林木地理变异与种源试验课件.ppt

1、第四章 林木地理变异与种源试验Geographical variation and provenance test 目 的（Objectives）l了解林木种内变异层次l了解林木地理变异的一般规律l理解开展种源试验的目的和作用l掌握种源试验方法，以熟悉的树种为例说明方法的具体运用标标 题（题（TopicsTopics）l林木种内不同层次的变异l林木地理变异规律l种源试验l优良种源供应途径一、林木种内不同层次的变异l林木普遍存在着遗传变异现象 树种之间的差异l造林时选择合适的树种。种内的变异l研究树种内变异模式、变异的性质与数量，是制定树木改良计划的基础工作。 lVariation in nat

2、ural forestslThe variation in autumn colouring, caused by differences in growth rhythm in a planted birch stand. lA standard stand selected as comparison material for genetically improved materiallIn this lodgepole pine provenance trial the provenances from the most maritime area have not adapted to

3、 the winters in eastern Finland. The differences in growth and quality between the stand lot and the plus tree progeny are clearly evident in the progeny trialThe photograph shows the wood of two 12-year-old silver birches (Betula pendula). Both trees have better than average growth. The wood on the

4、 left has a high proportion of large-vacuoled tracheids and the density is low. In contrast, the wood on the right has few and the density is correspondingly high. 1、地理（或种源）变异l一个树种分布在广大地区，由于突变、自然选择和隔离等原因，分化并产生了种内不同的地理生态种群。l种内地理种群的变异有连续变异连续变异与不连续变异不连续变异之分。连续性变异产生渐变群渐变群变异模式。l一般来说，林木的地理变异是显著的，特别是与适应性有关

5、的性状更是如此。2、林分间的变异l一般林分间的变异是小群体取样造成的。如通过择伐、间伐或其它营林活动，改变了天然群体的遗传结构，造成立地内林分间的遗传分化。如有的林分干形通直，而附近有的林分干形弯曲。其原因往往是过去拔大毛伐去了干形通直高大的林木，留下干形弯曲的林木让其传子接代。3、个体间的变异l同一林分个体间的差异是十分明显的。许多经济性状在个体林木间变异很大，这种变异为林木改良提供了良好的机会。l优树选择或无性系选择 4、个体内的变异l个体树木内部的变异只发生在某一性状上。如木材比重，不同部位的木材其比重不同；叶片，同株树的阳面叶与阴面叶也是有差异的；同株树不同部位的枝条，其扦插生根能力也

6、有差异。l在进行单株间变异研究时，应在相同类在进行单株间变异研究时，应在相同类型和相同部位采样。型和相同部位采样。 二、二、林木地理变异规律1、地理变异的一般模式l 一个树种虽然在最初可能具有类似的基因组成，由于在分布区中承受多种环境选择压力时，适应该环境条件的基因型保留下来，不适应的则被淘汰。l种群间的差异主要是种群间基因频率的不同种群间基因频率的不同，以及平衡点的遗传结构不同平衡点的遗传结构不同产生的。这就是地理种源形成的遗传基础。（1）连续变异 很多树种分布范围广阔，从低海拔到高海拔，如从低纬度到高纬度，从温暖到寒冷，从湿润到干燥等可能是连续递增或递减，林木群体内性状的变异常常也随之是连

7、续的，且与环境条件变化的梯度相平行，并逐步形成单向渐变群的变异模式。渐变群：遗传变异是渐进的，或连续变异的种群。 （2）生态型变异l 由于地理隔离、生殖隔离、自然选择或人工选择等作用的结果，形成了生态型群体。l生态型：长期适应于一定环境条件而产生的遗传上有差异的群体，如旱生型、湿生型、盐碱型（3）随机变异l看不出与环境有相关的变异。 l臭椿种源试验采集到了南到湖北，东到胶东半岛，北到河北承德，西到新疆哈密等地的16个种源，从种子千粒重看，产地变异是随机的，当年生苗木生长也不规则，相邻种源的差异近乎分布区两端的差异。 2、地理变异的一般趋势（1） 北 一 南或冷 一 暖趋势l同一树种南方的种子所

