杉木遗传改良中的若干基本问题

<正> 自1964年以来,南京林学院和福建省林业厅林木种苗公司合作,开展了杉木遗传改良工作。20年的实践证明,按我们所制定的原则标准和方法,在现有杉木人工林分中进行选择,其遗传增益是明显的。在闽中、闽西北地区,应用杉木普通无性系种子园的种子造林,在相同的立地条件和经营管理下,立木材积生长量平均增长15％,优良家系可增长50％以上,而且抗杉木针叶炭疽病的能力也有所提高。早期在福建洋口林场营建的种子园,预计到1985年可满足建阳地区每年十五万亩人工更新造林用种。随着普通种子园种子产量的提高与造林面积的扩大,杉木遗传改良将会取得更大的经济效益。 七十年代中期,我们致力于杉木第二代改良的准备工作。八十年代初,进行了第二代改良的选优和育种园、种子园的营建工作。目前,育种园中收集第二代育种材料350株,部分已进入始花期。1984年将完成第二代种子园的嫁接工作。随着杉木遗传改良工作的深入,在理论和实践上都面临着一些基本的而又是十分重要的问题,现就这些问题探讨于后。     

我省林木良种工作见成效

国内外试验研究和实践经验表明,繁育、推广良种是最经济最有效的增产措施。它能使林木速生、优质、丰产,并可提高适应性,增强对病虫害的抵抗能力。例如我国南方的主要速生用材树种杉木,用初级种子园的种子育苗造林,平均材积增长量一般为百分之十五左右,新增加的经济价值相当于建立种子园投资的三百倍。我省龙泉县八都     

杉木第二代种子园自由授粉家系的评选

１９８７年采集２３８个杉木二代种子园自由受粉家系,进行子代测定。８年生结果显示,杉木二代种子园中各家系间生长性状存在显著遗传差异。从中选择优良家系进行造林,生长量能比杉木二代种子园子代平均表现增加６％,比杉木一代种子园最优无性系增产２０％以上。     

杉木第4代育种候选群体的12年生全同胞子代测定表现与选择

【目的】福建-南京林业大学合作的杉木多世代遗传改良计划,于2006年起陆续开展第4代育种候选群体的遗传资源创制、测定和评价。本研究旨在通过全同胞子代测定(第4代育种候选群体系列测定之一),为2016年启动的杉木第4代种子园营建技术研究和后续的生产性种子园建设提供优良亲本。【方法】 分别测定了杉木第4代候选群体中第2批1个12年生全同胞家系测定林1~12 a树高,4、5、 6、9和12 a的胸径,计算参试家系的单株平均材积;选取所有小区家系内的12年生的最优单株,采集胸高木芯样品测定木材基本密度和红心材比例。根据参试家系生长性状年度均值和变异系数评价家系生长性状稳定性;在方差分析基础上,估算遗传方差和遗传力;比较不同林龄、不同选择率以及早期选择对12年生时入选家系的准确率和材积遗传增益的影响。最后,以材积遗传增益为主要指标,兼顾材性性状,开展优良全同胞家系和家系内优良单株选择,预测入选家系和单株的遗传增益。【结果】 杉木第4代候选群体第2批62个全同胞子代测定结果表明,参试家系12 a平均树高、胸径、单株材积生长量、木材基本密度和红心材比例分别达到12.63 m、15.2 cm、0.136 8 m³、0.328 0 g/cm³和40.76%。参试家系所有性状的遗传方差均达到统计学极显著差异水平,候选群体中存在真实的遗传差异。家系树高、胸径和单株材积狭义遗传力分别为0.246、0.358和0.329,家系内最优单株树高、胸径及单株材积狭义遗传力分别为0.464、0.687、0.680。以12 a材积生长量性状为优选基准,兼顾木材基本密度和红心材比例,进行优良家系和家系内优良单株的综合选择,筛选出10个速生全同胞家系,其平均树高、胸径、单株材积、基本密度和红心材比例分别为13.34 m、17.0 cm、0.176 3 m³、0.320 2 g/cm³ 和40.76%。入选家系平均材积遗传增益幅度为6.14%~21.60%。中选的19个优良个体的材积生长量遗传增益幅度为58.62%~178.20%(平均为83.12%)。12年生最优家系木材基本密度达0.363 3 g/cm³,家系内最优单株木材基本密度最高达0.476 4 g/cm³。19个中选优良单株的材积平均遗传增益为83.12%,木材基本密度提高10%以上,红心材比例提高12.78%。这批材积生长量遗传增益突出,木材基本密度高,红心材比例高的优良家系和优良单株,不但是营建第4代种子园重要亲本来源,而且也是优良无性系培育和推广应用的重要遗传资源基础。本研究还对家系的树高、胸径和材积生长量稳定性、选择率对遗传增益的影响,以及家系材积生长量早晚相关及其早期选择年龄等进行了分析。结果表明,以材积为生长量的综合指标,家系选择率15%时,无论4、5还是6 a时的早期选择结果,与12 a选择入选家系的符合度与遗传增益均达到最高值。这说明杉木第4代遗传改良中,据4~6 a幼林的材积生长表现开展早期选择,不仅可行有效,还大幅度节约了时间,缩短了育种周期。【结论】 杉木第4代遗传改良的1个候选群体在生长发育和木材性能方面存在丰富的遗传变异。这些在材积生长量、基材密度和红心材比例等方面遗传增益较高的优良亲本和重选优良个体不仅是杉木第4代种子园建立的重要亲本来源,还是杉木优良无性系选择的重要遗传资源。     

