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香椿(Toona sinensis)是楝科香椿属落叶乔木，是我国特有的速生珍贵用材树种，生长迅速，树干通直，木材色泽红润、花纹美丽，且具有香味，有“中国桃花心木”之称[1]。由于香椿比桢楠、柏木等慢生珍贵树种速生，因此四川省从2000年开始，就把香椿作为优先发展的6个珍贵用材树种之一，在川中丘陵区、川南地区优先发展，并在退耕还林中大量使用，现在又将香椿作为世行造林、储备林建设的主要造林树种之一。经过近20年的发展，四川香椿人工林面积已有近百万亩。然而前期香椿造林因良种缺乏，种苗质量差，造林效果不好。尽快选育出适合四川各区域的香椿良种，成为香椿研究的重点之一。
在香椿良种选育方面，国内外学者在优良家系早期选择方面开展了一些研究，刘正周等[2]在河南南阳对来自4个省9个种源的香椿家系10年生时进行了优良种源选择，宋志姣[3]在广西南宁对来自9个种源32个香椿家系3年生时开展了种源早期选择，张海燕[4]在福建邵武对来自 14 个省区 29 个香椿种源4年生时进行了早期生长评价，并对70 个香椿优树半同胞子代进行了早期优良家系选择[5]，左继林等在江西瑞昌对来自11个不同种源的香椿造林1年时进行了早期种源选择[6, 7]，高楠等[8]在福建永春和华安对来自12个种源的 70 个香椿优树子代造林2年时进行了早期优良家系选择，胡继文等在和河南对49个香椿无性系造林3年时进行了早期选择[9]。
四川省香椿良种选育相对起步较晚，主要是从“十三五”开始进行种质资源收集，对收集的省内外半同胞家系进行了分家系育苗，先后进行了苗期生长比较与优良家系选择[10,11]，2017年开始先后在蓬溪、旺苍和合江建立了区域化试验林，旨在选育出适合不同区域的香椿良种，为香椿造林提供良种。本文以栽植在旺苍县的34个香椿半同胞家系为研究对象，对造林3年的生长和变异进行了分析，进行优良家系早期选择，以为后期的良种选育提供参考。
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试验地位于广元市旺苍县的国营苗圃 (106°5'E，32°4'N)，海拔530 m~550 m。旺苍县属亚热带湿润季风气候。因特殊的地理地貌影响，四季分明，雨量充沛，光热资源丰富，无霜期较长，山地气候明显。全年平均气温16.1 ℃，全年无霜期260 d，年平均降雨量1 200 mm，年平均日照时数为1 355.3 h。苗圃地的土壤为黄壤土，pH值5.15，表层土有机质23.50 g·kg–1，水解氮170.2 mg·kg–1，有效磷10.34 mg·kg–1，速效钾146.9 mg·kg–1，土壤肥力中等。
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参试的34个香椿半同胞家系主要来源于四川朝天、万源、蓬溪、洪雅、筠连、沐川、马边、陕西、广西灌阳及福建霞浦10个种源，分别是四川省林科院和亚林所、福建省林科院在这些地方选择的香椿优树的半同胞家系，优树所在地理位置及生长环境基本情况见表1。
表 1 香椿不同家系所在地理位置及气候条件
Table 1. Geographical location and climatic conditions of different Toona sinensis families
序号 家系 家系来源 纬度 经度 海拔/m 年均气温/℃ 年均降雨量/mm 无霜期/d 1 朝天8号 四川
广元32 106 634 13.5 980 221 2 朝天12号 32 106 1328 13.5 980 221 3 朝天15号 32 106 814 13.5 980 221 4 朝天18号 32 105 617 13.5 980 221 5 万源3号 四川
达州32 108 810 14.7 1194.6 128.3 6 万源5号 32 108 822 14.7 1194.6 128.3 7 万源6号 32 107 624 14.7 1194.6 128.3 8 万源10号 32 107 1364 14.7 1194.6 128.3 9 蓬溪5号 四川
遂宁30 105 454 16.8 929.5 291.5 10 蓬溪9号 30 105 423 16.8 929.5 291.5 11 蓬溪22号 30 105 469 16.8 929.5 291.5 12 蓬溪25号 30 105 333 16.8 929.5 291.5 13 筠连54号 四川
宜宾28 104 559 17.6 1458.7 347 14 筠连56号 28 104 394 17.6 1458.7 347 15 筠连57号 28 104 432 17.6 1458.7 347 16 筠连58号 28 104 431 17.6 1458.7 347 17 洪雅1号 四川
乐山29 103 510 16.6 1435.5 307 18 洪雅7号 29 103 493 16.6 1435.5 307 19 洪雅9号 29 103 510 16.6 1435.5 307 20 洪雅10号 29 103 496 16.6 1435.5 307 21 沐川7号 28 103 431 17.3 1332 300 22 沐川8号 28 103 558 17.3 1332 300 23 马边6号 28 103 490 17.1 976 314 24 马边8号 28 103 557 17.1 976 314 25 马边9号 28 103 560 17.1 976 314 26 马边10号 28 103 591 17.1 976 314 27 陕西2号 陕西
安康32 109 550 16 1050 253 28 陕西3号 32 109 550 16 1050 253 29 陕西4号 32 109 641 16 1050 253 30 陕西10号 32 109 641 16 1050 253 31 灌阳2号 广西
桂林25 111 166 18.0 1582.6 365 32 灌阳3号 25 111 166 18.0 1582.6 365 33 霞浦6号 福建
宁德25 111 131 17.5 1450 299 34 霞浦7号 25 111 131 17.5 1450 299 -
2016年3月，对34个香椿半同胞家系进行分家系育苗，培养1年生轻基质容器苗，平均苗高25 cm，地径3 mm。2017年3月进行造林，随机区组设计，株行距为2 m×3 m，5株小区，4次重复。造林前进行穴状整地，穴的规格为50 cm×50 cm×40 cm。造林1~3年每年5—9月进行除草2~3次。造林第2年追施有机无机复混肥250 g·株–1，造林第3年分两次追施高氮复合肥500 g·株–1。
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2020年11月，测量胸径和树高。采用Excel 2010进行数据统计，采用SPSS 17.0进行方差分析及LSD多重检验。其中单株材积采用四川省和滇西北阔叶树二元立木材积表，V=5.2750716×10−5D1.9450324H0.9388533[12]。
遗传变异系数：C=S/X×100%，式中：S为标准差；X为某一性状的群体平均值；
家系遗传力h2=(MSv-MSt)/MSv×100，式中：MSv为处理间均方；MSt为处理内均方[13, 14]；