8、育的苗常比北方的长的快；春天发叶晚；少受晚霜危害；秋天落叶晚；生长时间长；无显著的秋色变化；对冬季严寒的抵抗力差。（2） 旱地到湿地的变化趋势l 与生长干旱地区的树木相比，湿地所长的树木通常长得快，种子小，根系浅，叶色更绿。（3） 海拔高低的趋势l垂直高度相差一公里，伴随而发生的气候变化往往相当于水平距离几百公里的变化，因此，选择所起的作用会造成高低海拔间树木的差异。l由于不同垂直高度的林木间的基因交换频率比水平分布的不同群体间的交换频率要高得多。基因的频繁交换，会阻止高低海拔种群间发生遗传变异。l所以，从地形陡峭地区采样试验，往往看不到高低海拔种源间的差别；在海拔高度逐渐变化的情况下，可能会

9、产生渐变群。（4） 随机地理变异l在小面积上，特别是没有很大气候差异的地方，也有微小地理差异显示出来。l例如，某些林分的树木能较其它林分的生长快10 一 15%，在这种情况下，一般不能显示出遗传变异与环境之间的关系。3、影响林木地理变异的因子（1） 树种分布范围的大小l 影响树木地理变异的主要因子。一般而言，树种分布区大，则变异大；分布范围小变异小。（2） 树种分布范围内环境因素多样性l 分布区环境 条件越复杂，则种内群体的遗传变异愈大。（3） 分布区的不连续性l在具有连续分布区的种内，其基因交流频繁，种群不可能在遗传上有很大差异。相反，由于隔离等原因，相邻 小种在遗传上也完全不同。（4） 某

10、些未知的因素l有的树种分布范围较大，而遗传变异很小；有的分布范围小，但遗传变异较大。l美国脂松、美国侧柏等树种分布范围相对较大，但地理变异相对较小；而台湾松分布区较小，但有相对大量的变异。出现这种特殊现象的原因还不清楚，可能包括突变、迁移、选择等因素。三、种源试验1、概念种源：同一树种分布区内，一批种子或苗木的来源或 原产地。种源试验：对地理起源不同的种子或其它繁殖材料， 放到一起所做的对比试验。产地：繁殖材料的原始采集地点。种源选择：为某一造林生境选出最佳种源的过程。2、目的和作用（1）理论上研究林木地理变异规律，阐明其变 异模式，变异与生态环境和进化的关系；（2）生产上是通过种源选择，为各

11、造林生境选 择适应性强、产量高的种源，划分种子调 拨范围，制定种子调拨区划方案；（3）保存种质资源，为今后进一步开展育种工 作创造有利条件。 3、种源选择的实际效果（1）提高林木生长量l油松种源试验协作组11个试验点19个种源7年生苗高结果分析表明，种源间的差异是极显著的，占总变量的40 一 75%；l侧柏种源试验协作组17个试验点23个种源2年生苗高结果分析表明，种源间的差异也是极显著的，占总变量的29.2 一 91.5%；l美国的花旗松种源，西部比内陆种群生长快35%。（2）改进干形和提高木材品质l干形：欧洲赤松种源试验发现，波罗地海沿岸种源的树干特别通直，其它地区则较差；英国小干松种源试

12、验发现，阿拉斯加种源的干形较其它的通直；l木材密度的地理变异：欧洲赤松13个种源中，最好比最差的密度大9.5%；21个云杉种源间差异达12.2%；落叶松不同种源木材比重变动在0.366一 0.411%，差异达20%。（3）提高林木抗逆性l美国火炬松种源试验，密西西比河以西地区的种源，较来自以东地区的抗锈病力强；l丹麦从南欧引入的冷杉，抗旱性强，生长旺盛，对小蠹虫的抗性也强；l法国从波兰引入的云杉，萌动晚，抗晚霜能力显著优于当地种源；l杉木南带种源比中带中心产区种源抗病性强。4、种源试验方法l全分布区试验：确定分布区内各种群之间的变异模式和大小l局部试验：为栽培地区寻找最适宜的种源（1） 采种点

13、的确定l采种点的确定应根据树种的分布特点、试验目的和条件而定。l生态条件越复杂点就要越密。l一般成水平分布的树种，可在分布区范围内相隔一定纬度或经度设立网格，在每一网隔中取样。也可以按等温线、等雨线、湿润度等分带取样。分布范围狭窄、重要环境因素成垂直梯度变异的树种，采用平行海拔或温度和雨量梯度进行布点。l分布区广的树种一般取50 一 200个样；分布区小的树种一般取样20 一 30个。（2） 采种林分和采种树l采种林分起源明确；组成和结构一致；最好是天然林；面积和密度应能保证异花授粉；林龄应达大量结实期；有代表性；避免从仅有几株树的地点采种。l采种树优势木或亚优势木；不能少于10株，25 一