陈山红心杉1.5代种子园遗传多样性和子代父本分析

【目的】陈山红心杉是江西特有的杉木优良种源,其近髓心的木质部为高比例的油亮栗褐色,是工艺建筑和室内装潢极为宝贵的天然材料。对陈山红心杉1.5代种子园进行遗传多样性和子代父本分析,为红心杉种子园的管理提供科学依据。【方法】以江西省青原区白云山林场陈山红心杉1.5代种子园及其子代测定林为研究材料,利用12对SSR引物,对种子园32个亲本及14个无性系的459个子代进行遗传多样性和父本分析。【结果】各引物在亲本群体中检测到等位基因数(N_a)为3~7,平均为4.41个;引物在子代群体中检测到的等位基因数(N_a)为4~11,平均为6.50个,较亲本群体高2.09个。亲本群体的平均有效等位基因数(N_e)为2.330,子代群体的平均有效等位基因数为2.306。子代群体包含亲本群体所有的等位基因,并检测到25个子代特有的等位基因。子代群体的Shannon’s信息指数(I)=1.004高于亲本群体的0.992,说明子代群体的遗传多样性略高于亲本群体。子代群体和亲本群体的观测杂合度(H_o)分别为0.525和 0.571,表明子代群体中杂合单株的比例较亲本有所下降。种子园的多位点异交率(t_m)是1.012,单位点异交率(t_s)为0.991,说明种子园异交率较高。双亲近交系数(t_m-t_s)为0.021,表明种子园无性系间近交水平比较低。种子园的有效花粉供体数目(N_ep)为7.81。种子园的多位点父本相关性[R_p(m)]和单位点父本相关性[R_p(s)]分别为0.128和-0.016,单位点和多位点父本相关性的差值R_p(s)-R_p(m)=-0.144<0,表明亲本间没有明显的近亲关系。家系间的多位点异交率(t_m)变化幅度为0.938~1.200,有10个家系的多位点异交率(t_m)大于0。家系间近交系数(t_m-t_s)变化幅度为-0.127~0.150,9个家系的近交系数大于零,说明这些家系存在近交现象。通过父本分析,在80%的置信水平下确定了325个子代的父本来源,占分析子代总数的70.8%。子代的亲本均不是同一无性系,说明种子园无自交现象。各家系子代确定父本的比率不一致,41号家系子代确定父本的比率最高,为93.9%,其余家系子代确定父本比率为54.3%~90.9%。8号家系确定父本的30个子代中,16个子代的父本为同一无性系,占家系子代总数的53.3%;12号家系确定父本的26个子代中,12个子代的父本为同一无性系,占家系子代总数的46.2%,说明无性系间授粉亲和性不同。种子园存在非随机交配现象,在32个潜在无性系中,有26个无性系提供了有效花粉,其中父本贡献率最高的是22号和29号无性系,各为33个子代提供了花粉,其贡献率均为10.2%,其他无性系的父本贡献率为0.3%~8.9%。父本贡献率最高的前11个无性系共计产生了70.2%的子代。【结论】陈山红心杉1.5代种子园遗传多样性丰富,子代保持了亲代的遗传多样性水平;种子园异交率较高,部分家系存在低水平的近交;子代父本分析表明,种子园无自交现象,无性系间授粉亲和性不同,父本贡献率不均等。     

