海南儋州地區(qū)低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)研究初報(bào)

祁棟靈, 孫 瑞, 陶忠良, 陳幫乾, 楊 川, 蘭國(guó)玉, 謝貴水, 吳志祥*

中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所, 農(nóng)業(yè)部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站, 儋州 571737

海南儋州地區(qū)低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)研究初報(bào)

祁棟靈, 孫 瑞, 陶忠良, 陳幫乾, 楊 川, 蘭國(guó)玉, 謝貴水, 吳志祥*

中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所, 農(nóng)業(yè)部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站, 儋州 571737

探討低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)隨月份時(shí)間變化的規(guī)律, 為低割齡橡膠樹(shù)生態(tài)管理和合理經(jīng)營(yíng)提供參考依據(jù)。對(duì)7割齡橡膠樹(shù)品種熱研7—20—59的莖粗生長(zhǎng)進(jìn)行定期、定株觀測(cè), 利用回歸分析方法對(duì)莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)進(jìn)行分析。結(jié)果表明, 低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)量一年可達(dá)到2.76 cm; 莖粗累積生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)呈線性變化趨勢(shì), 莖粗一年中月度增粗量呈現(xiàn)出明顯的慢—快—慢的生長(zhǎng)節(jié)律; 構(gòu)建了低割齡橡膠樹(shù)熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)的回歸模型Y=0.307X+61.307; 根據(jù)聚類(lèi)分析方法并結(jié)合橡膠樹(shù)生長(zhǎng)特點(diǎn)可將低割齡橡膠樹(shù)熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)過(guò)程劃分為速生前期(1—3月)、速生期(4—9月)和速生后期(10—12月); 4—9月是低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)關(guān)鍵時(shí)期, 此時(shí)加強(qiáng)光熱水和土肥等生態(tài)管理, 可增加橡膠林生態(tài)系統(tǒng)生物量, 進(jìn)一步提高橡膠林生產(chǎn)力水平。

巴西橡膠樹(shù); 熱研7—20—59; 莖粗生長(zhǎng); 月動(dòng)態(tài)

1 前言

橡膠林生產(chǎn)力是橡膠林生態(tài)系統(tǒng)中重要研究?jī)?nèi)容, 其生產(chǎn)力的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)出水平, 橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的木材材積、干膠產(chǎn)量等生物量是橡膠林生產(chǎn)力的重要體現(xiàn), 橡膠林木莖干粗生長(zhǎng)是描述橡膠林木莖干生長(zhǎng)的關(guān)鍵參數(shù),莖干粗生長(zhǎng)特征不但能映橡膠林木生長(zhǎng)速度, 而且也與橡膠林生態(tài)系統(tǒng)生物量密切相關(guān)[1—3]。因此, 分析一年內(nèi)橡膠樹(shù)的生長(zhǎng)情況, 一方面為進(jìn)一步闡明橡膠林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力和產(chǎn)出水平提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù),另一方面, 為開(kāi)展橡膠林速生高產(chǎn)撫育和生態(tài)管理提供參考依據(jù)。橡膠樹(shù)品種熱研7—20—59膠乳再生能力強(qiáng), 蔗糖利用率高, 乳管代謝活性強(qiáng), 是一個(gè)綜合性狀優(yōu)良的高產(chǎn)品種[4], 該品種是新型種植模式“全周期間作模式”的首選品種[5]。目前對(duì)橡膠樹(shù)品種熱研7—20—59莖干粗生長(zhǎng)特征及其月度變化還了解得很少, 因此, 探討橡膠樹(shù)優(yōu)良品種熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)月度變化動(dòng)態(tài), 對(duì)提高橡膠林生態(tài)管理水平和進(jìn)一步分析橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)出能力都具有重要意義。在巴西西北地區(qū)的米納斯吉拉斯州, Maria 等[6]對(duì)不同橡膠樹(shù)品種莖粗生長(zhǎng)進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明, 不同橡膠樹(shù)品種在同一生態(tài)區(qū)域生長(zhǎng)速率表現(xiàn)各異。周立軍等[7]以橡膠樹(shù)品種熱研7—33—97為研究對(duì)象, 利用線性方程對(duì)其年度間的莖粗生長(zhǎng)進(jìn)行了擬合。一些學(xué)者的研究結(jié)果表明, 橡膠樹(shù)年內(nèi)徑向生長(zhǎng)存在季節(jié)上的差異性[8—10]。國(guó)外一些學(xué)者研究結(jié)果也表明, 橡膠樹(shù)的莖粗在幼樹(shù)生長(zhǎng)階段內(nèi)具有明顯的差異[11]。Obouayeba等[12]對(duì)科特迪瓦的橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)與開(kāi)割時(shí)間關(guān)系開(kāi)展了研究, 結(jié)果表明, 橡膠樹(shù)定植后第6年, 其莖粗累積量可達(dá)到開(kāi)割標(biāo)準(zhǔn)。Chandrasekhar[13]研究表明，印度橡膠樹(shù)主栽品種RRII 105不同年度間莖圍生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)先增后降的趨勢(shì)。而形成上述差異的內(nèi)在機(jī)制尚不清楚。在實(shí)際的橡膠林生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中, 橡膠林經(jīng)濟(jì)壽命期一般劃分為低割齡期、中割齡期和高割齡期, 目前, 有關(guān)各割齡期橡膠樹(shù)熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)隨月份時(shí)間變化的規(guī)律尚不清楚。本文基于野外連續(xù)定位觀測(cè)數(shù)據(jù), 選擇低割齡期橡膠樹(shù)熱研7—20—59為研究對(duì)象, 分析了其莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)變化, 擬探討以下兩個(gè)問(wèn)題: (1)低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)變化特征如何？(2) 低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)量在月份時(shí)間序列上是如何分布的？通過(guò)以上問(wèn)題的探討, 旨在闡明低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)不同月份的變化規(guī)律, 為提高橡膠林生態(tài)管理水平和進(jìn)一步分析橡膠林生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)出能力提供參考依據(jù)。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

