毛白楊無(wú)性系苗期生長(zhǎng)參數(shù)分析

趙 燕，王 輝，李吉躍，李彥嬌

(1.河南科技大學(xué)林學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003； 2.河南科技大學(xué)化工與制藥學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003； 3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，廣東 廣州 510642；4.平頂山學(xué)院低山丘陵區(qū)生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 平頂山 467000)

毛白楊無(wú)性系苗期生長(zhǎng)參數(shù)分析

趙 燕1，王 輝2，李吉躍3，李彥嬌4

(1.河南科技大學(xué)林學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003； 2.河南科技大學(xué)化工與制藥學(xué)院，河南 洛陽(yáng) 471003； 3.華南農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)院，廣東 廣州 510642；4.平頂山學(xué)院低山丘陵區(qū)生態(tài)修復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南 平頂山 467000)

利用Logistic方程對(duì)6個(gè)毛白楊無(wú)性系苗高、地徑的年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)進(jìn)行擬合，并分析年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)律及生長(zhǎng)參數(shù)。結(jié)果表明：擬合效果顯著，相關(guān)系數(shù)均大于0.900；苗高和地徑的速生持續(xù)期分別為70～79 d和86～101 d，速生期內(nèi)的苗高生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的58.9 %～61.0 %，地徑生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的61.2 %～65.1 %；苗高、地徑年生長(zhǎng)極值與其實(shí)測(cè)值呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)均為0.990；苗高、地徑的年生長(zhǎng)極值均與各自的速生持續(xù)期、最大生長(zhǎng)速度呈顯著正相關(guān)。

毛白楊；無(wú)性系；Logistic方程；生長(zhǎng)參數(shù)

目前，我國(guó)每年的木材消耗量約4.0億m3，預(yù)計(jì)至2020年木材總需求量將達(dá)到4.7億m3，屆時(shí)將產(chǎn)生近3.0 億m3的供需缺口需依賴(lài)進(jìn)口[1]，大力發(fā)展速生豐產(chǎn)林是解決這一矛盾的有效途徑之一。

毛白楊是我國(guó)營(yíng)造速生豐產(chǎn)林的常用樹(shù)種之一。它作為我國(guó)特有的優(yōu)良鄉(xiāng)土樹(shù)種，具有生長(zhǎng)快、材質(zhì)優(yōu)良、抗逆性強(qiáng)和適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，其木材紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)，纖維含量高，易干燥，易加工，油漆及膠結(jié)性能好，可做建筑、家具、箱板及火柴桿、造紙等用材，也是制造膠合板的重要原料[2-3]。研究不同毛白楊無(wú)性系苗期苗高、地徑的生長(zhǎng)規(guī)律對(duì)于培育大徑階的毛白楊意義重大。目前，我國(guó)對(duì)毛白楊的研究主要集中在毛白楊的分子生物學(xué)、材性、抗逆生理生化特性等方面[4-7]，而關(guān)于毛白楊無(wú)性系苗期年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的研究較少，本試驗(yàn)以6個(gè)毛白楊無(wú)性系為試材，對(duì)各無(wú)性系苗高、地徑進(jìn)行連續(xù)調(diào)查，研究毛白楊無(wú)性系的年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，并建立了模型，為毛白楊優(yōu)良無(wú)性系優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為6個(gè)毛白楊無(wú)性系，其中無(wú)性系BTl7、S86來(lái)源于河北威縣苗圃，無(wú)性系30、46、50和83來(lái)源于山東冠縣苗圃。白色塑料花盆(高330 mm×口徑280 mm)，每盆裝土15 kg。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)在北京林業(yè)大學(xué)苗圃溫室大棚進(jìn)行。大棚規(guī)格為： 長(zhǎng)寬高為8 m×6 m×217 m，跨度0.7 m。棚頂和南北兩側(cè)用塑料薄膜封上，東西通風(fēng)，頂部透光率75 %～80 %，溫室內(nèi)溫度為20～30 ℃，相對(duì)濕度為50%～80%。試驗(yàn)采用隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)，每個(gè)無(wú)性系6株，6次重復(fù)。于2010年3月25日將毛白楊嫁接苗移栽到白色塑料花盆中，(每盆1株)。從5月5日(移栽后40 d)開(kāi)始，每10 d測(cè)量每株苗木的苗高與地徑，直到10月15日苗木生長(zhǎng)停止為止，共觀測(cè)17次。

