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马尾松优质纸材选择及其生态遗传学研究

周志春  
【摘要】:本文首次开展马尾松不同种源和不同家系未漂硫酸盐法制浆(UBMKP)试验,系统研究木材产量、木材密度、木材化学组分和浆纸性能的遗传变异规律。发现上述多数性状在种源间和家系间存在巨大差异,受较强的遗传控制。诸如树高、胸径和树干材积等生长性状与木材密度呈显著的负相关,与木材化学组分似相互独立。由于综纤维素和木质素含量在家系间的绝对差异较小(2%~3%),且似与制浆得率和成浆主要性能无关,作者认为对选育的实际意义不大。相关分析认为,木材密度和热水抽出物含量似是二个预测成浆性能较可靠的间接选择指标。基于单株纸浆产量、吨干浆材耗量和成浆物理性能的综合考虑,筛选了6 个马尾松纸浆材的最佳产地,这些产地主要分在南岭山脉东南端,云开大山两侧和武夷山脉南端。 在构建不同经营模式UBMKP 生产成本函数的基础上,研究确定了木材产量(V)、木材密度(SG)和制浆得率(PY)等目标性状的经济权重及对育种的重要性,建立了相应的育种目标和选择方程。结果认为,目标性状对育种的重要性与纸浆生产的成本构成有关。对包括从纸浆林营建到制浆等阶段的林纸一体化的造纸企业,由于与PY 和SG 有关的木材收获、运输和制浆等未来成本分量在纸浆生产总成本中所占比例很高,PY 和SG 对降低纸浆生产成本的重要性较高,随着贴现率的提高,PY 和SG 的重要性下降。对于仅靠生产和出售木材的纯林业生产系统,V是最重要的育种目标,可较少考虑SG 和PY。 利用马尾松全分布区种源试验测定材料,从宏观水平上系统研究在变化环境中应用林木良种的生态遗传学问题。虽然存在显著的种源与地点互作(GEI),但难以用环境效应的线性回归进行预测。产地稳定性呈明显的纬向地理变异模式,产地温度是造成这种变异模式的主要环境因子。首次从GEI 角度研究区试点间的相似性或相异性,将马尾松划分为3 个育种区和3 个育种亚区,以克服因GEI 带来的诸多问题。 根据建立的马尾松不同种源在纬度环境梯度上的反应函数,发现模式纬度、内稳定性参数和尺度参数3 个反应函数参数具有显著的地理变异模式。北部种源大多在其原产地以南3~6个纬度的区域内生长表现最佳,而南部种源的原产地大致也是其生长的最适地。研究发现,南部种源较北部种源具有较高的内稳定性和遗传可塑性,适宜栽植的区域较广。根据优良种源在不同纬度上的生长优势,并考虑到气候等安全因素,为几个优良种源确定了适合的推广栽植范围。基于Matyas’s 生长反应模型和作者已有研究基础,构建不同种源在年均温环境梯度的反应函数以预测气候变暖在不同地理区域内的效果,结果认为年均温增高2℃将加速北部种源的生长,而南部种源的生长有不同程度的下降。 本文还首次研究了马尾松优良种源与磷肥的交互作用,观察到不同优良种源对磷肥量的反应式样差异很大,有的种源对磷投入非常敏感,有的不敏感,这种反应差异可由不同种源的抽梢行为加以解释。依据各种源对磷投入的不同反应初步制定了相应的幼林施肥原则。研究发现生长性状的种源差异与磷环境有关,适当施以磷肥可显著提高马尾松种源试验效果。


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