，采用髓心形成层对接法，于2006年3月27日~4月8日实施。种子园营建过程中，重要的技术环节如下。(1)穗条质量控制。嫁接穗条为90份建园材料的树冠中上部外围的一级侧枝主梢，穗条顶芽粗壮，主芽明显。(2)嫁接后管理措施：1)接株解带、抹芽除萌。嫁接口愈合后，顶芽抽长10 cm左右，针叶展开后即可逐渐解除嫁接绑带。解带时间在5月中下旬，具体视嫁接株生长情况而定。解带时还应抹除嫁接口及其下方不定芽。嫁接后3 a内反复抹除砧木萌芽，保证嫁接穗条得到充足的养分供应。抹芽时间、强度、频率视砧木实际萌芽情况灵活掌握。2)嫁接株修枝和定干。砧木保留1~2轮侧枝作为辅佐营养枝，营养枝长势如果比接穗旺盛，应作短截修剪，并在2 a内逐步彻底剪除辅佐营养枝，以保证接穗始终处在有利的生长优势地位。当植株生长到2.5~3 m高时，回截主梢控制嫁接株的树高，截干高度视植株而定，一般截去主梢的当年生长部分，培养并用攀桩斜拉侧枝，形成内堂开张型或杯状开心型树冠结构。(3)病虫害防治。杉木种子园树体主要病害为炭疽病和叶枯病。病害发生严重时，应剪除病叶、病枝或伐除感病严重植株，清理出园；当主要害虫为土栖白蚂蚁时，用灭蚁灵诱杀剂诱杀。球果易受杉木球果麦蛾、杉木球果织蛾、球果螟、杉木扁长蝽等危害，在采收时，人工摘除虫害球果和清除内堂枯枝落叶等，以减少害虫越冬场所^[25]。(4)花粉管理。辅助授粉可以有效提高杉木种子园产量及种子结实率。辅助授粉一般1 a进行两次，第一次在种子园中大多数植株的雌球花进入可授期时进行，另一次在多数植株雌球花可授末期进行^[26]。授粉方法多样，包括风力灭火机扬粉、喷粉机喷粉、纱布袋抖粉等。值得注意的是，南方杉木产区授粉期多为阴雨天气，要求提早做好授粉准备，在无雨时段及时授粉。

杉木花芽一般着生在当年生枝条顶端，有效结实冠层会随着林龄增大迅速向树冠中上部和外围转移。以往第1代和第2代种子园没有进行树冠管理，进入结实期的杉木种子园大都长成了乔林式种子园^{[21, 23]}，如1984年嫁接营建的福建省沙县官庄国有林场杉木第2代种子园22 a林龄时平均树高已达14.59 m，最高无性系平均树高已达24.24 m^[27]，采种非常困难^[28]。特别是南方山地杉木种子园，立地坡度较大，攀高人工采种安全风险较大，采种成本较高等问题突出，导致种子园采种不彻底。一方面损失了种子园的有效产种量，另一方面残留球果又为杉木球果麦蛾等害虫提供了越冬场所^[29]，给来年的种子园种实虫害的发生埋下隐患。因此，通过控制杉木种子园母树树体高度，培育有效的结果枝，及时清除内堂无效营养枝，以提高种子园经营管理水平，是当前提高杉木种子园产量的重要技术措施。根据多年杉木种子园树冠管理实践，提出了一套杉木种子园树冠管理技术。当嫁接植株长到2.5~3 m高时，回截种子园无性系当年生顶稍，既能有效控制树高生长，亦能促进侧枝萌新及生长，形成开心型或杯状型树形，形成较高的有效结实层表面积，可实现杉木种子园种子的产量高产和稳产。

3 种子园无性系生长情况

2014年11月下旬，调查2006年嫁接建成(嫁接后9 a)的种子园23个小区中的第11、14、20、23小区(包含90个建园无性系，面积3.4 hm²)各嫁接植株的树高、胸径、冠幅、单株球果重量、单个球果重量等性状。每个无性系球果混合后单独处理出种子，测定球果鲜重和种子重量，随机抽取100 g种子测定千粒重，并开展室内发芽实验。利用IBM SPSS Statistics19.0软件的单样本K-S检验功能检验正态分布^[30]。

3.1 种子园嫁接株树体生长

嫁接株平均树高、胸径和冠幅结果见表 1~表 3。平均树高、胸径和冠幅分别为5.10 m、14.74 cm和4.72 m，年均生长量分别为0.57 m、1.64 cm和0.52 m。截顶对树高生长起到了明显的抑制作用。而对胸径和冠幅的生长没有明显影响。

