邓恩桉地理引种试验

邓恩桉地理引种试验

桉树是世界上生长最多的多年生阔叶树，具有重要的生态价值、经济价值和文化价值。邓恩桉(E.dunnii)是澳大利亚生长最快的树种之一,天然分布于NSW(新南威尔士)的东南部及QLD(昆士兰)东南部,主要分布于152°20′~152°32′E、28°04′~28°37′S与152°41′~152°54′E、30°00′~30°05′S两个明显不相连的地区,在这两个地区内,它的分布也是不连续的,面积从几公顷到200hm2不等。此外,还零星分布至NSW的CoffsHarbour西部145°E,南至35°28′S,北部靠近NSW与QLD交界的Mcperson地区,东至QLD的Warwick较高处。分布区属夏雨型温暖湿润气候,年降雨845~1950mm,1月份平均24~29℃,7月份平均-0.5~7℃,年降霜60次,与我国中亚热带气候较接近。在既有酷热、又有严寒的湖南等中亚热带,扩大桉树栽培的空间极其有限,有试验表明邓恩桉既耐低温干燥,又抗高温高湿,适应引种地气候,5.5年生平均蓄积量46.05m3·hm-2。另有研究指出,邓恩桉是少有的耐寒树种,在湖南、江西等冷凉地区广泛栽培。邓恩桉的引种成功,为中亚热带解决了适宜的栽培树种。为选择到最适合中亚热带栽培的优良种源及家系,本研究从原产地收集全天然分布区18个种源地的18个种源及经当地试验选出的99个家系进行引种试验。1试验材料和方法1.1nsw的生长参加试验的种源、家系见表1。种源的收集西起NSWCoffsHarbour(145°00′E),东至NSW的152°54′E,北到QLD的28°04′S,南达NSW的35°28′S,涵盖了整个天然分布区。其中NSW有11个种源,区域为145°00′E~152°54′E,28°15′S~35°28′S;QLD有7个,分布在152°22′~152°32′E与28°04′~28°13′S范围内。1.2号冷水滩试验区试验地设在蓝山县塔峰镇五里村(湘南)和湖南省永州市冷水滩(市林科所,湘中)。蓝山试验区:25°24′25″~25°24′30″N,112°13′00″E,海拔278.0m;年平温度17.8℃,7月份平均28.2℃,1月份平均6.3℃,极端低温-8℃;年降雨1530mm,红壤,pH值6.0。冷水滩试验区:26°21′N,111°46′E,海拔180m;年平均气温17.9℃,7月份平均28.8℃,35℃以上天气19.9d,1月份平均6.3℃,无霜期310d,极端低温-5.2℃,年降雨1450.7mm;沙壤,pH值5.5~6.5。1.3调查适应性试验采用平衡不完全区组设计,具体为:v=88,r=6,b=24,k=22(v:处理数,r:重复数,b:区组数,k:区组内小区数)。5株小区,密度2m×3m。机耕整地,耕深30cm,穴60cm×60cm×60cm。施复合肥1kg(N、P、K各25%)。2004年4月下旬栽植。每年调查适应性表现、保存率、树高、胸径,材积按《湖南省桉树(邓恩桉)二元立木材积模型》计算:遗传力=MS/(剩余项MS平均+区组MS平均+MS),式中:MS为均方。遗传增益=遗传力×(优平均值-总平均值)/总平均值。2结果与分析2.1冰灾成因分析自2004年栽植以来,每年35℃以上天气20d左右,树冠处达44℃;栽植当年极端低温-3.6℃;2008年初出现百年不遇的冰灾,试验地处于南岭山系为重灾区。0℃以下25d,连续冰冻30d,冰厚达58mm,持续低温时间、强度均创历史极值。所有参试的种源、家系都适应引种地气候,无生理性冻害与高温烁害(种源17733育苗失败,不统计)。在冰灾中部分植株遭遇冰雪压造成机械性损害。2.2生长和形态特征2.2.1不同水源的生长特性2.2.1.种源回收率及种源地理量2010年(6年生)各种源生长观测统计见表2。