遗传增益△G=h2Si/X，现实增益G/%=（Xi−X）/X×100，式中，h2为性状的遗传力，Si为家系选择差，Xi为个体平均数[15]。
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由表2 可见，在家系生长方面，胸径与树高和单株材积都有极显著(P<0.01)的相关性，树高和单株材积之间也有极显著的相关性。在与优树地理位置和生长环境方面，总体而言，胸径、树高和单株材积与经度、纬度和海拔呈负相关性，与年均气温、降雨量和无霜期呈正相关性。即随着优树种源所在地经纬度的增大、海拔的增高，优树半同胞家系的生长越差，而随着优树种源所在年均气温的增高、降雨量的增大、无霜期变长，优树半同胞家系的生长越好。其中地理位置对香椿半同胞家系胸径、树高生长的影响大小为纬度>海拔>经度，气候对香椿半同胞家系胸径、树高、单株材积生长的影响大小为无霜期>年均气温>降雨量。其中胸径与经度、纬度、海拔均有极显著的负相关性，与年均气温、无霜期均有极显著的正相关性；树高与纬度、海拔均有极显著的负相关性，与年均气温、无霜期均有极显著的正相关性；单株材积与经度和海拔均呈显著(P<0.05)的负相关性，与年均气温、无霜期均有极显著的正相关性。
表 2 香椿家系生长与环境因子相关性分析
Table 2. Correlation analysis between growth and environmental factors of Toona sinensis families
指标 胸径 树高 单株材积 纬度 经度 海拔 年均气温 降雨量 无霜期 胸径 1.00 0.920** 0.982** −0.557** −0.470** −0.545** 0.610** 0.30 0.630** 树高 0.920** 1.00 0.945** −0.501** −0.31 −0.497** 0.512** 0.32 0.522** 单株材积 0.982** 0.945** 1.00 0 −0.408* −0.522** 0.555** 0.27 0.579** -
由表3可见，34个香椿半同胞家系间的胸径、树高、单株材积和林分蓄积均有极显著差异(P<0.01)，表明香椿不同家系间变异很大，有很好的早期选择潜力，可开展优良家系早期选择。胸径、树高、单株材积的遗传力分别为0.830、0.850和0.777，遗传力均较大，树高的遗传力略大于胸径和单株材积。
表 3 香椿不同家系3年生长量方差分析
Table 3. Variance analysis of 3-year growth data of different Toona sinensis families
生长指标 平方和 df 均方 F 显著性 遗传力 胸径 家系间 102.962 33 3.120 5.878 0.000 0.830 家系内 54.144 102 0.531 总数 157.105 135 树高 家系间 77.758 33 2.356 6.661 0.000 0.850 家系内 36.081 102 0.354 总数 113.838 135 单株材积 家系间 0.001 33 0.000 4.481 0.000 0.777 家系内 0.000 102 0.000 总数 0.001 135 -
由表4可见，34个香椿半同胞家系的平均胸径为4.81 cm，超过平均值的家系有20个。其中以蓬溪22号的胸径最大，在5.70 cm~6.94 cm之间，平均为6.35 cm，年均胸径2.12 cm，遗传增益为26.47%，显著（P<0.05）高于胸径≤5.08 cm的18个家系，与胸径在5.15 cm~6.06 cm之间的15个家系间有差异但差异不显著。其次是洪雅9号，在5.40 cm~6.68 cm之间，平均胸径为6.06 cm，年均胸径2.02 cm，遗传增益为21.51%，与胸径≤4.78 cm的14个家系间有显著差异，与蓬溪22号及胸径在4.83 cm~5.89 cm之间的19个家系间没有显著差异。排在第三的是蓬溪25号和沐川7号，分别在4.90 cm~8.30 cm及5.64 cm~6.20 cm之间，平均胸径均为5.89 cm，年均胸径1.96 cm，遗传增益分别为18.59%和18.67%，显著高于胸径≤4.58 cm的13个家系，与蓬溪22号、洪雅9号和胸径在4.78 cm~5.69 cm之间的18个家系间均没有显著差异。34个香椿半同胞家系胸径的平均变异系数为22.43%，其中除了蓬溪25号、洪雅1号、筠连54号、马边6、9、10号、朝天8、12、15、18号、陕西3、10号这12个家系的变异系数大于15%外，其余22个家系的变异系数均小于15%，表明绝大部分家系生长较为均匀一致，有利于家系选择。
表 4 香椿不同家系胸径生长变异
Table 4. Variation of DBH growth of different Toona sinensis families
序号 家系 胸径/cm 变异系数/% 变异区间/cm 遗传增益/% 1 蓬溪22号 6.35±0.51 a 8.02 5.70~6.94 26.47 2 洪雅9号 6.06±0.53 ab 8.69 5.40~6.68 21.51 3 蓬溪25号 5.89±1.61 abc 27.41 4.90~8.30 18.59 4 沐川7号 5.89±0.24 abc 4.09 5.64~6.20 18.67 5 筠连57号 5.69±0.61 abcd 10.75 5.10~6.48 15.09 6 蓬溪9号 5.65±0.41 abcde 7.25 5.10~6.08 14.53 7 筠连56号 5.63±0.71 abcde 12.59 4.68~6.38 14.09 8 沐川8号 5.52±0.52 abcdef 9.42 4.83~5.94 12.20 9 洪雅1号 5.42±0.88 abcdef 16.27 4.10~5.98 10.43 10 霞浦7号 5.39±0.73 abcdef 13.52 4.38~6.08 9.95 11 灌阳2号 5.39±0.59 abcdef 10.86 4.95~6.25 9.95 12 洪雅10号 5.33±0.40 abcdefg 7.47 4.87~5.80 8.88 13 蓬溪5号 5.29±0.61 abcdefg 11.57 4.58~6.05 8.23 14 筠连58号 5.22±0.60 abcdefg 11.47 4.48~5.94 7.07 15 洪雅7号 5.21±0.76 abcdefg 14.60 4.07~5.63 6.89 16 筠连54号 5.15±1.40 abcdefg 27.14 3.60~6.40 5.77 17 马边9号 5.08±1.02 bcdefg 20.17 4.42~6.58 4.61 18 朝天8号 5.02±0.96 bcdefg 19.10 4.28~6.37 3.57 19 霞浦6号 4.85±0.58 bcdefgh 12.07 4.18~5.58 0.64 20 马边6号 4.83±0.95 bcdefgh 19.75 3.47~5.68 0.38 21 马边8号 4.78±0.37 cdefghi 7.80 4.46~5.30 −0.57 22 马边10号 4.58±0.74 defghij 16.18 