全 文 ：　　* 本文系江苏省“九五”农业攻关课题“优质、高产、稳产杉木的选育与增殖利用技术研究( BE96359)”内容之一。江苏省
句容市林场杨继明、马文明、卢洪霖、杜晓祥,句容市林业站眭国荣等同志参加外业测定工作,特此致谢。
1998-07-21收稿。
杉木木材基本密度变异的研究*
李晓储1)　黄利斌1)　王　伟2)　王敏敏3)　陈志银2)　蒋志新2)
( 1)江苏省林业科学研究所, 211153,江苏江宁; 2)江苏省农林厅林业技术指导站, 210008,南京;
3)江苏省镇江市多种经营管理局, 212001,江苏镇江;第一作者 52岁,男,副研究员)
　　摘要　利用设置在分布区北缘江苏宁镇丘陵(句容、江宁)的各种试验测定林所收集的 24 个种
源、50 个江苏当地种源优树半同胞子代、17 个产地间杂交组合子代 490 株平均木选择材料, 以及融
水种源山洼、山谷、山坡 3 种栽植立地, 3 000、4 950、6 000 株·hm- 2 3 种栽植密度, 以及 6、8、10、
15、18 a 等 5 个年龄组林分 275 株样木材料研究杉木木材的基本密度变异规律。结果表明, 杉木全
分布区试验不同种源, 江苏种源优树自由受粉子代家系, 江苏江宁×四川德昌种源产地杂交组合子
代间有显著的遗传变异(依次为: F= 6. 71* * > F0. 01= 2. 40; F= 3. 87* * > F0. 01= 2. 19; F= 2. 63* >
F0. 05= 2. 36) ,具有选择改良潜力。栽植立地对融水种源幼龄材基本密度没有明显影响;林龄与栽植
密度是引起木材基本密度变异的重要因素。供试测定材料基本密度与材积生长没有统计置信的负
相关关系, 性状间影响弱。杉木材性改良及生长与材性联合改良, 可按“生长(材积)、材性(基本密
度)两阶段独立选择法”进行改良。
　　关键词　杉木; 木材基本密度; 变异
　　分类号　S722. 31
　　木材密度是材性的重要指标。大量研究表明,它与木材力学性质有显著的相关关系 [ 1～5]。
施季森等 [ 6]对 8年生 81个杉木( Cunninghamia lanceolata ( Lamb. ) Hook)种源生长与材性的
研究指出,木材基本密度( BD )与木材力学强度指标紧密相关, 生长、材性性状在遗传上似相互
独立,在最大程度提高生长量的同时,可使杉木木材密度保持不变或提高 5%左右。由于木材
主要力学性质反映了建筑材的材性特征,因此, 可以将杉木木材基本密度性状作为杉木材性改
良或生长与材性联合改良的重要指标。为了选出高产、优质杉木, 利用设置在分布区北缘江苏
宁镇丘陵地区(句容、江宁)的各种杉木试验测定林, 研究其木材基本密度的变异规律,旨在为
江苏丘陵地区选择优质高产的杉木及人工林定向培育提供理论基础和科学依据。
1　材料与方法
1. 1　研究材料
研究试材主要来自“六五”至“八五”期间布设的各类试验测定林。各类林分的试验设计及
概况详见表 1和参考文献[ 4, 5, 7, 8]。
栽培因素对材性的影响, 利用句容市林场广西融水优良种源推广林材料, 选择同一坡向
(东北)的山坡立地,同一栽植密度( 4 950株·hm- 2 )林分,分别6, 8, 10, 15, 18 a取样。同时,选
林业科学研究　1999, 12( 2) : 179～184
For est R esear ch 　　 　　
取山坡、山谷、山洼 3个立地类型 8年生林分取样。此外,还在该地选取同一山洼立地,造林密
度为 3 000, 4 950, 6 000株·hm - 2的 10年生林分取样。各种造林密度林分相距约 4 km。每处
理选5个样地(重复5次) ,每样地取平均木样木5株。取样林地海拔高 160～180 m ,相对高 40
～50 m。土壤为下蜀系黄土,质地为重壤至轻粘, pH 5. 5～6. 5。山坡、山谷、山洼 3种立地有效
土层厚度分别为 40、60、80 cm。
表 1　杉木木材基本密度采样试验林的概况
试　验　处　理 参试材料数/个 试验造林设计
取样林龄
/ a
备　　　注
第一次全分布区种源试验 19 随机区组设计, 6次重复 9 全国重点产杉县
(南、中、北亚热带)
有限分布区种源试验(中试) 13 随机区组设计, 4次重复 12 中亚热带中心产区种源和北亚热带江苏种源
江苏当地种源杉木优树自由 50 随机区组设计, 5次重复 12 江苏苏南各地优树子代