我国桉树遗传育种研究进展

桃金娘科(Myrtaceae)桉属(Eucalyptus)、杯果木属(Angophora)和伞房属(Corymbia)树种统称桉树,引入我国已有130余年的历史,是重要的工业用材林树种。我国桉树遗传育种研究始于20世纪60年代的种子园建设和70年代后期的种源试验,一些技术显著促进了其进程,主要有:①早期的种子园技术促进了无性繁殖困难树种的有性扩繁;②20世纪90年代兴起的扦插和组织培养技术推动了优良无性系选育与应用;③20世纪90年代末分子标记技术开启了我国桉树分子育种研究的新纪元;④21世纪初转基因技术为品种创制提供了崭新的手段;⑤刚尝试的基因组编辑技术展现了巨大的应用潜力。桉树育种策略和种质资源是其遗传育种研究的基础,已对一些树种制定了育种策略和育种计划,兼顾纯种内轮回选择和杂种无性系的选育,主要经济性状包括材积生长、木材密度、抗病虫和抗风等;累计已收集了近200个树种3 000余个家系的种质资源。我国桉树遗传育种研究已取得显著进展,主要包括:①几个主要树种的轮回选择和世代改良,仅尾叶桉(E. urophylla)进入了第3个世代;②杂交育种的成效显著,培育了目前仍主栽的DH32-29和DH33-27等优良杂种无性系;③无性系育种结合无性繁殖技术(尤其是组织培养)的研发,极大地推动了无性系林业的发展;④开发了多种分子标记,包括基于新一代测序技术的标记,并基于分子标记利用连锁作图和关联分析的方法,在尾叶桉等6个树种中检测了与生长、材性和/或抗逆等性状相关的基因组位点;⑤已对逆境响应、激素和木材形成等相关的功能基因进行了克隆和表达分析,一些功能基因显示了较好的育种应用潜力;⑥已优化遗传转化体系,获得了转基因植株,并尝试了基因组编辑的可行性。但是,我国桉树遗传育种研究仍面临诸多挑战,如基因型×环境互作的复杂性和高质量基因组/泛基因组的缺乏,种质资源流失,新无性系缺乏,尚待从头克隆和鉴定具有育种价值的优异基因,基因组选择实用性有待探索,遗传转化率需进一步提高等。桉树遗传育种研究对促进我国林业生产的意义是显著的,将有望在高世代改良、种质资源的长期评价、杂种优势的机制与利用、基因组选择的有效应用和转基因与基因组编辑技术等方面取得突破。     