3.52~5.13 −3.93 23 万源5号 4.41±0.88 efghij 20.06 3.17~5.18 −6.99 24 陕西2号 4.41±0.31 efghij 6.96 4.05~4.80 −6.91 25 灌阳3号 4.30±0.16 fghij 3.78 4.15~4.45 −8.89 26 朝天18号 4.11±0.70 ghijk 17.14 3.20~4.87 −12.04 27 朝天12号 3.71±1.13 hijk 30.48 2.45~5.20 −18.94 28 万源10号 3.70±0.27 hijk 7.32 3.43~4.07 −19.16 29 陕西10号 3.61±0.84 ijk 23.27 2.43~4.33 −20.75 30 万源6号 3.61±0.19 hijk 5.39 3.43~3.88 −20.71 31 万源3号 3.57±0.46 ijk 12.92 2.93~4.00 −21.40 32 朝天15号 3.45±0.61 jk 17.59 2.63~4.08 −23.56 33 陕西4号 3.45±0.50 jk 14.57 2.70~3.75 −23.43 34 陕西3号 3.06±0.48 k 15.70 2.60~3.72 −30.24 均值 4.81±1.08 22.43 2.43~8.30 -
由表5可见，34个香椿半同胞家系的平均树高为4.30 m，超过平均值的家系有20个，其中以洪雅9号的树高最大，在5.05 m~5.82 m之间，平均为5.33 m，年均树高生长量为1.78 m，遗传增益为20.26%，显著（P<0.05）高于树高≤4.23 m的14个家系，与树高在4.32 m~5.24 m之间的19个家系间没有显著差异。洪雅9号的变异系数为6.7%，表明树高生长较为均匀。其次是蓬溪22号、筠连56号、霞浦7号、灌阳2号、蓬溪25号，树高在4.20 m~6.40 m之间，年均树高生长量为1.70 m~1.75 m，遗传增益在16.06%~18.58%，显著高于树高≤4.09 m的13个家系，5个家系间及与洪雅9号和树高在4.23 m~5.03 m的15个家系之间均没有显著差异。5个家系中灌阳2号和蓬溪25号的树高变异系数大于15%，表明这两个家系的树高生长略微不整齐，有待继续观测。34个香椿半同胞家系树高的平均变异系数为21.36%，其中除了灌阳2号、蓬溪25号、洪雅1号、万源5号、筠连54号、马边6、9、10号、朝天12、15、18号、陕西3、10号这11家系的变异系数大于15%外，其余23个家系的变异系数均小于15%，树高生长较为均匀一致，有利于家系选择。
表 5 香椿不同家系树高生长变异
Table 5. Variation of tree height growth of different Toona sinensis families
序号 家系 树高/m 变异系数/% 变异区间/m 遗传增益/% 1 洪雅9号 5.33±0.36 a 6.70 5.05~5.82 20.26 2 蓬溪22号 5.24±0.59 ab 11.33 4.64~5.92 18.58 3 筠连56号 5.22±0.36 ab 6.97 4.68~5.47 18.13 4 霞浦7号 5.12±0.67 ab 12.99 4.26~5.88 16.25 5 灌阳2号 5.11±0.93 ab 18.29 4.20~6.40 16.06 6 蓬溪25号 5.11±0.82 ab 16.10 4.25~6.20 16.06 7 沐川8号 5.03±0.63 abc 12.55 4.30~5.62 14.33 8 沐川7号 4.95±0.34 abc 6.87 4.70~5.42 12.85 9 蓬溪5号 4.94±0.38 abc 7.73 4.65~5.50 12.60 10 筠连57号 4.91±0.50 abc 10.15 4.33~5.50 12.05 11 洪雅10号 4.84±0.35 abcd 7.29 4.40~5.25 10.57 12 蓬溪9号 4.82±0.55 abcd 11.33 4.14~5.38 10.33 13 洪雅1号 4.77±0.78 abcd 16.30 3.65~5.42 9.34 14 万源5号 4.69±0.77 abcd 16.36 3.67~5.52 7.61 15 朝天8号 4.66±0.63 abcd 13.48 4.07~5.53 7.11 16 洪雅7号 4.57±0.61 abcde 13.40 3.70~5.04 5.24 17 筠连54号 4.43±0.96 abcde 21.57 3.37~5.28 2.62 18 马边6号 4.42±0.51 abcde 11.43 3.70~4.80 2.32 19 霞浦6号 4.40±0.42 abcde 9.60 3.90~4.88 1.93 20 马边9号 4.32±0.61 abcde 14.05 3.86~5.20 0.44 21 陕西2号 4.23±0.26 bcdef 6.15 3.88~4.50 −1.34 22 朝天18号 4.09±0.75 cdefg 18.44 3.57~5.17 −4.25 23 筠连58号 4.05±0.42 cdefgh 10.40 3.54~4.56 −4.99 24 马边10号 3.85±0.75 defghi 19.48 3.14~4.63 −8.90 25 马边8号 3.84±0.65 defghi 16.89 3.13~4.70 −9.04 26 灌阳3号 3.84±0.16 defghi 4.27 3.60~3.98 −9.19 27 万源3号 3.63±0.43 efghi 11.77 3.03~3.97 −13.19 28 万源10号 3.58±0.30 efghi 8.44 3.15~3.85 −14.23 29 陕西10号 3.33±0.90 fghij 27.11 2.07~4.14 −19.27 30 朝天12号 3.27±0.78 fghij 23.94 2.13~3.83 −20.31 31 陕西4号 3.13±0.50 ghij 15.90 2.40~3.46 −23.08 32 朝天15号 3.09±0.46 hij 15.06 2.43~3.43 −24.01 33 陕西3号 2.99±0.48 ij 16.02 2.36~3.52 −25.84 34 万源6号 2.43±0.44 j 18.30 1.80~2.78 −37.01 均值 4.30±0.92 21.36 1.80~6.40 -
由表6可见，34个香椿半同胞家系的平均单株材积为0.0050 m3，其中以蓬溪22号的单株材积最大，平均为0.0093 m3，大小在0.0070 m3~0.0120 m3之间，遗传增益高达67.29%，显著（P<0.05）高于单株材积≤0.0053 m3的18个家系，与单株材积在0.0058 m3~0.0085 m3之间的15个家系间均没有显著差异。其次是蓬溪25号，单株材积平均为0.0085 m3，大小在0.0045 m3~0.0179 m3之间，遗传增益为55.93%，显著高于单株材积≤0.0048 m3的15个家系，与蓬溪22号及单株材积在0.0050 m3~0.0083 m3之间的15个家系间均没有显著差异。排在第3位的是洪雅9号，单株材积平均为0.0083 m3，大小在0.0060 m3~0.0110 m3之间，遗传增益为51.62%，显著高于单株材积≤0.0043 m3的14家系，与蓬溪22号、洪雅9号及单株材积在0.0048 m3~0.0075 m3之间的18个家系间均没有显著差异。单株材积是胸径和树高累积效应的结果，34个半同胞家系的变异系数均大于15%，平均为57.28%，表明不同家系在3年时的材积生长存在一定的差异，个体存在一些分化，有待继续观测。