1.3 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用Logistic方程擬合苗木年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)，方程為：Y=k/(1+ea-bt)，式中：Y為苗木累積生長(zhǎng)量；t為苗木生長(zhǎng)的天數(shù)；k為苗木年生長(zhǎng)極限值；a、b是參數(shù)，采用最小二乘法求得。通過(guò)對(duì)方程進(jìn)行求導(dǎo)，計(jì)算參數(shù)t1(速生期始期)、t2(速生期結(jié)束期)和t0(速生點(diǎn))[8-10]。數(shù)據(jù)采用Excel和SPSS 13.0統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 毛白楊無(wú)性系苗木各生長(zhǎng)時(shí)期的劃分

毛白楊無(wú)性系從3月下旬生長(zhǎng)期開(kāi)始到10月中旬生長(zhǎng)期結(jié)束，其生長(zhǎng)期約為200 d。根據(jù)t1和t2將苗木的年生長(zhǎng)進(jìn)程分為3個(gè)時(shí)期：生長(zhǎng)前期(0，t1)、速生期(t1，t2)和生長(zhǎng)后期(t2，封頂)，再加上苗木的成活期(從扦插到生根發(fā)芽的時(shí)期)，共4個(gè)時(shí)期。

建立毛白楊各無(wú)性系的Logistic生長(zhǎng)模型，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.900以上。用F值進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，均達(dá)極顯著水平(表1)。苗高擬合相關(guān)系數(shù)最大為0.996，最小為0.940；地徑擬合相關(guān)系數(shù)最大為0.950，最小為0.924。各無(wú)性系苗高極值k的變化范圍為110.38～143.29 cm，地徑極值k的變化范圍為1.03～1.43 cm。

表1 毛白楊無(wú)性系苗高地徑的Logistic模型

由表2可知，毛白楊無(wú)性系苗木苗高速生期始期最早為第51天(5月16日)，最晚為第67天(6月2日)；速生末期最早為第125天(7月31日)，最晚為第144天(8月19日)；速生期持續(xù)期為70～79 d，速生點(diǎn)為第88～106天(6月23日—7月11日)。無(wú)性系苗木地徑速生期始期最早為第57天(5月22日)，最晚為第69天(6月4日)；速生期末期最早為第143天(8月18日)，最晚為第167天(9月12日)；速生期持續(xù)期為86～101 d，速生點(diǎn)為第100～118天(7月5日—23日)。

毛白楊無(wú)性系苗高速生期持續(xù)時(shí)間占整個(gè)生長(zhǎng)期的比率為34.9 %～39.5 %，平均值為37.3 %，而速生期生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的比率較大，為58.9 %～61.0 %，平均值為59.7 %；地徑速生期持續(xù)時(shí)間占整個(gè)生長(zhǎng)期的比率為42.9 %～50.5 %，平均值為46.3 %，而速生期生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的比率較大，為61.2 %～65.1 %，平均值為63.3 %。毛白楊無(wú)性系苗高、地徑速生期持續(xù)時(shí)間較短，生長(zhǎng)量卻較大。因此，在苗木的培育中，應(yīng)在速生期內(nèi)加強(qiáng)水肥管理，進(jìn)行病蟲(chóng)害防治等措施，促進(jìn)苗木生長(zhǎng)[11-12]。

表2 毛白楊各無(wú)性系的速生期及速生期內(nèi)的生長(zhǎng)量

2.2 毛白楊無(wú)性系苗木生長(zhǎng)參數(shù)與生長(zhǎng)量的關(guān)系

2.2.1 苗高實(shí)測(cè)值與極值k的關(guān)系 極值k作為苗木苗高或地徑年生長(zhǎng)擬合的極限值，應(yīng)與苗高和地徑的年生長(zhǎng)實(shí)測(cè)值相一致。對(duì)6個(gè)毛白楊無(wú)性系苗木生長(zhǎng)極值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行線(xiàn)性回歸，毛白楊無(wú)性系苗高、地徑年生長(zhǎng)極值分別與苗高、地徑實(shí)測(cè)值呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均為0.990(圖1)。因此，可以用年生長(zhǎng)極值k來(lái)估算苗高和地徑。

圖1 極值k與實(shí)測(cè)值的關(guān)系

2.2.2 速生持續(xù)期、速生點(diǎn)與極值k的關(guān)系 圖2表明，6個(gè)毛白楊無(wú)性系苗高、地徑速生持續(xù)期與其年生長(zhǎng)極值均呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)分別為0.848(P=0.033<0.05)和0.881(P=0.020<0.05)；地徑與速生點(diǎn)呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.815(P=0.048<0.05)，苗高與速生點(diǎn)無(wú)顯著相關(guān)關(guān)系(圖3)。說(shuō)明苗高速生點(diǎn)越延后，毛白楊無(wú)性系苗木的苗高生長(zhǎng)量越大。

