西南樺苗期生長(zhǎng)特性研究*

楊建榮，王紅顏，李秀君，何家梅，趙云晉

(臨滄市林業(yè)技術(shù)推廣站，云南　臨滄677000)

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西南樺苗期生長(zhǎng)特性研究*

楊建榮，王紅顏，李秀君，何家梅，趙云晉

(臨滄市林業(yè)技術(shù)推廣站，云南臨滄677000)

基于苗期連續(xù)生長(zhǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，用Logistic曲線(xiàn)方程進(jìn)行了西南樺苗高、地徑的生長(zhǎng)擬合，擬合效果較好。利用Logistic曲線(xiàn)方程的數(shù)學(xué)性質(zhì)對(duì)西南樺生長(zhǎng)特性進(jìn)行了解析，在此基礎(chǔ)上把西南樺苗期苗高及地徑生長(zhǎng)分別劃分為4個(gè)時(shí)期：出苗期、前慢速生長(zhǎng)期、速生期、后慢速生長(zhǎng)期，所得結(jié)果較好地反映了西南樺苗期生長(zhǎng)與當(dāng)?shù)貧鉁亍⒔邓兓?guī)律的一致性。

西南樺；苗期；生長(zhǎng)特性；生長(zhǎng)模型；Logistic曲線(xiàn)方程

西南樺(Betulaalnoides)又名化桃樹(shù)、西樺、蒙自樺，為樺木科落葉大喬木。其天然分布以云南為中心，分布于云南東南部、南部、西部乃至西北部的怒江河谷地區(qū)，氣候適宜區(qū)占云南省國(guó)土面積的46.5%[1]；廣西的西部、海南島三大林區(qū)、四川南部、西藏墨脫地區(qū)均有分布，緬甸、越南、老撾、泰國(guó)、印度、尼泊爾等國(guó)也有分布，是北半球樺木屬(Betula)中分布最南的一個(gè)種。其樹(shù)干通直高大，尖削度小，木紋理直，結(jié)構(gòu)細(xì)致，色澤美觀，為紅褐色，木材干縮性小，不易變形，易加工，旋切面光滑，油漆及膠粘性能良好。大量用于家具、建筑、軍工及作為膠合板用材、木地板及室內(nèi)裝飾材料。是中國(guó)熱帶山地、南亞熱帶及部分中亞熱帶地區(qū)的一個(gè)速生、珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹(shù)種[2～3]。

苗木在不同生長(zhǎng)季節(jié)中的生長(zhǎng)速度的差異反映了樹(shù)種在苗期的生長(zhǎng)特性，根據(jù)其生長(zhǎng)特性，可以為苗期的田間管理提供科學(xué)依據(jù)[4]。根據(jù)西南樺苗期生長(zhǎng)量的連續(xù)觀測(cè)數(shù)據(jù)，利用邏輯斯諦方程(Logistic equation)對(duì)苗期生長(zhǎng)特性進(jìn)行研究，以期為西南樺苗木培育提供參考。

1　試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于云南省臨滄市臨翔區(qū)博尚鎮(zhèn)泛華林業(yè)苗圃，海拔1 600m，土壤為紅壤，有機(jī)質(zhì)含量為26.7g/kg，速效N含量為105mg/kg，速效P含量為4.6mg/kg，速效K含量為60mg/kg。氣候?qū)賮啛釒У途暥壬降丶撅L(fēng)氣候，夏、秋主要受來(lái)自印度洋暖氣流控制，雨水多，冬春兩季受西北干冷氣流的影響而少雨暖涼。年均溫17.2℃，最高溫34.6℃，≥10℃的年活動(dòng)積溫6 247～6 491℃；年均降雨量1 161.8mm，年平均相對(duì)濕度74%；無(wú)霜期全年289d，歷年平均霜期為76d。具有干、濕季分明，降水集中，年溫差小，干涼同季，雨熱同期的特點(diǎn)[5]。

