研究材料来源于浙江省金华市兰溪苗圃木荷一代无性系种子园(29°08′16″ N，119°27′47″ E，平均海拔高度42 m，年均温度17.7 ℃，年均降水量1 438.9 mm)。种子园面积20 hm²，共142个亲本无性系，分为17个生产小区，小区内无性系配置以随机与调整相结合定植，株行距5 m×5 m，2013年进入正常开花结实期。研究对象为种子园第4和6小区内进行，其中第4小区调查对象为该小区内正常开花结实且均匀分布的9个无性系(11、12、13、15、17、21、24、26和27号)，原产地均为福建省建瓯市(27°02′ N，118°19′ E，海拔高度100~300 m)；第6小区调查对象为该小区内正常开花结实且均匀分布的10个无性系(5、29、33、43、60、61、64、70、72和103号)，其中5号原产地为浙江省龙泉市(28°05′ N，119°08′ E，海拔高度100~300 m)，29、33和43号原产地为福建省建瓯市(27°02′ N，118°19′ E，海拔高度100~300 m)，60、61和64号原产地为福建省三明市(26°17′N，118°19′ E，海拔高度134 m)，70和72号原产地为福建省南平市(27°43′ N，119°03′ E，海拔高度673 m)，103号原产地为江西省鹰潭市(28°21′ N，116°81′ E，海拔高度44 m)。

花期观测和花量调查采用固定标准株法，每个无性系选择生长中庸的5棵标准分株进行一级侧枝数(主干上着生的侧枝数)和花量的调查及花期观测。统计方法如下：在树冠中部东、南、西、北4个方向上各选择一个生长正常的一级侧枝，每2 d分别统计其上的花朵数并计算一级侧枝的平均花朵数量，一级侧枝数与平均花朵数量的乘积即为整个植株的花朵数量^[16]。花期各时段的确定标准为^[16-17]：每株有15%花朵开放的日期为始花期，每株有45%花朵开放的日期为盛花期，每株有90%的花朵开放的日期为末花期。

2014—2016年兰溪市木荷种子园的温度和降雨量信息由兰溪市气象局提供。

相对开花强度是植物花资源空间分布的一个指标，也可能影响花粉的运动模式，其计算方法为：某植株的相对开花强度=该植株开花高峰日产生的花数/该群体中植株在其开花高峰日产生的单株最大花数^[18]。开花强度的偏斜度^[19]是对开花强度频率分布偏斜方向及程度的度量，其计算方法为：开花强度的偏斜度(g)=m₃/m₂^3/2。式中，${m_2} = \sum {\frac{{{{(x - \bar x)}^2}}}{n}} $, ${m_3} = \sum {\frac{{{{(x - \bar x)}^3}}}{n}} $，其中x为每个植株的开花强度，x为植株平均开花强度，n为观测植株数。

无性系之间花期同步指数(C)采用Gunaga等^[6]提出的方法计算：

花期同步指数$(C) = 2\sum\limits_{i = 1}^n {\left( {{P_{ij}} \times {P_{ik}}} \right)} /\left( {\Sigma P_{ij}^2 + } \right.\left. {\Sigma P_{ik}^2} \right)$

式中：P_ij为第j个无性系在第i天进入盛花期植株的比例，P_ik为第k个无性系在第i天进入盛花期的植株比例，n为花期观测天数，P_ij×P_ik为无性系j与k的开花联合概率。当两个无性系的花期完全重叠时，C=1，不重叠时C=0，部分重叠时0 < C < 1。

以年度为重复，对各无性系与其它无性系的平均花期同步指数的差异显著性作单因素方差分析。以年度内各无性系的花期同步指数为统计值做年度间相关分析。用Pearson相关系数进行无性系的始花时间、花期持续时间、开花数及座果数之间的相关分析。统计分析借助SPSS 20.0软件进行。

