CN105638448B - 一种在伐期按性状指标选择杉木优良无性系的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种伐期按性状指标选择杉木优良无性系的新方法，按年龄、遗传性状、生长表型性状、木材物理力学性质和入选率五个指标来选择杉木优良无性系。本发明方法简单、操作方便；不需要繁多的“数理统计”和深奥的“遗传学”、“数量遗传学”等遗传基础理论；不需要进行“大群体”试验；解决了无性系育种中的“遗传漂移”的难题和“抽样误差”的缺陷。

Description

一种在伐期按性状指标选择杉木优良无性系的方法
技术领域
本发明涉及一种选择杉木优良无性系的方法，属于林业领域；林木遗传育种范畴。
背景技术
无性系能保持母本的遗传特性，拥有最大的遗传效益。我国的杉木优良无性系选择研究始于20世纪80年代。在20世纪80年代和90年代，由于对国际公认的准则的统计学和遗传学理论不了解，我国曾有人提出了所谓的“杉木优良无性系育种可以早期选择”的观点，并制定了通过几年试验就选出几个或几十个无性系用于生产的计划。其中有：4-6年“选优”说；6—10年“选优”说；10-12年“选优”说。浙江省开化林场就是按4-6年“选优”说，将4年生(含苗木年龄)的杉木林分根据其树高生长来进行“选优”。
经过近30年的讨论，我国林学界一致认为：国际公认的准则不可违背。华中农业大学李明鹤教授和美国林学家Kung的观点是：“无性系育种必须经过一个轮伐期才可以确定”、“没有达到一个轮伐期试验(杉木轮伐期是25-30年)的成果是不能在生产中应用的”。
在此以前，对杉木优良无性系的选择方法是：1、年龄：有4-6年选择的，有10-12年选择的。2、选择因子：4-6年是按树高一个因子选择，10-12年是按树高、胸径和材积三个因子选择。3、选择标准：在各无性系之间有显著差异的情况下进行选择，凡具有显著差异的无性系均入选为优良无性系。
优点：节省研究时间，减轻研究工作量。
缺点：由于没有达到一个轮伐期的长度，过不了“小样本抽样误差”或“遗传漂移”理论这一关，早期选择的优良无性系其增产结果不确定，有可能会减产。
本发明是从年龄、生长表型性状、遗传性状、木材物理力学性质、入选率5个因子来选择的，选择结果准确可靠，可在生产中应用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种伐期按五个性状指标选择杉木优良无性系的新方法，该方法不需要繁多的“数理统计”和深奥的“遗传学”、“数量遗传学”等遗传基础理论；不需要进行“大群体”试验；解决了生物“遗传漂移”的难题和“抽样误差”的缺陷。
本发明提供的技术方案是：一种伐期按性状指标选择杉木优良无性系的新方法，该方法是按以下五个性状的数量指标进行选择的：
1)年龄：25年以后；
2)生长表型性状：平均树高H≥对照(CK)18％以上；平均胸径D1.3≥对照(CK)23％以上；平均立木蓄积V立≥对照(CK)65％以上，所述对照是用当地实生杉苗造林的林地调查数据；
3)遗传性状：根据方差分析的结果进行计算，要求各生长因子的遗传力均在0.85以上，最终蓄积遗传增益均在65％以上；
4)木材物理力学性质：杉木优良无性系木材的基本密度为0.279g/㎝3、径向干缩率为2.90％、弦向干缩率为5.10％、体积干缩率为7.85％；
5)优良无性系入选率≤5.5％。
步骤1)中优良无性系的选择年龄为25-30年，优选为27-29年。
用于进行选择的杉木无性系苗早期培育方法如下：每一原株经栽植待其长到80-120cm公分时将其弯杆、用人工方法促进其腋芽从根茎处萌发，待萌发条长到5-8cm时移植到苗圃中培育成无性系苗。
本发明具有以下有益效果：
本发明解决了近30年来杉木优良品系选择是在“4—6年”或是“10—12年”进行的争论；确定无性系育种在“早期选择不可靠”。
本发明是在伐期从“遗传性状”来选择优良品系的，解决了无性系育种中的“遗传漂移”的难题。
本发明由于采用的是同一个对照，避免了无性系育种中“小样本抽样误差”的问题。
本发明是根据“木材物理力学性质”来选择优良品系的，解决了“林木越速生其材质就越差”的问题。
本发明试验设计简单、操作方便；不需要繁多的“数理统计”和深奥的“遗传学”、“数量遗传学”等遗传基础理论；不需要进行“大群体”试验；能解决生物“遗传漂移”的难题和“抽样误差”的缺陷。
说明书附图
图1为本发明入选无性系不同龄期顺位排序走势图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式的详细描述来进一步阐明本发明，但并不是对本发明的限制，仅仅作示例说明。
1试验材料及其来源
试验始于1984年，共有杉木无性系(即原始材料)222个。原始材料是：一年生种子园混系苗中的超级苗(选择强度i＝2以上)、生产性苗圃中一年生混系超级苗(选择强度i＝3以上)和杉木幼林中优树“伐蔸”上的萌芽条。
