杉木无性系选育技术规程编制说明

PAGEPAGE5《杉木无性系选育技术规程》编制说明任务来源任务来源于广东省质监局2015年省级农业标准化发展资金（粤财农[2016]198号）支助的农业标准化专项林业项目，项目编号为2015-DB-04。编制背景、目的和意义与林木有性育种相比，无性系林业将会获得更大的遗传增益，而且选育周期短，育种成本低。选育高产优质杉木无性系是社会和林业生产现状提出的迫切需求。我国杉木无性系选育和利用始于上世纪80年代，经过几十年的努力，已在杉木无性繁殖、无性系选育和无性系造林方面取得巨大成就。其中福建、湖南、江苏、广东等各省建立了大面积的杉木无性系采穗圃、无性系测定林、无性系示范林，同时还开展了无性系生长、材性和抗性选择，以及无性系与环境互作等方面的研究。但无性系选育方面的相关地方标准还尚未制定。广东省杉木无性系选育始于上世纪80年代，在广东省林科院主持下，全省有怀集、信宜县林科所，西江林业局林科所，国营曲江、小坑、龙山、龙斗斜、河口、西江、大坑山、新岗、大水口、同乐等10多个林场，协作开展了杉木无性系选育及无性繁殖试验研究，同时，杉木无性系选育及无性繁殖试验研究还是国家“八五”科技攻关专题“杉木多世代遗传改良研究”、国家“九五”科技攻关子专题“南岭山区杉木无性系选育与大中径材培育技术研究”以及省林业厅“广东省杉木良种化系统培育技术”等项目的主要研究内容。据统计，1991～1994年全省营建杉木无性系测定林33块，参试无性系1538个，面积163.2亩，2000年评选出78个速生优良无性系，单株材积平均增益93.90％。同时提出生长性状和材质性状分步选择的方法，并由此从DKL92和DKL94两片19年生的无性系测定林中筛选出生长量和木材基本密度兼优的无性系6个。由广东省林科院主持完成的科研成果“杉木无性系选育体系及早期测定的研究”荣获1996年广东省科技进步奖三等奖；科研成果“杉木系统改良与无性系选择”获得2012年广东省科学技术奖二等奖。这些为本标准的制定奠定了深厚的理论基础。随着杉木遗传改良工作的不断深入，以及更好地发挥和利用优良无性系的增产潜力，制定杉木无性系选育技术规程，规范无性系选育过程，对我省高产优质杉木新品系创制及杉木种植业的快速发展具良好促进作用。编制思路和原则本标准按照如下编制思路进行编制：①开展调研、资料收集；②起草标准意见稿、标准编制说明；③征求科研、生产、教学单位意见；④修改标准意见稿、提出标准送审稿；⑤召开标准审定会，收集评审专家及主管部分意见；⑥修改标准送审稿、形成标准报批稿；⑦标准报批与发布。本标准的编制原则如下：以符合国家及地方相关法律、法规的规定为原则；以符合已经颁布的国家及行业等相关标准为原则；按照GB/T1.1—2009的格式要求编写；立足于广东省无性系选育技术最新科研成果，其颁布、实施、应用有利于广东省杉木新品系创制及杉木人工林产量质量的提高，同时具有良好的适用性、科学性以及可操作性。编制过程与内容的确定（1）编制过程本标准于2016年9月7日正式下达编制任务。根据广东省林业厅“广东省林业厅关于组织实施2015年度省级林业标准化项目的通知”（粤林函[2016]588号）文件要求，项目组按时完成了项目合同的制定。成立了标准编制工作组，拟订编写工作计划，开展资料的系统收集，关键技术的实验验证，同时总结相关研究成果，形成“杉木无性系选育技术规程”征求意见稿。此后上报给省林业局科技与对外合作处，征求广东省内相关教学、科研、管理和生产单位意见及建议。根据反馈意见及建议对征求意见稿进行修改，2018年6月形成“杉木无性系选育技术规程”审定稿。2018年11月2日，省质量技术监督局组织有关专家在广州召开广东省地方标准审定会，对“杉木无性系选育技术规程(送审稿)”进行了审定。根据与会专家提出的意见，对章节次序作了适当调整、相关内容作了适当合并与精简。在进一步完善标准文本的基础上，提出了“杉木无性系选育技术规程”报批稿。本标准由广东省林业科学研究院独立编制完成。编制组成员多年来一直从事杉木无性系选育及推广应用工作，在理论和生产实践中积累了丰富经验，为标准的制定提供良好技术保障，具体人员及分工如下（表1）。