14、50株更好；母树间至少相隔30 一 40米；避免从孤立木采种。（3） 采种记录l地点：行政区划，自然地理外貌名称，经纬度l种名：种名，俗名l地形：海拔，坡向，坡度l土壤：母岩，土层厚，PH值l主要伴生乔灌木种类及盖度：l气候：l林分调查因子：l种子生长情况及采收处理过程：l种子品质鉴定：l采种日期：（4） 苗期试验l目的确定各种源在苗期的差异培育造林试验用苗木研究苗期和成年性状间的相关l试验设计立地条件尽可能均匀一致；随机区组排列；重复3次以上；绘制详细平面布置图。l观测项目发芽，生长，物候，适应性和抗性，形态特征，生理生化指标（5）造林试验l目的了解不同种源对不同气候土壤条件的适应性、稳定性

15、和生产潜力l试验设计试验点的选定原则同采种点；立地条件尽可能均匀一致；按田间试验设计原则安排l试验阶段第一阶段在幼林阶段，主要了解适应性和生长的一般表现，找出优良种源，作为种源调拨的初步依据；第二阶段试验，试验期一般应不少于1/2 一 1/3轮伐期，主要了解干形、高、直径和材积生长，以确定生产力高的地区。l观测项目存活率、生长量、生长发育物候期及生长节律、适应性及抗性、个体的竞争特性、木材性状以及其它生理生化指标四、优良种源供应途径1、利用原产地的优良林分改建母树林；2、在原产地选择优树，建立优树无性系种子园；3、对于有希望的种源在做第二阶段试验的同时，建 立种子园或母树林。l杉木地理变异和种

16、源区划分研究杉木地理变异和种源区划分研究l该研究是林科院副院长、研究员洪菊生等人主持完成的“六五”国家科技攻关成果。通过10年三次种源试验研究，进一步搞清了杉木水平分布范围，首次系统地报导了杉木分布区主要42个山系垂直分布的上限和下限，弄清了其地理变异规律；在研究杉木地理种群基础上，将杉木分布区的种源划分成九个种源区，并为杉木各造林区初选出一批增产潜力大的优良种源，材积平均增长在20以上。该成果已在制定杉木种子区国家标准中应用，并在面上推广造林850万亩。1987年获林业部科技进步一等奖，1989年获国家科技进步一等奖。ll马尾松造林区优良种源选择马尾松造林区优良种源选择l该研究是亚林所荣文琛

17、副研究员等人完成的国家“七五”攻关成果。经对马尾松种源、林分和单株不同层次的遗传变异等方面的长期试验研究，将马尾松种源区划为三个带八个亚区。并为不同造林区选出适生优良种源15个，这些优良种源的材积生长在南带超过当地对照491043；在中带的东、中西区和四川区超过当地对照18716000；在北带超过当地对照2151418。目前已推广优良种源540多万亩。1994年获林业部科技进步二等奖。ll油松地理变异和种源区划研究油松地理变异和种源区划研究l该研究是林业所徐化成教授等人主持完成的“六五”国家科技攻关成果。通过分设于12个省（区）种源试验研究，揭示了油松地理变异的特点和模式，并将油松划分为九个种

18、源区，22个种源亚区，规定了“用本区种子造林，海拔不得超过500米”的用种方针，以此杜绝了种子远距离调拨问题。目前，已在河南、山西等11个省（区）的飞播、荒山造林及种子园建设中应用。该成果1987年获林业部科技进步二等奖。l湿地松、火炬松种源试验湿地松、火炬松种源试验l该研究是林业所潘志刚研究员等人主持完成的“六五”、“七五”国家科技攻关成果。通过10年研究搞清了湿地松、火炬松的地理变异规律，根据不同种源的生长、适应性（抗病虫害、耐寒等），分别选出了适应我国不同省（区）的适宜树种及优良种源，种源增益达24。并在不同气候带的13个省（区）营造了种源试验林、种子园、基因库，为树木改良提供了材料。目前已推广优良种源造林1314万公顷。该成果1992年获林业部科技进步二等奖。