供試材料為7割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59, 種植于海南省儋州地區(qū)的中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)三隊(duì), 橡膠樹(shù)的株行距為3.0 m×7.0 m, 試驗(yàn)樣地面積 2.87 ha, 土壤肥力中等, 膠園按照常規(guī)生產(chǎn)進(jìn)行管理。

2.2 試驗(yàn)方法

在試驗(yàn)樣地, 每行選擇中間健康的植株10株,共選擇9行, 共選擇樣樹(shù)90株。進(jìn)行定期、定株觀測(cè), 定株編號(hào)標(biāo)記, 在樹(shù)莖干距地面130 cm處用油漆進(jìn)行標(biāo)記, 作為莖圍生長(zhǎng)固定測(cè)量位置, 用軟尺測(cè)量莖粗度。于2014年12月月末開(kāi)始, 每月月末測(cè)量莖粗, 直至觀測(cè)于2015年12月末結(jié)束, 每次觀測(cè)時(shí)做好橡膠樹(shù)物候和農(nóng)時(shí)操作活動(dòng)記錄。

橡膠樹(shù)月度莖粗生長(zhǎng)數(shù)據(jù)采取R version 3.3.0進(jìn)行回歸分析, 采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9.50對(duì)橡膠樹(shù)生長(zhǎng)期進(jìn)行聚類(lèi)分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 低割齡橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)

對(duì)試驗(yàn)觀測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析, 分析結(jié)果示于圖1。分析結(jié)果表明, 低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)在一年中的月度增粗量呈現(xiàn)明顯的慢—快—慢的生長(zhǎng)節(jié)律, 出現(xiàn)一個(gè)生長(zhǎng)高峰, 低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59的莖粗生長(zhǎng)量一年可達(dá)到2.76 cm,莖粗累積生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)線性變化趨勢(shì)。莖粗在1月生長(zhǎng)較慢, 2月份是一年中生長(zhǎng)最慢, 一年中的生長(zhǎng)高峰出現(xiàn)在6月份, 生長(zhǎng)表現(xiàn)出季節(jié)性特征。

圖1 海南儋州地區(qū)低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)變化Fig.1 The growth process of stem diameter of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59

