全 文 ：收稿日期 : 2003202226
基金项目 : 国家“九五”国家科技攻关“工业用材林材质材性和功能性改良技术研究”(962011203205)专题的部分内容
作者简介 : 骆秀琴 (1952 —) ,女 ,黑龙江鹤岗人 ,高级工程师.3 参加研究实验工作的还有何建、吴荷英、许明坤、徐飞丽.
林业科学研究　2003 ,16 (6) :694～699 　
Forest Research
　　文章编号 :100121498 (2003) 0620694206
湿地松 15 个家系木材材性遗传变异
及优良家系评估
骆秀琴1 , 姜笑梅1 , 殷亚方1 , 刘昭息2
(11 中国林业科学研究院木材工业研究所 ,北京　100091 ;
21 中国林业科学研究院亚热带林业研究所 ,浙江 富阳　311400)
摘要 :对浙江产湿地松 15 个家系的基本材性进行了测定与分析。结果表明 :家系间管胞长度、管胞宽
度、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度差异极显著 ,管胞壁厚差异显著 ,胞壁率、冲击
韧性差异未达显著水平。家系内管胞长度、管胞宽度、管胞壁厚差异均显著且高于家系间的差异 ,但
气干密度、顺纹抗压强度、胞壁率和冲击韧差异不显著 ,表明在家系水平上进行木材气干密度、力学强
度和管胞形态的家系选择可取得良好的效果。15 个家系木材管胞长度、管胞宽度、管胞壁厚和胞壁
率的广义遗传力分别为 01546 6、01391 0、01717 3、01159 8 ,说明湿地松家系木材管胞性状 (胞壁率除
外)受中度或中下度遗传控制 ,通过一定强度的选择能获得较高的遗传增益。综合评定结果表明 ,042
28、06217、06220、0827 和 0829 ,5 个家系为适用于培育纸浆材的优良家系 ,04225、04228、06217、06220 和 082
16 ,5 个家系为适用于培育建筑材的优良家系。
关键词 :湿地松 ;家系 ;木材材性 ;遗传变异 ;综合评定
中图分类号 :S7911246 　　　文献标识码 :A
湿地松 ( Pinus elliottii Engelm1)原产于美国 ,是最重要的针叶用材树种之一 ,其生长迅速、
适应性强、育苗造林容易、木材利用价值高[1 ] ,是我国南方人工林大面积成功推广的引种树种
之一。前人对其育苗、造林、营林、良种繁育和抗病虫害等方面有过大量研究[2～4 ] , 但未见有
关湿地松家系间材性变异的研究报道。笔者对浙江余杭长乐林场种植的湿地松 15 个家系的
管胞形态、气干密度和力学强度进行了测定分析 ,为湿地松的家系选择、定向培育和木材的合
理利用提供科学依据。
1 　试材与方法
111 　试材来源
试验林位于浙江省余杭市长乐林场的中干林区 ,30°20′27″N ,119°50′E ,海拔 120 m ,年平
均气温 1611 ℃,最高气温 4015 ℃,最低气温 - 916 ℃,土壤为红壤。于 1986 年用 1 年生实生
苗种植 ,密度为 3 m ×3 m ,随机区组设计 ,小区 4 株 ,12 次重复。
112 　试材取样与试验方法
本研究的试材采集于 1997 年 ,每个家系
分别选 5 株平均木 ,共 75 株试材 ,详情见表 1。
样树伐倒后在胸径处各取圆盘 1 个 ,在圆盘的
中心线上锯 2 cm 宽木条 ,为管胞参数测量试
样。另取 90 cm 长木段 ,为物理力学性质试
样 ,管胞参数按常规方法[5 ] 测定 , 物理力学性
质按国家标准 GB 1927～943291 取样并测定。
113 　统计与分析方法
利用数理统计软件[5 ]处理各材性数据 ;利
用方差分析估算广义遗传力[6 ] ;采用综合座标
评定法[7 ]对湿地松 15 个家系进行综合评价 ,
评选出适于作建筑材、纸浆材的优良家系。
表 1 　试材概况
家系号 平均树高Πm 平均胸径Πcm
0121 9103 15170
03215 9103 16156
0425 9116 16116
04223 9150 16140
04225 11156 18174
04228 9180 16116
06211 9108 15178
06217 9180 16194
06220 10104 17184
0827 9170 17138
0829 10110 17144
08210 9152 15120
08216 9124 15179
08218 8173 16104
08223 9130 16106
2 　结果与讨论
211 　湿地松 15 个家系解剖性质的测定结果与分析
表 2 表明 ,管胞长度的均值 31580 mm ,变幅 (95 %置信区间) 31515～31645 mm ,管胞最长与
最短的两个家系差 01861 mm。管胞宽度的均值 45198μm ,变幅 45192～46101μm ,管胞最宽与
最窄的两个家系差 9106μm。管胞壁厚 (双壁)的均值 10134μm ,变幅为 10131～10137μm ,管胞
壁最厚与最薄的两个家系差 2105 μm。胞壁率的均值 55110 % ,变幅 55108 %～55113 % ,
胞壁率最高与最低的两个家系差10130 %。方差分析 (表3) 表明家系间管胞长度和宽度差异
表 2 　湿地松家系管胞参数
家系号
管胞长度Πmm
平均值 标准差
管胞宽度Πμm
平均值 标准差
管胞壁厚Πμm
平均值 标准差
胞壁率Π%
平均值 标准差
0121 31866 01330 49126 11195 11129 4161 55160 5108