木荷单花一般在清晨开放，依其形态和散粉特征可分为3个时期：(1)花瓣松动至花药完全开裂；(2)柱头伸长，顶端乳突状突起明显，不断分泌粘液；(3)花药全部开裂或枯死，柱头变褐或枯黄，花瓣卷缩枯萎。通过对各无性系花期分析(图 1)可以看出，无性系开花持续时间为10~28 d，2015年内，15、33和60号无性系开花最早，并最早达到开花盛期，33、61和64号最早进入开花末期；2016年内，60号开花最早，较2015年晚2 d，并最早达到盛花期，33号最早进入末花期。年内和年间各无性系的始花期、盛花期和末花期的日期及各时段持续天数存在较大的差异。例如，2015年内64与72、103号无性系盛花期仅有2 d重叠。在整体水平上，2016年种子园各无性系的始花期、盛花期和末花期较2015年存在较为明显的延迟现象。进一步分析花期物候进程发现，2014年积温(6 202.2 ℃)略高于2015年(6 162.6 ℃)。2015年仅存在一个开花高峰时段(5月27日)，降雨量仅4.4 mm，而2016年存在两个开花高峰时段(5月25日和6月3日)，其中第1个开花高峰时段降雨量与2015年基本相同，为4.1 mm，而第2个开花高峰时间降雨较多，为33.2 mm(图 2)。种子园内无性系分株开花强度的主要分布频度在1.0%~30.0%之间(图 3)，其分布频度的偏斜率为1.88；其中以10.0%左右的开花强度分布频度最高，达到总频度的42.4%。

图  1  木荷种子园无性系花期观测结果(月-日)

Figure 1.  Observation result of flowering period of S. superba clones (month-day)

图  2  木荷种子园无性系在各时段开花比例与降雨量

Figure 2.  The proportion of clones from S. superba seed orchard and rainfall pattern in the flowering phenology

图  3  木荷种子园无性系个体相对开花强度的分布

Figure 3.  Frequency distributions of relative flowering intensity in S. superba seed orchard individuals

木荷种子园无性系的始花时间、花期长度、开花数、座果数之间的相关分析结果显示(表 1)，始花时间与开花数和座果数存在负相关关系，而与花期长度存在正相关关系。花期长度与开花数和座果数均成极显著正相关关系，开花数与座果数间也存在极显著的正相关关系。表明开花数多的无性系比开花数少的无性系花期更长、座果数更多，花期持续时间长的无性系比花期持续时间短的无性系座果数更多。开花数目多、花期长均有利于提高植株的座果率。

从图 4可以看出，木荷种子园内约75%的无性系之间的花期同步指数大于0.6，表明这些无性系之间的花期同步性较高，但仍有约14%(2015年)和13%(2016年)的无性系间的同步指数低于0.5，这不利于木荷种子园内无性系之间充分的随机交配。花期同步指数在无性系组合间有明显的差异(表 2)，如以2015年的观察结果为例，17、24号与其它无性系花期同步指数均较高，整体水平分别为0.857和0.854，而5、72号与其它无性系花期同步指数均较低，分别为0.558和0.552。同一无性系与其它无性系的花期同步指数也有较大差异，如17号无性系与21号花期同步指数达到0.981，但与29号的同步性则为0.599，而11号无性系与其它无性系的同步指数变化则相对较小。

图  4  花期同步指数范围内无性系所占比例

Figure 4.  The proportion of clones into class of flowering synchronization

2015年度内木荷种子园各无性系的花期同步指数主要集中在大于0.8的范围内，大于0.9的无性系相对较多；而2016年度内各无性系在大于0.6的各个范围内分布较为均匀，0.8~0.9范围内分布的无性系则相对较多(图 4)。2015年和2016年平均花期同步指数变动系数分别为12.02%~46.48%和15.38%~51.20%，平均为25.21%和26.28%(表 3)。方差分析表明，2015年(F=5.842，P < 0.01)和2016年(F=4.818，P < 0.01)年度内无性系的平均花期同步指数均存在极显著变异。

从整体来看，木荷种子园内无性系年度间花期平均同步指数变化范围为0.406~0.857，平均为0.737。方差分析结果表明，年度间花期同步指数间不存在显著变异(F=1.387，P=0.247>0.05)，2015年与2016年的花期同步指数呈正相关(r=0.229，P=0.361>0.05)，但未达到显著水平(图 5)，说明木荷种子园无性系的花期同步指数具有一定的相对稳定性。

图  5  2015年与2016年年度间花期同步指数相关分析

Figure 5.  Analysis of correlation of flowering synchronization between 2015 and 2016

