全 文 ：第 卷 第 期
年 月
林 业 科 学研 究
,
,
大岗山地区杉木优良种源选择研究
郑义和
盅豪幕森赘霎纂奉黔
梁一池
福建林学院
摘要 收集全国 个省区 、 个产地的种源 , 按 设计进行衫木种源试验。结果表明
衫木不同种源在树高、胸径、 材积三个性状上都存在显著差异 , 生长快的种源比生长慢的种源树
高大 , 胸径大 , 材积大 倍 , 多性状主成分遗传距离综合评价 , 将参试种源分为四 类 ,
即速生 、 中等、 慢生 、 极慢生。 其中速生种源 个 , 大都集中在贵州东南和广西西北部的 融江流
域以及福建中北部的闽江上游流域 , 杉木种源树高 、 胸径 、 材积三个性状具中上遗传力 , 护 为
, 三个生长性状的基因型方差分量占总变异的 。
关扭词 杉木 , 种源选择 , 遗传增益 , 主成分遗传距离 , 聚类分析
杉木〔 宕 人 , 乙 〕是我国亚热带地区主要造林树种 , 分布
广阔 , 栽培历史悠久。 在长期自然演替过程中和生态地理区域隔离状态下 , 不同杉木种源存
在不同程度的变异 ‘。 为了揭示不同环境条件物种的 生 态 分 化和遗传变异模式与幅度 , 探
索种内不同基因型与环境相互作用的规律 , 进而从中选择优良种源 , 为确定种子调拨区划提
供科学依据 。
“全国杉木地理种源试验”是中国林科院林业研究所主持的国家“六五” 、 “七五”科技攻关
项目 , 本优良种源选择是在总的方案布局下 , 经过十余年连续试验研究 , 现将试验结果整理
如后 。
试验地概况
试验地设在江西大岗山年珠实验林场场部后山 , 海拔 , 成土母质为砂页 岩 , 土城
为红黄壤 , 立地指数 。平均气温为 ℃ , 日最高气温为 ℃ , 最低气温 为 一 ℃ ,
年平均降水量为 ! , 多集中在 月, 无霜期”天。
材料和方法
供试材料来自全国 个省区 , 按经纬度以“网格法”布点 , 收集 个产地的种源。 年
育苗 , 年春造林 , 采用平衡不完全区组设计 , 个区组 , 个重复 , 每区组“个小区,
本文于 年 月 日收到。
本项研究属国家玫关项 目。 本文承成中国林科晚研究员拱菊生审阅, 今加研究的还有高工呆士侠 、 互热 林业 实脸中
心中梅生 、 兰树缘呼 。
林 业 科 学 研 究 卷
每小区 株 , 株行距 。 试验地还设气象观测站一处 , 进行常年气象观测。
种源苗期试验已发表专题论文 ’, 五年观测生长性状 、 抗性 病 、 虫 、 寒害 、 物 候 、 生
长节律等研究另有专文报道“。
本文主要以 年测定的树高、 胸径 、 材积三个主要生长性状 , 包括苗龄十年 材 料 为
据 , 多层次地进行方差分析 , 主成分遗传距离分析 , 系统聚类基础上综合选择优良种源 。
材积按部颁标准 一 中杉木二元材积表计算 。
二 ! ‘ 。 。 。 义 · ‘ ‘
设计的方差分析模式见表 。
表 方 位 分 析 拱 式〔一 ,
变异来像 自 由 度 平 方 和 均 方 尸 值 期望均方
区 组 。 一
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误和机总
种源遗传力 、 遗传增益估量参考孔繁浩 ‘、 · 和 ’等人的模式 。
种源遗传力护, 二 , 丙 ‘ 州 忍
遗传增益 刁 二 行
上式中 遗传差 , 即参试种源平均值与当地对照的离差 牙二 对照平均值。
采用主成分遗传距离分析研究杉木种源间的遗传变异吕一 ’。 , 并进行多性状综合评 价 与
分类 , 其简要过程如下
以 年调查的胸径 、 树高、 材积三个生长性状的小区平均值为据 , 其线性模式为
‘。“ , 夕 了‘ 己‘
式中 ‘, 二 基因型效应 , 均 “ 重复 ,