受粉子代测定林 5 随机区组设计, 4次重复 15 江苏宜兴、溧阳部分优树子代
种源
产地
间杂
交　
江苏江宁×四川德昌
江苏江宁×广西融水
江苏江宁×湖南靖县
8 随机区组设计, 3次重复 12 8株江宁优树母本
7 随机区组设计, 3次重复 12 7株融水优树父本
3 随机区组设计, 3次重复 12 3株靖县优树父本
1. 2　材性测定
全林每木测定树高、胸径、材积, 按平均木法取样,用 0. 8 mm 生长锥在胸高直径南北向钻
取过髓心的木芯, 用最大含水量法[ 1, 2, 6]测定杉木样木的基本密度。取样时间,绝大多数样地于
1995年 11月和 1996年 11月,个别试验地于 1990年 11月取样。
1. 3　统计分析方法
对测定数据进行双因素方差分析。材积按部颁公式 V = 0. 000 058 77×H 0. 896 461 57×
D 1. 3
1. 96 9 983 1估算。性状遗传力( h2 ) , 遗传方差分量(
g2 ) , 表型变异系数( CV p ) , 遗传变异系数
( CV g ) ,表型及遗传相关系数( rg , rp )等按文献[ 9]估算。
同一种源在同一栽培因素下生长与材性的相关由 y= a+ bx 线性模拟,计算相关系数 r。
2　结果与分析
2. 1　杉木木材基本密度的遗传变异
2. 1. 1　不同种源木材基本密度( BD )的变异　研究结果表明, 杉木全分布区种源试验不同种
源间木材的基本密度有极显著的遗传差异,变幅为 0. 302 6～0. 352 0 g·cm- 3 ,遗传方差分量
(
g 2)达 33. 92%。表型、遗传变异系数 CV p和 CV g 分别达到 23. 08%和 7. 35%,遗传力 h2为
0. 850 5(表 2)。而有限分布区(中试)试验,因参试种源绝大多数为中亚热带杉木中心产区优
良种源,彼此间差异小,未达显著置信水平 [ 10] (表 2)。这一结果说明,杉木全分布区种源因不同
产地的特定气候生态条件长期作用, 木材基本密度存在明显的变异, 具有材性选择改良的潜
力。
2. 1. 2　不同优树自由受粉子代木材基本密度的变异　测定结果发现,来源于分布区北缘江苏
当地的杉木优树自由受粉子代家系间,杉木的木材基本密度也有明显的遗传变异,统计置信度
分别达 99%和90%。
g2达 16. 86%～25. 32% , CV p和 CV g 分别为 7. 17%～8. 28%, 3. 68%～
180 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 12卷
表 2　杉木不同种源木材的基本密度变异
试验材料 种源产地/个
取样林
龄/ a
变幅 均值
g·cm- 3 F h2
g2%
CV%
p g
F临界值
全分布区试验 19 9 0. 302 6～0. 352 0 0. 323 6. 71* * 0. 850 5 33. 92 23. 08 7. 35 F 0. 01= 2. 40
有限分布区试验 13 12 0. 324 3～0. 359 9 0. 354 1. 27ns 0. 212 5 6. 88 5. 19 1. 49 F 0. 10= 1. 84
　　注:全分布区试验由全国南、中、北亚热带 19个重点产杉县种源参试, 1978年造林。有限分布区试验由中亚热带中心产
区中试种源和当地种源参试, 1985年造林。
3. 92% , h2为 0. 502 5～0. 741 6(表 3)。由此可见,供试杉木优树自由受粉子代家系间也有材
性(基本密度)选择改良的潜力。
表 3　江苏当地种源杉木优树自由受粉家系子代的木材基本密度变异
试验材料 家系数/个
林龄
/ a
变幅 均值
g·cm- 3 F h2
g2%
CV%
p g
F临界值
当地江苏种源 50 12 0. 302 7～0. 384 4 0. 333 9 3. 87* * 0. 741 6 16. 86 8. 28 3. 68 F 0. 01= 2. 19
杉木优树子代 5 15 0. 328 7～0. 345 1 0. 333 4 2. 01△ 0. 502 5 25. 32 7. 17 3. 92 F 0. 10= 1. 47
　　注: 50个家系为江苏苏南宜兴、句容、溧阳、江阴、江宁、江浦等地选优的子代测定试验材料, 1984年造林; 5个家系为宜