3.2 橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)期的劃分

采用DPS環(huán)境下聚類(lèi)分析中有序樣本最優(yōu)分割法, 對(duì)橡膠樹(shù)莖粗日生長(zhǎng)率進(jìn)行聚類(lèi), 并結(jié)合橡膠樹(shù)生長(zhǎng)特點(diǎn), 對(duì)橡膠樹(shù)莖粗的生長(zhǎng)過(guò)程進(jìn)行劃分。由表1可知, 橡膠樹(shù)莖粗的生長(zhǎng)過(guò)程劃分為3個(gè)生長(zhǎng)時(shí)段, 即1—3月為速生前期, 4—9月為速生期,10—12月為速生后期, 速生期主要集中在4至9月份; 速生前期、速生期及速生后期的莖粗凈生長(zhǎng)量分別為0.20、25.31 和2.12 mm, 分別占全年莖粗生長(zhǎng)量的0.72%、91.60%和7.68%。

3.3 橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)曲線的擬合

表1 低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)時(shí)期的劃分及比較Tab.1 The division of growth period and growth compare of stem diameter of low tapping age rubber tree cloneCATAS7-20-59

利用Rversion 3.3.0分析軟件, 得到橡膠樹(shù)莖粗量生長(zhǎng)回歸方程(表2),根據(jù)回歸分析的預(yù)測(cè)值和實(shí)測(cè)值進(jìn)行曲線擬合作圖如圖2, 由圖2并結(jié)合表3中的分析數(shù)據(jù)可以看出, 以橡膠樹(shù)莖粗實(shí)際觀測(cè)值繪制的生長(zhǎng)曲線與預(yù)測(cè)值擬合曲線吻合性好, 決定系數(shù)R2大(可解釋因變量變化的93.51%), 回歸方程統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)達(dá)極顯著水平(P＜0.01), 說(shuō)明直線方程Y=0.307X+61.307能較好地?cái)M合橡膠樹(shù)莖粗的生長(zhǎng)過(guò)程。

4 討論

表2 低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)的回歸模型Tab 2 Regression model of stem diameter of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59

圖2 低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)擬合曲線Fig.2 The fitting curve of stem diameter of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59

目前有關(guān)橡膠樹(shù)生長(zhǎng)方面的研究已有一些相關(guān)報(bào)道, 如 Maria 等[6]對(duì)巴西種植的橡膠樹(shù)品種 GT 1、IAN 2880、IAC 15、RRIM 600、PB 235 和 IAN 3156的生長(zhǎng)能力進(jìn)行了評(píng)價(jià), 結(jié)果表明, 上述品種在該區(qū)域表現(xiàn)出不同的生長(zhǎng)速率。周立軍等[7]對(duì)幼齡期橡膠樹(shù)品系熱研7—33—97的年度莖粗生長(zhǎng)進(jìn)行了研究, 結(jié)果表明, 幼齡期橡膠樹(shù)年度間的莖粗生長(zhǎng)表現(xiàn)為線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。祁棟靈等[9]對(duì)橡膠樹(shù)品種熱墾 628莖粗季節(jié)生長(zhǎng)研究后認(rèn)為, 其莖粗生長(zhǎng)的速生期在3—10月, 而對(duì)熱墾525莖粗季節(jié)生長(zhǎng)的研究結(jié)果表明, 該品種的速生期在6—10月[10], 而本研究對(duì)低割齡熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)研究結(jié)果表明, 該品種的速生期在4—9月, 上述品種的研究區(qū)域均位于海南省西部的儋州地區(qū), 不同橡膠樹(shù)品種間的速生期存在差異, 差異的原因, 除了可能與品種生長(zhǎng)特點(diǎn)有關(guān), 也有可能與年際間氣象環(huán)境因子波動(dòng)有關(guān)。