表1标准起草人员姓名性别单位职务/职称专业任务分工1韦如萍广东省林业科学研究院研究员森林培育负责编写2胡德活广东省林业科学研究院研究员林木育种总体协调3郑会全广东省林业科学研究院高级工程师生物技术调研、资料收集4王润辉广东省林业科学研究院教授级高级工程师植物学试验研究5晏姝广东省林业科学研究院高级工程师林木育种试验调查（2）内容的确定本标准涉及的技术内容主要来源于国家“八五”科技攻关专题“杉木多世代遗传改良研究”、国家“九五”科技攻关子专题“南岭山区杉木无性系选育与大中径材培育技术研究”以及省林业厅“广东省杉木良种化系统培育技术”等项目相关研究成果。本标准主要内容包括优良单株选择、超级苗选择、无性系初选、无性系区域测定及建档等技术内容。其中无性系选育时间、生长和材质性状兼优的无性系选择方法、优良无性系评价指标等是本标准的关键内容。在无性系早期选育技术中，选育时间的确定是关键所在。对杉木无性系测定林（林分编号XJL90、QJL93）各年龄（1、2、3、4、5、6、7、8年生）树高、胸径与10年生时对应性状的各相关系数进行估算发现，树高、胸径生长性状的年龄遗传相关系数>秩次相关系数>表型相关系数>环境相关系数，表明生长性状（树高或胸径）年龄间的相关性主要受遗传控制。进一步分析表明，自第2年起各年份树高/胸径与材积的遗传、秩次、表型相关系数均在0.522以上；自第3年起各相关系数均达显著至极显著水平；第4～10年介于0.665～0.983间，相关性更趋为密切。由此推断，自第3～4年起，树高/胸径与10年生的材积相关性已趋于稳定。同时参照梁一池（1984）及陈伯望和沈熙环（1992）报道的“林木生长早晚相关系数（R）与早期年龄和晚期年龄比值的自然对数（LAR）线性关系模型即R=A+BLAR（式中A、B为回归常数），以表型相关系数为因变量，LAR为自变量，进而建立生长性状早—晚相关模型即生长性状回归方程。利用H早—V晚模型可知，为实现最高选择效率，XJL90和QJL93两块试验林主伐年龄分别为15年、20年和25年时，其最佳选择年龄依次为3年、4年、4年；当运用D早—V晚模型时，XJL90试验林主伐年龄分别为15年、25年时，最佳选择年龄分别为3年、4年，但主伐年龄为20年时，最佳选择年龄提早至第3年。对XJL90试验点同一年龄D早—V晚与H早—V晚选择效率进行比较发现，以胸径为选择指标所获的效率明显高于树高，表明早期选择可倾向于胸径选择。据此，本技术规范规定杉木无性系早期选择的林龄为4年生。基于上述技术成果，本标准编制小组成员对广东省内16块6～10年生的杉木无性系试验林生长情况（树高、胸径、单株材积）进行测定分析，从959个参试无性系中筛选获得78个候选优良无性系，入选无性系树高、胸径、单株材积平均增益分别达25.16％，31.26％及93.90％。在速生优质型无性系选育技术中，要选择生长和材质性状兼优的无性系是难点所在。本标准编制小组成员对西江林场（试验林编号XJL90）、大坑山林场（试验林编号DKL92）及曲江林场（试验林编号QJL93）3块7～10年生杉木无性系测定林的生长与木材密度进行测定、分析发现，各试验林无性系间、区组间木材密度均存在极显着差异，表明无性系间木材密度存在真实的遗传差异；但对3块试验林木材密度与树高、胸径、材积的表型、遗传及环境相关系数进行估算表明，木材密度与生长性状间的表型、遗传相关关系中，有近80%达显著或极显著负相关水平，表明选择生长与材质兼优无性系相当困难。为此，建议在进行速生优质型无性系选育时要采用“两步走”的方法：第一步以生长量作为选择指标进行选择，第二步对生长量选择入选的无性系进行材性测定，根据材性指标进行无性系分类与再选择。基于上述结论，标准编制小组成员对大坑山林场19年生（试验林编号DKL92）和17年生（试验林编号DKL94）两块杉木无性系测定林树高、胸径、材积、心材比与木材密度等展开测定、研究，结果表明，树高、胸径、材积3个生长性状间均存在着极显著的表型与遗传正相关关系；心材比与树高间均呈极显著遗传正相关关系，而木材密度与三个生长性状均表现为遗传负相关，且达到显著性水平。此后采用“两步走”的选育方法，对测定无性系的生长与材性（木材密度）作综合选择，筛选出8、21、35号（DKL92）无性系和73、77、80号无性系（DKL94）为速生优质型无性系；对入选的速生优质型无性系生长性状（树高、胸径和材积）、木材密度分别作现实增益估算发现，以初级种子园实生苗为对照，入选的速生优质型无性系材积增益47.20～80.28%，木材基本密度可实现4.26%～15.27%的增益，表明选择效果良好。