贵州杉木良种选育进展

概述了贵州杉木良种选育30多年来的研究进展和良种基地建设情况,分析了目前存在的主要问题及其对策。建议加大杉木良种选育投入力度,开展多目标选育,营建贵州杉木高世代育种群体。

杉木多系授粉子代遗传变异及优良家系选择研究

3、4、5、6、16年多系授粉子代测定结果表明,家系间生长存在显著差异,生长性状受到中等到强度遗传力控制,通过再选择可取得较高的遗传增益。树高、胸径和材积间具有较强的相关性,各生长性状早-晚期的相关性也较强;速生优良家系早期选择使用树高和胸径为选择指标,可在3年生开始,而使用材积作为选择指标在5年生开始较为适宜。使用材积、胸径和树高对16年子代测定林进行联合选择,评选出5个最优家系,平均树高为10.9 m、平均胸径14.9 cm、平均单株材积为0.108 5 m3,单株材积的遗传增益比ck1提高27.3%、比ck2提高10.2%、比ck3提高34.6%、比参试家系均值提高14.0%。

贵州生物质能源树种资源的开发利用

根据贵州省生物质能源树种主要分布区线路调查和典型样地调查的结果,介绍了贵州省生物质能源树种的研究现状和存在问题,对贵州的生物质能源树种进行了分类并报道了资源的分布特点。提出了贵州应重点利用现有生物乙醇树种资源,积极稳妥发展生物柴油树种资源,并对开发利用技术和途径进行了探讨。

黔东南杉木纯林及其混交林凋落物年产量与月动态变化

采用空间替代时间和定位观测相结合的方法,在黔东南以杉木不同龄级纯林及中龄期混交林为研究对象,研究其凋落物年产量、月动态及影响因素,结果表明:(1)幼龄(≤10年)、近熟龄(21-25年)、成熟龄(26-35年)和过熟龄(≥36年)杉木纯林的凋落物产量为0.61t/(hm^2·a)、3.38t/(hm^2·a)、4.21t/(hm^2·a)和5.75t/(hm^2·a),中龄期柳杉-杉木林、马尾松-檫木-杉木林、毛竹-杉木林和马尾松-杉木林的凋落物产量为7.55t/(hm^2·a)、4.23t/(hm^2·a)、3.72t/(hm^2·a)和3.25 t/(hm^2·a)。(2)杉木纯林中幼龄林和近熟林、成熟林及过熟林的凋落物月产量差异显著,中龄期混交林中柳杉-杉木林和马尾松-杉木林的凋落物月产量差异也显著。杉木林凋落物月产量动态曲线呈3峰型,峰值出现在2-4月、7-10月和12月间。杉木不同龄级纯林及中龄期不同混交林类型内凋落物月产量动态曲线的X2检验值差异显著,季节性分布格局不同。(3)杉木纯林凋落物年产量和草本层植物生物量及土壤A层pH值的直线相关显著,混交林凋落物年产量和灌木层植物平均地径及高度、土壤A层及B层全磷含量的直线相关也显著。中龄期马尾松-檫木-杉木混交林及成熟龄期杉木纯林凋落物月产量和温度及降雨量相关显著,表明凋落物产量受气候-土壤-植被系统部分要素的综合影响。

杉木二代种子园无性系单交子代遗传变异及优良家系选择研究

对3年和4年杉木2代种子园优良无性系单交子代测定林进行了调查和分析,结果表明:参试家系(组合)间生长性状差异显著,生长性状受到中等强度遗传控制,主要生长性状的家系遗传力为0.54～0.64,生长表现与立地交互作用明显。单交子代林总体生长表现优异,3年测定林参试家系平均树高3.63 m、胸径4.71 cm、材积0.004 167 m3;4年平均树高4.82m、胸径7.40 cm、材积0.012 86 m3。以胸径和树高生长表现对该子代林进行联合选择,所有单交子代均优于2代种子园混系,3年测定林初选出5个速生最优家系,材积遗传增益为67.9%;4年测定林初选出6个速生最优家系(组合),材积遗传增益为59.0%。筛选的优良家系是高世代种子园营建、优良无性系选育和造林应用的优良繁殖材料。