均 ‘, 二 基因型 重复的互作效应 。‘ 机误效应
计算第 、 两个性状的协方差 , 分析其模式见表 。
表 协 方 差 分 析 棋 型
变 异 来 抓 自 由 度 协 方 差 协 方 差 期 望 值
复型
因
重
基
甚因型 重复机误
总 的
一
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犷, ‘ 犷, ‘
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用下式计算第 落个性状的基因型方差 乞‘ 二
, 一 ‘, ‘
衫木种滚苗期性状变异及种像 区初步划分 ’ , ! , 全国杉木种源试验研究报告选编 一 、
功 衫木种攀试脸幼林期研典报告 , 大肖山林业科技, 创刊号 ,
期 郑义和等 大岗山地区衫木优 良种源选择研究
第 、 个性状基因型协方差估值 砚‘产
‘, 一 , , ‘
犷 铸
根据第 、 个性状的基因型方差和基因型协方差计算性状间遗传相关系数
,
川 ,, 门 , 一 石丁二井二二二二二州 于牛二二二 ’ ‘ 、升 二 行 ‘, 口 , 日
构成遗传相关矩阵 , 用 法计算遗传相关矩阵的特征根以 , 和特征向量
求出累计贡献率 以上的遗传主成分。
计算各种源各性状的标准化基因型值
‘, , 并
, ‘, 一告 , 、。‘ , , ……
利用 g 声计算新的遗传综合评价指标值 :
g日 = 1扩石
· 命 茹·六暮瓜]g ‘。 (j= ‘, 2 , ” ””。 (3)
用马氏距离(M a五al a n o b is )进行系统聚类 , 将参试种源综合归并为若干类 , 将遗传主成
分得分值高的类群作为遗传性优良种源。
3 结果与分析
三个生长性状方差分析结果见表 3 。
组源误区种机
均 方
182
182
2 181
7 .303 7
3 .55了4
0 。 9 9 0 4
1 3
.
6 0 3 5
1 0
.
9 9 1 1
2
.
9 6 8 9
0
.
0 0 2 魂4
0 .0 0 1 7 7
0 .0 0 0 4 9
F 值 3 .591 g t*. 3.702 1… 3.6142.*.
方差分量
( % )
27 。 8
1 1
。
3
6 0
。
9
1 7
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1 3
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。
0
1 9
。
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1 2
.
7
6 7
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9
复源重 误种机
群 体
遗传参数
平 均 值
遗 传 方 差
遗传变异系数
表 型 方 差
表型变异系数
种 源 遗 传力
9 .394 5 12 .319 7 0 .065 25
0 .183 4
4 .56
1 .173 8
11 .53
0 .721 6
0.5 73 0
6.14
3.541 9
1 5 。 2 8
0
.
7 2 9 9
0
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0 0 Q 0 9 1 4 2
1 4
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9 . 1 4 e m
0 0 9 2 7 m 3
0 . 0 2 9 3 m .