本标准编制小组还对于广东省两批各4个试验点（第一批所在试验点包括龙山林场、小坑林场、西江林场及怀集县林科所；第二批所在试验点包括龙山林场、小坑林场、西江林场及信宜市林科所）的2～3年生杉木无性系开展了基因型稳定性分析研究，从136个无性系中选出13个优良无性系，在适宜生长的地区种植入选无性系其平均树高增益可达52.3%。另外，对于候选出的优良无性系，标准编制小组还于广东省大坑山林场开展了无性系区域化试验研究（适应性研究），结果证实，基于上述无性系选育技术选择出的候选优良无选择生长和适应性表现较好，其中生长表现较优的GDL041、GDL043、GDL044三个无性系单株材积达较显著差异水平以上，占参试无性系的33％，其次为GDL042、GDL046无性系。上述5个无性系在本省亦经过3次以上重复试验，表现均较优，可在广东作大面积造林、推广应用。本标准涉及的主要计算公式引自己发表的杉木相关文献，规定如下：①材积：V=0.000058777042×D1.9699831×H0.89646157，式中V、D和H分别示单株材积、胸径以及树高；②材积现实增益：△GR=S/CK×100%，式中S为选择差，S=-，为入选群体平均值，为群体平均值，CK为对照值。③性状表现水平：PL=（无性系平均值-分布区中的最小值）×100/（标准差×4）；公式中分布区中的最小值=试验林总平均值－标准差×2。④木材基本密度：ρ=1/[(Gmw/Gh)－0.346]，式中Gmw、Gh分别示饱和含水质量、绝对干样质量。此外，本技术规范涉及的其他技术参数或措施也都经过多年的验证，验证结果表明，本规范所涉及的杉木无性系选育关键技术，试验验证的准确度较高，可靠性、稳定性较好，可作为共性技术，形成规范，指导生产实践。（3）标准征求意见及处理情况“杉木无性系选育技术（征求意见稿）”广泛征求了有关林业高等院校、科研、管理、生产单位的意见，发送征求意见稿25份。各单位提出意见和建议共15条，含重复意见2条，对其中的9条意见全部接纳，2条意见部分接纳，2条意见不接纳。其中主要的意见处理情况见表2。表2对主要意见的处理情况序号条文编号提出意见的单位和专家修改意见和建议是否采纳不采纳的理由处理结果13术语和定义华南农业大学林学院/黄少伟首先应该给无性系下定义。否本标准的“无性系”与规范性引用文件GB/T16620-1996中定义的“无性系”相同，所以不再重复定义。删除术语与定义条目，因本标涉及的术语和定义都已在GB/T16620-1996中有明确规定。24无性系测定林营建肇庆市怀集县大坑山林场/黄越茂增加“造林时间”一项。造林时间：每年2至3月份，在下透雨后（穴内土壤完全湿透）的阴雨天栽植。部分采纳增加了“造林时间”条目，因为在实际生产中冬末至次年4月上旬雨后造林效果也很好，具体造林时间规定为“宜在冬末至次年4月上旬，植穴内土壤被雨水淋透后的阴雨天时造林。”34.4.2参试无性系数量华南农业大学林学院/黄少伟参试无性系数量多于100个时，以100个为一组数量太多，建议不超过50个。部分采纳在项目组前期开展的杉木无性系选育过程中，100个无性系为一组的设计选择效果也不错，所以修改为“以50或100个为一组”。44.4.2参试无性系数量华南农业大学林学院/黄少伟“分组随机完全区组设计”改为“平衡不完全区组设计”可能更好。否因为在项目组前期开展的杉木无性系选育过程中发现，在选择效果无明显差异的基础上，“平衡不完全区组设计”试验要求高、统计过程复杂，不如分组随机完全区组设计简单、实用。维持原来的表述。内容说明关于标准的适用范围本标准适用于广东省内开展的杉木无性系选育过程。关于标准的属性建议审批发布为推荐性标准。与现有相关标准的关系本标准与《森林法》等有关的现行法律、法规相适应。目前尚未有相关的强制性国家标准、行业标准或地方标准。贯彻标准的要求和措施建议杉木是广东省主要造林树种之一，也是粤北、粤西山区广大林农的主要经济来源。杉木又是乡土树种，其栽培历史悠久，导致生产过程中种苗来源渠道复杂，造林后林木质量良莠不齐。采用杉木无性系造林具有产量高、木材规格较均匀、材性质量较一致、产业化加工较容易等优势，对拓宽杉木利用途径，提高经济效益具有促进作用。目前，杉木