兴、溧阳选出的部分优树子代试验材料, 1982年造林。
2. 1. 3　不同种源产地间杂交子代的木材基本密度变异　笔者对 19个杉木建筑材材性优良种
源的选择研究[ 4]以及孙诚志等对 12个杉木地理种源材性变异及建筑材优良种源评估研究 [ 11]
中都指出, 木材基本密度变异情况, 一般是: 北亚热带种源大于南亚热带种源大于中亚热带种
源。本研究测定了用北亚热带江苏江宁种源优树(母本)与中亚热带中心产区广西融水(父本)、
湖南靖县种源优树(父本) ,以及木材密度较大的四川德昌特殊生态型种源 [ 12]杂交组合子代的
木材基本密度。表4结果表明,江苏江宁×四川德昌产地杂交组合子代的木材基本密度有显著
的遗传变异, h2为 0. 649 5,
g 2达 20. 89% , CV g 为 3. 43%。江苏江宁×广西融水, 江苏江宁×
湖南靖县产地间杂交组合子代木材基本密度的变异未达统计置信的程度( F< F0. 10 )。但就产
地间杂交组合子代木材基本密度的均值及其变异的 F 值、h2、
g2和 CV g 值的排序可知,产地间
杂交子代木材基本密度值为:江苏江宁×四川德昌组合大于江苏江宁×广西融水组合大于江
苏江宁×湖南靖县组合。
表 4　不同种源产地间杂交组合子代木材的基本密度变异
杂　交　组　合 子代数/个
变幅 均值
g·cm- 3 F h
2
g2% CV%
p g
F临界值
江苏江宁×四川德昌 8 0. 293 8～0. 338 7 0. 320 7 2. 63* 0. 649 5 20. 89 6. 93 3. 43 F 0. 05= 2. 36
江苏江宁×广西融水 7 0. 306 0～0. 342 2 0. 317 2 1. 64ns 0. 390 1 12. 65 7. 73 2. 60 F 0. 01= 4. 54
江苏江宁×湖南靖县 3 0. 293 7～0. 313 2 0. 300 2 1. 06ns 0. 056 7 　0. 69 9. 93 1. 08 F 0. 10= 2. 09
　　注:江宁优树为江苏省林科所在江宁东善桥选出的优树,作为母本; 父本分别为四川德昌特殊生态型杉木, 广西融水优
树1-7(编号) ,湖南靖县优树 1-3林龄 12 a。
2. 2　杉木木材基本密度的非遗传变异
这里主要研究杉木栽植立地、初植密度和林龄对融水种源杉木引起的变异。
2. 2. 1　立地条件对木材基本密度的影响　研究结果发现,不同栽植立地条件下融水种源幼龄
材基本密度没有统计置信的差异( F< 1)。说明测试的丘陵立地对融水杉木 8年生幼龄材基本
密度没有明显的影响(表 5)。
181第 2 期　　　　　　　　　　　李晓储等: 杉木木材基本密度变异的研究
表 5　不同立地条件下融水种源杉木幼林的木材基本密度差异
林龄/ a 木材基本密度/ g·cm
- 3 MS
山坡 山谷 山洼 均值 立地 机误 F CV p% F临界值
8 0. 323 2 0. 339 0 0. 340 1 0. 334 1 0. 000 037 0. 000 827 0. 041ns 7. 65 F 0. 10= 3. 11
　　注:每种立地选择 5个样地取样,每样地 5株平均木样木;取样地为句容市林场融水种源推广林,海拔高 160～180 m,相
对高 40～50 m。
2. 2. 2　不同林龄、不同造林密度条件下木材的基本密度差异　研究结果表明,融水种源在同
一山坡立地, 同一初植密度 4 950株·hm- 2条件下,林龄对杉材的基本密度有明显的影响。15
～18 a 时木材的基本密度明显高于 6～10 a 时的基本密度(表 6)。
在同一山洼立地, 3种初植密度融水种源林龄 10 a时木材的基本密度有极显著差异,其值
为 4 950株·hm- 2和 6 000株·hm- 2大于 3 000株·hm- 2。说明初植密度对幼龄材基本密度
有明显影响, 适当密植的林分幼龄材材性较好(表 6)。
表 6　不同林龄、不同造林密度融水优良种源木材基本密度的变异
试验处理 基本密度 均值 M S
g·cm- 3 处理 机误 F CV p% F临界值
6 a 0. 303 6
8 a 0. 323 6
10 a 0. 336 7 0. 332 4 0. 001 998 0. 000 821 2. 43△ 5. 01 F 0. 10= 2. 12
15 a 0. 342 3
18 a 0. 366 2