从表2可知,所有种源平均蓄积量为28.0m3·hm-2·yr-1,其中种源17926的平均年蓄积量最大,为34.2.0m3·hm-2。径高比1:91,树高和胸径的变异率分别为11%和12%。由于设计的不完全性,实测数并不能直接作各处理的比较,因为(Hi-Hj)中有不同区组间的差异对试验结果起干扰作用,使(Hi-Hj)不能反映第i处理与第j处理间的真实差异,必须调整各处理总计、处理平均数。调整后的处理平均数按如下公式计算:方差分析表明区组间差异极显著,种源与环境的交互作用明显;各种源间差异不显著。遗传参数估算:2.2.1.生长性状变异率各种源生长性状见表4。所有种源6年生平均年蓄积量为25.21m3·hm-2,17923种源年均蓄积量最大,达31.53m3·hm-2;径高比1:92,树高和胸径的变异率均为10%。调整后排前7位的种源为16894、20670、17914、17920、16895、20665、17916。表5的方差分析表明,修正后区组间差异极显著,种源间差异不显著。遗传参数估算:以上分析了各种源在同一地点的生长性状,为了评估其优劣和生长稳定性,进一步分析多地点生长性状。(1)不同试验点的离散度分析各试验点之间的方差结果见表6。(2)同质性检验bar老字号多点试验联合分析的前提是各试验区的误差均方必需是同质的。因此,在多点试验合并分析前,要对各试验区的误差均方进行同质性检验。如果经检验各试验点误差均方差异显著(不同质),则不能进行合并分析。一般采用Bartlettx2法进行同质性检验。x2:x2检验中的统计量。假设H0:σ12=σ22;σ:总体标准差。根据Bartlettx2检验要求计算表7的各项数据。则合并方差为:C:样本标准差,接受H0:σ12=σ22,表明各试验点误差方差间差异不显著,是同质的,可以将各试验区的结果合并进行分析。(3)种源间、种源与环境的交互作用将种源视为固定模型,试验地点和区组视为随机模型,总的试验为混合模型。由于多点试验的目的在于研究种源间生长差异是否显著及差异是否由环境的差异所引起(种源与环境的交互作用),因此用F检验检测种源间、种源与环境的交互作用是否显著,结果见表8。F检验的结果表明,种源间差异不显著,种源与环境的交互作用差异极显著。遗传参数估算:2.2.2不同部落的生长特性2.2.2.冰灾前后a年生蓄积量6年生平均树高12.92m,胸径14.27cm,蓄积量167.35m3·hm-2,年均为27.89m3·hm-2,家系160号的蓄积量最大,为269.3m3·hm-2,年均为44.9m3·hm-2;径高比1:91,树高和胸径的变异率分别为11%和12%。用冰灾前2007年调查的数据作调整,调整后排前7位的为158、167、177、174、160、102和128号家系,其中158号最大,4年生蓄积量达157.52m3·hm-2、年均为39.38m3·hm-2。表10的方差分析结果表明家系间、区组间差异极显著。2.2.2.生长聚积量hm-26年生平均树高12.64m,胸径13.78cm,蓄积量152.22m3·hm-2,年均25.37m3·hm-2,187号蓄积量最大,为264.67m3·hm-2,年均44.11m3·hm-2;径高比1:92,树高和胸径的变异率均为10%。调整修正后蓄积量排前7位的为152、184、146、177、160、175和102号家系,其中152号最大,达132.12m3·hm-2,年均33.03m3·hm-2。2.2.2.参试家系生长模型由于各家系×地区间交互作用差异极显著,这种差异是由基因型与地区互作造成的,下面研究交互作用中的家系基因型作用,即稳定性,建立生长模型。采用回归分析法:以各地区家系的平均生长量为环境指数(自变量x),而以各家系在各地区的生长量为依变量y,计算各家系b(回归系数),建立生长模型(直线回归方程式)y=a+bx。结果表明,参试家系呈现如下几种生长模型:a型。生长量大,b值小。