杉木近缘优良无性系交配子代遗传效应研究

对2个原产贵州锦屏和3个原产贵州天柱的5个优良无性系开展全双列杂交,获得25份交配组合种子;对成功培育的19个杂交组合苗木,在贵州省黎平县布置随机区组造林设计试验测定林;应用14年生的试验测定林调查数据统计分析表型变异,线性模型分析试验测定林的遗传变异;采用双列杂交第4种方法固定模式,估算5个亲本10个交配组合子代性状的遗传参数。结果表明:20个参试家系的14年生试验测定林生长表现较差,但存在丰富变异,家系间树高、胸径和单株材积差异极显著(p≤0.01),生长性状受较强程度的遗传控制,树高、胸径和材积的家系遗传力分别为0.60、0.64和0.67。5个亲本10个交配组合间的主要生长性状呈极显著水平,交配组合与区组的交互作用明显,树高显著(p≤0.05)而胸径和材积极显著;不同亲本交配组合间的特殊配合力(SCA)极显著,树高的一般配合力(GCA)极显著而胸径和材积的SCA差异不显著。在5个亲本中,120号亲本的GCA和SCA效应较优,其次是123号和88号;120号和89号是建立双系种子园的最优亲本,5个亲本的合理配置可营建3系~5系种子园。

杉木高世代双系和多系种子园始果期生长表现分析

为保障杉木高世代种子园生产种子的品质和产量,应用5×5杉木优良无性系全双列交配14年生测定林和5年生第2代种子园无性系单交试验测定林,采用胸径、树高和材积联合选择了优良组合,并结合开花结实特性筛选优良组合开花结实量高的无性系亲本,筛选4个和7个亲本无性系分别建立了双系种子园和多系种子园,调查分析双系种子园和多系种子园无性系母树的生长表现。结果表明:120号和89号是贵州建立杉木高世代双系种子园的最优亲本,杉木双系种子园3年生无性系母树平均胸径、树高、冠幅、结实率分别为4.15cm、3.4m、1.63m、70.6%;多系种子园3年生无性系母树平均胸径、树高、冠幅、结实率分别为2.82cm、2.72m、1.38m、30%。杉木高世代双多系种子园开花结实优于同龄第2代种子园和同期新建多系种子园,采用10个以下入园无性系建立生产群体是杉木良种生产的发展趋势。

杉木两种交配子代生长性状变异及优良家系选择

1991年在贵州省黎平县布置了杉木16个自由授粉和8个单交家系的子代测定,调查分析了两种交配方式下3,4,5,6和16 a的子代生长性状。结果表明,参试家系间生长性状变异丰富,具有真实的遗传变异,家系遗传力在0.401 4～0.760 8之间,自由授粉家系生长表现总体优于单交家系。优良家系的早期选择可在第5年开始,6a选择的可靠性更高。在30%的入选率下,以材积为主要指标,兼顾树高和胸径进行选择,评选了7个最优家系。最优家系16 a平均单株材积0.097 76 m^3,遗传增益分别比初级种子园自由授粉混系（CK1）、黎平优树（CK2）和群体均值提高24.6%,45.6%和18.4%。最优家系适宜在贵州黎平周边立地指数14以上造林地推广应用,其材积遗传增益可超过18.4%。

杉木SRAP-PCR反应体系优化与建立

采用L16(45)正交实验设计,对杉木SRAP-PCR反应体系中Mg2+、d NTPs、Taq DNA聚合酶用量、引物浓度及模板DNA用量等5个因素进行了优化,并确立了适宜杉木的最佳SRAP-PCR反应体系。杉木的SRAPPCR最佳反应体系为:反应体系总体积为25μL,含2.0 mmol/L Mg2+、0.3 mmol/L d NTPs、0.3μmol/L引物,1.0 U Taq DNA聚合酶、50 ng模板DNA及1×PCR buffer。各因素对杉木基因组DNA SRAP-PCR扩增结果的影响程度不同,其中d NTPs浓度影响最大,Mg2+浓度的影响最小。运用杉木单株基因组DNA对优化SRAP-PCR反应体系进行验证,均获得多态性丰富、条带清晰的扩增图谱,表明所确立的杉木SRAP-PCR反应体系稳定可靠。

杉木二代种子园自由授粉子代评选

对来自于贵州省黎平县国有东风林场杉木二代种子园的21个自由授粉家系进行了子代测定,结果表明：5~7年自由授粉子代的部分家系生长表现比1.5代种子园混系（ck1）差,多数家系生长量低于优良种源优树（ck2）;5年、7年杉木二代种子园自由授粉子代生长性状差异显著,6年试验林的树高显著而胸径和材积差异不显著;7年的树高、胸径、材积家系遗传力分别为0.490、0.448、0.449,生长性状受中等程度的遗传控制;根据选择标准和综合考虑,评选出3个优良家系和2个劣势家系;3个优良家系7年平均单株材积为0.056 106 m3,现实增益比群体均值、1.5代种子园混系、优良种源单家系分别提高了27.1%、35.4%、14.4%,材积遗传增益分别提高13.0%、17.0%、6.9%;伐除2个劣势家系,种子园遗传增益将进一步提高。

