湿地松材性测定技术研究与多性状联合选择

摘要

湿地松（Pinus elliottii）原产于美国东南部，是世界性工业用材林的主要造林树种。经过数十年育种工作，湿地松生长性状获得较大的改良。然而由于取样测定难等因素，材性性状尤其是涉及到破坏性取样的弹性模量等力学性状的改良工作则被人为忽视，这也是造成湿地松在极端气候条件下弯折或倒伏风险较高的重要原因之一，影响了该树种在我国的健康持续发展。 因此，本研究论文构建了湿地松材性无损评估技术体系，并以此为基础开展了湿地松主要经济性状遗传变异分析以及遗传力估算与样本量的关系的研究，进而通过建立理想的指数选择模型实现了湿地松生长和材性性状的综合改良，为速生优质湿地松人工林建设提供了种质基础。主要结果如下: (1)木材基本密度ρ与Pilodyn测定值Pr呈显著负相关关系，其回归方程ρ=0.6557-0.0778Pr，1/Pr可以作为木材基本密度的一个有效衡量指标，对同一测定群体内单株或家系的基本密度进行间接测定。弹性模量测定值MOE与弹性模量（计算值）MOEρ（MOEρ=ρV2）之间存在着极显著的线性相关关系，在遗传选择时MOEρ完全可以代表弹性模量测定值进行评估与选育。弹性模量相对值MOEP（MOEP=1/Pr×V2）与弹性模量MOEρ之间呈现极显著的高度正相关关系，回归模型MOEρ=0.2108+0.9431MOEP，可直接利用MOEP作为各样木的弹性模量值参与遗传分析。弹性模量MOEρ与波速V之间的线性回归模型MOEρ=-5.1218+3.2394V，在比较同一测定群体弹性模量值相对大小时也可直接比较V值。 (2)木材基本密度和弹性模量受中等程度的遗传控制，其遗传力（0.3050±0.0792、0.2920±0.0783）明显高于生长性状(0.0625～0.2160)。通过一定的选择强度，材积、木材基本密度和弹性模量能获得较大增益，具有良好的选择效果。弹性模量和木材基本密度具有中等程度的显著正相关关系。材性和生长性状之间遗传相关不显著，仅存在着显著的表型相关，在现实生产中能够实现两类性状同步改良。 (3)小样本量下的遗传力及其标准误估算值是不稳定的，随样本容量或家系容量的增加其精度与准确性逐渐增加，在遗传力估计时应采用较大的样本与尽可能多的家系数，以保证其估计的精度及准确性。遗传力较低的性状其遗传力估计所需临界样本量普遍大于遗传力较高的性状，在估测遗传参数时应该相应地增加样本量。对于本研究的测定群体而言，要获得精确度较高的遗传力估算值，所需测定的湿地松家系数应该大于39个，同时随机测量的单株数也应大于600株。 (4)单性状选择法能使选择性状得到最大程度的改良，当以生长性状或材性性状其中之一进行直接选择时，另一类性状的增益将会受到抑制，即此方法不适合以生长和材性性状同步改良为育种目标的优良材料选育工作。独立挑选法能够使得每个性状同时获得较为理想的改良，在缺少有效遗传参数的情况下，该方法是实现多性状联合选择的有效方法之一。以等权重法估算目标性状经济权重，当10倍强调材性性状时建立的选择指数能够保证生长性状与材性性状能够同时得到较高的遗传进展，是一种较为理想的选择指数。利用指数选择法综合选择出来的10个优良家系分别是:Fam_11-98、Fam_4-87、Fam_B8-16、Fam_0-247、Fam_0-933、Fam_A4-10、Fam_A4-23、Fam_A2-9、Fam_A4-19、Fam_4-39（排名不分先后），其中前五个家系也包含在以独立挑选法选择出的10个家系中，为生长和材性性状表现皆优的家系，最后4个家系则偏重于生长性状，材性表现一般。

目录

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摘要

图目录

表目录

第一章绪论

1．1．1研究背景

1．1．2研究目的和意义

1．2国内外研究现状

1．2．1松属用材树种遗传改良研究进展

1．2．2湿地松生长和材性性状遗传变异规律研究现状

1．2．3无损评估技术在活立木材性评估中的应用研究现状

1．2．4松属用材树种生长和材性相关性研究现状

1．2．5多性状联合选择方法研究现状

1．3研究目标和主要研究内容

1．3．1关键的科学问题和研究目标

1．3．2主要研究内容

1．4研究技术路线

第二章湿地松活立木基本密度与弹性模量无损评估技术研究

2．1研究材料与方法

2．1．1试验林概况

2．1．2材性性状指标测定方法

2．1．3统计分析方法

2．2结果与分析

2．2．1各测定指标基本情况

2．2．2各测定指标间相关性分析

2．2．3相关指标间的回归分析

2．3小结

第三章基于无损检测技术的湿地松生长及材性性状遗传变异分析

3．1研究材料与方法

3．1．1数据测定方法

3．1．2统计分析方法

3．2结果与分析

3．2．1生长和材性性状各指标的测定基本情况

3．2．2生长和材性性状的遗传力和选择增益

3．2．3生长和材性性状问的相关性分析

3．3小结

第四章湿地松样本量大小对性状遗传力估算的影响

4．1研究材料与方法

4．1．1数据测定方法

4．1．2临界样本量的确定

4．2结果与分析

4．2．1各性状测定值在不同样本容量与家系容量下的基本情况

4．2．2各性状遗传力及其标准误估算受样本容量的影响

4．2．3各性状遗传力及其标准误估算受家系容量的影响

4．2．4临界样本量下各性状遗传力及其标准误估算值

4．3小结

第五章湿地松生长及材性性状联合选择研究

5．1研究材料与方法

5．1．1性状测定及遗传参数评估方法

5．1．2选择方法

5．2结果与分析

5．2．1单性状选择之育种值排名法

5．2．2多性状联合选择之独立挑选法

5．2．3多性状联合选择之指数选择法

5．3小结

第六章结论与讨论

6．1结论与讨论

6．1．1湿地松活立木弹性模量无损评估技术研究

6．1．2湿地松活立木生长与材性性状遗传和相关分析研究

6．1．3湿地松样本量大小对性状遗传力估算的影响

6．1．4湿地松生长及材性性状联合选择研究

6．2展望

6．2．1材脂兼用优良种质的选育研究

6．2．2经济性状及其遗传参数的动态变化及其早期选择研究

6．2．3形质性状对材性性状的影响及其间接选择研究

6．2．4取样策略及规模对性状遗传参数评估的影响研究

参考文献

缩略表

在读期间的学术研究

致谢