河南引种火炬松种源中龄林木材基本密度的变异.doc

河南引种火炬松种源中龄林木材基本密度的变异摘要 本文就河南引种火炬松两批种源（耐寒火炬松和一般火炬松）木材基本密度的变异进行研究。结果表明：（1）火炬松种源间木材基本密度差异显著，木材基本密度种源内差异较种源间差异更大，种源基本密度性状受环境影响较大。（2）种源间各年轮段木材基本密度均近似于正态分布，且随树龄增加而增大，呈现出径向递增的模式。（3）木材基本密度早晚期相关性随树龄增大而加强，5年生木材基本密度预估12年生木材基本密度是可行的。（4）一般种源木材基本密度与纬度呈不显著的负相关，与经度呈显著的正相关，耐寒种源木材基本密度与纬度呈不显著的正相关，与经度呈不显著的负相关。 关键词 火炬松 基本密度 种源试验 地理变异火炬松（Pinus taedaL）原产美国东南部，适应性强，生长快，材质好，干形通直，是美国主要造林树种之一，亦是我国引种的重要外来树种。30年代我国广东台山县最早引种，70年代地处亚热带的南方各省大面积推广造林，亦于“八五”规划中将火炬松列入短周期工业材定向培育的主要树种之一。与产量育种一样，材性材质育种已成为现代林木育种与定向培育的重要手段。选择速生、优质、高产的种源对于提高林地生产力与林业经济效益，增强林业自身活力具有重要意义。木材密度作为材性材质方面的一项重要性状，亦是判断木材强度的最佳指标，其大小直接关系到纸浆产量、品质和木制品质量与利用。目前我国仅见浙江、广西等地1983年第一批的火炬松种源的材性报道，有关1983年耐寒种源和1984年一般火炬松种源材性均未见报道。1、材料与方法11 试验材料试材取自河南省泌阳县国营马道林场条山林区。该林区位于东经113042，北纬32034，年均温14.6，绝对最高温41，绝对最低温-18，年降水1050mm，无霜期222天，早霜期11月中旬，晚霜期3月中旬。试验地海拔360米，母岩为花岗岩，砾质；棕色森林土，土层厚度2540cm，含石量5%，PH值56；坡向西南（耐寒火炬松和一般火炬松第四区组）和东南（一般火炬松一二三区组），坡度616度。试验地前为松树疏林地的砍伐迹地，造林前进行大穴整地。参试种源的种子由中国林科院林研所提供，并统一组织。17个耐寒种源，对照种源为马鞍山火炬松、广东台山湿地松和当地马尾松。84年春用一年生容器苗造林，随机区组设计，每区33株，6个重复，株行距2.752.75米。一般火炬松有22个种源，另选安徽马鞍山火炬松、广东台山湿地松及当地马尾松作为对照种源参与试验。85年春用一年生容器苗造林，随机区组设计，每区55株，4个重复，株行距2.752.75米。（各种源原产地概况详见表1）。表1 火炬松种源原产地概况一般火炬松耐寒火炬松种源号原产地纬度（0N）经度（0W）种源号原产地纬度（0N）经度（0W）GL-1 L33北，密西西比34.689.5CL2弗吉尼亚37.577.0GL-2 L34南，密西西比31.589.8CL3马里兰38.375.5GL-3 L35阿拉巴马33.586.8CL4弗吉尼亚37.578.8GL-4 L36南卡（山麓）35.081.0CL5北卡36.078.0GL-5 L37南卡（沿海）33.183.4CL6南卡35.081.0GL-6 L38佐治亚33.583.4CL7南卡34.081.5GL-7 L39北卡（沿海）34.877.0CL8肯塔基37.089.0GL-8 L40路易斯安娜31.592.7CL9阿拉巴马34.088.0GL-9 L41德克萨斯31.094.9CL10佐治亚34.085.0GL-10 L4北卡34.579.0CL11佐治亚35.085.0GL-11 L7南卡33.080.5CL12佐治亚33.084.0GL-12 L10佐治亚31.081.5CL15阿拉巴马32.587.0GL-13 L13佐治亚32.085.0CL16阿肯色36.090.5GL-14 L15佛罗里达30.581.5CL17阿肯色34.093.0GL-15 L21阿拉巴马32.087.5CL19德克萨斯33.092.0GL-16 L29路易斯安娜30.591.0CL20德克萨斯30.594.0GL-17 L32佐治亚29.083.0CL21德克萨斯33.095.0GL-18 L3北卡35.277.2A马鞍山31.6118.5EGL-19 CL13佐治亚34.285.3T广东台山21.7113EGL-20 CL14阿拉巴马达那32.587.0M河南泌阳32.5113.6EGL-21 L18路易斯安娜31.593.5GL-22 CL21德克萨斯31.595.023 A安徽马鞍山31.6118.5E注：T广东台山湿地松24 T广东台山21.7113E M河南泌阳马尾松25 M河南泌阳32.5113.6E A安徽马鞍山火炬松 1.2试验方法 每株样木量取胸径、树高、1/2处树高处直径，计算形数后再计算材积。胸高园盘上量取年轮宽度、晚材宽度计算晚材率。在园盘上分别按1-3轮、4-5轮、6-7轮、8-12轮依次取样，按最大排水法测体积，烘干法（1032）测干重，计算木材基本密度，采用加权法计算1-5轮、1-7轮、1-12轮木材基本密度。 