鄧恩桉地理引種試驗

鄧恩桉地理引種試驗

桉樹是世界上生長最多的多年生闊葉樹，具有重要的生態(tài)價值、經(jīng)濟價值和文化價值。鄧恩桉(E.dunnii)是澳大利亞生長最快的樹種之一,天然分布于NSW(新南威爾士)的東南部及QLD(昆士蘭)東南部,主要分布于152°20′~152°32′E、28°04′~28°37′S與152°41′~152°54′E、30°00′~30°05′S兩個明顯不相連的地區(qū),在這兩個地區(qū)內(nèi),它的分布也是不連續(xù)的,面積從幾公頃到200hm2不等。此外,還零星分布至NSW的CoffsHarbour西部145°E,南至35°28′S,北部靠近NSW與QLD交界的Mcperson地區(qū),東至QLD的Warwick較高處。分布區(qū)屬夏雨型溫暖濕潤氣候,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,與我國中亞熱帶氣候較接近。在既有酷熱、又有嚴寒的湖南等中亞熱帶,擴大桉樹栽培的空間極其有限,有試驗表明鄧恩桉既耐低溫干燥,又抗高溫高濕,適應(yīng)引種地氣候,5.5年生平均蓄積量46.05m3·hm-2。另有研究指出,鄧恩桉是少有的耐寒樹種,在湖南、江西等冷涼地區(qū)廣泛栽培。鄧恩桉的引種成功,為中亞熱帶解決了適宜的栽培樹種。為選擇到最適合中亞熱帶栽培的優(yōu)良種源及家系,本研究從原產(chǎn)地收集全天然分布區(qū)18個種源地的18個種源及經(jīng)當?shù)卦囼炦x出的99個家系進行引種試驗。1試驗材料和方法1.1nsw的生長參加試驗的種源、家系見表1。種源的收集西起NSWCoffsHarbour(145°00′E),東至NSW的152°54′E,北到QLD的28°04′S,南達NSW的35°28′S,涵蓋了整個天然分布區(qū)。其中NSW有11個種源,區(qū)域為145°00′E~152°54′E,28°15′S~35°28′S;QLD有7個,分布在152°22′~152°32′E與28°04′~28°13′S范圍內(nèi)。1.2號冷水灘試驗區(qū)試驗地設(shè)在藍山縣塔峰鎮(zhèn)五里村(湘南)和湖南省永州市冷水灘(市林科所,湘中)。藍山試驗區(qū):25°24′25″~25°24′30″N,112°13′00″E,海拔278.0m;年平溫度17.8℃,7月份平均28.2℃,1月份平均6.3℃,極端低溫-8℃;年降雨1530mm,紅壤,pH值6.0。冷水灘試驗區(qū):26°21′N,111°46′E,海拔180m;年平均氣溫17.9℃,7月份平均28.8℃,35℃以上天氣19.9d,1月份平均6.3℃,無霜期310d,極端低溫-5.2℃,年降雨1450.7mm;沙壤,pH值5.5~6.5。1.3調(diào)查適應(yīng)性試驗采用平衡不完全區(qū)組設(shè)計,具體為:v=88,r=6,b=24,k=22(v:處理數(shù),r:重復(fù)數(shù),b:區(qū)組數(shù),k:區(qū)組內(nèi)小區(qū)數(shù))。5株小區(qū),密度2m×3m。機耕整地,耕深30cm,穴60cm×60cm×60cm。施復(fù)合肥1kg(N、P、K各25%)。2004年4月下旬栽植。每年調(diào)查適應(yīng)性表現(xiàn)、保存率、樹高、胸徑,材積按《湖南省桉樹(鄧恩桉)二元立木材積模型》計算:遺傳力=MS/(剩余項MS平均+區(qū)組MS平均+MS),式中:MS為均方。遺傳增益=遺傳力×(優(yōu)平均值-總平均值)/總平均值。2結(jié)果與分析2.1冰災(zāi)成因分析自2004年栽植以來,每年35℃以上天氣20d左右,樹冠處達44℃;栽植當年極端低溫-3.6℃;2008年初出現(xiàn)百年不遇的冰災(zāi),試驗地處于南嶺山系為重災(zāi)區(qū)。0℃以下25d,連續(xù)冰凍30d,冰厚達58mm,持續(xù)低溫時間、強度均創(chuàng)歷史極值。所有參試的種源、家系都適應(yīng)引種地氣候,無生理性凍害與高溫爍害(種源17733育苗失敗,不統(tǒng)計)。在冰災(zāi)中部分植株遭遇冰雪壓造成機械性損害。2.2生長和形態(tài)特征2.2.1不同水源的生長特性2.2.1.種源回收率及種源地理量2010年(6年生)各種源生長觀測統(tǒng)計見表2。從表2可知,所有種源平均蓄積量為28.0m3·hm-2·yr-1,其中種源17926的平均年蓄積量最大,為34.2.0m3·hm-2。徑高比1:91,樹高和胸徑的變異率分別為11%和12%。