探索穩(wěn)定的橡膠樹(shù)粗生長(zhǎng)模型有助于為橡膠林速生高產(chǎn)撫育和生態(tài)管理提供參考依據(jù)。相關(guān)研究表明, Logistic方程可以擬合5齡的橡膠樹(shù)品種熱墾628的莖粗季節(jié)生長(zhǎng)[9], 而用Logistic方程來(lái)擬合8齡的橡膠樹(shù)品種熱墾525莖粗季節(jié)生長(zhǎng), Logistic對(duì)該品種的莖粗生長(zhǎng)過(guò)程的擬合值與實(shí)際值偏離明顯[10]。而本研究采用回歸分析方法對(duì)低割齡(樹(shù)齡為15年)熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)進(jìn)行了分析,莖粗動(dòng)態(tài)擬合為一直線方程, 而非Logistic方程。對(duì)上述研究結(jié)果綜合分析, Logistic生長(zhǎng)曲線在橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)的擬合上是否與樹(shù)齡有關(guān), 有待對(duì)不同樹(shù)齡的橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)開(kāi)展進(jìn)一步研究。

通過(guò)對(duì)低割齡熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)變化的初步分析, 明確了低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)變化特征和莖粗生長(zhǎng)量在月份時(shí)間序列上的分布特征, 在此基礎(chǔ)上, 有針對(duì)性的加強(qiáng)橡膠林生態(tài)管理, 充分發(fā)揮橡膠樹(shù)的生長(zhǎng)特性和高效利用光熱水等自然資源, 增加橡膠林生態(tài)系統(tǒng)生物量, 進(jìn)一步提高橡膠林生產(chǎn)力水平。

本研究?jī)H以海南儋州地區(qū)的低割齡熱研7—20—59為研究對(duì)象, 研究了該品種的莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)變化特征, 所得結(jié)果是否適用于其他生態(tài)地區(qū)橡膠樹(shù)品種熱研7—20—59橡以及該品系不同年度間的莖粗季節(jié)生長(zhǎng)變化規(guī)律是否一致、有待進(jìn)一步深入探討。

4 結(jié)論

本研究的結(jié)論如下:

(1) 低割齡橡膠樹(shù)熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)量一年可達(dá)到2.76 cm。

(2) 莖粗累積生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)呈現(xiàn)線性變化趨勢(shì), 莖粗一年中月度增粗量呈現(xiàn)出明顯的慢—快—慢的生長(zhǎng)節(jié)律。

(3) 構(gòu)建了低割齡橡膠樹(shù)熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)的回歸模型Y=0.307X+61.307。

(4) 根據(jù)聚類(lèi)分析方法并結(jié)合橡膠樹(shù)生長(zhǎng)特點(diǎn)可將低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)過(guò)程劃分為速生前期(1—3月)、速生期(4—9月)和速生后期(10—12月)。4—9月是低割齡橡膠樹(shù)熱研 7—20—59莖粗生長(zhǎng)關(guān)鍵時(shí)期。

[1]吳嘉漣.橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)的研究[J].海南農(nóng)墾科技,2007, (2): 7–15.

[2]GOUVEA L R L, SILVA G A P, VERARDI C K, et al.Simultaneous selection of rubber yield and girth growth in young rubber trees [J].Industrial Crops and Products, 2013,50: 39–43.

[3]祁棟靈, 謝貴水, 楊川, 等.5齡熱墾628材積量季節(jié)生長(zhǎng)節(jié)律與氣象因子關(guān)聯(lián)度初步研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2016, 29(6):1470–1474

[4]吳明, 劉實(shí)忠, 楊文鳳, 等.橡膠樹(shù)熱研 7—20—59、PR107、RRIM600品種生理特性比較[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(8):3465–3467.

[5]林位夫, 周珺, 王軍.應(yīng)對(duì)膠價(jià)低迷的生產(chǎn)技術(shù)對(duì)策探討[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015, 35(4):1–3.

[6]MARIA I C T, FLORA F C, RENATO L G M, et al.Growth dynamics of rubber tree clones in northwestern Minas Gerais, Brazil[J].Ciência Rural, Santa Maria, 2016,46(6):1032–1037.

[7]周立軍, 王軍, 陳先紅, 等.非生產(chǎn)期內(nèi)不同橡膠苗生長(zhǎng)比較研究[J].中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2013,29(4): 26–29.

[8]QI D L, YANG C, XIE G S, et al.Preliminary study on seedling growth rhythm and grey correlation analysis of rubber (Hevea brasiliensis) seedlings in Danzhou District,Hainan[J].American Journal of Plant Sciences, 2014, 5(26):3866–3872.