03215 31477 01456 42178 10142 10142 4108 57159 4136
0425 31572 01282 45102 11117 10105 3198 56154 5189
04223 31403 01550 45145 12106 9173 4100 55154 3153
04225 31308 01390 4310 10134 9167 3131 56110 3168
04228 31809 01293 48170 11136 10199 5121 53196 5131
06211 31162 01442 42118 10157 9173 3159 54150 2185
06217 31553 01371 47108 12189 10173 4139 56111 2121
06220 31459 01301 43140 10159 10122 4108 60142 5110
0827 31706 01286 45144 11176 10110 3170 57183 4159
0829 31772 01393 47176 11105 9180 4144 55116 7166
08210 31454 01395 44116 11153 9191 4100 53133 4129
08216 41023 01440 51124 13144 11172 6115 51198 2186
08218 31735 01293 49103 12197 10101 4147 50166 2142
08223 31407 01442 45118 11150 10177 4168 50112 6123
596第 6 期 骆秀琴等 :湿地松 15 个家系木材材性遗传变异及优良家系评估
极显著 ,管胞壁厚差异显著 ,而胞壁率差异不
显著。家系内胞壁率差异不显著 ,管胞长、宽
和壁厚的差异均显著且高于家系间的差异。
本试验结果表明在家系水平上对湿地松的材
性进行改良有很大潜力 ,进行管胞形态的家系
表 3 　湿地松家系管胞参数方差分析
项目 管胞长度 管胞宽度 管胞壁厚 胞壁率
家系间 5116 3 3 4168 3 3 2176 3 1141
家系内 7131 3 3 11138 3 3 8195 3 3 1192
　　3 为 0105 水平差异显著 , 3 3 为 0101 水平差异显著
选择 ,也可取得良好的效果 ;同时家系内个体管胞形态 (管胞长、宽和壁厚) 差异大于家系间的
差异 ,表明湿地松家系材质改良如在家系间选择基础上进行个体改良会取得更好的增益。
212 　湿地松 15 个家系木材气干密度和力学性质测定结果与分析
测定结果 (表 4) 表明 ,木材气干密度均值 01468 g·cm- 3 , 密度最高的家系与最低者差
01044 g·cm - 3 ,表明最高者在 11 年生时比最低者每立方米多积累 44 kg 干物质 (含水率 12 %
时) 。抗弯强度均值 6718 MPa ,抗弯强度最高的家系比最低者高 2417 %。抗弯弹性模量均值
5 289 MPa ,最高的家系比最低者高 5119 % ,顺纹抗压强度均值 3113 MPa ,最高比最低者高
2113 % ,冲击韧性均值 3613 kJ·m- 2 ,最高比最低者高 2411 %。经方差分析结果 (表 5) 表明 ,家
系间差异除冲击韧性外其他各项均达 0101 水平显著 ,此结果与吴际友等[4 ] 对湿地松半同胞家
系木材密度的研究结果相一致。而家系内差异只有抗弯强度和抗弯弹性模量两项达差异显著
水平。本实验结果表明 ,在家系水平上对湿地松的材性进行家系改良有很大潜力。
表 4 　湿地松家系木材气干密度及力学强度
家系号
气干密度Π
(g·cm - 3)
平均值 标准差
抗弯强度Π
MPa
平均值 标准差
抗弯弹性模量Π
MPa
平均值 标准差
顺纹抗压强度Π
MPa
平均值 标准差
冲击韧性Π
(kJ·m - 2)
平均值 标准差
0121 01477 01042 7212 13179 6 010 1 675 3312 4104 3419 12156
03215 01447 01047 5915 7151 4 060 1 081 2815 3139 3815 8115
0425 01461 01028 6515 7166 4 590 1 060 2812 2184 3710 17111
04223 01471 01032 6713 6112 5 250 1 303 3010 3147 4010 1196
04225 01467 01043 6912 10164 5 030 1 313 3111 4146 4011 8153
04228 01490 01025 7018 11106 5 900 1 181 3412 3118 3410 10140
06211 01487 01029 6416 8150 5 260 1 108 3015 3127 3418 9116
06217 01475 01032 6917 7150 5 870 1 090 3217 2114 3411 8157
06220 01468 01027 6619 10145 5 290 　854 3213 3137 3817 13133
0827 01471 01036 6312 11173 4 670 　915 3017 3173 3518 9189
0829 01456 01047 6612 8129 5 390 1 247 3115 4148 3213 7129
08210 01458 01028 6318 7178 4 590 1 004 2919 2195 3418 8177