值小大极值极
注: F o.o。( 1 已2 , 2 1 8 1 ) = 1 . 1 9 . 。 F 一:=1.27二 , F 一。: = 1 . 5 9… 。
林 业 科 学 研 究 5 卷
结果表明 : ¹ 三个生长性状种源间方差均大于机误方差 , F 值均达极 显 著 水 平 , 说明
参试的183 个杉木种源 , 存在有生长快和生长慢的种源 , 从中进行选择可以获得较好的效果 。
º 从极值上看 , 生长最快的种源比生长最慢的种源 , 树高为 1.46 倍 、 胸径为 1.5 倍 、 材积
为3.16 倍 , 也反映选择的明显效果。 » 基因型 (种源)的方差分量三个性状为11.3 % ~ 13 .3 % ,
重复分量占总变异的17 .7 % ~ 27.8 % , 机误为60.9 % ~ 6 9。 O % , 这反映了杉木生长上的差
异 , 不仅受遗传性的制约 , 而且也受环境的影响 。 环境方差分盆也占较大比例 , 这也说明选
择 出优良种源还要选择好的立地和良好的营林措施 , 才能得到较高的生产力。 ¼ 杉木种源树
高、 胸径 、材积三个性状具有中上遗传力 , 称2为。.72 1 6 ~ 0 .7 29 9 , 表型变异系数均高于遗传
变异系数 , 三个性状中材积的遗传变异系数> 胸径的> 树高的变异系数。
根据公式(1 )又得到一个三阶遗传相关系数矩阵:
f 树 高 胸 径 材 积 1…12R, = 一树高一胸径
L材积
0 。 8 3 9 4
0
。
9 7 1 4
0
。
9 7 2 5
0
。
8 7 0 6
0
一
9 7 0 4
0
。
9 9 4 7
( 注 : 下三角阵为遗传相关系数 , 上三角阵为表型相关系数)。
可见三个性状遗传相关极端密切 , 遗传相关系数均大于表型相关系数 。
用 Ja co hi 法对基因型相关系数矩阵进行多次正交变换 , 从而得到一个单位 矩 阵 , 计算
结果列入表 4 。
衰 4 遗传相关系橄矩阵的特征报及井向t
特 征 根 从 朴 石
_ __ __ __ _
_ _____ _ _ _ _
_
_ ___ __ -- 一 _———-一一 分 t 来 洲又‘爪积贡献率( % )粉征向t 2 .959 198 .64 高径积材脚L 二 0.574350.578740.5789弓 0 0 3 5 69 9 . 820 . 81 8 4 4一 0 . 4 2 0 2 2一 0 . 3 白1 8 启 0 .0 0 5 31 0 00 .0 1 6 4 90 .6 9 8 91一 0 .7 1 5 9 2
各特征根大小 , 反映各综合指标遗传方差的大小 , 各特征根累积百分率分别代表各有关
综合指标 , 对总遗传方差贡献的百分率 , 特征向量则表示各性状对综合指标的贡献大小。
表 4 中的三个特征根 , 第一特征根 已占总遗传方差的98 。“ % , 因而选 用第一主成 分 ,
其特征方程为:
L I二 0 。 5 7 4 3 5 H + 0 . 5 7 8 7 4 D 一r3 + 0 。 5 7 8 9 4 犷
第一主成分各向量值均为正值 , 亦 即均产生正效应 , 而且差异极小 , 说明各性状对综合
指标的贡献基本相同。
用公式(2 )计算出各种源各性状基因型值 , 用(3) 式计算第一主成分得分值均因篇幅所限
未能列出。 用马氏距离进行聚类分析 , 将18 3个种源分为四类 , 其中综合得分值最高类群的种
源12 个 , 评为优 良种源 , 其生产量和遗传增益见表 5 。
期 郑义和等: 大岗山地区杉木优良种源选择研究
襄5 优 良 种 派 各 性 状 指 标
名次 种 源 名 树 高 遗传增益
(% )
脚 径
(em )
遗传增益
(% )
材 积
(m “)
遗传增益
(% )
得 分 值
10.50
12 .05
6
7
8
9
10
11
12
广西容县
贵州黎平
福建三明
福建大田
贵州榕江
贵州三都
广东始兴
福建崇安
福建顺昌
广西三江
桂融四荣
福建将乐 : }::
0 .090 2
0 .092 1
0 092 7
C .089 5
0 .087 0
0 .088 0
0 087 0
0 .087 7
0 085 1
0.084 1
0 .084 9
0 .082 6
9 .69
7 .14
17 。 6 3 1 3
1 7
