Growth Variation and Early Selection of Superior Tree Half-sib Families of Toona sinensis in Qinba Mountain Areas

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。

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。

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。

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=5.2750716×10⁻⁵D^1.9450324H^{0.9388533[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/%=（X_i−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]。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。