08216 01446 01026 7216 6167 6 170 1 878 3213 4115 3519 9188
08218 01471 01024 7112 9153 5 480 1 339 314 3159 3819 17155
08223 01478 01035 7412 9116 5 780 1 817 3111 4139 3417 13198
表 5 　湿地松家系间气干密度及力学强度方差分析
项目 气干密度 抗弯强度 抗弯弹性模量 顺纹抗压强度 冲击韧性
家系间 21811 3 3 3190 3 3 4146 3 3 5102 3 3 0166
家系内 0196 2171 3 2114 3 1158 0159
　　3 为 0105 水平差异显著 , 3 3 为 0101 水平差异显著
696 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 16 卷
213 　木材各性状间的相关分析
一元线性相关分析 (表 6)表明 ,木材气干密度与力学强度表现为较弱的正相关关系 ,与管
胞形态则表现出负相关趋势 ,但均未达相关显著水平。管胞长度与管胞宽度、管胞壁厚和顺纹
抗压强度为显著的正相关关系。树木胸径与胞壁率表现为极显著的正相关关系 ,与气干密度、
抗弯强度、抗弯弹性模量则表现为较弱的负相关关系 ,这说明生长快的树木其密度和力学强度
在总体上有下降趋势 ,这与对辐射松 ( Pinus radiata D1Don) 的研究结果相近[8 ] ,即木材密度与
生长速度呈微弱负相关。
树木的胸径与胞壁率显著相关 ,但与其他管胞形态及力学强度均不相关 ,这与对湿地松不
同种源的研究结果相近[9 ] ,表明木材管胞形态和力学强度在遗传上可能是相互独立的 ,受不同
遗传机制的控制 ,这些性状可以独立的进行选择 ,进而可以培育出木材性状较好又速生的
家系。
表 6 　木材各性状间的相关分析
项目 管胞长度
管胞
宽度
管胞
壁厚
胞壁率 气干
密度
抗弯
强度
抗弯弹
性模量
顺纹抗
压强度
冲击
韧性
气干密度 - 01244 - 01039 - 01042 - 01113 — 01351 01402 01459 - 01341
管胞长度 — 01909 3 3 3 01686 3 3 - 01200 01244 01381 01459 01514 3 3 - 01375
胸　　径 - 01203 - 01315 - 01356 01578 3 3 - 01074 - 01134 - 01171 01021 01324
　　3 3 为 0101 水平显著 , 3 3 3 为 01001 水平显著
214 　湿地松 15 个家系材性遗传参数的估算
根据方差分析估算出木材管胞长度、宽度、管胞壁厚和胞壁率的广义遗传力为 01546 6、
01391 0、01717 3、01159 8。木材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度和冲击韧性
的广义遗传力为 01083 4、01126 7、01147 5、01167 5、01023 4。以上分析结果表明湿地松家系的
管胞性状 (胞壁率除外)受中度或中下度遗传控制 ,通过一定的强度选择 ,能获得较高的遗传
增益。
215 　湿地松 15 个家系材性与生长性状的综合评定
为了选择材性和生长兼优的湿地松家系 ,本研究采用了坐标综合评定法进行评定 ,作为造
纸原料评定的指标为木材管胞长度、宽度、管胞壁厚、胞壁率、木材气干密度及树木的树高、胸
径 ,以上各指标视为等权因子。作为建筑材评定的指标是木材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性
模量、顺纹抗压强度、冲击韧性、及树木的树高、胸径 ,上述指标亦视为等权因子。经主坐标综
合评定结果为 :作为造纸原料性能优、生长快的优良家系是 :04228、06217、0829、0827 和 06220 ,属
中等的 5 个家系为 0121、08216 ,04225 ,0425 ,04223 ,其余 5 个家系较差。作为建筑材性能优、生
长快的优良家系是 04225、04228、06220、06217 和 08216 ,属中等的 5 个家系为 08223 、0121、04223、
0829、08218。其余 5 个家系较差。
3 　小结
方差分析结果表明 :家系间管胞长度、管胞宽度、气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹
抗压强度差异极显著 ,管胞壁厚差异显著 ,胞壁率、冲击韧性差异不显著。家系内管胞长度、管
胞宽度、管胞壁厚差异显著且高于家系间差异 ,但气干密度、顺纹抗压强度、胞壁率和冲击韧性
796第 6 期 骆秀琴等 :湿地松 15 个家系木材材性遗传变异及优良家系评估
差异不显著 ,表明在家系水平上进行木材管胞形态、气干密度和力学强度的家系选择 ,可取得
良好的效果 ,而在家系基础上进行个体改良也会取得更好的增益。
15 个家系的木材管胞长度、管胞宽度、管胞壁厚、胞壁率的广义遗传力分别为 01546 6、
01391 0、01717 3、01159 8 ,木材气干密度、抗弯强度、抗弯弹性模量、顺纹抗压强度、冲击韧性的
广义遗传力分别为 01083 4、01126 7、01147 5、01167 5、01023 4 ,表明湿地松家系的管胞性状 (胞
壁率除外)受中度或中下度遗传力控制 ,通过一定的强度选择可获得较高的遗传增益。