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6 0 9 7
1 7 5 9 5 7
1 7
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3 1 4 9
1 7
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1 7
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1 7
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平 均 10.24 5 .22 1 3 .8 8 3 .81 0 .087 6 12 .C5
4 结语和讨论
(1 ) 杉木不同种源在树高、 胸径、 材积上存在极显著差异 , 生长快的种源比生长慢的种
源 , 树高大46 % , 胸径大5 % , 材积大2.16 倍 , 说明从中进行 选 择 可 以 取得 明 显 的 效
果。
(2 ) 用多性状主成分遗传距离综合评价 , 将参试的183 个种源分为四类 , 其中第一类为主
成分综合得分值最高的类群 , 包括有12 个种源 , 评定为优 良种源 , 与当地对照相比 , 树高、 胸
径、 材积的遗传增益分别为5.2 % , 3 . 81 % 和12 .65 % 。
(3 ) 推广这12 个杉木优良种源其效果十分明显 , 以材积遗传增益12 .65 % 计算 , 预计 每
亩苗蓄积达14。 6 3 ~ 1 7 . 5 2 m 3 , 每亩产值约为7 50 0元 , 新余市有 34 万亩宜林荒山 , 推广10 万
亩 , 总产值可达 7亿元以上 。
(4 ) 杉木种源树高、 胸径、 材积三个性状具中上遗传力 , 凡2为。.7 21 6 ~ 。.7 2 9 9 , 其 表
型变异系数高于遗传变异系数; 材积遗传变异系数> 胸径的> 树高的变异系数 。
( 5 ) 杉木种源三个生长性状的基因型方差分 量 占总 变 异 的n .3 % ~ 13.3 % , 重 复 占
17.7 % ~ 27.8 % , 机误占60.9 % 一69.0 % , 反映了杉木种源生长上的差异不仅受遗传性制
约 , 还受环境的影响 , 必须采用良种 良法 , 才能取得最高的生产力。
(6 ) 1 2 个优良种源 , 主要集中在贵州东南和广西西北部的融江流域以及福建中北部的闽
江上游流域 , 与大协作组试验结果相一致 , 属南山全山地种源区 。
(7 ) 本研究采用主成分遗传距离聚类分析 , 通过正交变换 , 将错综复杂的性状相关关系
转变为互为独立的线性关系 , 据计算第一主成分已占总遗传方差的98 .64 % , 选用前一变量
就可得到大部分信息。
(8 ) 把表型方差剖分为遗传方差 、 环境方差 , 以遗传相关系数矩阵进行主成分聚类 , 选
择建立在基因型优良的基础上 , 这样选择的结果更为准确可靠。
林 业 科 学 研 究 5 卷
参 考 文 献
〔1 〕郑义和等 , 1 9 8 7 , 杉木种源试验幼林期研究报告 , 大岗山林业科技 , 1 .
【2 〕 中华人 民共和国农林部颁标准 L Y 208一7 , 1 97 8 年。
〔3 〕北京林学院 , 1 9 8 0 , 数理统计 , 中国林业出版社 。
〔4 〕 中国科学院数学研究所概率统计室 , 1 9 8 1 , 常用数理统计用表 , 科学 出版社 。
〔5 〕莫 惠栋 , 1 9 8 4 , 农业试验设计 , 上海科技出版 社。
仁6 〕 孔策浩 , 1 0 8 , 森林数盘遗传学 , 北京林业大学讲习班教材 。
〔7 〕 J . W rig h t, 1 9 8 0 ( 郭锡昌译 , 1 9 8 1 ) , 森林遗传学 , 中国林业 出版社 。
〔8 〕刘来福 , 1 9 7 9 , 作物数址性状遗传距离及其浏定 , 遗 传学报 , 6 ( 3) : 3 4 9 一35马。
〔9 〕刘垂开 , 1 9 8 1 , 作物性状的遗传距离 , 安徽农业科学 , 增刊: 93 ~ 109。
〔10〕梁一池等 , 1 9 8 7 , 侧柏地理种源遗传距离 的初步研究 , 福建林学院学报 , 7 ( 2 ) : 5 ~ 6 60
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