童方平，蔣 燚 ，劉振華，黃榮林 ，李 貴，陳 瑞

（1.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530001）

黧蒴栲半同胞家系木材化學(xué)成份、熱值遺傳變異規(guī)律及遺傳參數(shù)估算

童方平1，蔣 燚2，劉振華1，黃榮林2，李 貴1，陳 瑞1

（1.湖南省林業(yè)科學(xué)院，湖南 長沙 410004；2.廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530001）

為研究黧蒴栲半同胞家系木材化學(xué)成份、熱值遺傳變異和估測其遺傳參數(shù)，采用隨機完全區(qū)組試驗方法，通過對6年生家系生長測定與木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量及熱值分析，發(fā)現(xiàn)黧蒴栲半同胞家系間木材密度有顯著差異，纖維素含量、木質(zhì)素含量和熱值有極顯著差異; 52個黧蒴栲半同胞家系平均木材密度為0.447 2 g/cm3，遺傳變異系數(shù)為4.22%，廣義遺傳力為0.191 6，平均木材纖維素含量為49.55%，遺傳變異系數(shù)為6.41%，廣義遺傳力為0.293 9，受較弱遺傳控制；平均木質(zhì)素含量為21.07%，遺傳變異系數(shù)為5.17%，廣義遺傳力為0.494 2，受弱中強度遺傳控制；平均木材燃燒熱值為18 680.11 J/g，遺傳變異系數(shù)為7.16%，廣義遺傳力為0.702 6，受較強遺傳控制。家系胸徑、樹高生長與木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量不相關(guān)，而與燃燒熱值呈很弱相關(guān)關(guān)系，表明木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量、熱值等性狀在遺傳上是相互獨立的，可對這些性狀進行獨立選擇，培育出木材材質(zhì)較好且速生的家系。

黧蒴栲；半同胞家系；木材化學(xué)成份；熱值；遺傳參數(shù)

木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量變化規(guī)律是樹木年輪材質(zhì)分析的主要參數(shù)之一，也是反映木材及其利用的重要指標[1-3]。木質(zhì)能源是重要的可再生能源之一，人們將專門為提供木質(zhì)能源而經(jīng)營的森林稱為能源林，瑞典和美國以柳樹作為重要的木質(zhì)能源樹種已進行了較系統(tǒng)的研究[4-9]。黧蒴栲Castanopsis fissa Rehd.et Wils 又名大葉櫟、閩粵栲、大葉蒴、大葉錐等，為殼斗科栲屬常綠高大喬木，是該科中生長最迅速的樹種，也是營造木質(zhì)能源林、防火林、工業(yè)原料林、菇木林等的優(yōu)良樹種。

作為重要的速生闊葉樹種，對黧蒴栲采種育苗[10]、扦插育苗[11-12]、優(yōu)樹選擇技術(shù)[13-15]、種源家系早期性狀測定[16-17]、木材力學(xué)性質(zhì)[18]等進行了研究，該研究通過對黧蒴栲半同胞家系木材材性遺傳變異研究與遺傳參數(shù)估算，為進一步開展黧蒴栲木材材性遺傳改良提供技術(shù)依據(jù)。

1 試驗林的營建

黧蒴栲家系子代試驗林位于廣西柳州市鹿寨縣黃冕鄉(xiāng)的波寨，其地理位置為 106°45′E，21°54′N，海拔高度 200 m。屬中亞熱帶氣候，溫暖多雨, 光照充足, 雨熱同季, 夏冬干濕明顯，年平均氣溫 19℃，絕對最低溫-2.8℃，年均降雨量1750 mm，降雨一般集中在 4～8月，年均蒸發(fā)量1426 mm，雨量系數(shù)92.1，為水分充足區(qū)。土壤為山地紅壤，試驗林地為馬尾松林采伐跡地。

1.1 參試家系

以廣西蒼梧、融水、永福、平果，廣東平遠、興寧, 福建明溪, 湖南通道等 地初選的黧蒴栲52株優(yōu)樹為家系子代試驗林的參試家系。于 2005年12月采種育苗，采種優(yōu)樹的分布及編號見表 1。

表1 黧蒴栲參試家系來源地及編號Table 1 Provenances and region code of tested C. fissa families

1.2 試驗設(shè)計

采用隨機完全區(qū)組設(shè)計，6株小區(qū)、3次重復(fù)。

1.3 培育技術(shù)措施

（1）整地。在全面清山的基礎(chǔ)上，進行穴狀整地，種植穴規(guī)格 50 cm ×50 cm×40 cm。

（2）苗木培育。對所采52個黧蒴栲初選優(yōu)樹家系的種子進行容器育苗，當(dāng)苗齡達6個月時出圃造林。出圃時苗木的地徑為0.16～0.20 cm,苗高為 7.0 ～12.0 cm。