表 6 香椿不同家系单株材积生长变异
Table 6. Variation of individual volume growth of different Toona sinensis families
序号 家系 单株材积/m3 变异系数/% 变异区间/m3 遗传增益/% 1 蓬溪22号 0.0093±0.0022 a 23.97 0.0070~0.0120 67.29 2 蓬溪25号 0.0085±0.0063 ab 73.77 0.0045~0.0179 55.93 3 洪雅9号 0.0083±0.0021 abc 24.99 0.0060~0.0110 51.62 4 沐川7号 0.0075±0.0010 abcd 13.33 0.0070~0.0090 39.86 5 筠连56号 0.0073±0.0017 abcde 23.56 0.0050~0.0090 35.94 6 灌阳2号 0.0070±0.0027 abcde 38.69 0.0050~0.0110 32.03 7 筠连57号 0.0070±0.0022 abcde 30.86 0.0050~0.0100 32.03 8 沐川8号 0.0068±0.0022 abcdef 32.85 0.0040~0.0090 28.11 9 蓬溪9号 0.0068±0.0017 abcdef 25.30 0.0050~0.0090 28.11 10 霞浦7号 0.0065±0.0021 abcdef 32.03 0.0040~0.0090 24.19 11 洪雅1号 0.0063±0.0022 abcdef 35.48 0.0030~0.0080 20.27 12 蓬溪5号 0.0063±0.0017 abcdef 27.33 0.0040~0.0080 20.27 13 洪雅10号 0.0060±0.0014 abcdef 23.57 0.0050~0.0080 16.35 14 筠连54号 0.0058±0.0038 abcdefg 65.65 0.0020~0.0090 12.43 15 朝天8号 0.0058±0.0029 abcdefg 49.95 0.0040~0.0100 12.43 16 洪雅7号 0.0058±0.0019 abcdefg 32.92 0.0030~0.0070 12.43 17 马边9号 0.0053±0.0032 bcdefgh 60.98 0.0030~0.0100 4.60 18 马边6号 0.0050±0.0022 bcdefghi 43.20 0.0020~0.0070 0.68 19 筠连58号 0.0050±0.0016 bcdefghi 32.66 0.0030~0.0070 0.68 20 霞浦6号 0.0048±0.0017 cdefghij 35.95 0.0030~0.0070 −3.24 21 万源5号 0.0043±0.0017 defghij 40.18 0.0020~0.0060 −11.07 22 马边8号 0.0040±0.0014 defghij 35.36 0.0030~0.0060 −14.99 23 陕西2号 0.0040±0.0008 defghij 20.41 0.0030~0.0050 −14.99 24 马边10号 0.0038±0.0015 efghij 40.00 0.0020~0.0050 −18.91 25 朝天18号 0.0033±0.0013 fghij 38.72 0.0020~0.0050 −26.75 26 灌阳3号 0.0033±0.0005 fghij 15.38 0.0030~0.0040 −26.75 27 万源3号 0.0023±0.0010 ghij 42.55 0.0010~0.0030 −42.42 28 陕西10号 0.0023±0.0010 ghij 42.55 0.0010~0.0030 −42.42 29 朝天12号 0.0023±0.0013 ghij 55.92 0.0010~0.0040 −42.42 30 万源10号 0.0023±0.0005 ghij 22.22 0.0020~0.0030 −42.42 31 朝天15号 0.0020±0.0008 hij 40.82 0.0010~0.0030 −46.34 32 陕西4号 0.0018±0.0005 hij 28.57 0.0010~0.0020 −50.26 33 万源6号 0.0015±0.0006 ij 38.49 0.0010~0.0020 −54.18 34 陕西3号 0.0013±0.0005 j 40.00 0.0010~0.0020 −58.09 均值 0.0050±0.0028 57.28 0.0010~0.0179 -
由于单株材积是胸径和树高累积效应的结果，且单株材积与胸径的树高的相关性大于胸径和树高，因此以单株材积为主树高和胸径为辅进行优良家系早期选择。将34个香椿半同胞家系分为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ 4类：遗传增益Ⅰ>Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ，定为优、良、中、差4等，结果见表7，不同等级包含的香椿家系见表8。
表 7 香椿优良家系早期选择与遗传增益估算
Table 7. Early selection and genetic gain estimation of Toona sinensis superior families
群体
序号家系
等级入选家
系数入选率/% 胸径 树高 单株材积 均值/cm 选择差/cm 遗传增益/% 均值/m 选择差/m 遗传增益/% 均值/m3 选择差/m3 遗传增益/% 1 Ⅰ 3 8.82 6.10 1.29 22.19 5.23 0.93 18.30 0.0087 0.0037 58.28 2 Ⅱ 4 11.76 5.65 0.84 14.45 5.05 0.75 14.77 0.0072 0.0022 34.96 3 Ⅲ 12 35.29 5.26 0.45 7.71 4.66 0.36 7.18 0.0060 0.0010 15.05 4 Ⅳ 15 44.12 3.97 −0.84 −14.46 3.63 −0.68 −13.34 0.0029 −0.0021 −33.02 表 8 不同等级包含家系
Table 8. Toona sinensis families that belonging to different grades