2　材料與方法

2.1試驗(yàn)材料

育苗所用種子采集自西雙版納州普文鎮(zhèn)。2012年3月初于季風(fēng)常綠闊葉林中選擇15～40年生長(zhǎng)健壯、樹(shù)干通直、側(cè)枝細(xì)、分枝角小、無(wú)病蟲(chóng)害的母樹(shù)采種。西南樺果序由綠色變?yōu)榈S色時(shí)種子成熟，此時(shí)種粒為黃白色帶翅的小堅(jiān)果，種胚略為突出，擠壓有油跡點(diǎn)。采集成熟的果序置于室內(nèi)通風(fēng)處陰干至果序膨松后用手輕輕搓揉，種子即可大量脫出。收集脫出種子，將果枝、果序軸等雜物除去，放入紙袋置冰箱4℃～6℃低溫貯藏備用。2012年11月12日播種，播種前用2%高錳酸鉀液噴灌苗床進(jìn)行土壤消毒后把種子均勻撒播于苗床上，用風(fēng)化紫色頁(yè)巖經(jīng)敲細(xì)后掩種。2013年1月中旬將具2～3片真葉的小苗移入5cm×15cm的營(yíng)養(yǎng)袋中，營(yíng)養(yǎng)袋基質(zhì)為森林土︰農(nóng)家肥︰火灰土(85︰12︰3)，移植成活后每半月噴施一次1%速效復(fù)合肥，苗期進(jìn)行水、氣、光及病蟲(chóng)害防治的常規(guī)管理。

2.2數(shù)據(jù)收集

2013年2月15日開(kāi)始生長(zhǎng)調(diào)查(播種后95d)，按照系統(tǒng)抽樣標(biāo)記待測(cè)植株100株，每隔30d定期測(cè)量記錄每樣株的苗高(精確至0.1cm)與地徑(精確至0.1mm)，直至2013年12月12日(播種后395d)為止，共觀測(cè)11次。

2.3數(shù)據(jù)整理與分析

苗木生長(zhǎng)時(shí)間(t)以播種日為0起算。每批次測(cè)定的苗高、地徑分別計(jì)算算術(shù)平均值并與苗木生長(zhǎng)時(shí)間組成數(shù)對(duì)。以生長(zhǎng)時(shí)間(t)為自變量分別對(duì)苗期地徑(d)及苗高(h)生長(zhǎng)量進(jìn)行邏輯斯諦方程擬合。采用DPS 7.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，參數(shù)估計(jì)采用Marquardt法。

邏輯斯諦方程表達(dá)式為，y=k/〔1+a·exp(-bt)〕，式中，k、a、b為方程待定參數(shù)，y為應(yīng)變量，t為生長(zhǎng)時(shí)間。

Logistic生長(zhǎng)曲線(xiàn)為一單調(diào)遞增曲線(xiàn)，對(duì)生長(zhǎng)曲線(xiàn)求其二階導(dǎo)數(shù)、三階導(dǎo)數(shù)，并令其二階導(dǎo)數(shù)為0，解得t=lna/b；令其三階導(dǎo)數(shù)為0，解得t1=(lna-1.317)/b，t2=(lna+1.317)/b。這3個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)著林木生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程的3個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，即：速生期起點(diǎn)(t1)、速生期中點(diǎn)(t)、速生期終點(diǎn)(t2)[6]。速生期中點(diǎn)時(shí)具有最大生長(zhǎng)速率(MGR)；速生期起點(diǎn)(t1)與速生期終點(diǎn)(t2)之間為速生期(T)。速生期生長(zhǎng)參數(shù)包括最大生長(zhǎng)速率(MGR)、速生期平均生長(zhǎng)速率(GRFG)、速生期生長(zhǎng)量(I即速生期內(nèi)的生長(zhǎng)量)和速生期生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的百分率(P)共4個(gè)參數(shù)，計(jì)算公式為：MGR=1/4bk；MFGR=2/9bk；I=k/sqrt(3)；P=I/總生長(zhǎng)量。

3　結(jié)果與分析

3.1西南樺苗期生長(zhǎng)的曲線(xiàn)擬合

以生長(zhǎng)時(shí)間(t)為橫坐標(biāo)，苗木生長(zhǎng)量為縱坐標(biāo)，苗高和地徑月生長(zhǎng)過(guò)程的散點(diǎn)圖為“S”型曲線(xiàn)，表現(xiàn)出“慢-快-慢”的生長(zhǎng)特點(diǎn)。西南樺苗期高生長(zhǎng)及地徑生長(zhǎng)Logistic方程參數(shù)擬合結(jié)果如表1。

表1　西南樺苗期生長(zhǎng)Logistic曲線(xiàn)方程參數(shù)估計(jì)結(jié)果

決定系數(shù)R2與F值正相關(guān)、與殘差平方和負(fù)相關(guān)，因而依據(jù)R2值大小可對(duì)曲線(xiàn)擬合效果進(jìn)行評(píng)價(jià)。Logistic曲線(xiàn)方程對(duì)西南樺苗期地徑及苗高生長(zhǎng)節(jié)律擬合的R2值都為0.998 7，回歸方程統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)達(dá)極顯著水平(P<0.001)，擬合效果都較好。

