日本落叶松[Larix kaempferi (Lamb.) Carr.]在我国引种近100 a，是我国重要的建筑和纸浆用材树种之一，目前已成为鄂西亚高山区主要速生用材树种。建始县长岭岗林场是我国南方唯一的国家级日本落叶松良种基地，该林场于20世纪80年代末至90年代中期营建日本落叶松种子园，几十年来为当地及周边省市提供良种超过3 700 kg，大大提高了日本落叶松人工林良种化水平[1]。在种子园经营管理过程中，普遍存在建园无性系较多而结实比例不高的问题，如湖南白水苗圃火炬松(Pinus taeda L.)种子园20%的无性系提供了全园近80%的种子产量[2]，福建五一林场马尾松(Pinus massoniana Lamb.)种子园绝大部分产量是由小部分无性系生产的[3]，而长岭岗林场日本落叶松种子园母树结实比例仅为10%左右。长期以来，育种者在火炬松、马尾松、杉木[Cunninghamia lanceolata (Lamb.) Hook.]、油松(Pinus tabulaeformis Carr.)、樟子松(Pinus sylvestris var. mongolica Litv.)、红松(Pinus koraiensis Sieb. et Zucc.)等树种种子园建园材料的评价和筛选[2-8]、建园技术[9-10]和种子园管理[11-13]等方面开展了研究，为我国针叶树种子园科学营建和高效管理提供了依据。在日本落叶松种子园经营管理过程中，借鉴其他树种的经验，陆续开展了密度控制、水肥控制、花粉控制和树体控制等种子园促丰产方法的试验探索，前期具有一定的效果，但是后期由于树龄较大，效果不明显[1]。若能在建园之初选择生长和结实性状兼优的优良建园材料，同时辅以合理配置和科学经营，可明显提高种子园产量。
在对日本落叶松1. 5代种子园亲本无性系生长状况、种子产量和品质全面试验调查的基础上，比较种子园不同无性系生长和结实性状的差异及性状间的相关性，通过综合评价，筛选出生长和结实性状兼优的无性系，为充实新一轮的日本落叶松生产群体，实现现有种子园及新建高世代种子园的科学管理提供材料和依据。
1 材料与方法1.1 试验地概况日本落叶松1. 5代种子园位于湖北省建始县国有长岭岗林场，北纬30°48′，东经110°03′，海拔1 300~1 900 m，气候为内陆性冷凉气候带高山多雨潮湿区，年平均气温7~8 ℃，平均最低气温-9. 4 ℃，平均最高气温33. 3 ℃，年降水量1 600~1 800 mm，相对湿度80%以上，全年无霜期160 d左右；土壤为山地黄壤、黄棕壤，腐质层2. 0~3. 0 cm，土壤质地疏松，土层厚度60 cm左右，土壤pH值5. 2~6. 5，有机质含量较高。
该园建于1989—1997年，引进辽宁、山东、内蒙古及该场母树林优树穗条嫁接建立无性系种子园，总面积38. 5 hm2，共5个大区。2008年对种子园进行去劣疏伐，保留选择的优良家系，密度为250~318株·hm-2。选取建园时间相近、保留密度相同且母树结实量较多的2、4大区开展调查研究，其基本情况见表 1。
表 1 种子园2、4大区基本情况Table 1 Basic data of the second and the fourth block of seed orchard大区Block建园年份Year of establishment面积Area/hm2初植密度Initial density/(tree·hm-2)保留密度Retention density/(tree·hm-2)219916.06252504199313.2417250 表选项1.2 调查方法生长状况调查：2014年8月，调查单株胸径、冠幅和冠高。大部分树体已进行了截顶处理，因此仅估测了平均树高。
种实性状测定：2014年10月，单株采集球果称重，作为单株结实量。每个无性系随机选取种鳞尚未脱落的球果10个，测定球果单果干重、球果长度(最长处)和球果宽(最宽处)。用百粒法测定种子的千粒重和饱满度。2015年4月，在苗圃进行播种试验，统计发芽率和成苗率。
1.3 数据统计调查数据通过SAS 9. 0软件进行统计与分析，方差分析采用SAS GLM过程计算。
2 结果与分析2.1 不同无性系生长及结实情况对2、4大区的调查数据进行统计分析，无性系平均树高为11. 38 m，平均胸径为25. 36 cm，平均冠高为8. 56 m，平均冠幅为2. 76 m，平均单株结实量为6. 12 kg。
对结实的76个无性系胸径和结实量进行方差分析(表 2)，结果发现胸径不存在显著差异，结实量存在极显著差异。由于建园无性系是以生长为指标选择的优树，而且种子园经营过程中进行过去劣疏伐，因此调查的无性系胸径生长表现比较一致，未达到显著差异，但是不同无性系之间结实能力差异较大。
表 2 无性系生长和结实方差分析Table 2 ANOVA of growth and seed yield性状Trait自由度df平方和Sum of squares均方Mean squareF值F valueP值P value胸径DBH751 392.3918.5651.230.103 6结实量Seed yield75221.322.9511.55**0.002 8注：**表示差异极显著(α＝0.01)。Note：* *means extremely significant (α＝0.01). 表选项2.2 不同无性系球果及种子性状对采种单株在3株以上的39个无性系进行球果形态特征及种子质量分析，分析指标包括球果单果干重、球果长度、球果宽度、球果体积、种子千粒重、种子饱满度、苗圃播种发芽率和苗木保存率，其中无性系182的球果长度、球果宽度和球果体积数据部分丢失，因此这3个指标仅利用38个系号进行数据分析，具体结果如表 3所示。8个指标中发芽率的变异系数最大，为91. 53%，其次是球果体积、种子千粒重、球果单果干重、种子饱满度，变异较小的为球果长宽及苗木保存率，在20%左右。
