试验地位于孟津, 地处豫西丘陵地区，34°49′ N，112°26′ E，属亚热带和温带的过渡地带，季风环流影响明显，年均温度18.3℃，最高温度38.0℃，最低温度-6.0℃。全年平均日照时数为2 270.1 h，月日照时数以4—8月最长，光照充足，有利于香椿快速生长期光合物质的运转。平均降水量1 352.3 mm，春旱严重，降水集中在4—9月，降水量为1 201.3 mm，占全年降水量的88.9%。土壤为褐土，腐殖质层有机质含量1%~3%，结构良好、质地疏松、蓄水能力好，弱碱性。

2009年，对豫西南范围内(南阳市林科所(LS)、淅川县(XC)、西峡县(XX)、南召县(NZ)、内乡县(NX))香椿资源进行实地调查，从中选出胸径在40 cm以上的香椿优良单株，共52个。2010年对收集的52个香椿优良单株种子播种繁育，并进行超级苗选择，即52个家系中生长较好的20个家系，每个家系选择4株超级苗，生长较差的32个家系，每个家系选择2个超级苗，年终进行高、径生长量调查，筛选出49个优良无性系。2015年，以2011年筛选出的49个香椿无性系(表 1)为母树，采取健壮、芽体饱满的无病虫害当年生枝条为穗条，以生长健壮、地径1.0~1.2 cm的香椿当年生播种苗为砧木，在河南孟津以嫁接的形式营建无性系试验林，试验采用完全随机区组设计，8次重复，2株小区，株行距3 m×4 m。分别于2015、2016、2017年底进行株高、胸径测量。并查阅该3年的气象特征(见表 2)。

单株材积采用下式计算^[12]:

采用SAS9.4软件^[13]对试验数据进行统计分析，调用SAS的GLM过程，指定区组、无性系及二者有交互作用的统计模型。调用SAS的CORR过程，对气象因子与无性系表型各指标进行相关性分析，计算Pearson积矩相关系数。

方差模型：

式中: Y_ij为第i区组无性系j平均值；μ为群体平均效应；B_i为第i区组效应；C_j无性系j效应；B_iC_j区组i与无性系j互作效应；e_ij为随机误差。其中，区组为固定效应，无性系及其与区组互作为随机效应。根据续九如^[14]提供的算法对遗传变异系数、表型变异系数、重复力、遗传增益及稳定性系数进行估算。

表 3表明，49个香椿无性系的株高、胸径及材积在3 a内无性系、区组间均差异极显著，无性系和区组的互作效应仅对1 a生香椿的胸径、株高无显著影响，说明无性系间生长差异大，有进行优良无性系选择的可能。随着树龄的增加，株高、胸径及材积的平均值、变异幅度均逐年增大，表明可用表型生长性状对无性系进行选择；3 a生的株高、胸径及材积分别为5.24 m，6.09 cm，0.009 m³·株^-1，比2 a生(3.61 m，4.52 cm，0.004 m³·株^-1)增长了0.45，0.34，1.50倍，比1 a生(2.54 m，2.43 cm，0.000 8 m³·株^-1)增长了1.06，1.51，10.03倍。

图 1显示，株高、胸径和材积的遗传变异系数随树龄增加呈现不一致的变化趋势，株高、材积的遗传变异随树龄增加而减小，且材积变异系数有稳定的趋势；而胸径的遗传变异系数随树龄增加先减小后增大，变幅(5.05%~5.49%)小，亦趋于稳定。3个性状的表型变异系数逐年减小，重复力逐年增大。3 a生时，株高、胸径和材积生长的表型变异系数分别为17.6%, 18.7%, 45.1%；无性系重复力达到3 a间相对最大，分别为0.55、0.50、0.67，超过或接近50%，重复力高。3 a生的材积遗传变异系数、表型变异系数均达3 a间最小，重复力最高，高于株高和胸径，说明该性状可用做香椿优良无性系评价指标。表 4表明，2015—2017年，无性系之间的胸径、材积增长量分别呈显著差异和极显著差异，再次表明材积可做优良无性系评价指标。图 2回归分析显示，2015—2017年，香椿无性系3 a生材积与株高、胸径和材积增长量的回归方程分别为：y = 0.002 7x + 0.001 6，R² = 0.273 6；y = 0.004 1 x - 0.006 2，R² = 0.773 8；y = 1.069 1x + 0.000 2，R² = 0.978 7，材积主要受胸径生长影响，受株高影响不大。

图  1  香椿无性系各性状遗传变异系数及重复力

Figure 1.  Genetic variation parameters and repeatability of different traits in T. sinensis clones