利用擬合方程，求算各方程苗高(h)、地徑(d)因變量，并與苗木生長(zhǎng)時(shí)間(t)自變量作折線(xiàn)圖并與實(shí)測(cè)值進(jìn)行直觀對(duì)比見(jiàn)圖1～圖2。

圖1　西南樺苗期高生長(zhǎng)擬合曲線(xiàn)

圖2　西南樺苗期地徑生長(zhǎng)擬合曲線(xiàn)

3.2西南樺苗期生長(zhǎng)特性

代入Logistic曲線(xiàn)參數(shù)，分別計(jì)算出苗高、地徑生長(zhǎng)參數(shù)。苗高生長(zhǎng)速生期起點(diǎn)t1為播種后194d，速生期中點(diǎn)(t)為播種后263d，速生期終點(diǎn)(t2)為播種后332d，速生期(T)為138d。最大生長(zhǎng)速率(MGR)為0.379 1cm/d，速生期平均生長(zhǎng)速率(GRFG)為0.337 0cm/d，速生期生長(zhǎng)量(I)為45.8cm，速生期生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的百分率(P)為63.1%。

地徑生長(zhǎng)速生期起點(diǎn)t1為播種后180d，速生期中點(diǎn)(t)為播種后255d，速生期終點(diǎn)(t2)為播種后329d，速生期(T)為149d。最大生長(zhǎng)速率(MGR)為0.034 7mm/d，速生期平均生長(zhǎng)速率(GRFG)為0.030 9mm/d，速生期生長(zhǎng)量(I)為4.5mm，速生期生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量的百分率(P)為63.4%。

根據(jù)分析結(jié)果結(jié)合西南樺播種出苗情況，可把西南樺苗期高生長(zhǎng)分為4個(gè)時(shí)期，出苗期(0-15d)，持續(xù)15d；前慢速生長(zhǎng)期(16-194d)，持續(xù)179d，期間生長(zhǎng)量為16.8cm，占總生長(zhǎng)量的23.1%；速生期(195-332d)，持續(xù)138d，生長(zhǎng)量為45.8cm，占總生長(zhǎng)量的63.1%；后慢速生長(zhǎng)期(333-395d)，持續(xù)63d，期間生長(zhǎng)量為10cm，占總生長(zhǎng)量的13.8%。即播種后經(jīng)194d的緩慢生長(zhǎng)，于翌年5月底進(jìn)入速生期，以日平均生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量0.46%的速度快速生長(zhǎng)至10月上旬，期間于8月初生長(zhǎng)速度達(dá)最高，日生長(zhǎng)量為總生長(zhǎng)量的0.52%。之后進(jìn)入后慢速生長(zhǎng)期，至調(diào)查結(jié)束，日平均生長(zhǎng)量為總生長(zhǎng)量的0.22%。

表2　西南樺苗期生長(zhǎng)特性

苗期地徑生長(zhǎng)也可劃為4個(gè)時(shí)期，出苗期(0-158d)，持續(xù)15d；前慢速生長(zhǎng)期(16-180d)，持續(xù)165d，期間生長(zhǎng)量為1.7mm，占總生長(zhǎng)量的23.9%；速生期(181-329d)，持續(xù)149d，生長(zhǎng)量為4.5mm，占總生長(zhǎng)量的63.4%；后慢速生長(zhǎng)期(330-395d)，持續(xù)66d，期間生長(zhǎng)量為0.9mm，占總生長(zhǎng)量的12.7%。即播種后經(jīng)180d的緩慢生長(zhǎng)，于翌年5月中旬進(jìn)入速生期，以日平均生長(zhǎng)量占總生長(zhǎng)量0.43%的速度快速生長(zhǎng)至10月上旬，期間于7月底生長(zhǎng)速度達(dá)最高，日生長(zhǎng)量為總生長(zhǎng)量的0.49%。之后進(jìn)入后慢速生長(zhǎng)期，至調(diào)查結(jié)束，日平均生長(zhǎng)量為總生長(zhǎng)量的0.19%。

從以上分析可看出，西南樺于5月中旬開(kāi)始，地徑生長(zhǎng)、苗高生長(zhǎng)先后進(jìn)入速生期，10月上旬先后進(jìn)入后慢期，速生期的開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間與育苗地5-10月降水集中、雨熱同期的氣候特點(diǎn)具有較高的相關(guān)性。

