林木育种学生科院傲小平 课件 05－第四章－种源选择

第四章种源选择

（第五讲）

中南林业科技大学生命科学与技术学院主讲：敖小平主要内容基本概念种源试验的历史种源试验的目的和作用地理变异的规律种源试验方法种子区划和种子认证一、基本概念种源（provenance）：通常是指从同一树种分布区范围内不同地点收集的种子或其它繁殖材料。产地（seedsource）：指获得种子或其他繁殖材料的地理区域。种源试验（provenanceselection）：把自然分布在各地理区的种源样本（种子或苗木）集中在一个或多个地点，对其生长、形态及生理特性等所进行的对比栽培试验。种源选择（provenancetrial）：在种源试验的基础上，选择优良的种源。一、基本概念地理小种（geographicrace）：因长期受不同环境条件的影响和基因交流的限制，发生了遗传变异的群体。渐变种（cline）：种内的变异随着地理经、纬度的改变而逐渐成梯度变异的群体。二、种源试验的历史种源试验的历史（续）三、种源试验的目的四、种源试验的作用在多数育种计划中，通过选用最佳种源能够以最小的代价，在短期内取得显著的增益。这也是优先展开种源试验的原由。一般增产潜力在20-40%以上，少数种源可以提高产量1-4倍。1、提高树木生长量2、改进干形和木材品质据Timoting（1974）报道，美国在密执安州所做的55个产地的西黄松种源试验，发现以落基山为界，太平洋沿岸的种源树干尖削度小，距干顶第四节处径粗与基径之比为0.63，而内陆的为0.56。尖削度：它是树生长过程中其单位长度直径变化的参数。从树木的根部向上测量每长1m时的直径缩小量（即Ka，绝对尖削度）和缩小量的百分比（即Kr，相对尖削度）。缩小量及缩小量的比例越小，树木的出材量就越大。木材密度据Vellg（l976）研究欧洲赤松和挪威云杉种源木材密度的地理变异发现，在13个松树种源中，最好种源比最差种源的密度大9.5％，21个云杉种源间差异达12.2％。同时，木材密度与产地的纬度和海拔有显著相关。落叶松不同种源木材比重变动在0.366～0.441，差异达20％，相当每m3差75kg。3、提高林分抗逆性主要反应在造林成活率、保存率、抗寒性、抗旱性和抗病性等方面。不同种源在同一林地造林，往往由于各种源子代对光周期、温度、湿度等因子选择不同，故造林后其保存率、抗逆性等不同。如美国在火炬松种源试验中确定，来自密西西比河以西地区的种源，较来自以东地区的种源，抗梭形锈病能力强。又如：内蒙包头、辽宁北镇等北部区种源较贵州黎平等南部地区种源更耐寒、耐旱（侧柏抗旱性－北京试验）。4、提高树木的适应性土耳其对欧洲赤松17个种源做了比较试验：前10年，来自苏联和当地的种源，死亡率最小，分别为17.2%和18.1%；高生长最好的匈牙利种源死亡率为30.6%；生长最差的芬兰和挪威种源死亡率最大分别为80.0%和76.9%。25年生时，高生长相差很大，来自匈牙利的树高为H=11.05m,D=13.1cm,

而来自挪威的H=3.81m,D=7.1cm.。五、种源试验的基本结论种源试验的基本结论（续）六、种源地理变异（一）、地理变异趋势1、南－北或冷－暖趋势南－北趋势侧柏：不同种源在北方试验点上越冬枯梢率与死亡率与采种点的纬度呈显著负相关，极端低温呈正相关，这说明南北种源耐寒性的差异是长期的自然选择与适应的结果。2、西－东或旱－湿变异趋势由湿润地区调进的苗木比干旱地区调进的苗木一般：生长较快，种子较小，扎根较浅，枝叶更绿等特征。例如：中国林科院进行了白榆种源试验，不同种源一年生苗木的高度从西到东有渐增的趋势，江苏种源明显高于新疆种源。旱－湿变异趋势干、湿地区的种源在耐旱性上有很大的差异。火炬松抗旱性研究表明：处于干旱地区种源的实生苗比降雨量较多的东部种源的存活率高；显然，干旱地区的自然选择已产生了一个较为抗旱的火炬松种群。旱－湿变异趋势在我国，干－湿的地理变化既表现于经向，又表现于纬向。根据我国各树种地理变异研究结果，发现纬向变异趋势比经向变异明显得多。这是由于我国大陆的气候条件沿纬向变化比沿经向变化剧烈的缘故。例如：我国东北的兴安落叶松在阿尔山地区的种子比漠河地区的种子大的多。3、高－低变异趋势