马尾松种子园无性系亲本多性状联合选择

对马尾松种子园无性系亲本的产籽率、木材密度和11年生子代的材积生长量性状进行研究分析,以选择速生、优质、结实高产的种子园建园材料。结果表明:不同无性系的子代在树高、胸径、材积及产籽量、木材密度等性状上存在极显著差异。以材积、产籽量、木材密度为主要指标,选择出花期一致且三性状兼优的无性系20个,其单株材积均值0.076 8m3/株,比对照的增长206.1%,遗传增益122.7%;其产籽量均值为159.6g/株,比产籽量均值增长90.8%,遗传增益74.5%;木材密度为0.514 3g/cm3,比木材密度均值的增长7.8%,遗传增益5.6%。     

齐齐哈尔地区红松种子园遗传改良措施初探

林木种苗是生态建设的重要基础,创优种子园建设是搞好林木种苗工作的基础。本文作者对红松初级种子园采取系列改良措施进行了探讨,通过去劣留优提高种子园的遗传效益,通过建立第二代种子园,提高良种的遗传品质等,紧密结合本地区实际,给出了红松种子园遗传改良措施。     

青海云杉自由授粉家系遗传变异与基于BLUP的改良代亲本选择

【目的】最佳线性无偏预测(BLUP)方法是对遗传种质在不平衡环境下利用混合线性模型方程对育种值进行无偏预测,可有效估算与剔除环境效应,反映真实遗传效应,有较高精确性。应用BLUP方法估算育种值用于改良代亲本选择,对于青海云杉的遗传改良具有积极的参考价值。【方法】本研究在对13 a和14 a的两批青海云杉种子园自由授粉子代测定林的树高遗传分析基础上,利用BLUP方法,通过构建亲缘关系矩阵,对树高育种值进行估测。【结果】结果表明家系及家系和区组互作效应显著影响树高。两批青海云杉种子园自由授粉子代树高的家系遗传力分别为0.17和0.36,单株遗传力均为0.07。基于混合线性模型的BLUP方法估算家系亲本无性系树高育种值和真实树高、单株树高预测值和真实值均具有极显著相关关系,相关系数分别为0.99和0.86。根据家系亲本无性系育种值选出20个优良家系,根据优良家系后向选择母本无性系建立改良种子园的树高现实遗传增益分别为36%和26%。根据单株树高育种值采用配合选择方法从两批家系试验林各选出20个改良代优树,根据前向选择子代优良单株的树高预期遗传增益分别为7.6%和7.9%。【结论】对比后向选择和前向选择树高的遗传增益发现,青海云杉高世代育种中可优先后向选择,选择优良家系母本无性系建立1.5代改良代种子园。     

杉木第2代种子园半同胞子代测定及早期选择

在福建省沙县官庄国有林场对杉木第2代种子园半同胞子代进行研究。结果表明,杉木第2代种子园半同胞子代保存率和生长性状在家系水平上均有统计学意义,并受到中度或中度偏下遗传控制。较树高、胸径而言,以材积为指标进行选择可获得更大遗传增益。据连续4 a调查数据从参试家系中综合选择出6个优良家系和12株优良单株,选择效果明显。同时,选择出9个生长不良的家系为第2代种子园疏伐对象,以此措施提高杉木第2代种子园种子遗传品质。     

