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种源试验

把属于同一树种但地理来源不同的种子或其他繁殖材料放在同样条件下进行的比较栽培试验。又称产地试验。种子或其他繁殖材料的地理来源称为种源或产地。对于乡土林分,种源与产地同义;对于由外来树种的林分,产地指形成该林分种苗的来源地。

把属于同一树种但地理来源不同的种子或其他繁殖材料放在同样条件下进行的比较栽培试验。又称产地试验。种子或其他繁殖材料的地理来源称为种源或产地。对于乡土林分,种源与产地同义;对于由外来树种的林分,产地指形成该林分种苗的来源地。种源试验的目的有三:①在理论上,研究林木地理变异的规律性,阐述其变异模式、变异大小,变异与生态环境及进化因素的关系;②从造林生产角度,对某一种具体立地确定最佳种源(生产力高、抗性强、稳定),为一定地域范围确定种子区划方案,提供科学依据;③作为林木育种的一个阶段,在此基础上,可进行单株选择或种源杂交育种工作。显然,上述三种目的是相互联系的。从中国当前情况来说,为各地确定适宜种源和制定种子区划方案,更为生产上所急需。

历史和发展

种源试验在林业上历史很久。大约在1745年,法国人蒙索(Duhamel du Monceau)首次做了欧洲松的种源试验。其后,维尔莫兰(De Vilmorin)、斯司拉尔(A.Cieslar)、恩格勒(A.Engler)等在这方面做了重要贡献,研究的树种除欧洲松外,还有欧洲云杉、橡、水青冈等。1922年瑞典植物学家杜勒松(G.Turesson)以草本植物为对象进行了与林业上种源试验类似的栽培对比试验,清楚地揭露了种内遗传生态分化的存在,并提出生态型和遗传生态学的概念。近几十年来,种源试验得到更广泛的发展,很多试验以国际合作形式进行,由国际林协或其他国际机构组织。中国种源试验近年来才开展起来,研究树种有马尾松、杉木、油松、樟子松、落叶松、侧柏、白榆以及外来树种湿地松、火炬松、柚木等。

试验种类

按照试验的阶段性,可将种源试验分为全分布区种源试验、局部分布区种源试验和种源验证试验。三者有前后的联系,而其试验目的,试验中采种点的数量以及试验地的试验设计则有所不同。①全分布区试验目的是确定试验树种在整个分布区中地理变异的格式和特点,它通常仅能粗略地阐明有希望的种源的大致范围,以及大规模种子调拨中应避免的地区。这阶段的试验要求从整个分布区采种,试验种源数常为20~30个,对于分布区甚广的树种,有的试验包括的种源数量甚至多达50~100个。试验小区应小,试验期限以整个轮伐区的一半至1/4为宜。②局部分布区试验是在全分布区试验的基础上,寻求对某种具体立地类型最适宜的种源。根据前一个阶段试验中各种源表现的优劣,从整个分布区中某一部分选择3~5个种源作为试验对象。试验期限为预计轮伐期的一半,试验小区应适当加大。③种源验证试验是验证局部分布区试验的成果,每一树种选用1~2个种源进行试验,试验小区要大到足以提供关于整个轮伐期的生长和收获的数据。周围隔离带也要宽些,以使边缘效应减到最低限度。

试验方法

种源试验要以对树种的地理分布和生物系统学的研究为基础。所谓生物系统学,是指对一个种于其分布区范围内在天然生境下的变异进行的综合研究。一般着重研究叶、花、果实、种子以及其他形态特征的变异。显然,这种变异是表现型变异。但是,它与通过种源试验所确定的基因型变异却有密切相关。以亲本群表现型为依据划分的地理群和依据后代测验所划分的生态型时常基本相符。在种源试验之前,先进行生物系统学的研究,可更经济有效地进行种源试验的采种取样和设置试验的工作。

种源试验的工作步骤主要有采种取样、育苗试验和造林试验等。要根据树种的分布和变异格式以及社会、交通、人力、物力等条件,确定采种点的布局。在全分布区试验中,对在经纬度上分布范围都很广的树种,可按网格法取样,每一网格取一样本。在主要环境因子表现出梯度变化的树种,可按环境因子(如雨量、高度等)的变化取样。取样的天然单位是林分,而林分是在组成和结构上具有充分一致性,而与相邻地段有显著区别的树木群体,在确定的采种林分(一般为天然林)中,按一定方式选择25~50株树木作为采种对象。在天然下种的林分中或萌芽林中,相邻树木在遗传上关系最密切,甚至可能为一个无性系或为由同一母树产生的后代,所以选择的采种树的间距应超过正常的落种范围。最好每株树种子数量相等。

种源试验苗圃阶段的主要任务是:①为造林阶段提供合适的苗木;②评价幼年苗木的遗传性差异;③为将来研究幼年和成年的相关提供依据。如果育苗数量很大,可将第一项任务和后两项任务在地段上分开,即有的地段按一定试验设计(如随机区组设计)排列,观测一定项目,有的地段只为造林试验地提供不同种源的苗木,苗圃阶段观测项目可包括发芽出土速度、物候、生长以及各种形态特征。

造林阶段的试验设计要决定于试验种类以及造林地的具体条件。要特别注意选择合适的立地,详细调查土壤和植被,一般为随机区组设计。应当尽量降低每个区组内部各小区之间立地条件的差异。现在的趋向是,在全分布区试验中,一个区组内部每个小区(种源)的面积很小,而重复较多。造林阶段的观测项目,可包括成活率、生长(高、直径、材积)、干形、冠形、叶、果、木材性质、抗性以及一些生理指标(如光合作用等)。因为不同种源的表现在不同地区差异很大,所以种源试验多为多点试验。

存在着将种源试验特别是局部分布区种源试验与半同胞子代测定结合的趋势。这时要分别林分和亲本保持苗木的遗传身分。有两种试验设计:一种是在每一区组内部随机安排所有家系;另一种是在每一区组内随机地安排来自同一林分的家系组,在家系组内再随机地安排家系。

对资料的分析要常用的方法是方差分析,从本世纪80年代初开始,多变量分析技术也已得到普遍的应用。