由于設(shè)計的不完全性,實測數(shù)并不能直接作各處理的比較,因為(Hi-Hj)中有不同區(qū)組間的差異對試驗結(jié)果起干擾作用,使(Hi-Hj)不能反映第i處理與第j處理間的真實差異,必須調(diào)整各處理總計、處理平均數(shù)。調(diào)整后的處理平均數(shù)按如下公式計算:方差分析表明區(qū)組間差異極顯著,種源與環(huán)境的交互作用明顯;各種源間差異不顯著。遺傳參數(shù)估算:2.2.1.生長性狀變異率各種源生長性狀見表4。所有種源6年生平均年蓄積量為25.21m3·hm-2,17923種源年均蓄積量最大,達31.53m3·hm-2;徑高比1:92,樹高和胸徑的變異率均為10%。調(diào)整后排前7位的種源為16894、20670、17914、17920、16895、20665、17916。表5的方差分析表明,修正后區(qū)組間差異極顯著,種源間差異不顯著。遺傳參數(shù)估算:以上分析了各種源在同一地點的生長性狀,為了評估其優(yōu)劣和生長穩(wěn)定性,進一步分析多地點生長性狀。(1)不同試驗點的離散度分析各試驗點之間的方差結(jié)果見表6。(2)同質(zhì)性檢驗bar老字號多點試驗聯(lián)合分析的前提是各試驗區(qū)的誤差均方必需是同質(zhì)的。因此,在多點試驗合并分析前,要對各試驗區(qū)的誤差均方進行同質(zhì)性檢驗。如果經(jīng)檢驗各試驗點誤差均方差異顯著(不同質(zhì)),則不能進行合并分析。一般采用Bartlettx2法進行同質(zhì)性檢驗。x2:x2檢驗中的統(tǒng)計量。假設(shè)H0:σ12=σ22;σ:總體標準差。根據(jù)Bartlettx2檢驗要求計算表7的各項數(shù)據(jù)。則合并方差為:C:樣本標準差,接受H0:σ12=σ22,表明各試驗點誤差方差間差異不顯著,是同質(zhì)的,可以將各試驗區(qū)的結(jié)果合并進行分析。(3)種源間、種源與環(huán)境的交互作用將種源視為固定模型,試驗地點和區(qū)組視為隨機模型,總的試驗為混合模型。由于多點試驗的目的在于研究種源間生長差異是否顯著及差異是否由環(huán)境的差異所引起(種源與環(huán)境的交互作用),因此用F檢驗檢測種源間、種源與環(huán)境的交互作用是否顯著,結(jié)果見表8。F檢驗的結(jié)果表明,種源間差異不顯著,種源與環(huán)境的交互作用差異極顯著。遺傳參數(shù)估算:2.2.2不同部落的生長特性2.2.2.冰災(zāi)前后a年生蓄積量6年生平均樹高12.92m,胸徑14.27cm,蓄積量167.35m3·hm-2,年均為27.89m3·hm-2,家系160號的蓄積量最大,為269.3m3·hm-2,年均為44.9m3·hm-2;徑高比1:91,樹高和胸徑的變異率分別為11%和12%。用冰災(zāi)前2007年調(diào)查的數(shù)據(jù)作調(diào)整,調(diào)整后排前7位的為158、167、177、174、160、102和128號家系,其中158號最大,4年生蓄積量達157.52m3·hm-2、年均為39.38m3·hm-2。表10的方差分析結(jié)果表明家系間、區(qū)組間差異極顯著。2.2.2.生長聚積量hm-26年生平均樹高12.64m,胸徑13.78cm,蓄積量152.22m3·hm-2,年均25.37m3·hm-2,187號蓄積量最大,為264.67m3·hm-2,年均44.11m3·hm-2;徑高比1:92,樹高和胸徑的變異率均為10%。調(diào)整修正后蓄積量排前7位的為152、184、146、177、160、175和102號家系,其中152號最大,達132.12m3·hm-2,年均33.03m3·hm-2。2.2.2.參試家系生長模型由于各家系×地區(qū)間交互作用差異極顯著,這種差異是由基因型與地區(qū)互作造成的,下面研究交互作用中的家系基因型作用,即穩(wěn)定性,建立生長模型。采用回歸分析法:以各地區(qū)家系的平均生長量為環(huán)境指數(shù)(自變量x),而以各家系在各地區(qū)的生長量為依變量y,計算各家系b(回歸系數(shù)),建立生長模型(直線回歸方程式)y=a+bx。結(jié)果表明,參試家系呈現(xiàn)如下幾種生長模型:a型。生長量大,b值小。a型家系在不同地區(qū)都能較快生長,穩(wěn)定性好,是理想的家系,可在多種立地環(huán)境栽培利用。如128號:?(y的理論值)=168.2984-1.0410x、181號?=23.89+0.79x等等。b型。生長量大、b值大。