2.2.3 最大生長(zhǎng)速度與極值k的關(guān)系t1、t2點(diǎn)的生長(zhǎng)速度為平均生長(zhǎng)速度，t0點(diǎn)的生長(zhǎng)速度為最大生長(zhǎng)速度。最大生長(zhǎng)速度為平均生長(zhǎng)速度的1.5倍，在林木培育上具有重要的價(jià)值。由圖4可以看出，毛白楊無(wú)性系苗木苗高年生長(zhǎng)極值與最大生長(zhǎng)速度呈顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.874(P=0.023<0.05)，地徑年生長(zhǎng)極值與最大生長(zhǎng)速度也呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.914(P=0.011<0.05)。由此可見(jiàn)，最大生長(zhǎng)速度與毛白楊無(wú)性系苗高、地徑生長(zhǎng)量關(guān)系緊密，可作為衡量無(wú)性系苗木生長(zhǎng)的重要指標(biāo)。

圖2 極值k與速生持續(xù)期的關(guān)系

圖3 極值k與速生點(diǎn)的關(guān)系

圖4 極值k與最大生長(zhǎng)速度的關(guān)系

3 結(jié)論與討論

利用毛白楊無(wú)性系苗高、地徑年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)擬合Logistic模型，相關(guān)系數(shù)都在0.900以上，擬合效果顯著。根據(jù)Logistic方程，將毛白楊年生長(zhǎng)過(guò)程分為苗木的成活期(從扦插到生根發(fā)芽的時(shí)期)、生長(zhǎng)前期、速生期和生長(zhǎng)后期，共4個(gè)時(shí)期?？筛鶕?jù)苗木不同的生長(zhǎng)階段采取不同的技術(shù)措施，達(dá)到苗木增產(chǎn)的目的[13]。毛白楊無(wú)性系苗高速生期始期為5月16日—6月2日，速生期末期為7月31日—8月19日，速生持續(xù)期為70～79 d，速生點(diǎn)為6月23日—7月11日；地徑速生期始期為5月22日—6月4日，速生期末期為8月18日—9月12日，速生持續(xù)期為86～101 d，速生點(diǎn)為7月5日—7月23日。毛白楊無(wú)性系苗高速生始期和末期均早于地徑，因此，能量?jī)?yōu)先投資于苗木的高生長(zhǎng)，使苗木能夠搶占有限的生存空間，為有機(jī)物質(zhì)的積累創(chuàng)造條件；而后投資于地徑生長(zhǎng)，促進(jìn)苗木木質(zhì)化，提高苗木的抗性。根據(jù)這一生長(zhǎng)特性，可分別制定相應(yīng)的管理措施促進(jìn)苗木的高、徑生長(zhǎng)。毛白楊無(wú)性系苗高、地徑速生期持續(xù)時(shí)間占整個(gè)生長(zhǎng)期的比率較小(平均值分別為37.3 %、46.3 %)，而速生期生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的比率卻較大(平均值分別為59.7 %、63.3 %)，因此應(yīng)在苗木速生期采取合理的水肥、病蟲(chóng)害防治等措施，促進(jìn)苗木生長(zhǎng)。

毛白楊無(wú)性系苗高、地徑年生長(zhǎng)極值與苗高、地徑實(shí)測(cè)值呈極顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)均達(dá)到0.990。因此，可用極值k作為毛白楊無(wú)性系苗期生長(zhǎng)量的選擇和培育指標(biāo)，這與麻文俊等[8]、傅大立等[14]的研究結(jié)果一致。速生持續(xù)期是反映速生始期、速生中期、速生末期的綜合指標(biāo)，本研究結(jié)果表明，毛白楊無(wú)性系苗高、地徑速生持續(xù)期與其年生長(zhǎng)極值有顯著正相關(guān)關(guān)系，速生持續(xù)期越長(zhǎng)，苗木生長(zhǎng)量越大。因此在無(wú)性系選擇時(shí)，要選擇速生持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)的無(wú)性系。在苗木培育時(shí)，可采取措施延長(zhǎng)苗木速生持續(xù)期來(lái)提高苗木的生長(zhǎng)量，從而提高經(jīng)濟(jì)效益。最大生長(zhǎng)速度與毛白楊無(wú)性系苗高、地徑年生長(zhǎng)極值呈顯著正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)分別達(dá)到0.874、0.914。據(jù)報(bào)道最大生長(zhǎng)速度比年生長(zhǎng)量的遺傳穩(wěn)定性要好，因此，最大生長(zhǎng)速度是毛白楊無(wú)性系苗木選擇與培育的重要指標(biāo)[14]。

[1]叢萍.木材安全國(guó)之命脈——“中國(guó)木材安全與林產(chǎn)品貿(mào)易全球化”國(guó)際研討會(huì)側(cè)記[J].綠色中國(guó)：A版，2008(6)：74-75.