浙江省公益林中杉阔混交林群落组成与环境解释

【目的】分析浙江省公益林中对杉阔混交林和阔杉混交林群落组成及其分布影响最为显著的环境因子,为亚热带杉木人工林珍贵化改造和珍贵树种保护提供合理的科学依据。【方法】采用双向指示种分析(TWINSPAN)和典范对应分析(CCA)方法,针对分布于浙江省的427个杉阔混交林和阔杉混交林样地进行物种组成及群落结构分析。【结果】杉阔混交林可划分为5类群丛,阔杉混交林可划分为6类群丛。在杉阔混交林的5类群丛中与杉木伴生的树种主要为青冈(Quercus glauca)、木荷(Schima superba)、马尾松(Pinus massoniana)和黄山松(Pinus taiwanensis)等;土壤厚度、坡向和坡度等是影响杉阔混交林群丛分布的主要环境因子。在阔杉混交林的6类群丛中,与杉木伴生的树种分别为马尾松、板栗(Castanea mollissima)、青冈、木荷、毛竹(Phyllostachys edulis)等;林龄、坡度和海拔等因素是影响阔杉混交林群落分布的主要环境因子。在杉阔混交林中,小叶青冈(Cyclobalanopsis myrsinifolia)、红楠(Machilus thunbergii)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)、甜槠(Castanopsis eyrei)和光皮桦(Betula luminifera)等珍贵树种与杉木对生境的选择较为接近;在阔杉混交林中,甜槠、天竺桂(Cinnamomum japonicum)、小叶青冈、柳杉(Cryptomeria japonica)、苦槠(Castanopsis sclerophylla)和青冈等珍贵阔叶树种与杉木对环境的选择较为接近。【结论】选择与杉木生境接近的伴生珍贵阔叶树种进行补植改造,可以有效提高造林成活率,有利于促进杉木人工林阔叶化进程。     

木札岭华山松树轮宽度年表的建立及其气候响应

研究秦岭东部地区树轮对气候因子的响应,为该区域森林资源管理及抚育更新提供数据,并为气候重建提供参考。     

中国马尾松遗传改良研究历程与成就

围绕中国马尾松遗传改良从20世纪50年代末的起步,70年代末80年代初开始的全面发展,到21世纪后现代生物技术的快速融入提升,较全面回顾了60多年3代人坚持不懈的科研历程及取得的主要成就,并着重总结南京林业大学马尾松课题组牵头或参与的优良种源筛选、优树选择、母树林与种子园营建、无性系选育、材性遗传改良、现代生物技术辅助育种等相关研究工作,及其创新与引领性作用、对社会的贡献和遗传改良经验。面对新的机遇与挑战,针对马尾松树种特点、现有研究基础及社会需求、结合生物学领域的发展趋势,进行了该树种的相关研究展望,认为未来该树种的遗传改良应围绕种质资源、多目标选育、家系与无性系林业需求、常规与现代生物技术融合等方面展开,同时需侧重抗松材线虫病、纸浆材、高产脂良种选育,将基础性和前沿性研究融入常规育种等领域,从而使该树种的遗传改良推向一个新高度。     

温州市森林生态系统碳储量研究

【目的】对浙江省温州市森林生态系统碳储量进行研究,摸清区域森林碳储量现状,为区域碳汇功能的评价提供基础数据。【方法】基于温州市2018年森林资源年度监测的马尾松林、其他松林、杉木林、柳杉林、柏木林、硬阔林、针叶混交林、阔叶混交林、针阔混交林、毛竹林等10种主要类型的森林资源监测数据,以及30个调查样地的实测数据,用平均生物量转换因子法计算不同森林类型的碳储量和碳密度,同时采用Pearson相关分析法对不同森林生态系统各组分之间有机碳储量进行相关性分析。【结果】2018年,温州市森林生态系统碳储量为81.70 Tg, 其中乔木层18.46 Tg,灌草层1.55 Tg,凋落物层1.02 Tg和土壤层60.67 Tg,分别占生态系统碳储量的22.60%、1.89%、1.25%和74.26%。温州市的森林生态系统碳密度为123.81 t/hm²,其中乔木层27.98 t/hm²,灌草层2.34 t/hm²,凋落物层1.54 t/hm²和土壤层91.95 t/hm²,土壤有机碳库为植被有机碳库的2.88倍。乔木层和土壤层有机碳储量是温州市森林生态系统的主要碳库,占全部森林生态系统有机碳储量的96.86%。乔木层碳密度最大的是柏木林,达到46.06 t/hm²;阔叶混交林碳密度最低,为20.50 t/hm²;土壤层中,碳密度最大的为柳杉林,达到136.97 t/hm²;最小的为其他松木林,为49.38 t/hm²。不同林分生态系统碳密度有一定差异,其中柳杉林碳密度最大(185.42 t/hm²),最低的是马尾松林(83.34 t/hm²)。各组分碳储量相关性分析表明,乔木层与凋落物层碳储量呈显著正相关关系(P<0.05),土壤层碳储量与森林生态系统碳储量呈极显著相关关系 (P<0.01),说明土壤层对整个生态系统碳储量的贡献最大。其他各组分之间相关关系均达不到显著水平。【结论】温州市森林生态系统碳密度略高于浙江省平均水平,但是低于全国平均水平,因此可以通过合理的森林经营管理措施提高森林碳密度。     