4　結(jié)論與討論

在395d的測(cè)定期內(nèi)，西南樺苗木苗高、地徑生長(zhǎng)呈現(xiàn)“慢-快-慢”的“S”形對(duì)稱(chēng)性生長(zhǎng)特點(diǎn)，用Logistic生長(zhǎng)方程進(jìn)行擬合，效果較好。利用Logistic曲線(xiàn)方程數(shù)學(xué)性質(zhì)結(jié)合出苗情況把西南樺苗期苗高及地徑生長(zhǎng)分別劃分為出苗期、前慢速生長(zhǎng)期、速生期、后慢速生長(zhǎng)期4個(gè)時(shí)期。西南樺地徑生長(zhǎng)較苗高生長(zhǎng)具有更短的前慢期，進(jìn)入速生期更早,持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)一些，這與高山松(Pinusdensata)[7]、泡桐屬(Paulownia)[8]、L35黑楊(PopulusAigeiros)[9]、大葉櫟(Quercusgriffithii)[10]等苗期生長(zhǎng)研究結(jié)果一致；地徑及苗高生長(zhǎng)進(jìn)入后慢期時(shí)間則大致相同，都于10月上旬進(jìn)入后慢期；在生長(zhǎng)參數(shù)方面，地徑及苗高生長(zhǎng)在各時(shí)期生長(zhǎng)量與總生長(zhǎng)量的占比、日均生長(zhǎng)速率與總生長(zhǎng)量占比，最大生長(zhǎng)速率與總生長(zhǎng)量占比等方面表現(xiàn)出較高的協(xié)同性，與高山松地徑與苗高的異速生長(zhǎng)有所差異[7]。

西南樺從5月中旬開(kāi)始，地徑生長(zhǎng)、苗高生長(zhǎng)先后進(jìn)入速生期，10月上旬先后進(jìn)入后慢期，速生期的開(kāi)始及結(jié)束時(shí)間與育苗地5-10月降水集中、雨熱同期的氣候特點(diǎn)具有較高的相關(guān)性。研究結(jié)果表明，西南樺在云南為夏季造林，此時(shí)正值苗木快速生長(zhǎng)期，適當(dāng)推遲西南樺播種時(shí)間或增加苗期煉苗時(shí)間可提高造林后苗木恢復(fù)速度，提高造林成活率。

在林木苗期生長(zhǎng)的物候期劃分中，常采用曲線(xiàn)方程數(shù)學(xué)性質(zhì)[11～13]及有序樣本聚類(lèi)法[14～15]。本文采用Logistic曲線(xiàn)方程數(shù)學(xué)性質(zhì)對(duì)西南樺苗期生長(zhǎng)進(jìn)行了生長(zhǎng)參數(shù)及物候的研究，所得結(jié)果較好地反映了西南樺地徑及苗高生長(zhǎng)與當(dāng)?shù)貧鉁亍⒔邓兓?guī)律的一致性。在林木生長(zhǎng)指標(biāo)符合“S”形對(duì)稱(chēng)性增長(zhǎng)時(shí)，用Logistic曲線(xiàn)方程的數(shù)學(xué)性質(zhì)對(duì)林木生長(zhǎng)特性進(jìn)行解析是適宜的。

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Growth Characteristics of Betula alnoides at Seedling Stage

YANG Jian-rong,WANG Hong-yan,LI Xiu-jun,HE Jia-mei,ZHAO Yun-jin

(Lincang Forestry Technology Extension Station,Lincang Yunnan 677000,P.R.China)

Seedling height and ground diameter ofBetulaalnoidesat seedling stage were measured and simulated by Logistic Model.Seedling height and ground diameter pheno-phases and growth parameters were obtained,and the seedling process were divided into four stages,namely sprouting stage,initiation stage,rapid growth stage and later stage.The results showed that seedling growth are consistent with the variation of local temperature and precipitation.

Betulaalnoides；seedling stage；growth characteristics；growth model；Logistic curve equation

2016-05-21

中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范資金項(xiàng)目“西南樺無(wú)性系快繁及培育技術(shù)示范推廣”(〔2013〕TK79號(hào))，云南省第十三批技術(shù)創(chuàng)新人才培養(yǎng)計(jì)劃項(xiàng)目。

楊建榮(1970-)，男，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)科研和科技推廣工作。E-mail:yjrhtyjs200903@163.com

簡(jiǎn)介：李秀君(1974-)，女，高級(jí)工程師，主要從事林業(yè)科研和科技推廣工作。

S 792.159

A

1672-8246(2016)04-0154-04

doi:10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.04.026