等级 家系 Ⅰ 蓬溪22、25号、洪雅9号 Ⅱ 沐川7号、筠连56、57号、灌阳2号 Ⅲ 沐川8号、蓬溪5、9号、霞浦7号、洪雅1、7、10号、朝天8号、筠连54、58号、马边6、9号 Ⅳ 霞浦6号、万源3、5、6、10号、陕西2、3、4、10号、马边8、10号、朝天12、15、18号、灌阳3号 由上表可见，Ⅰ等家系包含了蓬溪22、25号和洪雅9号3个家系，入选率8.82%，都是来自四川川中丘陵区的家系，胸径、树高、单株材积平均值分别为6.10 cm、5.23 m和0.0087 m3，胸径、树高、单株材积的选择差分别为1.29 cm、0.93 m和0.0037 m3；胸径、树高、单株材积的遗传增益分别为22.19%、18.30%、58.28%，为优等家系。Ⅱ等家系4个，入选率11.76%，除了灌阳2号来自广西，沐川7号、筠连56、57号均来自四川川南地区，平均胸径、树高、单株材积分别为5.65 cm、5.05 m和0.0072 m3，胸径、树高、单株材积的选择差分别为0.84 cm、0.75 m和0.0022 m3；胸径、树高、单株材积的遗传增益分别为14.45%、14.77%、34.96%，胸径和树高均有一定的增益，单株材积的遗传增益较大，为良等家系，有一定的生长潜力，有待继续观测。Ⅲ等家系包括12个家系，胸径、树高、单株材积的选择差均为正值，胸径和树高的遗传增益均小于10%，单株材积的遗传增益平均为15.05%，为中等家系。Ⅳ等家系15个，胸径、树高、单株材积的选择差和遗传增益均为负值，长势差，平均胸径、树高和单株材积均低于34个家系的总平均值，为差等家系。
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香椿半同胞家系的生长与优树本身的遗传因子有关，同时也与优树种源所在地的环境因子有关。胸径、树高和单株材积与纬度和海拔呈极显著的负相关性，与孙鸿有等[16]的研究结果一致，与年均气温、降雨量和无霜期呈正相关性，地理位置影响大小为纬度>海拔>经度，气候影响大小为无霜期>年均气温>降雨量。10个香椿种源中总体上四川的种源好于广西和福建的，陕西的种源生长最差，与相关性分析结果一致。因此在进行良种选育时，应该在比试验区域所在位置纬度低、海拔低、经度小以及无霜期长、年均气温高、降雨量大的种源中进行优树选择，收集其种子育苗开展良种选育，更有利于选育出适合该区域的香椿良种。
变异系数的大小决定了林木生长的均匀程度。34个香椿半同胞家系中，胸径22个家系的变异系数小于15%，树高有23家系的变异系数大于15%，单株材积的变异系数均大于15%，变异系数总体比苗期大[10-11]，表明香椿半同胞家系随着树龄的增长，家系内逐渐出现一定的分化，但绝大部分家系的胸径和树高还是生长较为一致，有利于开展家系良种选育。
34个香椿半同胞家系3年生平均胸径、树高和单株材积分别为4.81 cm、4.30 m和0.0050 m3，变幅分别在2.43 cm~8.30 cm之间、1.80 m~6.40 m之间、0.0010 m3~0.0179 m3之间，不同家系间均有极显著差异，与大部分香椿半同胞家系早期选择的研究结果一致[2-8]，具有很好的早期选择基础。34个香椿半同胞家系中，胸径生长以蓬溪22号最大，其次是洪雅9号，平均胸径分别为6.35 cm和6.06 cm，年均胸径>2.02 cm，遗传增益分别为26.47%和21.51%；树高以洪雅9号最大，平均树高5.33 m，年均树高生长量1.78 m，遗传增益为20.26%，其次是蓬溪22号、筠连56号、霞浦7号、灌阳2号、蓬溪25号5个家系，年均树高生长量在1.7 m以上，遗传增益在16.06%以上；单株材积排在前3位的依次是蓬溪22号、蓬溪25号和洪雅9号，遗传增益分别为67.29%、55.93%和51.62%。
遗传力反映亲代将把性状遗传给子代的能力[17]，本文34个家系的胸径、树高和单株材的遗传力分别为0.830、0.850和0.777，树高的遗传力略大于胸径和单株材积，考虑到单株材积是胸径和树高累积效应的结果，因此以单株材积为主，胸径和树高为辅进行优良家系早期选择。为了提高选择效果，降低了入选率，提高了选择差[18]，选择出的蓬溪22、25号和洪雅9号3个家系，入选率8.82%，胸径、树高、单株材积的选择差分别为1.29 cm、0.93 m和0.0037 m3，遗传增益分别为22.19%、18.30%、58.28%，入选率很低，选择差较大，胸径、树高、单株材积的增益均较大，选择效果较好。本次选择的3个香椿早期优良家系，有很大可能成为良种的潜力，对半个轮伐期后香椿良种选育提供了重要的参考价值。
Growth Variation and Early Selection of Superior Tree Half-sib Families of Toona sinensis in Qinba Mountain Areas
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摘要: 为了选育出适宜秦巴山区的香椿优良家系，为秦巴山区速生珍贵用材树种造林提供良种。对来自4个省10个地区的香椿优树半同胞家系，采用随机区组设计，在秦巴山区的旺苍县进行了造林对比。通过对不同家系3年生胸径、树高和单株材积进行分析比较，开展了优良家系早期选择。造林3年的结果表明，34个香椿半同胞家系3年生平均胸径、树高、单株材积分别为4.81 cm、4.30 m和0.0050 m3，变异系数分别为22.43%、21.36%和55.78%，不同家系间均有极显著差异。初步选择出蓬溪22号、蓬溪25号和洪雅9号3个早期优良家系，入选率8.82%，胸径、树高、单株材积平均值分别为6.10 cm、5.23 m和0.0087 m3，选择差分别为1.29 cm、0.93 m和0.0037 m3，遗传增益分别为22.19%、18.30%、58.28%。选择出的3个优良家系，年均胸径生长量2.03 cm，年均树高生长量1.74 m，入选率低，选择差大，生长优势显著，遗传增益大，经过进一步的观测，极有可能成为秦巴山区的良种。Abstract: In order to select excellent families of Toona sinensis suitable for Qinba mountain areas and provide good varieties for afforestation of fast-growing precious timber species in this area. The random block design was used to compare the afforestation of Toona sinensis families from 4 provinces and 10 regions in Wangcang county of Qinba mountain areas. Through the analysis and comparison of 3-year-old DBH, tree height and individual volume from different families, the early selection of excellent families was carried out. The results of afforestation for 3 years showed that the average DBH, tree height and individual timber score of 34 half-sib families were 4.81 cm, 4.30 m and 0.005 m3 