越南枯死松树症状特征和体内寄生线虫种类调查

为确定造成越南松林的枯死是否为松材线虫所为,对越南南部的林同省、中部的承天-顺化省、北部的广宁省的思茅松(Pinus kesiya Royle)、马尾松(P. massoniana Lamb.)和南亚松(P. merkusii jungh et de Vries)松树枯死现象及症状特点进行了调查,分别从52株枯死、濒死、健康松树木质部中抽取木质部样品,进行线虫分离,根据形态学特点确定这些松树体内寄生线虫的种类。调查发现松树在枯死过程中,树冠部分针叶失去光泽,逐渐褪绿变黄,进而褐红干枯,最后整个树冠变为褐色或红褐色,全株枯死,针叶下垂且当年不落; 随着病程的发展,松脂分泌逐渐减少,直至停止; 树干上有天牛产卵刻槽,死亡的松树上有天牛的羽化孔。在抽取的松树样品中分离鉴定到了泰国伞滑刃线虫(Bursaphelenchus thailandae)、悬臂伞滑刃线虫(B. gerberae)、中华伞滑刃线虫(B. sinensis)、树木伞滑刃线虫(B. silvestris)、托斯卡纳伞滑刃线虫(B. tusciae)、莱奴尔夫伞滑刃线虫(B. rainulfi)、云杉小蠹伞滑刃线虫(B. rufipennis)和伞滑刃属线虫未定种(B. sp.),调查中未发现重要检疫性病原松材线虫(B. xylophilus)。     

紫金山针阔混交林主要树种空间分布格局及种间关联性

【目的】明晰紫金山针阔混交林主要树种的空间格局及种间关系。【方法】根据1 hm²典型林分样地调查结果,计算了每个树种重要值,分析了种群胸径分布和主要树种在100 m²尺度下种群的空间聚集强度指标、种间联结系数与显著度。【结果】在紫金山针阔混交林区,重要值前7位的马尾松、栓皮栎、朴树、紫薇、短柄枹、椤木石楠、黄连木是主要树种; 除马尾松外,其余主要树种的幼苗、幼树数量均多于大树数量,属于进展种群。各主要树种种群的空间格局均属于集群分布,聚集强度大小为椤木石楠>紫薇>短柄枹>栓皮栎>朴树>马尾松>黄连木; 建群种马尾松空间格局随进展演替趋于随机分布。主要树种种群之间的总体关联性呈不显著正关联。7个主要树种构成的21个种对关联性中,13个呈不显著正联结,1个呈极显著正联结,以及7个呈不显著负联结,其中正联结多集中在地带性乡土树种之间。【结论】紫金山针阔混交林正向含有常绿成分的落叶阔叶林过渡。     