表 3 无性系球果及种子性状变异分析Table 3 Variation analysis of cone and seed characters项目Item球果单果干重Dry weight of single cone/g球果长度Length of cone/cm球果宽度Width of cone/cm球果体积Volume of cone/cm3平均值Mean1.352.371.852.31最大值Max2.723.312.985.98最小值Min0.441.180.860.25标准差SD0.450.460.371.11变异系数CV/%33.5019.6619.9948.13项目Item种子千粒重1 000-seed weight/g种子饱满度Seed plumpness/%苗圃播种发芽率Germination rate/%苗木保存率Preserving rate/%平均值Mean2.3326.718.3664.88最大值Max5.4664.0063.15100.00最小值Min0.901.000.1612.98标准差SD0.880.170.070.15变异系数CV/%38.0533.1991.5324.36 表选项对8个指标进行方差分析(表 4)，发现不同无性系间球果单果干重和种子千粒重存在极显著差异，球果长宽及苗圃播种发芽率存在显著差异，球果体积、种子饱满度和苗木保存率不存在显著差异。
表 4 无性系球果及种子性状方差分析Table 4 ANOVA of cone and seed characters性状Trait自由度df平方和Sum of squares均方Mean squareF值F valueP值P value球果单果干重Dry weight of single cone3815.120.392.51**< 0.000 1 球果长度Length of cone3711.010.291.51*0.044 9球果宽度Width of cone377.110.191.56*0.034 2球果体积Volume of cone3757.021.541.330.118 6种子千粒重1 000-seed weight3852.811.382.15**0.000 6种子饱满度Seed plumpness380.950.030.820.762 3苗圃播种发芽率Germination rate380.310.011.61*0.023 0苗木保存率Preserving rate381.060.031.180.243 1注：* *表示极显著相关(α＝0.01)，*表示显著相关(α＝0.05)。Note：* * means extremely significant correlation (α＝0.01)，* means significant correlation (α＝0.05). 表选项2.3 生长及种实性状相关性分析对胸径、冠高、冠幅3个生长性状与结实量进行相关性分析(表 5)，胸径与结实量无显著相关，说明胸径对球果产量的影响不大，生长快的无性系其种子产量不一定高。冠高、冠幅与结实量存在极显著正相关，因此种子园经营过程中通过合理控制密度、轮枝修剪等促进结果枝发育，调节空间结构分布，可有效增加种子园种实产量。
表 5 生长性状与结实量相关性分析Table 5 Correlations between growth traits and seed yield 相关系数Correlation coefficient胸径DBH冠高Crown height冠幅Crown width 结实量Seed yield0.054 40.126 5**0.308 5**注：**表示极显著相关(α＝0.01)。Note：* * means extremely significant correlation (α＝0.01). 表选项对9个种实性状进行相关性分析(表 6)。除了球果单果干重，结实量与其余性状的相关性均未达显著水平，说明结实量高的无性系种子品质不一定好；发芽率与球果单果干重、球果长度、球果宽度、球果体积、种子千粒重及种子饱满度均存在显著或极显著相关；保存率与其余所有种实性状不相关。
表 6 种实性状相关分析Table 6 Correlation analysis between cone and seed characters性状Trait球果单果干重Dry weight of single cone球果长Length of cone球果宽Width of cone球果体积Volume of cone种子千粒重1 000-seed weight种子饱满度Seed plumpness发芽率Germination rate保存率Preserving rate 结实量Seed yield-0.202 7**-0.045 1-0.126 7-0.115 1-0.194 1-0.039 6-0.039 60.077 2球果单果干重Dry weight of single cone0.477 4**0.565 3**0.640 4**0.745 4**0.121 90.439 9**0.010 0球果长Length of cone0.541 8**0.762 2**0.383 5**0.136 40.287 9**0.014 0球果宽Width of cone0.906 3**0.446 9**0.130 20.299 9**-0.148 6球果体积Volume of cone0.502 6**0.128 20.352 0**-0.070 8种子千粒重1 000-seed weight0.380 0**0.498 4**0.079 6种子饱满度Seed plumpness0.145 0*0.094 1发芽率Germination rate0.020 2保存率Preserving rate注：**表示极显著相关(α＝0.01)，*表示显著相关(α＝0.05)。