一元线性相关分析表明木材气干密度与管胞形态及力学强度均未表现出显著的相关关
系 ,管胞长度与管胞宽度、管胞壁厚和顺纹抗压强度表现为显著的正相关关系。树木的胸径与
胞壁率显著相关 ,但与其他管胞形态及力学强度均不相关 ,表明木材管胞形态和力学强度在遗
传上可能是相互独立的 ,受不同遗传机制的控制 ,这些性状可以独立的进行选择 ,进而可以培
育出木材性状较好又速生的家系。
坐标综合评定结果为 :04228、06217、06220、0827 和 0829 为适用于培育纸浆材的优良家系 ,
04225、04228、06217、06220 和 08216 为适用于培育建筑材的优良家系。
参考文献 :
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896 林 　业 　科 　学 　研 　究 第 16 卷
Genetic Variation and Comprehensive Assessment in Wood Properties
of 15 Fmilies of Pinus elliottii
LUO Xiu2qin1 , JIANG Xiao2mei1 , YIN Ya2f ang1 , LIU Zhao2xi2
(11Research Institute of Wood Industry ,CAF ,Beijing 　100091 ,China ;
21Research Institute of Subtropical Forestry ,CAF ,Fuyang 　311400 ,Zhejiang ,China)
Abstract :The main wood properties of 15 families of Pinus elliottii in Changle Forest Farm ,Zhejiang Province
were carried out . The results showed that there existed significant differences among these families in wood air2
dry density , bending strength , modulus of elasticity , compressive strength , tracheid length , tracheid width as
well as tracheid wall thickness , but in cell walls percentage and toughness , there were not significant differenc2
es ,although the differences in tracheid length , tracheid width and wall thickness of intra2families were higher
than those of inter2families. There were no significant differences in air2dry density , compressive strength cell
wall percentage and toughness for intra2families. As a result , it was probably effective in inter2families selection
according to wood air2dry density , mechanical strength and tracheid morphology. The broad2sense heritabilities
for wood tracheid length (01546 6) , width (01391 0) ,wall thickness (01717 3) , cell walls percentage (01159
8) of 15 familis were calculated , these results indicated that wood tracheid morphology (except cell walls per2
centage) were under morderate or low2morderate genetic control , so high genetic gains could be gained by inter2
families selection of suitable intension. By means of comprehensive assessment ,the results were as following :
04228、06217、06220、0827 and 0829 families were more suitable for use of pulpwood , 04225、04228、06217、06220
and 08216 families were more suitable for utilization of construction timber.
Key words : Pinus elliottii families ;variation of wood properties ;genetic variation ;comprehensive assessment
996第 6 期 骆秀琴等 :湿地松 15 个家系木材材性遗传变异及优良家系评估