原始材料来源地：福建省19个、湖南省会同县9个、湖南省衡阳地区和永州地区194个。
2杉木无性系育苗
每一原株经栽植待其长到80-120cm公分时将其弯杆、用人工方法促进其腋芽从根茎处萌发，待萌发条长到5-8cm时移植到苗圃中培育成无性系苗(试验用苗)。
同一原株的萌芽条培育为同一个无性系，如79172(即1979年被选择的第172#原株)其萌发条培育成试验用苗后，全部都属于79172这个无性系。因此原株222个，其培育成试验用苗的无性系也是222个。又由于每一原株从根颈处萌发的萌发条数是不同的，所以，222个无性系中培育成试验用苗的共是18550株(无性系苗的培育是委托永州市林科所完成的)。
3试验设计
本次试验采用的是对比法和完全随机区组法两种。
对比法试验设计：采用5株小区、6次重复，图式如下：
(注：表示不同的无性系，CK表示对照的无性系)
完全随机区组法试验设计：采用5株小区、6次重复，10或15株小区、3次重复。
根据设计要求，共选用了对照苗2535株(对照苗来自湖南省永州市金洞林场嫁接种子园5-8年生母树林种子培育的1年生Ⅰ级健壮实生苗)。
造林后不进行补植。试验林分的抚育管理与一般生产性林分相同。
4调查方法
树高(H)：在5年生以前用标尺实测，精度为0.1m(米)，6年生后用胸径的实测数据按公式计算。
胸径(D1.3)：用测树围尺实测，精度为0.02cm(厘米)。
每年在10月份前后进行一次调查。
5计算公式
树高H＝0.38142988654+0.7992106532D1.3-0.00402730468D1.3 2
单株材积V＝0.0000966836568D1.3 1.677315187H0.97848879
遗传力h2＝1-1/F＝[MG/(MG+ME)]-1＝遗传方差/总方差
现实增益
遗传增益
6方差分析
1)对比法试验林
(1)无性系理论数据计算：根据每木调查数据，按以下步骤进行。
①全部CK的平均值；
②无性系数值与邻近CK数值的百分比值；
③无性系的理论数值(百分比值*CK平均值＝无性系理论数值)；
④按无性系理论数值排序；
⑤分别按4-6a选前10个、13-15a选前15个、26-28a选前20个无性系进行差异显著性检验。
(2)无性系之间差异显著性检验
①比较无性系与邻近CK的差值，得到差值平均数
②按以下公式计算差值样本标准误
③计算T值：
式中：T：差异显著性检验值，差值平均数，样本标准误，
④查t分布表(以f＝n、a＝0.05、可得到t值)；
⑤比较计算T值与表中t值，T>t，则表示有显著差异。
(3)优良无性系选择标准
对有显著差异的无性系按H≥CK18％、D1.3≥CK23％、V立≥CK65％(三个指标同时具备)的标准选择优良无性系。
(4)优良无性系选择结果
对比试验林不同林龄阶段入选的优良无性系如下。
2)完全随机区组试验林
(1)计算：
①列参试无性系和CK数值表；
②分重复计算整个无性系和、平方和；单一无性系各重复和、各重复和之平方和；
(2)统计分析：按双因素方差进行统计分析：
①计算各种参数(即各种离差平方和)；
②列方差分析表；
③进行F检验(临界值检验)；
④比较计算的F值和查表所得到的Fα，F>Fα，则表示各无性系之间有显著差异。
(3)优良无性系选择标准
对有显著差异的无性系按H≥CK18％、D1.3≥CK23％、V立≥CK65％(三个指标同时具备)的标准选择优良无性系。
(4)优良无性系选择结果
完全随机区组试验林不同林龄阶段入选的优良无性系如下：
7优良无性系入选条件
根据方差分析，各无性系间有显著差异后，再按以下条件来选择优良无性系：
1)生长表型性状
无性系优良品系的平均树高H≥对照(CK)18％以上；平均胸径D1.3≥对照(CK)23％以上；平均立木蓄积V立≥对照(CK)65％以上。
2)遗传性状
根据方差分析的结果进行计算，林分各生长因子的遗传力在0.61—0.90之间。遗传力是随着林龄的增加而增加。在伐期各生长因子的遗传力均在0.85以上。当各无性系间具有极显著性差异时，优良无性系的蓄积遗传增益达65％以上。
3)木材物理力学性质
木材物理力学性质是木材加工和合理利用的最重要的基础，能为良种选育工作提供可靠的理论依据。当林分年龄达到19年生时，按GB 1927∽1943—91的要求截取样本，送中南林业科技大学木材研究实验室，按木材物理力学性质试验方法GB 1927∽1943—91标准进行试验。
测试结果显示：杉木优良无性系木材的基本密度、径向干缩率、弦向干缩率、体积干缩率分别是：0.279g/㎝3、2.90％、5.10％和7.85％；而CK分别是：0.275g/㎝3、2.80％、5.10％和8.00％。
木材物理性质研究证明：当林分年龄达到19年生时，杉木优良无性系的木材材质与对照木材材质没有差异。
4)年龄
以28年为伐期龄进行选择。
5)入选率