龄级和密度变化对黔东南杉木人工纯林结构及有机碳密度的影响

采用空间替代时间、野外样地调查和室内分析相结合的方法,研究了黔东南杉木人工纯林结构及有机碳密度随龄级和密度变化的规律。结果表明,随杉木林龄增大和密度降低:1林分平均胸径和高度值升高、密度值降低,龄级及密度级内的相应指标值差异显著。2除Pielou指数值外,草本层植物多样性指数增加。灌木层植物多样性指数值随林龄增大而增加、随密度降低而减小。不同龄级及密度级灌木层植物Pielou指数值差异显著。草本层植物Gleason指数值在龄级间差异不显著、密度级间差异显著,Pielou指数值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著。3土壤密度值增大、土壤有机碳含量等其它理化指标降低。土壤密度值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著,土壤有机碳含量等其它理化指标值在龄级及密度级间差异不显著。4乔木、灌木、凋落物和土壤-植被层有机碳密度值增加,草本和土壤层有机碳密度值在龄级间降低、密度级间升高。乔木层植物有机碳密度值在龄级间差异显著、密度级间差异不显著。5林龄和密度对乔木层植物有机碳密度值的贡献率分别为99.06%、0.94%。土壤有机碳密度受土壤层部分指标影响,植被有机碳密度受植被-土壤部分指标综合影响。6培育大径级林和增加土壤有机碳含量是提高杉木人工林有机碳密度的有效途径。

黔杉二代种子园良种的选育

黔杉二代种子园良种是杉木25个优良全同胞和10个优良半同胞为入园材料营建的二代无性系种子园生产的混系良种。黔杉二代种子园良种的球果多为卵圆形,紧包宽鳞无性系所占比重大;种子检测表明,球果鲜重的出种率在3.0%左右,净度9.5%,发芽率48.5%。建园材料材积增益高,遗传增益21%-82%、平均为39%;子代测定结果表明播种育苗造林后第5年试验林材积增益比1.5代种子园良种提高了16.7%,第7年的材积增益比1.5代种子园良种提高6.6%。

黔杉1号～4号杉木良种选育

为选育优质速生杉木繁殖材料,扩大杉木遗传改良遗传基础,1992年在黎平县营建了多父本杂交试验测定林,通过子代测定和区域测试,评选的4个最优家系命名为黔杉1号、黔杉2号、黔杉3号、黔杉4号,通过了贵州省林木品种委员会审定。应用黔杉1号~4号杉木良种苗木在贵州杉木中心产区立地指数16以上的立地造林,材积遗传增益分别比优良种源、优良半同胞家系和初级种子园提高37.1%、12.0%、29.6%。

贵州省杉木资源及人工林经营利用策略

贵州省杉木资源丰富,杉木人工林是贵州森林生态系统的重要组成,是长江和珠江流域上游的重要生态安全屏障。本文基于贵州省历年森林资源二类调查及连续资源清查数据,分析杉木人工林经营潜力及存在的主要问题,旨在探寻杉木人工林经营策略,为杉木人工林经营的提质增效和国家储备林建设的规划及实施提供参考。分析表明,贵州省现有杉木资源以人工林为主,人工林地面积和蓄积量均达到历史最高点,尤其单位面积蓄积量已高于全国平均水平;其中,贵州省黔东南州杉木人工林面积和蓄积量占比超过全省二分之一。贵州省现有杉木资源的龄组结构较为合理,可采伐利用的成过熟林或改造培育大径级材的林地资源较多。建议推迟全省杉木短轮伐期及速生丰产林的主伐年限,经营策略应以择伐为主,统筹兼顾杉木人工林的生态服务功能价值及木材产品收益;完善抚育、采伐利用等经营规程,区划为公益林的杉木人工林执行用材林而不是防护林的有关规定;贵州现有杉木人工林经营改造的重点和发展方向是多目标下的近自然经营,研发科学实用的近自然经营作业法是杉木人工林经营提质增效的关键技术措施。