图  2  香椿无性系3 a生材积与其株高、胸径及材积增长量的关系

Figure 2.  Relationship between three-year volume and the height, DBH and volume growth of T. sinensis clones

为选择速生大径材的无性系，采用独立淘汰法对49个香椿无性系进行优良无性系的筛选。以3 a生材积及2015—2017 a材积增长量为二组筛选指标，每一组中性状排名前20%才被纳入优良无性系范畴(表 5)。中选的优良无性系为XC18-2、XC30-2、XC34-1、XC34-2、XC19-2、LS2-3、XC2-1、XC2-2、LS2-4和XC27-1，共10个无性系。其中，XC18-2的3 a生材积排第1(0.013 0 m³·株^-1)、材积增长量(2015—2017 a)排第2(0.011 0 m³·株^-1)，XC30-2的3 a生材积排第2(0.011 9 m³·株^-1)、材积增长量排第1(0.011 0 m³·株^-1)。图 3显示，中选香椿无性系株高、胸径和材积的遗传增益随着树龄增加而增大，其中，材积的遗传增益最大，1~3 a生材积的遗传增益分别为4.61%、12.54%、17.38%。独立淘汰法排名前12香椿无性系的稳定性系数b值均大于1，说明中选的10个香椿无性系对年份环境敏感，在不同年份差异大且稳定性差。表 6表明，材积与年总降水量、日均降水量、株高呈显著正相关关系，相关系数分别为0.998 9、0.999 4、0.998 1，不同年份无性系差异大稳定性差可能与年降水量有关。

图  3  优良香椿无性系的遗传增益

Figure 3.  Genetic gains of superior T. sinensis clones

我国栽培香椿的历史悠久，关于香椿无性系林木改良相关报道较少。本研究以49个优良香椿无性系为试验材料，对其表型生长性状进行比较及遗传参数的估算。李光友^[15]等对不同杂交桉在冷凉区的生长分析发现，家系与区组的交互作用对1、3、5 a生杂交桉树高、胸径和材积均有显著影响，指出环境和遗传因素对参试家系的生长具有交互影响和联合的促进作用。本试验中，香椿无性系连续3 a株高、胸径及材积在无性系、区组及二者区组互作效应下呈极显著差异。无性系间生长性状差异显著为优良无性系的选择提供了可能；区组及无性系与区组互作效应显著，表明香椿无性系对环境敏感，在参试香椿进行优良无性系选择时，应充分考虑其与环境的互作。

遗传变异系数反映的是性状遗传变异的相对大小^[16]，本试验中，对香椿无性系各性状的遗传参数估算发现，随着树龄的增加，株高、胸径和材积的遗传变异系数变小，趋于稳定遗传。张海燕^[17]报道了70个香椿优树半同胞子代家系林4 a生的树高、胸径、材积的表型变异系数为33.68%、32.41%和86.49%，而本试验中3 a生香椿无性系株高、胸径、材积的表型变异系数分别为17.6%、18.7%、45.1%，均为3年间最小，约为前者报道的表型变异系数的1/2，参试香椿生长表型变异系数小，这可能与经由二级筛选的无性系间生长表型差异不大。3 a生时，树高、胸径、材积重复力超过或接近50%，重复力高，说明无性系生长性状变异受到无性系基因型控制程度高。

本研究以稳定性高、重复力高的3 a生香椿无性系材积及其生长量为指标评价香椿无性系，筛选出10个优良无性系，中选优良无性系株高、胸径、材积的遗传增益分别为4.34%、5.00%、17.38%，较孙鸿有等^[8-9]种源选择和陈建等^[10]家系选择，遗传增益小，这可能与本试验中的香椿无性系是经超级苗二级筛选而来，生长各性状优良性较佳。对中选优良香椿无性系进行稳定性系数b的估算中发现，中选10个香椿无性系对年份环境敏感。张海燕^[12]在福建邵武开展29个香椿种源试验，树高、胸径和单株材积均与年均降水量等呈极显著的正相关，纬度较低、降水量较多、气温较高和无霜期较长地区适宜香椿的生长。本研究中材积与年总降水量、日均降水量有显著正相关关系，相关系数达0.998 9、0.999 4，不同年份无性系差异大、稳定性差可能是年降水量差异所致。

香椿在苗期生长阶段，无性系之间的株高、胸径和材积生长差异极显著，3 a生时，材积变异参数最小，材积增长量差异极显著，且3 a生材积跟材积增长量、胸径增长量呈高度正相关。通过独立淘汰法选择出XC18-2等10个香椿优良无性系，中选的香椿优良无性系遗传增益高，株高、胸径、材积的遗传增益分别为4.34%、5.00%、17.38%，但稳定性较差，这可能与年份降水量有关。