3 000株·hm- 2 0. 320 1
6 000株·hm- 2 0. 341 2 0. 334 2 0. 002 69 0. 000 204 13. 19* * 6. 67 F 0. 01= 8. 65
4 950株·hm- 2 0. 341 4
　　注:不同林龄试验为同一山坡立地,同一密度 4 950株·hm - 2林分,每处理选 5个样地,每样地 5株平均木取样。不同造
林密度试验为同一山洼立地, 10 年生林分,取样方式同上。
2. 3　杉木木材基本密度与生长的相关性
对杉材基本密度差异显著的供试选择群体的测定材料进行相关分析,结果看出,除 19个
全分布区种源 9年生林的胸径、江苏种源 50个优树子代家系 12年生林分的树高与木材基本
密度有明显的负遗传相关外,杉木木材的基本密度与胸径生长尤其是材积一般没有统计置信
的负遗传相关关系(表 7)。这一研究结果与施季森等对81个杉木种源幼龄( 8 a)生长与木材基
表 7　不同种源、家系杉木木材基本密度(BD)与生长性状的遗传相关( r 值)分析
分析试材 种源(杂交子代)数/个
林龄
/ a
相关性状 表型相关
r p
环境相关
r e
遗传相关
rg
相关临界值
全分布区种源 19
( F = 6. 17* * )
江苏种源优树
子代
50
( F = 3. 87* * )
江苏江宁×四
川德昌杂交子
代
8
( F= 2. 63* )
H - BD - 0. 092 7 - 0. 290 7 0. 250 0
r 0. 01
= 0. 575 1
9 D 1. 3- BD - 0. 085 3 - 0. 596 5* - 0. 408 8△
r 0. 05
= 0. 455 5
V - BD - 0. 267 6 - 0. 333 7
r 0. 10
= 0. 388 7
H - BD 0. 144 7 0. 267 4* - 0. 401 9* *
r 0. 01
= 0. 337 0
12 D 1. 3- BD 0. 175 3 0. 214 4 - 0. 157 3
r 0. 05
= 0. 254 6
V - BD 0. 179 9 0. 228 0 - 0. 197 3
r 0. 10
= 0. 214 7
H - BD 0. 077 9 - 0. 093 1 0. 258 8
r 0. 01
= 0. 834 3
12 D 1. 3- BD - 0. 235 9 - 0. 354 8 - 0. 087 6
r 0. 05
= 0. 706 7
V - BD - 0. 201 7 - 0. 323 6 - 0. 040 6
r 0. 10
= 0. 621 5
182 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 12卷
本密度的遗传相关分析结果相符 [ 2]。由此说明, 杉木生长与木材基本密度性状在遗传上相互间
没有明显影响,可以分材积、材性两阶段独立选择,进行生长与材性联合改良。
研究还表明, 对同一种源,在相同立地、栽植密度条件下, 不同林龄的生长与木材基本密度
相关分析,除 10年生融水种源胸径与木材基本密度有明显负相关(统计置信度 90%)外,杉木
胸径、材积生长与杉材基本密度性状一般没有明显的相关关系。因此,杉木生长与材性联合改
良,一般可以不考虑材性与生长性状间的影响, 先进行生长性状选择, 再在生长性状优良的选
择群体中进行材性选择,分两阶段达到生长与材性联合改良的目的。
3　结　论
　　综上所述,杉木全分布区试验不同种源、江苏杉木优树自由受粉子代家系及江苏江宁×四
川德昌产地杂交组合子代间木材基本密度有显著的遗传变异,这为江苏地区进行杉木材性、生
长改良提供了选择基础。
在杉木分布区北缘的江苏丘陵地区,栽植立地对融水种源 8年生幼龄材的基本密度没有
明显影响。不同林龄杉材的基本密度有显著差异,林龄是引起同一种源木材基本密度变异的重
要因素之一。在 3 000～6 000株·hm- 2的不同栽植密度范围内, 适当密植可以提高杉木幼龄
材的木材基本密度。
供试各测定群体杉木材积生长与木材基本密度没有明显的负相关关系, 材积生长对木材
基本密度没有明显的影响。因此,杉木材性改良或与生长联合改良,可按施季森等[ 6]研究提出
的“生长、材性两个阶段独立选择法”进行。
参　考　文　献
　　1　成俊卿主编.木材学.北京:中国林业出版社, 1995. 463～482.