[9]祁棟靈, 吳志祥, 楊川, 等.熱墾628橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)的季節(jié)變化規(guī)律[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 46(1): 91–95.

[10]祁棟靈, 謝貴水, 孫瑞, 等.熱墾525橡膠樹(shù)莖粗生長(zhǎng)的季節(jié)變化規(guī)律及其與氣象因子關(guān)聯(lián)度分析[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2015, 46(8):1442–1448.

[11]ARIFF E A R E, SURATMAN M N, ABDULLAH S.Stomatal conductance, chlorophyll content, diameter and height in different growth stages of rubber tree (Hevea brasiliensis) saplings Business, Engineering and Industrial Applications (ISBEIA) [C].2011 IEEE Symposium on 5,28 Sept.84–88.

[12]OBOUAYEBA S, BOA D, GOHET E, et al.Dynamics of vegetative growth ofHevea brasiliensisin determining tapping norms [J].Journal of Rubber Research, 2000, 3 (1):53–62.

[13]CHANDRASEKHAR T R.Evaluation of unconstrained and constrained mathematical functions to model girth growth of rubber trees (Hevea brasiliensis) using young age measurements [J].Journal of Forestry Research, 2012,23(3): 365–375.

Preliminary analysis on stem diameter month growth rhythm of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59

QI Dongling, SUN Rui, TAO Zhongliang, CHEN Bangqian, YANG Chuan, LAN Guoyu, XIE Guishui, WU Zhixiang＊
Rubber Research Institute,Chinese Academy of Tropical Agricultural Sciences,Danzhou Investigation&Experiment Station of Tropical Crops,Ministry of Agriculture,P.R.China,Danzhou571737,China

The rubber tree stem diameter growth of month variation for low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59 was studied in order to provide reference for the ecological management technology.This article studied the stem diameter of seven tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59 based on periodic and pointing observation method.A regression model was used to analyze stem diameter month growth rhythm of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59.The results showed that stem diameter growth of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59 could reach 2.76 cm, and cumulative growth dynamics of stem diameter showed linear trends, while net stem diameter monthly presented slow-fast- slow growth rhythm in the year.Stem diameter growth regression modelY= 0.307X+ 61.307 of low tapping age rubber tree age CATAS7-20-59 was constructed.The growth course of the stem diameter might be partitioned into three periods of time by the sequential clustering analysis, namely pre-growing stage (from January to March), fast-growing stage (from April to September) and late-growing stage(from October to December).April to September is stem diameter growth critical period of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59, and this period is good to strengthen ecological management of light,water, fertilizer and water, increasing the rubber forest ecosystem biomass, and to further improve the level of rubber forest productivity.

Brazil rubber tree (Hevea brasiliensis); CATAS 7-20-59; stem diameter; growth rhythm with month; monthly dynamic

10.14108/j.cnki.1008-8873.2017.05.011

S794.1

A

1008-8873(2017)05-080-05

祁棟靈, 孫 瑞, 陶忠良, 等.海南儋州地區(qū)低割齡橡膠樹(shù)熱研7—20—59莖粗生長(zhǎng)月動(dòng)態(tài)研究初報(bào)[J].生態(tài)科學(xué), 2017, 36(5):80-84.

QI Dongling, SUN Rui, TAO Zhongliang, et al.Preliminary analysis on stem diameter month growth rhythm of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59[J].Ecological Science, 2017, 36(5): 80-84.

2016-07-26;

2016-09-11

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專(zhuān)項(xiàng) (CARS-34-ZP3); 海南省自然科學(xué)基金(20164172): 中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專(zhuān)項(xiàng)(1630022015012)

祁棟靈(1979—), 男, 碩士, 副研究員,, 主要從事應(yīng)用生態(tài)學(xué)方面的工作, E-mail: donglingqi@163.com

*通信作者:吳志祥(1970—), 男, 博士, 副研究員, 主要從事熱帶作物栽培生態(tài)與農(nóng)業(yè)氣象生態(tài)工作, E-mail: zhixiangwu@21cn.com