3.2 种子园球果产量

参试4个小区球果产量4 467.26 kg，折合单位面积球果产量为1 313.90 kg·hm^-2。由表 4可知种子园单株平均球果鲜重可达5 472.28 g，虽然已嫁接株生长9 a，种子园球果产量分布仍具有靠左趋势，也即产量还有增长空间。

3.3 球果单果重

球果单果重均值为12.01 g，在单株水平不符合正态分布，但在无性系水平上符合正态分布(表 5)。同时，球果单果重均值和中位数(11.36和11.90 g)较为接近，可知嫁接9 a后种子园球果单果重已均匀分布在均值周围，较为稳定。

3.4 出籽率及千粒重

出籽率及千粒重在无性系水平上均符合正态分布(表 6~表 7)。出籽率均值为3.25%，变异系数为25.94%，据此估算种子园嫁接9 a后，单位面积种子产量可达42.70 kg·hm^-2。种子千粒重均值为7.37 g，变异系数为17.34%，千粒重较出籽率在无性系间更稳定。

3.5 室内发芽实验

发芽率、发芽势和发芽指数在无性系水平上符合正态分布，均值分别为41.34%、28.28%和8.43，变异系数分别为31.26%、38.05%和34.71% (表 8~表 10)。发芽势与发芽率的比值为0.684 1，即当种子处于发芽高峰期时，具有发芽能力的种子68.41%已发芽。

3.6 生长性状与球果产量及种实性状相关性

表 11列出了无性系水平上生长与单株球果鲜重、球果单果重、出籽率、千粒重、发芽率、发芽势和发芽指数的相关状况。生长性状间达到中度以上极显著正相关，特别是胸径和冠幅的相关系数达到0.747，而树高与胸径和冠幅的相关系数分别为0.542和0.458，这可能是由于截顶对树高生长进行了干预，树体本身对这种干预的响应就是调整了胸径和冠幅的生长，增加了树冠的有效结果表面积；单株球果鲜重与树高、胸径、冠幅均有极显著正相关。

综上所述，加强种子园树体管理，促进树体生长能提高种子园产量，特别是在树体顶梢短截措施下，促进了胸径生长和侧枝数量增多，结实表面积和结果枝的增加，对于提高种子园产量有重要作用。因此，在杉木第3代种子园营建过程中，在建园材料结实性状的遗传的筛选的基础上，结合种子园经营管理，短截顶梢，控制树体高度，促进树冠的发育和结实表面积的增加，可以有效提高杉木种子园的产种量。

4 第3代种子园良种的生长早期测定

2010年初，在福建省将乐国有林场营建第3代种子园初产良种造林对比测试林，试验地为Ⅱ类立地的杉木纯林采伐迹地。田间试验设计为完全随机区组试验设计，5个良种(处理)分别为光泽第3代种子园良种、洋003无性系组培苗、广西融水种源、官庄2.5代种子园良种、官庄红心杉种子园良种。试验3次重复，15个小区，小区面积0.13 hm²，初植密度3 000株·hm^-2，根据《杉木速生丰产林培育技术规程》抚育管理^[31]。每个小区中设置一个20 m×20 m固定样地，2016年11月(5年生)调查样地每木树高、胸径，估算单株立木材积^[18]：V=0.000 058 770 42D^{1.969 983 1}H^{0.896 461 57}，V指单株立木材积(m³)；D指胸径(cm)；H指树高(m)。利用IBM SPSS Statistics19.0软件方差分析及LSD多重比较^[30]。

4.1 保存率对比分析

参试处理的保存率均较高，达到91.00%以上，其中第3代种子园良种的保存率达到96.21%。方差分析表明(表 12)参试处理间在保存率性状上差异不显著。这说明，杉木第3代种子园种子园种子同样具有保存率高，适应性强的特点。