（3）造林。于 2006年5月28日營造52個家系的黧蒴栲子代試驗林。其造林的株行距為 2 m×3 m。撫育措施為：植苗造林第一年 7月進行鏟草、松土撫育和施肥 1次。9月進行砍草撫育 1次。造林第二年進行鏟草、撫育、施肥 1次。每次施肥量為每株250 g復(fù)合肥。

1.4 生長測定與統(tǒng)計分析

于2011年12月分別家系測定黧蒴栲子代試驗林單株的樹高、地徑，并在每一試驗小區(qū)選擇一株平均木在胸高處的南面取木材樣250 g進行材性分析。黧蒴栲不同家系子代試驗林單株材積用V = 0.667 054×10-4×D1.84795445×H0.96657509計算[16]。應(yīng)用生物統(tǒng)計方法，采用Excel、DPS、SPSS軟件對調(diào)查的數(shù)據(jù)進行方差分析和顯著性檢驗等。

2 木材材性測試分析

2.1 木材密度測定

木材基本密度的測定采用了材性改良中常用的Smith最大飽和含水量法。具體方法為：先將木芯樣放入蒸餾水中浸泡，24 h后稱樣品的飽和重，作為樣品濕重；然后放入恒溫箱中，溫度在80℃加熱2 h，再升溫至103℃加熱8 h至恒重，取出冷卻后稱重，作為樣品絕對干重。按下式計算木材的基本密度：

式（1）中：ρ為木材基本密度，g/cm3；Gmv為飽和時試樣重，g；Gh為絕對干重時試樣的重量，g。

2.2 纖維素含量的測定

纖維素含量測定采用硝酸-乙醇法，是基于用20%硝酸及80%乙醇混合液處理木材，取樣粉碎過篩(40～60 d)的樣品，使其中所含木素變?yōu)橄趸舅囟苡谝掖贾?，將剩余殘渣過濾后，用水沖洗烘干，測定其含量即為纖維素含量。

具體方法為：（1）準確稱取1g左右試樣置于250 mL潔凈干燥的錐形瓶中，然后加入25 mL硝酸-乙醇混合液，在沸水浴中加熱60 min。（2）棄去已經(jīng)蒸煮的硝酸-乙醇，重新加入25 mL硝酸-乙醇混合液繼續(xù)蒸煮，重復(fù)3次。（3）將錐形瓶用10 mL硝酸-乙醇混合液洗滌并用熱水沖洗樣品于G2濾器中，最后用乙醇洗滌兩次(每次10 mL)，將樣品在105℃下烘干至衡重，稱量即為纖維素，并用以下公式進行計算：

CE={[(G1-G)/G2(1-W)]}*100。 （2）

式（2）中：CE為纖維素含量，%；G為玻璃濾器烘干后的重量，g；G1為烘干后玻璃濾器連同殘渣重，g；G2為風(fēng)干試樣重，g；W為試樣含水量，%。

2.3 木質(zhì)素含量的測定

采用國標GB/T 2677.8-94方法測定[19]。

2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析與遺傳參數(shù)估算

木材材性數(shù)據(jù)應(yīng)用生物統(tǒng)計方法，采用Excel、DPS、SPSS軟件對測試的數(shù)據(jù)進行方差分析和顯著性檢驗等。

廣義遺傳力（H2）估算公式為：

3 結(jié)果與分析

經(jīng)對6a生52個黧蒴栲半同胞家系木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量、木材熱值方差分析，分析結(jié)果見表2。

3.1 木材密度變異

52個黧蒴栲半同胞家系平均木材密度為0.447 2 g/cm3，標準差為0.029 1，其變異幅度為0.401 3～0.519 4 g/cm3，極差為0.118 1 g/cm3， 52個黧蒴栲半同胞家系的木材密度有極顯著差異（表1），表明木材密度選擇潛力較大，其95%置信區(qū)間為0.439 1～0.455 2 g/cm3。其中木材密度高于平均值的半同胞家系有26個，木材密度較大家系依次為：XN01、TD01、YF11、TD02、TD09，其值依次為 0.519 4 g/cm3、0.511 8 g/cm3、0.509 9 g/cm3、0.508 1 g/cm3、0.503 3 g/cm3；木材密度低于平均值的半同胞家系有26個，木材密度較小家系依次為：RS06、MX04、PY09、PY11、MX02。