以林木的表型性状、遗传性状、木材物理力学性质、年龄来选择优良无性系，在伐期其入选率是5.41％。
8选择结果
1)选择结果
按优良无性系的入选条件，在参试的222个无性系中，优良无性系入选合计22个，重复入选10个，实际入选12个，实际入选占参试无性系的5.41％。
在这12个优良无性系中，来自本地种源的11个，会同种源的1个。这种结果表明：以本地1—2年生的超级苗作原株，从中选择出优良无性系是可行的。也同样证实了：“优树选择应在用种范围相应的生态区域内进行”的结论是正确的。
在这12个入选系中，表现最佳的无性系是79172(本地种源)
2)优良无性系的现实增益和遗传增益
优良无性系现实增益和遗传增益见下表。
优良无性系的G和△G
从上表可以看出：28年生时，优良无性系的现实增益(G)为：H＝18.92％；D1.3＝25.03％；V＝71.51％；遗传增益(△G)为：H＝17.37％；D1.3＝23.18％；V＝67.79％。
3)最佳无性系与最劣无性系生长表现
到28a时，最佳无性系与最劣无性系各生长因子的比值是：H＝2.87：1；D1.3＝4.14：1；V＝30.05：1。
从本发明可以看出：
1)优良无性系在幼龄阶段选择，其结果是不可靠的。
根据本发明人的调查数据：林分在2-4年生时，各无性系之间没有显著差异。
林分在10年生前，各无性系之间按极显著差异(指树高、胸径)进行选择，与伐期结果比较，其选对的是3个，普遍存在着错选和漏选。
本发明的试验证明：选择的年龄越早越不可靠。
2)生物的“遗传漂移”影响着早期选择准确性
如果以伐期入选的12个无性系为标准，根据其5-6a、9-10a、14-15a、25-28a的H和D1.3大于CK的百分比值进行排序，其顺序如图1所示。
从图中可以看出优良无性系在伐期内有4种状态：
⑴处于稳定的优良无性系是79172和79011。
⑵排序呈稳定上升趋势的优良无性系是82019、82037、82022、82013和81014。
⑶上升趋势较快的无性系是83069、83025。83069从6年生时排位第11到伐期排位第5；83025从6年生时排位第12到伐期排位第8。
⑷排序呈下降趋势的无性系是79173、79062、79027。79173从6年生时排位第4到伐期排位第10；79062从6年生时排位第3到伐期排位第11；79027从6年生时排位第5到伐期排位第12。
从图中可以看出：随着时间的推移，有50％以上的无性系由于“遗传漂移”的原因其排序发生很大变化，从6年生时排位前5到伐期变为末位。
从入选无性系不同龄期排序走势图也同样可以证明：“选择年龄越早，其结果越不可靠”。
3)木材的物理力学性质是杉木优良品种选择的一个重要因素
木材是林业生产的终极产品，木材物理力学性质是合理使用木材的科学依据。木材材质的性状因子有较强的遗传性。浙江省开化林场的杉木无性系林分在9年生时，优良无性系的木材物理力学性质次于对照实生苗。而我们对20年生杉木无性系的木材物理力学性质试验后得出：20年生时，优良无性系木材的物理力学性质与对照一致。因此，杉木优良无性系的选择年龄也应在20年以后。
本发明人对杉木无性系选择进行了30年研究。理论和实践证明：伐期的选择效果高于早期的选择效果。在成熟林选优最可靠。

Claims (4)

1.一种伐期按性状指标选择杉木优良无性系的方法，其特征在于：
按年龄、遗传性状、生长表型性状、木材物理力学性质和入选率五个指标来选择杉木优良无性系，所述五个性状的数量指标是：
1）年龄：25年以后；
2）生长表型性状：平均树高H≥对照（CK）18%以上；平均胸径D1.3≥对照（CK）23%以上；平均立木蓄积V立≥对照（CK）65%以上，所述对照是用当地实生杉苗造林的林地调查数据；
3）遗传性状：根据方差分析的结果进行计算，要求各生长因子的遗传力均在0.85以上，最终蓄积遗传增益均在65%以上；
4）木材物理力学性质：杉木优良无性系木材的基本密度至少达到0.279g/㎝3、径向干缩率至少达到2.90%、弦向干缩率至少达到5.10%、体积干缩率至少达到7.85%；
5）优良无性系入选率≤5.5%。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：用于进行选择的杉木无性系苗早期培育方法如下：每一原株经栽植待其长到80-120cm公分时将其弯杆、用人工方法促进其腋芽从根茎处萌发，待萌发条长到5-8cm时移植到苗圃中培育成无性系苗。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1）中的所述年龄为25-30年。
4.按照权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤1）中的所述年龄为27-29年。
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