a型家系在不同地区都能较快生长,稳定性好,是理想的家系,可在多种立地环境栽培利用。如128号:ŷ(y的理论值)=168.2984-1.0410x、181号ŷ=23.89+0.79x等等。b型。生长量大、b值大。它们在不同地区的表现差异显著,与环境交互作用大,要在优良的立地环境下才能丰产。如102号ŷ=-100.4877+2.7510x、160号ŷ=-95.62+2.89x等等。c型。生长量小,b值小。受环境的影响小,生长量小但较稳定。d型。生长量小,b值大。在优良的立地环境下也不能丰产。2.3木材材性测定按国家GB1927—91、GB1933—91标准测试木材材性,结果表明:基本密度平均490kg·m-3,制浆造纸平均得浆率49%,种源、家系及植株间差异不显著。2.4优良苗木源、系别系统和优良菌株的评价2.4.1最佳种源区和nsw各种源性状都较优良,种源间差异不显著,说明整个天然分布区都是优良种源地,将生长量排前的12个种源评选为最佳种源,其区域为:145°00′E~152°54′E,28°04′S~35°28′S,涵盖了整个天然分布区。其中NSW有9个:145°00′E~152°54′E,28°15′S~35°28′S;QLD有3个:152°22′~152°32′E,28°04′~28°13′S。2.4.2树高、胸径生长特征将各项性状数值调整后排前、生长量>平均值1个标准差的46个家系评选为优良家系。平均树高2.32m·yr-1,胸径2.56cm·yr-1,蓄积量34.16m3·hm-2·yr-1;径高比1:91,树高、胸径变异≤15%;木材制浆得率≥49%,基本密度≥490kg·m-3;生长模型:a、b型。2.4.3不同菌株生时孕花测定结果在优良家系林中选出生长量>平均值1个标准差的优良单株250株,其中68株3年生时孕花。其中在蓝山试验区选择150株,生长量>平均值3.7倍、4个标准差;在冷水滩试验区选择100株,生长量>平均值2.2倍、3个标准差,其中68株孕花。3在各因素间进行遗传参数和数据的联合分析(1)选出邓恩桉最佳种源12个,优良家系46个,优良单株250株。为湖南等中亚热带的桉树发展提供了优良的种质资源。(2)研究认为整个天然分布区(145°00′E~152°54′E,28°04′S~35°28′S)即为优良种源区。因为各种源性状都较优良,种源间差异不显著,12个最佳种源的分布区域与整个天然分布区重合,印证了上述论点。(3)家系间差异极显著,优良家系的遗传增益大于最佳种源3.5倍,家系选择优于种源选择。优良家系的生长量是当地主要栽培树种的3倍,木材材质好、造纸得浆率高,有重要的栽培利用价值。(4)选择了68株孕花的优良单株,这为大规模良种化发展奠定了物质基础。邓恩桉只有天然林产种,量少价贵,且无性繁殖困难,该研究培育出了结实植株,为杂交制种和遗传改良创造了条件。(5)采集各种源/家系在不同地区的生长信息,采用回归分析法,全面评估其对不同立地环境的适应性,建立起生长模型,为栽培区划和丰产技术提供依据。(6)最佳种源和优良家系中有生长模型为b型的种类,它们回归系数大,与地区的交互作用极显著,对生长环境敏感,要有好的立地条件才能丰产。,它将每一处理在其可能出现的区组的平均值扩大(ν×λ,λ为每对处理出现的次数)倍,并与所有同该处理一起出现的处理总和求差,这样就把该处理受到的区组效应与其它处理受到的区组效应在求差的过程中消除了。数据调整后蓄积量排序变化很大,排前5位的为17916、16894、17917、16895、17916号种源(表2)。通过调整得出各处理理论值的大小,但并不清楚处理间差异的显著程度,所以必须进行方差分析,见表3。家系遗传参数估算:表12的方差分析结果表明家系间、区组间差异极显著。遗传参数估算:家系多点试验联合分析:与种源试验一样,也要评估各家系在不同立地条件下生长速度和生长稳定性,对两个试验点的数据