分布在同一座山上的林分，如果花期一致，其基因交换频率要比水平距离相隔几百公里种群间高的多。由于发生基因的交换，会使高低海拔种群间差异变小，所以从地形陡峭的地区取样试验，往往看不到高低海拔种源间的差异。但在海拔高度逐渐改变的情况下会发生渐变群。一般说，由低海拔产地向高海拔调拨种子，可能有某些程度的增产，而把高海拔种子调向低海拔，效果一般不良。（二）地理变异模式1、连续变异很多树种的分布区很广阔，其外界环境条件的变化，如从低海拔到高海拔，从温暖到寒冷，从湿润到干燥等可能是连续递增或递减的，故林木群体的性状变异常常也随着环境的变化而发生逐渐和连续的变异，这种变异与环境条件变化的梯度相平行，并逐步形成单向渐变群的变异模式。例如，马尾松、华山松、兴安落叶松、侧柏等树种在生长和适应性方面表现出渐变群模式。一般而言：抗旱、抗寒这类性状遵循渐变群模式2、不连续变异对于分布区较小、气候因子变化不大，或分布不连续，气候因子变化不连续，或由于土壤特征的不连续性，性状地理变异呈不连续变异形式。由于地理隔离、生殖隔离、自然选择或人工选择等作用的结果形成了生态型群体。这种因长期适应于一定环境条件而产生的遗传上有差异的群体称为生态型。生态型之间在外部形态特征上不一定有显著的差异，只是表现出与生态生理条件适应有关的某些规律性的变异。生态型变异

同一树种的林木，由于分布在不同的地理区域和土壤立地条件下，在生长速度、木材品质、抗病虫及适应不良环境条件的能力等特征上，都可能有明显的差异。这种生态条件的长期影响，不仅作用于树木生活的当代，而且还会影响到种子的品质及它们的后代。这就是说，树木特性的形成及这些持性在后代的巩固，是因为它们很多世代都生活在这种环境条件下，由于外界环境条件长期选择的结果。生态型分类根据生态型与环境因素的关系，可分为地理生态型、气候生态型、土壤生态型。例如：长期生长在干旱土壤上的油松形成了旱生型，它的耐旱性强而耐湿性弱，种子适用于干旱地区造林。相反，生长在潮湿土壤上的油松，就形成了湿生型，能耐湿而不耐旱，不宜用于干燥地区造林。又如生长在盐渍化土壤上的榆树形成了抗盐类型，适用于盐碱地区造林。3、随机变异所谓随机变异就是看不出与环境有相关的变异。（三）影响林木地理变异的因子1、树种分布范围的大小这是影响树木地理变异数量的主要因子。一般而言，树种分布区较大，则变异大；分布范围小变异较小。此外，长条状分布区的树种，可能比圆形分布区的树种有更大的差异。例如：自然分布范围很大的树种如欧洲赤松、美国西黄松，就比分布范围小的辐射松（只在加利福尼亚及加利福尼亚巴佳的6个小区域分布）和日本落叶松有较多的遗传多样性。2、树种自然分布区内环境因素多样性那些既分布在平原又分布在山区的树种，如欧洲赤松和美国西黄松具有较多的地理变异。中国马尾松、油松也是如此。总之，分布区环境条件越复杂，则种内群体的遗传变异愈大。3、分布区的不连续性

生长在宽阔山区的树种，由于没有基因交流，在地理上又有数代隔离，有时即使相隔80～160km的相邻的小种在遗传上也会有很大不同。如中国柳杉在闽西北和闽东地区的山区呈小块的隔离状分布，彼此间遗传变异较大。4、某些未知的因素有的树种分布范围大，而遗传变异很小；有的分布范围小，但遗传变异较大。美国脂松、美国侧柏等树种分布范围相对较大，但地理变异相对较小；而台湾松分布区较小，但有相对大量的变异。出现这些特殊现象的原因还不清楚，可能包括突变、迁移、选择等因素。七、种源试验方法种源试验是一个长期的连续的过程。按照试验的阶段性，一般分为全分布区试验和局部分布区试验。它们目标相同，但每一阶段各有特点，因而在采种点布局和试验设计上均有一定的差别。1、全面种源试验（全分布区试验）