Note：** means extremely significant correlation (α＝0.01)，* means significant correlation (α＝0.05). 表选项2.4 生长及种实性状的综合评价由于进行无性系种实性状分析的39个无性系即为建园材料中结实量相对较多的无性系，因此以这39个无性系为对象进行优良无性系综合评价。种子园经营中既需要林木生长快又需要种子产量高、品质好，在种子园建园材料选择中，胸径、结实量和发芽率3个指标最为重要[6]。由于无性系间胸径生长不存在显著差异，因此我们主要考虑结实量和发芽率。按照这两个指标，将39个无性系分成4类(表 7)，即结实量大且发芽率也大的无性系(Ⅰ类)、结实量大但发芽率小的无性系(Ⅱ类)、结实量相对较小而发芽率大的无性系(Ⅲ类)、结实量小发芽率也小的无性系(Ⅳ类)。其中Ⅰ类即为我们选择的目标，入选无性系共11个(表 8)，相对于39个无性系，入选率为28. 21%，结实量提高14. 29%，发芽率提高32. 96%，相对于种子园的无性系，入选率为7. 53%。Ⅱ类和Ⅲ类无性系可根据种子园花期、花粉配置及合理密度等要求加以部分利用。
表 7 种子园无性系种实性状分类Table 7 Classification of clones according to cone and seed characters分类Classification无性系数量Number of clones无性系编号Clone No.结实量比例Ratio of seed yield/%发芽率比例Ratio of germination rate/%Ⅰ1155、63、178、213、234、246、251、284、294、295、358114.29132.96Ⅱ1328、78、180、144、171、243、245、249、264、269、299、324、337126.4070.92Ⅲ714、146、169、182、192、267、29869.23165.19Ⅳ860、130、150、183、185、193、258、27264.3444.90注：结实量比例和发芽率比例表示结实量和发芽率分别与平均值的百分比值。Note：ratio of seed yield and ratio of germination rate represents the proportion of the average value. 表选项 表 8 入选无性系生长和种实性状Table 8 Growth and seed characters of selected clones无性系编号Clone No.平均胸径Mean DBH/cm结实量Seed yield/kg苗圃播种发芽率Germination rate/%无性系编号Clone No.平均胸径Mean DBH/cm结实量Seed yield/kg苗圃播种发芽率Germination rate/%5524.5714.9411.0025126.6119.768.496325.8313.879.3328427.5313.3610.5017827.8417.5811.6229426.7317.6312.8521324.7014.208.4929526.1013.3212.8923424.9514.2610.6135825.9017.1010.0224625.0214.758.38 表选项3 讨论与结论建园材料选择需兼顾亲本和子代的性状表现。在亲本表现方面，一方面要求其在目的性状上表现良好，给子代创造较好的遗传基础，另一方面还必须有比较高的繁殖力，实现种子园大量产种的目标；子代表现包括繁殖适合度和配合力，繁殖适合度主要通过子代出苗率反映[14]。日本落叶松1. 5代种子园无性系间胸径生长未达到显著差异，而且由于经过截干、修枝等促丰产试验，无性系的树高、冠幅和轮枝等受到了影响，无法进行客观评价。通过对种实性状的分析比较，发现无性系间结实量、球果单果干重、球果长宽、种子千粒重及发芽率存在显著或极显著差异；结实量与冠高、冠幅存在极显著正相关，与其余种实性状(除球果单果干重外)的相关性均未达显著水平；发芽率与结实量相关不显著，与球果大小、千粒重及种子饱满度存在显著或极显著相关。这些结论与杉木[6]、火炬松[2]种子园无性系生长和种实性状的相关性有一些差异，但关于胸径、结实量和发芽率的相关规律，即生长快的无性系其种子产量不一定高，种子产量高的无性系种子其质量不一定好的结论，与上述相关研究结果是完全一致的。最终选择出11个结实量和发芽率表现相对较优的无性系，为充实本区域的日本落叶松生产群体提供了材料。随着育种研究逐步向更高世代发展，为了获得更高的遗传增益，育种工作者除了开展建园无性系生长及种实性状的表型选择外，对于无性系亲缘关系的分析，以及基于遗传距离的亲本选择和配置设计等方面的研究越来越重视[9-10]，这也是本课题组后续研究的重点。种子园结实大小年现象比较明显，结实性状需要通过多年的连续观测，并且考虑不同无性系结实对气候条件的适应性，评价选择的结果才比较可靠[15]。另外，该种子园前期没有进行树体矮化控制，采种过程中将树冠上层部分结果枝剪掉，对母树轮枝造成了破坏，影响了母树后几年的结实，这种情况也对结实量评价造成了影响。因此，此次选优结果还需要通过后续观测进行验证。