[2]成俊卿，楊家駒，劉鵬.中國(guó)木材志[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1992：577-578.

[3]陜西省林業(yè)研究所.毛白楊[M].北京：中國(guó)林業(yè)出版社，1981：1-182.

[4]呂建雄，黃榮鳳，曹永建，等.蒸汽介質(zhì)熱處理對(duì)毛白楊木材顏色的影響[J].林業(yè)科學(xué)，2012，48(1)：126-130.

[5]徐學(xué)華，黃大莊，王圣杰，等.保定市河道公路綠化樹(shù)種毛白楊的抗重金屬能力[J].林業(yè)科學(xué)，2010，46(5)：7-13.

[6]周洲，李永麗.毛白楊轉(zhuǎn)錄因子PtCBF5的表達(dá)模式分析[J].林業(yè)科學(xué)，2010，46(4)：58-62.

[7]馬健，劉振宇，呂全，等.不同抗性楊樹(shù)接種潰瘍病菌后過(guò)氧化氫及其氧化酶的表達(dá)差異[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，40(12)：118-122.

[8]麻文俊，王軍輝，張守攻，等.楸樹(shù)無(wú)性系苗期年生長(zhǎng)參數(shù)的分析[J].東北林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010，38(1)：4-11.

[9]Magnussen S，Kremer A.Selection for an optimum tree growth curve[J].Silvae Genetica，1993(42)：322-322.

[10]Hannerz M，Sonesson J，Ekberg I.Genetic correlations between growth and growth rhythm observed in a short-term test and performance in long-term field trials of Norway spruce[J].Canadian Journal of Forest Research，1999，29(6)：768-778.

[11]周永學(xué)，高建社，樊軍鋒.黑楊無(wú)性系苗木年生長(zhǎng)規(guī)律及抗病性比較[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2007，27(4)：81-84.

[12]楊斌.柳樹(shù)苗期年生長(zhǎng)模型的研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，21(6)：97-99.

[13]崔永忠，廖聲熙，袁凱，等.貴州山區(qū)山蒼子苗年生長(zhǎng)規(guī)律[J].林業(yè)科學(xué)研究，2013，26(4)：501-505.

[14]傅大立，楊紹彬，叢培生，等.泡桐苗期年生長(zhǎng)參數(shù)的分析研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，2001，14(3)：301-306.

Analysis of Annual Growth Parameters forPopulustomentosaClones

ZHAO Yan1，WANG Hui2，LI Ji-yue3，LI Yan-jiao4

(1.ForestryCollege，HenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang471003，Henan，China； 2.Collegeofchemistryandpharmaceutics，HenanUniversityofScienceandTechnology，Luoyang471003，Henan，China； 3.CollegeofForestry，SouthChinaAgricultureUniversity，Guangzhou510642，Guangdong，China； 4.PingdingshanUniversity，Pingdingshan467000，Henan，China)

Logistic equation is applied to model annual growth dynamics of seedling height and ground diameter in sixPopulustomentosaclones，and dynamic growth regularity and growth parameters forPopulustomentosaclones were analysed.The results showed that the fitting effect was significant and the correlation coefficients were more than 0.900.The duration of fast-growth period for seedling height and ground diameter were 70～79 days and 86～101 days.Height and ground diameter in fast-growth period were 58.9%～61.0% and 61.2%～65.1% respectively of the total annual growth.Extremely significant correlations were found between simulated values and actual measured values of seedling height and ground diameter，and the correlation coefficient were both 0.990；Significant positive correlations were also observed between simulated values and duration of fast-growth period，maximum growth rate of seedling height and ground diameter.

Populustomentosa；clones；logistic equation；growth parameters

2014-06-12；

2014-07-17

國(guó)家自然科學(xué)基金(41201224)；河南科技大學(xué)博士科研基金(09001520)

趙燕(1982—)，女，河南安陽(yáng)人，河南科技大學(xué)林學(xué)院講師，從事樹(shù)木生理生態(tài)研究。E-mail：zhaoyanvip2008@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2015.02.012

S792.117

A

1002-7351(2015)02-0054-04