respectively, and the coefficient of variation was 22.43%, 21.36% and 55.78% respectively, with significant differences among different families. Three early excellent families, Pengxi 22, Pengxi 25 and Hongya 9, were preliminarily selected, and the selection rate was 8.82%. The mean values of DBH, tree height and individual volume were 6.10 cm, 5.23 m and 0.0087 m3, respectively. The selection differences were 1.29 cm, 0.93 m and 0.0037 m3, respectively. The genetic gains were 22.19%, 18.30% and 58.28%, respectively. The average annual growth of DBH and height of the three excellent families were 2.03 cm and 1.74 m respectively. They had low selection rate, great selection differences, obvious growth advantage and great genetic gain. Through further observation, they are very likely to become good varieties in Qinba mountain areas.
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表 1 香椿不同家系所在地理位置及气候条件
Tab. 1 Geographical location and climatic conditions of different Toona sinensis families
序号 家系 家系来源 纬度 经度 海拔/m 年均气温/℃ 年均降雨量/mm 无霜期/d 1 朝天8号 四川
广元32 106 634 13.5 980 221 2 朝天12号 32 106 1328 13.5 980 221 3 朝天15号 32 106 814 13.5 980 221 4 朝天18号 32 105 617 13.5 980 221 5 万源3号 四川
达州32 108 810 14.7 1194.6 128.3 6 万源5号 32 108 822 14.7 1194.6 128.3 7 万源6号 32 107 624 14.7 1194.6 128.3 8 万源10号 32 107 1364 14.7 1194.6 128.3 9 蓬溪5号 四川
遂宁30 105 454 16.8 929.5 291.5 10 蓬溪9号 30 105 423 16.8 929.5 291.5 11 蓬溪22号 30 105 469 16.8 929.5 291.5 12 蓬溪25号 30 105 333 16.8 929.5 291.5 13 筠连54号 四川
宜宾28 104 559 17.6 1458.7 347 14 筠连56号 28 104 394 17.6 1458.7 347 15 筠连57号 28 104 432 17.6 1458.7 347 16 筠连58号 28 104 431 17.6 1458.7 347 17 洪雅1号 四川
乐山29 103 510 16.6 1435.5 307 18 洪雅7号 29 103 493 16.6 1435.5 307 19 洪雅9号 29 103 510 16.6 1435.5 307 20 洪雅10号 29 103 496 16.6 1435.5 307 21 沐川7号 28 103 431 17.3 1332 300 22 沐川8号 28 103 558 17.3 1332 300 23 马边6号 28 103 490 17.1 976 314 24 马边8号 28 103 557 17.1 976 314 25 马边9号 28 103 560 17.1 976 314 26 马边10号 28 103 591 17.1 976 314 27 陕西2号 陕西
安康32 109 550 16 1050 253 28 陕西3号 32 109 550 16 1050 253 29 陕西4号 32 109 641 16 1050 253 30 陕西10号 32 109 641 16 1050 253 31 灌阳2号 广西
桂林25 111 166 18.0 1582.6 365 32 灌阳3号 25 111 166 18.0 1582.6 365 33 霞浦6号 福建
宁德25 111 131 17.5 1450 299 34 霞浦7号 25 111 131 17.5 1450 299 
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表 2 香椿家系生长与环境因子相关性分析
Tab. 2 Correlation analysis between growth and environmental factors of Toona sinensis families
指标 胸径 树高 单株材积 纬度 经度 海拔 年均气温 降雨量 无霜期 胸径 1.00 0.920** 0.982** −0.557** −0.470** −0.545** 0.610** 0.30 0.630** 树高 0.920** 1.00 0.945** −0.501** −0.31 −0.497** 0.512** 0.32 0.522** 单株材积 0.982** 0.945** 1.00 0 −0.408* −0.522** 0.555** 0.27 0.579**
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表 3 香椿不同家系3年生长量方差分析
Tab. 3 Variance analysis of 3-year growth data of different Toona sinensis families
生长指标 平方和 df 均方 F 显著性 遗传力 胸径 家系间 102.962 33 3.120 5.878 0.000 0.830 家系内 54.144 102 0.531 总数 157.105 135 树高 家系间 77.758 33 2.356 6.661 0.000 0.850 家系内 36.081 102 0.354 总数 113.838 135 单株材积 家系间 0.001 33 0.000 4.481 0.000 0.777 家系内 0.000 102 0.000 总数 0.001 135
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表 4 香椿不同家系胸径生长变异