2、局部种源试验

在全面种源试验的基础上，选用较好的种源进行，其目的是为栽培地区找出具有最大生产力的种源。供试的种源一般较少（20－30个），但是试验小区一般较大；试验期限较长，一般为1/2轮伐期，试验面积较大。试验结果最好的种源：可建立产地种子园。3、种源试验结果的应用

了解树木地理变异规律，丰富育种理论；为划分种子区，确定种子调拨区提供依据；保存种质资源，为进一步选择提供物质基础。4、种源试验的发展趋势（一）采样点的确定采种点的确定要全面，有代表性，直接关系到能否达到预期试验目的。可以采用网格法，也可采用等温线，等雨线，或纬度和海拔等地理指标的变化梯度，也可采用山脉或水系定点采种。欧洲赤松和欧洲云杉分布区地形变化比较简单，呈连续分布，所以欧洲各国对这两个树种作种源试验时常采用网格法，在每个方格内取样。确定采样点的方法主分量分析方法：把多个因子归结为数量较少的几个因子的多元统计分析方法。（二）采种林分和采种树的确定采种林分的起源要明确，最好是天然林分；林分组成和结构要比较一致，密度不能太低，以保证异花授粉；采种林分应具有代表性，林龄应达到结实盛期，林分生产力比较高；采种母树一般不少于30株，采种树之间间距不得小于树高5倍。从理论上考虑，采种树应该能够代表采种林分状况。（三）苗圃试验1、苗圃试验阶段的主要任务为造林提供所需苗木；研究不同种源苗期性状差异，初步掌握种源的地理变异趋势；取得预测生长、产量或品质的数据，研究苗期和成年性状间的相关。2、育苗期注意事项3、苗圃阶段的观测苗圃发芽率、高生长、地径生长、病虫害、苗木越冬受害状况等；此外，物候、生长规律、生理指标、形态和结构方面的差异亦可关注；原则：各试验地要统一观测性状和观测方法。（四）造林试验造林地应该代表该地区的立地条件，应该是该树种的主要造林区，便于直接应用。试验地的条件应该尽可能一致，按照田间试验设计进行安排：多采用完全随机区组设计。一般分两个阶段进行。保证各区组中各小区间

变化程度小，是十分重要的。1、第一阶段2、第二阶段3、试验地的选择试验点的气候、土壤和地形等条件在试验区内有代表性；试验点内的地形、土壤、植被等条件应比较一致。4、试验设计和区划（1）试验小区的长边应平行于坡度或肥力变化的方向。在实践中要保证所有小区的条件一致是不容易的，但保证一个区组中各小区变化程度小，是十分重要的。区组间有一定程度的变化是允许的，但坡度、坡向等条件应保持一致。（2）立地条件比较一致的地段，小区面积可较大，在变化大的地区重复次数可多些。5、制图和标志选定试验地后，即进行实地测绘，绘制平面图。图的比例尺为1/200或1/500。现场要设置试验地标志牌，区组角桩和小区标志牌。6、起苗、造林、抚育、间伐7、造林阶段的试验第一阶段试验：对抗旱性、抗寒性及抗病虫害性等内容的观测。第二阶段：要观测雌雄花

初花期和盛花期，初果期和盛果期（1）病虫害调查结合生长观察；（2）霜冻、干旱、雪折及风倒等危害调查；（3）其他项目调查：各地根据自己的条件及需要还可调查和测定干物质含量、树干形状、冠长、冠径、冠形、树皮结构、厚度及颜色；分枝数量、类型及长度；叶及果的长宽、形状及颜色；生理活动期（光周期、呼吸率、养分吸收等）各类物质的组成；工艺（材性及木材解剖）等。试验林主要观测性状与要求

8、试验结果分析

试验的目的不同，试验分析方法也不同。但资料经过统计分析，一般可以获得以下结果：种源间差异和差异可信度；种源与环境条件的关系；种源间遗传性状的相关；性状与生态因子的相关；树种地理变异模式；生态型划分；提出最适种源和种子调拨区。9、优良种源的应用可以通过如下三个途径：（1）利用原地的优良林分改建成母树林；（2）在原产地选择优树，建立优树无性系种子园；（3）对于有希望的种源在做第二阶段试验的同时，建立种子园或母树林。八、种子区划和种子认证工作1、种子区和种子区区划种子区：指生态条件与林木遗传特性基本类似的地域单元，是控制用种的基本区划单位。种子亚区：指在同一种子区内部为控制种源的次