它們在不同地區(qū)的表現(xiàn)差異顯著,與環(huán)境交互作用大,要在優(yōu)良的立地環(huán)境下才能豐產(chǎn)。如102號?=-100.4877+2.7510x、160號?=-95.62+2.89x等等。c型。生長量小,b值小。受環(huán)境的影響小,生長量小但較穩(wěn)定。d型。生長量小,b值大。在優(yōu)良的立地環(huán)境下也不能豐產(chǎn)。2.3木材材性測定按國家GB1927—91、GB1933—91標準測試木材材性,結(jié)果表明:基本密度平均490kg·m-3,制漿造紙平均得漿率49%,種源、家系及植株間差異不顯著。2.4優(yōu)良苗木源、系別系統(tǒng)和優(yōu)良菌株的評價2.4.1最佳種源區(qū)和nsw各種源性狀都較優(yōu)良,種源間差異不顯著,說明整個天然分布區(qū)都是優(yōu)良種源地,將生長量排前的12個種源評選為最佳種源,其區(qū)域為:145°00′E~152°54′E,28°04′S~35°28′S,涵蓋了整個天然分布區(qū)。其中NSW有9個:145°00′E~152°54′E,28°15′S~35°28′S;QLD有3個:152°22′~152°32′E,28°04′~28°13′S。2.4.2樹高、胸徑生長特征將各項性狀數(shù)值調(diào)整后排前、生長量>平均值1個標準差的46個家系評選為優(yōu)良家系。平均樹高2.32m·yr-1,胸徑2.56cm·yr-1,蓄積量34.16m3·hm-2·yr-1;徑高比1:91,樹高、胸徑變異≤15%;木材制漿得率≥49%,基本密度≥490kg·m-3;生長模型:a、b型。2.4.3不同菌株生時孕花測定結(jié)果在優(yōu)良家系林中選出生長量>平均值1個標準差的優(yōu)良單株250株,其中68株3年生時孕花。其中在藍山試驗區(qū)選擇150株,生長量>平均值3.7倍、4個標準差;在冷水灘試驗區(qū)選擇100株,生長量>平均值2.2倍、3個標準差,其中68株孕花。3在各因素間進行遺傳參數(shù)和數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析(1)選出鄧恩桉最佳種源12個,優(yōu)良家系46個,優(yōu)良單株250株。為湖南等中亞熱帶的桉樹發(fā)展提供了優(yōu)良的種質(zhì)資源。(2)研究認為整個天然分布區(qū)(145°00′E~152°54′E,28°04′S~35°28′S)即為優(yōu)良種源區(qū)。因為各種源性狀都較優(yōu)良,種源間差異不顯著,12個最佳種源的分布區(qū)域與整個天然分布區(qū)重合,印證了上述論點。(3)家系間差異極顯著,優(yōu)良家系的遺傳增益大于最佳種源3.5倍,家系選擇優(yōu)于種源選擇。優(yōu)良家系的生長量是當?shù)刂饕耘鄻浞N的3倍,木材材質(zhì)好、造紙得漿率高,有重要的栽培利用價值。(4)選擇了68株孕花的優(yōu)良單株,這為大規(guī)模良種化發(fā)展奠定了物質(zhì)基礎(chǔ)。鄧恩桉只有天然林產(chǎn)種,量少價貴,且無性繁殖困難,該研究培育出了結(jié)實植株,為雜交制種和遺傳改良創(chuàng)造了條件。(5)采集各種源/家系在不同地區(qū)的生長信息,采用回歸分析法,全面評估其對不同立地環(huán)境的適應(yīng)性,建立起生長模型,為栽培區(qū)劃和豐產(chǎn)技術(shù)提供依據(jù)。(6)最佳種源和優(yōu)良家系中有生長模型為b型的種類,它們回歸系數(shù)大,與地區(qū)的交互作用極顯著,對生長環(huán)境敏感,要有好的立地條件才能豐產(chǎn)。,它將每一處理在其可能出現(xiàn)的區(qū)組的平均值擴大(ν×λ,λ為每對處理出現(xiàn)的次數(shù))倍,并與所有同該處理一起出現(xiàn)的處理總和求差,這樣就把該處理受到的區(qū)組效應(yīng)與其它處理受到的區(qū)組效應(yīng)在求差的過程中消除了。數(shù)據(jù)調(diào)整后蓄積量排序變化很大,排前5位的為17916、16894、17917、16895、17916號種源(表2)。通過調(diào)整得出各處理理論值的大小,但并不清楚處理間差異的顯著程度,所以必須進行方差分析,見表3。家系遺傳參數(shù)估算:表12的方差分析結(jié)果表明家系間、區(qū)組間差異極顯著。遺傳參數(shù)估算:家系多點試驗聯(lián)合分析:與種源試驗一樣,也要評估各家系在不同立地條件下生長速度和生長穩(wěn)定性,對兩個試驗點的數(shù)據(jù)