Tab. 4 Variation of DBH growth of different Toona sinensis families
序号 家系 胸径/cm 变异系数/% 变异区间/cm 遗传增益/% 1 蓬溪22号 6.35±0.51 a 8.02 5.70~6.94 26.47 2 洪雅9号 6.06±0.53 ab 8.69 5.40~6.68 21.51 3 蓬溪25号 5.89±1.61 abc 27.41 4.90~8.30 18.59 4 沐川7号 5.89±0.24 abc 4.09 5.64~6.20 18.67 5 筠连57号 5.69±0.61 abcd 10.75 5.10~6.48 15.09 6 蓬溪9号 5.65±0.41 abcde 7.25 5.10~6.08 14.53 7 筠连56号 5.63±0.71 abcde 12.59 4.68~6.38 14.09 8 沐川8号 5.52±0.52 abcdef 9.42 4.83~5.94 12.20 9 洪雅1号 5.42±0.88 abcdef 16.27 4.10~5.98 10.43 10 霞浦7号 5.39±0.73 abcdef 13.52 4.38~6.08 9.95 11 灌阳2号 5.39±0.59 abcdef 10.86 4.95~6.25 9.95 12 洪雅10号 5.33±0.40 abcdefg 7.47 4.87~5.80 8.88 13 蓬溪5号 5.29±0.61 abcdefg 11.57 4.58~6.05 8.23 14 筠连58号 5.22±0.60 abcdefg 11.47 4.48~5.94 7.07 15 洪雅7号 5.21±0.76 abcdefg 14.60 4.07~5.63 6.89 16 筠连54号 5.15±1.40 abcdefg 27.14 3.60~6.40 5.77 17 马边9号 5.08±1.02 bcdefg 20.17 4.42~6.58 4.61 18 朝天8号 5.02±0.96 bcdefg 19.10 4.28~6.37 3.57 19 霞浦6号 4.85±0.58 bcdefgh 12.07 4.18~5.58 0.64 20 马边6号 4.83±0.95 bcdefgh 19.75 3.47~5.68 0.38 21 马边8号 4.78±0.37 cdefghi 7.80 4.46~5.30 −0.57 22 马边10号 4.58±0.74 defghij 16.18 3.52~5.13 −3.93 23 万源5号 4.41±0.88 efghij 20.06 3.17~5.18 −6.99 24 陕西2号 4.41±0.31 efghij 6.96 4.05~4.80 −6.91 25 灌阳3号 4.30±0.16 fghij 3.78 4.15~4.45 −8.89 26 朝天18号 4.11±0.70 ghijk 17.14 3.20~4.87 −12.04 27 朝天12号 3.71±1.13 hijk 30.48 2.45~5.20 −18.94 28 万源10号 3.70±0.27 hijk 7.32 3.43~4.07 −19.16 29 陕西10号 3.61±0.84 ijk 23.27 2.43~4.33 −20.75 30 万源6号 3.61±0.19 hijk 5.39 3.43~3.88 −20.71 31 万源3号 3.57±0.46 ijk 12.92 2.93~4.00 −21.40 32 朝天15号 3.45±0.61 jk 17.59 2.63~4.08 −23.56 33 陕西4号 3.45±0.50 jk 14.57 2.70~3.75 −23.43 34 陕西3号 3.06±0.48 k 15.70 2.60~3.72 −30.24 均值 4.81±1.08 22.43 2.43~8.30
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表 5 香椿不同家系树高生长变异
Tab. 5 Variation of tree height growth of different Toona sinensis families
序号 家系 树高/m 变异系数/% 变异区间/m 遗传增益/% 1 洪雅9号 5.33±0.36 a 6.70 5.05~5.82 20.26 2 蓬溪22号 5.24±0.59 ab 11.33 4.64~5.92 18.58 3 筠连56号 5.22±0.36 ab 6.97 4.68~5.47 18.13 4 霞浦7号 5.12±0.67 ab 12.99 4.26~5.88 16.25 5 灌阳2号 5.11±0.93 ab 18.29 4.20~6.40 16.06 6 蓬溪25号 5.11±0.82 ab 16.10 4.25~6.20 16.06 7 沐川8号 5.03±0.63 abc 12.55 4.30~5.62 14.33 8 沐川7号 4.95±0.34 abc 6.87 4.70~5.42 12.85 9 蓬溪5号 4.94±0.38 abc 7.73 4.65~5.50 12.60 10 筠连57号 4.91±0.50 abc 10.15 4.33~5.50 12.05 11 洪雅10号 4.84±0.35 abcd 7.29 4.40~5.25 10.57 12 蓬溪9号 4.82±0.55 abcd 11.33 4.14~5.38 10.33 13 洪雅1号 4.77±0.78 abcd 16.30 3.65~5.42 9.34 14 万源5号 4.69±0.77 abcd 16.36 3.67~5.52 7.61 15 朝天8号 4.66±0.63 abcd 13.48 4.07~5.53 7.11 16 洪雅7号 4.57±0.61 abcde 13.40 3.70~5.04 5.24 17 筠连54号 4.43±0.96 abcde 21.57 3.37~5.28 2.62 18 马边6号 4.42±0.51 abcde 11.43 3.70~4.80 2.32 19 霞浦6号 4.40±0.42 abcde 9.60 3.90~4.88 1.93 20 马边9号 4.32±0.61 abcde 14.05 3.86~5.20 0.44 21 陕西2号 4.23±0.26 bcdef 6.15 3.88~4.50 −1.34 22 朝天18号 4.09±0.75 cdefg 18.44 3.57~5.17 −4.25 23 筠连58号 4.05±0.42 cdefgh 10.40 3.54~4.56 −4.99 24 马边10号 3.85±0.75 defghi 19.48 3.14~4.63 −8.90 25 马边8号 3.84±0.65 defghi 16.89 3.13~4.70 −9.04 26 灌阳3号 3.84±0.16 defghi 4.27 3.60~3.98 −9.19 27 万源3号 3.63±0.43 efghi 11.77 3.03~3.97 −13.19 28 万源10号 3.58±0.30 efghi 8.44 3.15~3.85 −14.23 29 陕西10号 3.33±0.90 fghij 27.11 2.07~4.14 −19.27 30 朝天12号 3.27±0.78 fghij 23.94 2.13~3.83 −20.31 31 陕西4号 3.13±0.50 ghij 15.90 2.40~3.46 −23.08 32 朝天15号 3.09±0.46 hij 15.06 2.43~3.43 −24.01 33 陕西3号 2.99±0.48 ij 16.02 2.36~3.52 −25.84 34 万源6号 2.43±0.44 j 18.30 1.80~2.78 −37.01 均值 4.30±0.92 21.36 1.80~6.40