　　2　骆秀琴,管宁,张寿槐,等. 32个杉木无性系木材密度力学性质的变异.林业科学研究, 1994, 7( 3) : 259～261.
　　3　李晓储,黄利斌,李志琪,等.杉木短轮伐建筑材优良种源选择研究.江苏林业科技, 1993, 20( 3) : 1～7, 12.
　　4　何福基,马灵飞,许元科.杉木不同优树材性比较研究.浙江林学院学报, 1995, 12( 1) : 24～30.
　　5　骆秀琴,管宁, 张寿槐,等. 杉木材性株内变异的研究: I.木材力学性质和木材密度.林业科学, 1997, 33( 4 ) : 349～
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　　6　施季森,叶志宏,翁玉榛,等.杉木生长与材性联合遗传改良研究.南京林业大学学报. 1993, 17( 4) : 1～8.
　　7　李晓储,黄利斌,范科双,等.苏南当地杉木优树子代测定与选择的研究.江苏林业科技, 1995, 22( 4) : 6～10.
　　8　李晓储,许德钰,黄利斌.杉木地理种源杂交试验.江苏林业科技, 1991, 18(1) : 1～6, 10.
　　9　马育华编著.植物育种的数量遗传学基础.南京:江苏科学技术出版社, 1982. 280～345.
10　李晓储,黄利斌,王伟,等.杉木生长、材性兼优种源选择的研究.江苏林业技, 1998, 25( 1) : 7～10.
11　孙诚志,谢国恩,李萍.杉木地理种源材性变异及建筑材优良种源评估.林业科学, 1993, 29( 5) : 429～437.
12　王德银,刘和林.杉木属新种——德昌杉.林业科技通讯, 1980, ( 2) : 4～7.
183第 2 期　　　　　　　　　　　李晓储等: 杉木木材基本密度变异的研究
Study on the Variation of Wood Basic Densities of Chinese Fir
Li X iaochu
1)　H uang L ibin1)　Wang W ei 2)　Wang M ingming3)
Cheng Zhiy in
2)　J iang Zhix in2)
( 1) For est ry Research Inst itute of J iangsu Pr ovin ce, 211153, J iangn ing, Jiangsu , China;
2) Forest ry Stat ion of Agrofores t ry Department , J ian gsu Province, 210008, Nanjin g, Jiangsu ,C hina;
3) Divers ified Man agemen t Bureau of Zhenjiang C ity, J iang su Provin ce, 212001, Zhenjiang, Jiangsu , China)
　　Abstract　By the use of technolo gy of genet ic improvment , the tests have been collected
24 provenances in low hil l area ( Jurong, Jiangning) of it s no rthern dist ribut ion: 50 of fspring s
of elite t rees of half-sib families of nat ive pro venance in Jiangsu; 490 trees of the o ffspring s o f
hybrid g roups of 17 elite provenances; plantation f ields w er e 3 g roups of mountain valley,
hil lside and gully ; Plantat ion densit ies were 3 000 trees·hm - 2, 4 950 trees·hm- 2 and 6 000
trees·hm - 2; and 5 age group tests w ith 275 trees w ere 6, 8, 10, 15 and 18 year -old. Research
results show ed that among the provenances o f Jiangsu, off springs o f hal f-sib fam ilies and
elite of w ood character of o ff spring of hybrid g roups had singnif icant genet ic v ar iance. T he
w ood of basic densities of young t rees of elite of Rong shui provenance didn’t have obvious
effect among plantat ion f ield tests; age and plantat ion densit ies ( 3 000～6 000 trees·hm- 2 )
are the impo rtant factors, causing the variance of w ood basic densit ies of Chinese f ir. T he
w ood basic densit ies of Chinese fir and g row th characterist ics g ener al ly didn’t have negative
genet ic relat ionship. The improvement o f w ood character o r growth and co-improvement o f
w ood character can all be done by the tw o stage independent select ion. Research results
pr ovided the foundat ion to select and breed elite character and high y ield Chinese f ir.
　　Key words　Chinese f ir ; w ood basic density ; variance
184 林 业 科 学 研 究　　　　　　　　　　　　　　第 12卷