植物开花物候受许多因素的影响，研究表明，开花物候不仅与植物类群的系统发生及遗传特性有关^[20]，还与环境条件(如纬度、海拔高度、湿度和温度等)有密切的联系^[21]。本研究中，木荷种子园无性系与保存在浙江省龙泉市的优树无性系的开花持续时间基本一致，但种子园无性系的始花时间早于浙江龙泉的同一无性系^[16]，这可能与两地不同的土壤环境、海拔高度和降雨量等气候条件有关。木荷种子园无性系年度间开花物候表现出较为明显的差异性，2016年始花期、盛花期及末花期均较2015年延迟，这与上一年的年积温有关。2015年仅有一个开花高峰期，表现出一种集中开花模式^[18]，而2016年具有两个开花高峰期，这应与年度气象影响有关，2016年降雨量相对较多，阴雨天气和较低的温度是木荷开花模式及造成花期延迟的重要环境因素。相对开花强度被认为是植物花资源空间分布的一个指标^[22]，它会影响到植物花粉的运动模式^[23]。多数植物具有较低的相对开花强度^{[18, 22]}，如准噶尔无叶豆(Eremosparton songoricum(Litv.) Vass)^[24]、血水草(Eomecon chionantha Hance)^[25]的相对开花强度分布频度均集中在10%~30%。本研究发现，与大多数植物一样，木荷种子园无性系具有较低的相对开花强度，分布频度集中在1%~30%之间。种子园无性系个体开花强度的偏斜率为1.88，高于Herrera^[18]对30种灌木群体(1.59)和Buide等^[22]对Silene acutifolia Link ex Rohrb(1.45)的研究结果。木荷无性系开花强度频度分布严重偏斜，表明在种子园内具有相对开花强度极高的无性系(21和29号无性系)。开花物候对植物生殖成功具有明显的影响^[21]。相关分析结果表明，木荷种子园无性系的开花数和开花持续时间分别与座果数存在极显著的正相关关系，此结果与马文宝等^[24]和孙颖等^[26]的研究结果一致。这些特点表明，对木荷种子园无性系而言，开花数量大，有利于吸引更多的传粉者，从而增加了传粉者对每朵花的传粉机会；而花期持续时间长，也更有利于提高传粉者的最后传粉效果，从而提高座果机会。

无性系花期同步性分析是种子园管理和无性系再选择要考虑的基本因素^{[10, 27]}。木荷种子园无性系组合间，年度内各无性系花期与其它无性系花期同步指数间均存在不同程度的差异，这进一步证实了无性系之间花期的同步性差异在林木种子园中是普遍存在的^{[6, 12, 28-29]}。木荷种子园无性系的花期同步性指数在年度间基本相同，分别为0.758(2015年)和0.713(2016年)，而在不同产地间无性系的花期同步指数存在明显差异，如17和21号(福建建瓯)与来自相同产地的(如福建建瓯的12和13号)无性系的花期同步指数均较高，而与来自其它产地的(如来自浙江龙泉的5号和福建南平的72号)无性系的花期同步指数均较低，这表明产地温度、海拔高度和经纬度等环境气候条件和遗传特性是影响木荷种子园无性系花期同步性的重要环境和遗传因素。各无性系花期同步指数存在极显著差异，变异系数25.8%，说明无性系之间进行同步指数的筛选和优化具有较大潜力。木荷种子园各无性系开花同步指数在年度间均有一定程度的变化，但年度间花期同步指数存在正相关关系，说明具有较高的参考价值。种子园无性系之间花期同步稳定性使得在整个花期的每个无性系均能接受到其它无性系的花粉，同时也能为其它无性系提供花粉^[12]。2015年和2016年花期同步指数大于0.5的无性系的比例差别不大，分别为86%和87%，表明木荷种子园无性系年度间花期同步性处于相对稳定的状态。有学者指出，花期同步指数与环境条件(如温度、降雨量和海拔高度等)有密切的联系；如辐射松种子园无性系在高温、高降雨量年度的花期同步指数呈现显著下降的趋势^[12]，而油松种子园无性系在18 a时花期的连续降雨则使得无性系之间花期的同步性显著提高^[10]。本研究中，木荷种子园2015年(24.4 ℃)和2016年(24.8 ℃)的温度无差异，2016年花期的连续降雨也未显著降低无性系之间花期同步性指数，因此，推测木荷花期同步性自身遗传特性影响的可能性较大。

连续2 a对木荷无性系种子园中19个无性系进行花期物候调查。相关分析结果表明，开花数多的无性系比开花数少的无性系花期更长、座果数更多，花期较长的无性系比花期较短的无性系座果数更多。无性系平均花期同步指数较高，但无性系间花期同步指数存在显著差异。年度间平均花期同步指数较为稳定，不存在显著变异。可根据花期同步指数对无性系进行筛选和优化，同时辅以人工授粉等措施弥补花期同步性差异，以达到提高种子园种子产量和质量的目的。