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表 6 香椿不同家系单株材积生长变异
Tab. 6 Variation of individual volume growth of different Toona sinensis families
序号 家系 单株材积/m3 变异系数/% 变异区间/m3 遗传增益/% 1 蓬溪22号 0.0093±0.0022 a 23.97 0.0070~0.0120 67.29 2 蓬溪25号 0.0085±0.0063 ab 73.77 0.0045~0.0179 55.93 3 洪雅9号 0.0083±0.0021 abc 24.99 0.0060~0.0110 51.62 4 沐川7号 0.0075±0.0010 abcd 13.33 0.0070~0.0090 39.86 5 筠连56号 0.0073±0.0017 abcde 23.56 0.0050~0.0090 35.94 6 灌阳2号 0.0070±0.0027 abcde 38.69 0.0050~0.0110 32.03 7 筠连57号 0.0070±0.0022 abcde 30.86 0.0050~0.0100 32.03 8 沐川8号 0.0068±0.0022 abcdef 32.85 0.0040~0.0090 28.11 9 蓬溪9号 0.0068±0.0017 abcdef 25.30 0.0050~0.0090 28.11 10 霞浦7号 0.0065±0.0021 abcdef 32.03 0.0040~0.0090 24.19 11 洪雅1号 0.0063±0.0022 abcdef 35.48 0.0030~0.0080 20.27 12 蓬溪5号 0.0063±0.0017 abcdef 27.33 0.0040~0.0080 20.27 13 洪雅10号 0.0060±0.0014 abcdef 23.57 0.0050~0.0080 16.35 14 筠连54号 0.0058±0.0038 abcdefg 65.65 0.0020~0.0090 12.43 15 朝天8号 0.0058±0.0029 abcdefg 49.95 0.0040~0.0100 12.43 16 洪雅7号 0.0058±0.0019 abcdefg 32.92 0.0030~0.0070 12.43 17 马边9号 0.0053±0.0032 bcdefgh 60.98 0.0030~0.0100 4.60 18 马边6号 0.0050±0.0022 bcdefghi 43.20 0.0020~0.0070 0.68 19 筠连58号 0.0050±0.0016 bcdefghi 32.66 0.0030~0.0070 0.68 20 霞浦6号 0.0048±0.0017 cdefghij 35.95 0.0030~0.0070 −3.24 21 万源5号 0.0043±0.0017 defghij 40.18 0.0020~0.0060 −11.07 22 马边8号 0.0040±0.0014 defghij 35.36 0.0030~0.0060 −14.99 23 陕西2号 0.0040±0.0008 defghij 20.41 0.0030~0.0050 −14.99 24 马边10号 0.0038±0.0015 efghij 40.00 0.0020~0.0050 −18.91 25 朝天18号 0.0033±0.0013 fghij 38.72 0.0020~0.0050 −26.75 26 灌阳3号 0.0033±0.0005 fghij 15.38 0.0030~0.0040 −26.75 27 万源3号 0.0023±0.0010 ghij 42.55 0.0010~0.0030 −42.42 28 陕西10号 0.0023±0.0010 ghij 42.55 0.0010~0.0030 −42.42 29 朝天12号 0.0023±0.0013 ghij 55.92 0.0010~0.0040 −42.42 30 万源10号 0.0023±0.0005 ghij 22.22 0.0020~0.0030 −42.42 31 朝天15号 0.0020±0.0008 hij 40.82 0.0010~0.0030 −46.34 32 陕西4号 0.0018±0.0005 hij 28.57 0.0010~0.0020 −50.26 33 万源6号 0.0015±0.0006 ij 38.49 0.0010~0.0020 −54.18 34 陕西3号 0.0013±0.0005 j 40.00 0.0010~0.0020 −58.09 均值 0.0050±0.0028 57.28 0.0010~0.0179
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表 7 香椿优良家系早期选择与遗传增益估算
Tab. 7 Early selection and genetic gain estimation of Toona sinensis superior families
群体
序号家系
等级入选家
系数入选率/% 胸径 树高 单株材积 均值/cm 选择差/cm 遗传增益/% 均值/m 选择差/m 遗传增益/% 均值/m3 选择差/m3 遗传增益/% 1 Ⅰ 3 8.82 6.10 1.29 22.19 5.23 0.93 18.30 0.0087 0.0037 58.28 2 Ⅱ 4 11.76 5.65 0.84 14.45 5.05 0.75 14.77 0.0072 0.0022 34.96 3 Ⅲ 12 35.29 5.26 0.45 7.71 4.66 0.36 7.18 0.0060 0.0010 15.05 4 Ⅳ 15 44.12 3.97 −0.84 −14.46 3.63 −0.68 −13.34 0.0029 −0.0021 −33.02
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表 8 不同等级包含家系
Tab. 8 Toona sinensis families that belonging to different grades
等级 家系 Ⅰ 蓬溪22、25号、洪雅9号 Ⅱ 沐川7号、筠连56、57号、灌阳2号 Ⅲ 沐川8号、蓬溪5、9号、霞浦7号、洪雅1、7、10号、朝天8号、筠连54、58号、马边6、9号 Ⅳ 霞浦6号、万源3、5、6、10号、陕西2、3、4、10号、马边8、10号、朝天12、15、18号、灌阳3号
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