4.2 生长性状对比分析

生长性状方差分析(表 13)表明，树高、胸径和单株立木材积在良种间差异均达极显著水平。进一步的多重比较分析(表 14)表明，第3代种子园良种5年生时树高、胸径和单株立木材积分别为7.12 m、10.94 cm和0.039 9 m³，年均生长量分别为1.42 m、2.19 cm和0.007 98 m³。树高低于洋003无性系而高于其他良种，胸径和单株立木材积均显著优于对比良种。具体为：第3代种子园良种树高较广西融水种源、官庄2.5代种子园良种和红心杉良种高0.25、1.03和1.26 m；胸径较洋003组培无性系、广西融水种源、官庄2.5代种子园良种和红心杉良种分别增加2.74、1.79、2.53和3.55 cm；单株立木材积较洋003组培无性系、广西融水种源、官庄2.5代种子园良种和红心杉良种分别提高0.016 3、0.012 2、0.017 8和0.022 8 m³。综合分析表明，杉木第3代种子园良种在比较测定的早期就已经表现出明显的生长优势，特别是胸径和单株立木材积生长的优势明显。

5 讨论与结论

从杉木第2代子代测定林、两水平双列杂交试验林、分组群状多系杂交试验林和全国优良家系区域试验林等4种类型基本群体中筛选出的291个基因型建立第3代育种群体。经子代测定后，从第3代育种群体中筛选出90份速生、结实性状优良、穗条量大质优的材料构建成第3代生产群体。利用生产群体嫁接营建的第3代种子园9年生时单位面积球果产量可达到1 313.90 kg·hm^-2，出籽率为3.25%，种子千粒重为7.37 g，种子产量可达42.70 kg·hm^-2。种子发芽率、发芽势和发芽指数均值分别为41.34%、28.28%和8.43。发芽势与发芽率的比值为0.684 1，即当种子处于发芽高峰期时，具有发芽能力的种子的68.41%已发芽。造林对比测试表明, 第3代种子园良种的保存率高，适应性强，5年生时树高、胸径和单株立木材积分别为7.12 m、10.94 cm和0.039 9 m³，年均生长量分别为1.42 m、2.19 cm和0.007 98 m³。第3代种子园良种树高分别较广西融水种源、官庄2.5代种子园良种和红心杉良种提高0.25、1.03和1.26 m；胸径分别较洋003组培无性系、广西融水种源、官庄2.5代代种子园良种和红心杉良种增粗2.74、1.79、2.53和3.55 cm；单株立木材积分别较洋003无性系组培苗、广西融水种源、官庄2.5代种子园良种和红心杉良种提高0.016 3、0.012 2、0.017 8和0.022 8 m³。第3代种子园良种在测定林的早期已表现出明显的生长优势，树高、胸径和单株立木材积较官庄2.5代种子园良种提高16.90%、30.08%和80.54%。但由于林龄较小，这种生长优势还有待进一步跟踪观察。

实践表明，在杉木良种的高产稳产技术体系中，把握好种子园建园材料的结实性状的遗传选择^[32]、园址选择、区划设计、无性系配置、嫁接技术等建园环节，以及种子园建立后的适时施肥^[33-34]、及时除草、合理疏伐和树冠管理等管理环节，是提高种子园产量和质量的关键技术措施。在种子园进入盛产期后，随着树体增高和树冠增大，郁闭度提高，有效的结实表面积减少，种子产量急剧波动或降低。1995年，吴佐柱^[28]在福建省尤溪县汤川大王坪杉木种子园中开展了截干更新试验，提出了杉木种子园高大母树的截干更新复壮的方法，使衰退种子园产量可恢复到种子园建立初期的产种量水平。2003年，雷布先等^[21]报道，通过嫁接穗条筛选、特殊嫁接方法等环节的技术改进，营建的矮化杉木种子园不仅有利于采种，还能提高产量和种子品质，杉木矮化种子园营建新技术是值得推广应用。本研究在2006—2013年期间，开展的福建省营建杉木第3代种子园的实践中，发现种子园进入盛产期后出现种子大小年明显，实际产量急剧降低的主要原因之一就是种子园树体控制环节失控。通过嫁接后及时截顶控高，促进侧枝生长、萌发新枝，培育成理想的结实树形，提高有效的树冠结实表面积是提高杉木种子园种子产量的有效技术。在种子园规模化经营中具有较高可操作性，能有效降低种子园经营成本和安全风险。

本试验的结果表明，嫁接后经过短截顶梢的杉木种子园，9 a林龄时平均树高仅为5.10 m，而胸径和冠幅分别可达14.74 cm和4.72 m，树高比6 a林龄的杉木1.5代种子园树高降低了27.14%^[6]。初产期的种子产量即可达到42.70 kg·hm^-2，高于福建省沙县官庄杉木2代种子园6~13 a林龄种子平均产量^[35]。树高控制和提高实际产量效果较为明显，值得进一步优化，形成杉木第3代种子园树体管理及其配套的密度管理技术标准，加以推广应用。