马尾松松材线虫病抗性无性系的筛选和遗传多样性分析

【目的】 松材线虫病是松属致命性的世界检疫性森林病害。筛选和创新抗性遗传资源是马尾松抗松材线虫病育种的重要基础。松材线虫病重灾疫区自然淘汰存留下来的马尾松资源,可能是开展马尾松抗松材线虫病育种潜在的重要遗传基础,值得进一步深入挖掘、系统评价和开发利用。本研究通过对110个对松材线虫病具有抗性表型的无性系进行遗传多样性、生长性状测定和保存率调查,综合评价其在抗性育种中的潜在价值。【方法】 通过接种松材线虫对马尾松的1 201个初选无性系进行筛选,并对110个具有抗线虫表型的重选无性系进行遗传多样性RAPD和生长性状评价。从14对SCAR分子标记引物中筛选通用性强、多态性位点高的两组引物,用于MuPS(Multiplex-PCR of SCAR markers) 反应扩增和遗传多态性位点检测。基于79个MuPS唯一型无性系群体,采用Popgene 32软件估算的遗传多样性,结合生长量和存活率指标,评估该批遗传资源在马尾松抗性育种中的潜在价值。【结果】 初选的1 201个无性系(来自251个马尾松初选家系),经松材线虫接种筛选后,获得110个无性系(来自初选家系中的81个),由两组引物扩增得到92种MuPS分型。其中,有79个无性系为单一的MuPS分型所完全准确识别(占71.81%)。基于79个具单一MuPS分型的无性系群体遗传多样性分析表明,群体所有位点的平均有效等位基因数(N_e)为1.508 1个,Nei’s基因多样度(H)为0.302 3,Shannon多样性指数(I)为0.459 1。无性系体间遗传参数差异明显,N_e变幅为1.012 8~1.998 1,H变幅为0.012 6~0.499 5,I变幅为0.038 5~0.692 7。具有抗松材线虫病表型的110个马尾松无性系存活83个。保存无性系间其生长性状存在显著差异,树高、胸径和单株材积生长量变幅分别为4.6~10.7 m,6.7~21.7 cm和0.012 3~0.189 4 m³,生长量最大的休3-3号无性系立木材积(0.189 4m³)为最小的无性系广27-2的(0.012 3 m³)15倍以上。【结论】 马尾松1 201个初选无性系,经野外人工接种松材线虫的抗性筛选后,110个无性系表现出对松材线虫病有显著的抗性表型,占初选无性系的9.09%。这些经过抗性筛选的无性系在材积生长性状上达到了极显著差异水平。这意味着在抗性改良基础上,进行生长量改良的策略是可行的。与已有的天然和人工育种群体的遗传多样性参数相比,本研究虽然经初选和抗性复选淘汰了90%以上的无性系,仍保留了群体中较高的遗传多样性。综上,笔者认为这批初选资源经抗性筛选存留的遗传资源,在马尾松抗松材线虫病育种研究中具有明显的潜在价值。     

黑龙江省红松和长白落叶松人工林树冠外部轮廓模拟

【目的】红松和长白落叶松是黑龙江省主要的造林树种,构建两个针叶树树冠外部轮廓预估模型,为进一步科学合理地经营人工林提供参考。【方法】采用黑龙江省红松和长白落叶松人工林中各50株解析木的枝条解析数据,以分段抛物线方程、修正Kozak和Weibull方程为基础模型,构建以样木为单一水平树冠外部轮廓的非线性混合效应模型,并对两树种的树冠轮廓进行比较。【结果】两树种树冠外部轮廓的分段抛物线预估模型包含的变量均为D_BH(胸径)、C_L(冠长)、C_R(冠长率)、H_D(高径比),修正Kozak和Weibull预估模型包含的变量为D_BH、C_R、H_D。加入混合效应后,各模型的拟合效果较基础模型均有所提高。修正Weibull方程对红松和长白落叶松的拟合效果最好,但与分段抛物线和Kozak方程之间的差别不是很大。对于红松,分段抛物线方程预估的树冠半径在靠近树冠基部要低于修正的Kozak方程和修正的Weibull方程; 对于长白落叶松,各模型之间的拟合效果差别较小。【结论】分段抛物线方程、修正Kozak和Weibull方程均能够对黑龙江省红松和长白落叶松人工林树冠外部轮廓进行比较准确的模拟。修正Kozak方程和Weibull方程包含的树木变量较少,参数估计相对简单,容易通过积分计算树冠体积及表面积。