表2 黧蒴栲半同胞家系木材化成份及熱值方差分析?Table 2 Variance analysis of wood chemical composition and calorific values of C. fissa half-sib families

3.2 木材纖維素含量變異

52個黧蒴栲半同胞家系平均木材纖維素含量為49.55%，標準差為4.0969，其變異幅度為42.97%～56.46%，極差為13.49%， 52個黧蒴栲半同胞家系的木材纖維素含量有極顯著差異（如表1），表明木材纖維素含量選擇潛力較大，其95%置信區(qū)間為48.42%～50.68%。其中木材纖維素含量高于平均值的半同胞家系有26個，木材纖維素含量較高家系依次為：YF01、YF10P、YF03、PG04、YF08， 其 值 依 次 為 56.46%、56.24%、55.62%、54.91%、53.55%；木材纖維素含量低于平均值的半同胞家系有26個，木材纖維素含量較低家系依次為：RS03、RS04、MX04、MX03、YF09。

3.3 木質(zhì)素含量變異

52個黧蒴栲半同胞家系平均木材木質(zhì)素含量為21.07%，標準差為1.7256，其變異幅度為17.79%～23.80%，極差為6.01%， 52個黧蒴栲半同胞家系的木質(zhì)素含量有極顯著差異（表1），表明木質(zhì)素含量選擇潛力較大，其95%置信區(qū)間為20.59%～21.55%。其中木質(zhì)素含量高于平均值的半同胞家系有25個，木質(zhì)素含量較高家系依次為：YF11、PG10、CW05、MX03、RS03，其值依次為 23.80%、23.76%、23.50%、23.27%、23.20%；木質(zhì)素含量低于平均值的半同胞家系有27個，木質(zhì)素含量較低家系依次為：PY05、PY11、RS01、MX01、YF03。

3.4 木材燃燒熱值變異

52個黧蒴栲半同胞家系平均木材燃燒熱值為18 680.11 J/g，標準差為1 596.68，其變異幅度為17 220.74～23 377.10 J/g，極差為6 156.36 J/g，52個黧蒴栲半同胞家系的木材燃燒熱值有極顯著差異（表1），表明木材燃燒熱值選擇潛力較大，其95%置信區(qū)間為18 240.01～19 120.21 J/g。其中木材燃燒熱值高于平均值的半同胞家系有19個，木材燃燒熱值較高家系依次為：PG10、PY01、RS03、YF10、MX01，其值依次為23 377.1 J/g、23 203.2 J/g、22812.03 J/g、22042.71 J/g、21339.31 J/g；木材燃燒熱值低于平均值的半同胞家系有32個，木材燃燒熱值較低家系依次為：PY07、CW04、MX04、CW02、PY02。

3.5 木材化成份及熱值遺傳參數(shù)估算

遺傳力是樹種的主要遺傳參數(shù)，遺傳參數(shù)是制定樹種遺傳改良策略的主要參考指標。黧蒴栲半同胞家系木材纖維素含量、木質(zhì)素含量、木材燃燒熱值遺傳參數(shù)值見表3。

表3 黧蒴栲家系木材材性遺傳參數(shù)值Table 3 Genetic parameter values of wood characteristics of C. fissa half-sib families

黧蒴栲半同胞家系木材纖維素含量遺傳變異系數(shù)為6.41%、表型變異系數(shù)為11.83%，廣義遺傳力為0.293 9，表明黧蒴栲家系纖維素含量遺傳變異較小，受較弱遺傳控制；黧蒴栲半同胞家系木質(zhì)素含量遺傳變異系數(shù)為5.17%、表型變異系數(shù)為7.35%，廣義遺傳力為0.494 2，表明黧蒴栲家系纖維長度變異較小，受中等強度遺傳控制，通過一定強度的選擇，能獲得較高的遺傳增益；黧蒴栲半同胞家系燃燒熱值遺傳變異系數(shù)為7.16%、表型變異系數(shù)為8.55%，廣義遺傳力為0.702 6，表明黧蒴栲家系燃燒熱值變異較小，受較強度遺傳控制，通過一定強度的選擇，能獲得較高的遺傳增益。

3.6 生長性狀與木材材化學(xué)成份、熱值間的相關(guān)性

數(shù)量性狀的遺傳受到多基因的遺傳控制，由于基因之間的相互作用以及多因一效和一因多效的作用，使得性狀間彼此關(guān)聯(lián)，相互影響，只有了解其相關(guān)性，才能在育種改良中權(quán)衡取舍，提高林木改良效率。相關(guān)分析表明（表3），黧蒴栲半同胞家系胸徑、樹高生長與木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量不相關(guān)，胸徑、樹高生長與燃燒熱值呈很弱相關(guān)關(guān)系。