2、结果与分析 21火炬松种源间木材基本密度差异分析： 表2方差分析结果表明：耐寒火炬松不同种源间45轮、67轮、812轮、15轮、17轮、112轮木材基本密度差异显著，仅13轮差异不显著。说明5年生后木材基本密度具有较高的遗传特性，在种源间进行选择控制木材基本密度的变异具有一定的效果。表3中，耐寒火炬松15号种源木材密度变异系数最大，为0.093，其种源内木材密度最大和最小的个体相差0.083g/cm3。参试种源中木材密度均值最大的4号种源个体之间相差0.076g/cm3，变异系数为0.087；木材密度均值最小的12号种源个体之间相差.0041g/cm3，变异系数为0.051。3个对照种源中台山湿地松变异系数较大为0.096，其余2个中等。17个参试种源木材基本密度均值为0.385g/cm3，种源间木材基本密度变异系数为0.044，基本小于各种源内的变异系数（2、8、11、16、21号种源除外），说明种源内木材密度变异较种源间木材密度变异大，因此火炬松材质改良可在种源选择基础上进行优良个体的选择。表2 火炬松种源间各年轮基本密度方差分析年轮段13轮45轮67轮812轮15轮17轮112轮F0.05备注耐寒F值1.112.10*1.77*1.79*1.96*1.81*1.83*1.77*差异显著h2f0.09900.52380.43500.44130.48980.44750.4536h2b广义遗传力一般F值种源2.21*2.38*1.81*1.75*2.47*2.10*2.28*1.66交互种源和环境的互作效应交互1.53*2.21*1.86*1.57*1.92*1.87*2.08*1.45h2f0.54750.57980.44750.42860.59510.52380.5614一般火炬松种源试验林各区组不在一处，故采用交互作用方差分析，结果表明种源间各年轮段木材基本密度存在显著差异，说明对一般火炬松进行种源选择控制木材基本密度的变异会取得一定的效果。木材基本密度这一性状具有中等偏上的遗传特性，其广义遗传力值在0.42860.5951之间。13轮h2f值为0.5475，45轮h2f值为0.5798，67轮h2f值为0.4475，812轮h2f值为0.4286，说明5年后木材基本密度遗传力随树龄增大趋于稳定，约为0.40左右。一般火炬松各年轮段木材基本密度种源与环境的交互作用差异显著，这与潘志刚等人的研究结果是一致的。说明种源与环境互作效应明显，种源对环境的依赖性较大，即木材基本密度这一材性性状显著受环境的影响，因此就一般火炬松种源而言，其短周期工业用材培育时应选择较好的立地条件造林，并辅以有效的必要的营林措施，以充分发挥林地生产力和林木生长潜力，培育量多质优的木材。表3可看出：一般种源中8号种源木材基本密度变异系数最大为0.126，其种源内木材基本密度最大与最小的个体相差0.112g/cm3。参试种源中木材密度均值最大的为9号种源，个体间相差0.141g/cm3，变异系数为0.109；木材密度均值最小的15号种源个体间相差0.067g/cm3，变异系数为0.057。22个种源木材密度均值为0.373g/cm3，种源间木材基本密度数值变异系数为0.034，表3 火炬松种源木材基本密度分析表一般火炬松耐寒火炬松种源号平均值极差变异系数种源号平均值极差变异系数L-10.3760.1110.103CL-20.3820.0140.015L-20.3770.0490.046CL-30.3990.0650.073L-30.3640.0650.061CL-40.4130.0760.087L-40.3700.0750.077CL-50.3970.0720.077L-50.3630.0730.094CL-60.3770.0680.087L-60.3590.0400.046CL-70.3930.0760.092L-70.3690.0710.072CL-80.3710.0250.034L-80.3910.1120.126CL-90.4060.0610.061L-90.4080.1410.109CL-100.3600.0400.047L-100.3710.0900.091CL-110.3770.0180.025L-110.3740.0470.045CL-120.3570.0410.051L-120.3680.0670.057CL-150.3920.0830.093L-130.3670.1160.105CL-160.3910.0190.020L-140.3540.1030.092CL-170.3590.0360.048L-150.3550.0670.057CL-190.4010.0550.065L-160.3690.0340.032CL-200.3880.0710.085L-170.3900.1320.112CL-210.3880.0330.042L-180.3660.0530.046L-190.3680.0970.094L-200.3600.0320.032L-210.3890.0840.087L-220.3850.0770.073L-230.3770.1160.099 除16、20号种源外，其它种源内木材基本密度值变异系数均高于此，说明木材基本密度种源内变异大于种源间变异，在优良种源选择的基础上再选择优良个体改良效果更好，这与前文耐寒火炬松种源的结果一致。