表4 黧蒴栲家系胸徑,樹高與木材材性相關(guān)分析Table 4 Correlation analysis of diameter at breast height,tree height to wood characteristics of C. fissa half-sib families

4 結(jié)論與討論

（1）方差分析表明，黧蒴栲半同胞家系間木材密度有顯著差異、木材纖維素含量和木質(zhì)素含量有極顯著差異、胸高處木材熱值有極顯著差異。52個黧蒴栲半同胞家系平均木材密度為0.447 2 g/cm3，其變異幅度為0.401 3～0.519 4 g/cm3，平均木材纖維素含量為49.55%，變異幅度為42.97%～56.46%，平均木質(zhì)素含量為21.07%，變異幅度為17.79%～23.80%，平均木材燃燒熱值為18 680.11 J/g，變異幅度為17 220.74～23 377.10 J/g。

（2）52個黧蒴栲半同胞家系木材密度遺傳變異系數(shù)為4.22%，廣義遺傳力為0.191 6，木材纖維素含量遺傳變異系數(shù)為6.41%，廣義遺傳力為0.293 9，受較弱遺傳控制；木質(zhì)素含量遺傳變異系數(shù)為5.17%，廣義遺傳力為0.494 2，受弱中強度遺傳控制，表明木質(zhì)素含量通過一定強度的選擇，能獲得較高的遺傳增益；木材熱值遺傳變異系數(shù)為7.16%，廣義遺傳力為0.702 6，受較強遺傳控制，表明木材熱值通過遺傳改良能獲得較高的遺傳增益。

（3）黧蒴栲半同胞家系胸徑、樹高生長與木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量不相關(guān)，胸徑、樹高生長與燃燒熱值呈很弱相關(guān)關(guān)系。表明木材密度、纖維素含量、木質(zhì)素含量、熱值等性狀在遺傳上可能是相互獨立的，受不同遺傳機制的控制，這些性狀可以獨立進行選擇，進而培育出木材材質(zhì)較好且速生的家系。

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[19] GB/T 2677.8-94，造紙原料酸不溶木素含量的測定[S].

Chemical composition, calorific value genetic variation laws and genetic parameters estimation of half-sib families of Castanopsis fissa

TONG Fang-ping1, JIANG Yi2, LIU Zhen-hua1, HUANG Rong-lin1, LI Gui1, CHEN Rui1
(1.Hunan Forestry Academy, Changsha 410004, Hunan, China; 2. Guangxi Forestry Research Institute, Nanning 530001, Guangxi, China)

In order to research half-sib families of Castanopsis fissa’s chemical composition, calorific value genetic variation and estimate genetic parameters, the six-year-old Castanopsis fissa half-sib families growth rhythm, wood density, cellulose content, lignin content and calorific value were investigated and analyzed by using random complete block method. The results show that there were significant differences among the half-sib families, there were very significant differences in cellulose content, lignin content and calorific value among the half-sib families; the average wood density and cellulose content of 52 half-sib families were respectively 0.4472 g/cm3 and 49.55%, the wood density and cellulose content’s genetic variation coefficient were respectively 4.22%, 6.41% and the broad heritability were respectively 0.1916, 0.2939, which indicated the two traits were controlled by the weaker genetic factors; the lignin content, genetic variation coefficient and broad heritability were 21.07%, 5.17%, 0.4942 respectively, which indicated the trait was controlled by the moderate genetic factors; the average calorific value, genetic variation coefficient and broad heritability were 18 680.11 J/g, 7.16%, 0.7026 respectively, which indicated the trait was controlled by the strong genetic factors; the DBH, height growth,wood density, cellulose content, lignin content between calorific value had no correlation, but the DBH and height growth between fiber width had a very weak correlation; it shows that the wood density, cellulose content, lignin content and calorific value were mutually independent in genetic. Though choosing these traits in independent, the families which have good wood properties and fast-growing characteristic can be cultivated.

Castanopsis fissa; half-sib families; wood chemical composition; calorific value; genetic parameters

S792.17

A

1673-923X(2013)06-0007-05

2012-12-21

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項“高熱能固體燃料樹種新品種選育技術(shù)研究”（200904036）

童方平（1964- ），男，湖南桃源縣人，研究員，博導(dǎo)，主要研究方向：工業(yè)原料林遺傳改良與豐產(chǎn)栽培、困難立地樹種選擇、生態(tài)修復(fù)與植被恢復(fù)技術(shù)；E-mail：tongfangping@sina.com

[本文編校：歐陽欽]