22 火炬松种源间木材基本密度频率分布 将耐寒火炬松和一般火炬松种源各年轮段木材基本密度值按0.29,0.29-0.31,0.31-0.33,0.33-0.35,0.35-0.37,0.37-0.39,0.39-0.41,0.41-0.43,0.43-0.45,0.45-0.47,0.47分段统计（见表4），结果表明：耐寒火炬松和一般火炬松种源各年轮段木材基本密度均近似于正态分布,且随年轮的增加和树龄的增大，木材基本密度有增大的趋势。这与Zobel等人的研究结果是一致的。耐寒和一般火炬松两种种源各年轮木材基本密度主要分布区间和分布频率见表5。表4 火炬松基本密度频率分布（%）年轮段密度段（g/cm3）0.290.29-0.310.31-0.330.33-0.350.35-0.370.37-0.390.39-0.410.41-0.430.43-0.450.45-0.470.47耐寒一般1-304.29.731.926.419.44.22.81.4004-50018.113.923.629.211.11.42.8006-7001.412.516.722.218.122.24.21.41.48-120001.44.212.511.127.820.88.313.91-50012.522.226.427.89.71.40001-7004.211.130.629.219.44.24.2001-120006.912.520.827.819.411.11.401-31.19.819.626.625.013.01.62.21.1004-50.58.221.722.822.314.74.92.21.100.56-70.50.54.99.816.822.317.910.910.34.31.68-12000.54.31.68.219.620.123.411.410.91-51.16.022.826.124.512.54.31.11.10.501-71.11.110.323.928.820.18.74.31.10.50.51-1201.11.612.520.133.215.810.33.31.60.5表5 火炬松木材基本密度各年轮主要分布区间和分布频率(%)年轮段1-3轮4-5轮6-7轮8-12轮1-5轮1-7轮1-12轮耐寒主分布区间0.31-0.390.31-0.410.33-0.430.37-0.470.31-0.410.33-0.410.35-0.45分布频率87.495.991.794.498.690.391.6一般主分布区间0.31-0.390.31-0.390.33-0.450.37-0.470.31-0.410.31-0.410.33-0.43分布频率84.281.588.082.785.983.191.923 火炬松树木各年龄段木材基本密度间关系表6结果表明：一般火炬松各种源3年生、5年生、9年生、13年生间木材基本密度均达到0.001的极显著相关水平。耐寒种源中，3年生木材密度与5年生达0.01的显著水平，与9年、13年亦达到0.05的显著水平，而5年与9年、13年间则达0.001的极显著相关。从理论上说，利用3年的木材基本密表6 火炬松树林各年龄段木材基本密度相关分析相关因子3年5年9年13年备 注3年0.8645*0.6871*0.6769*表格左下方为耐寒种源，其r0.05=0.4683，r0.01=0.5897，r0.001=0.7084表格右上方为一般种源，其r0.05=0.4227，r0.01=0.5368，r0.001=0.6524，*、*、*分别表示0.05，0.01，0.001的显著水平。5年0.6790*0.9310*0.9103*9年0.5776*0.9121*0.9492*13年0.4998*0.8942*0.9097*度去预测5年、9年、13年的木材密度是基本可行的，但由于3年木材与其后期木材性状相关性随树龄增大有减少的趋势，这种预测效果较差，并且耐寒火炬松种源3年木材基本密度差异不显著，因此预测控制效果不好，而利用5年生的木材密度预测9年、13年的木材密度则较为可靠，这与美国原产地火炬松种源试验研究结果一致。表6中木材基本密度这种相关性随年龄增加而逐渐加强，因此利用幼龄材的基本密度预测林木生长后期的木材密度性状值，对于木材的定向培育有着积极的指导意义。 24 木材基本密度与种源原产地地理、气象因子间的关系。 表7为火炬松种源木材基本密度与种源原产地地理气象因子相关分析结果。耐寒种源木材密度与纬度呈不显著的正相关，与年均温、年降雨量、经度均呈不显著的负相关，反映出来自美国东海岸高纬度低经度区的局部地区耐寒种源在我省栽培表现出较高的木材密度值，如CL-3、CL-4、CL-5木材基本密表7 火炬松种源木材基本