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)生長監(jiān)測數(shù)據(jù)，用Logistic曲線方程進行了西南樺苗高、地徑的生長擬合，擬合效果較好。利用Logistic曲線方程的數(shù)學性質(zhì)對西南樺生長特性進行了解析，在此基礎(chǔ)上把西南樺苗期苗高及地徑生長分別劃分為4個時期：出苗期、前慢速生長期、速生期、后慢速生長期，所得結(jié)果較好地反映了西南樺苗期生長與當?shù)貧鉁?、降水變化?guī)律的一致性。

西南樺；苗期；生長特性；生長模型；Logistic曲線方程

西南樺(Betulaalnoides)又名化桃樹、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、印度、尼泊爾等國也有分布，是北半球樺木屬(Betula)中分布最南的一個種。其樹干通直高大，尖削度小，木紋理直，結(jié)構(gòu)細致，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。是中國熱帶山地、南亞熱帶及部分中亞熱帶地區(qū)的一個速生、珍貴鄉(xiāng)土闊葉樹種[2～3]。

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

1　試驗地概況

試驗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氣候，夏、秋主要受來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℃的年活動積溫6 247～6 491℃；年均降雨量1 161.8mm，年平均相對濕度74%；無霜期全年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[5]。

2　材料與方法

2.1試驗材料

育苗所用種子采集自西雙版納州普文鎮(zhèn)。2012年3月初于季風常綠闊葉林中選擇15～40年生長健壯、樹干通直、側(cè)枝細、分枝角小、無病蟲害的母樹采種。西南樺果序由綠色變?yōu)榈S色時種子成熟，此時種粒為黃白色帶翅的小堅果，種胚略為突出，擠壓有油跡點。采集成熟的果序置于室內(nèi)通風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行土壤消毒后把種子均勻撒播于苗床上，用風化紫色頁巖經(jīng)敲細后掩種。2013年1月中旬將具2～3片真葉的小苗移入5cm×15cm的營養(yǎng)袋中，營養(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%速效復合肥，苗期進行水、氣、光及病蟲害防治的常規(guī)管理。

2.2數(shù)據(jù)收集

2013年2月15日開始生長調(diào)查(播種后95d)，按照系統(tǒng)抽樣標記待測植株100株，每隔30d定期測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11次。

2.3數(shù)據(jù)整理與分析

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

邏輯斯諦方程表達式為，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為生長時間。

Logistic生長曲線為一單調(diào)遞增曲線，對生長曲線求其二階導數(shù)、三階導數(shù)，并令其二階導數(shù)為0，解得t=lna/b；令其三階導數(shù)為0，解得t1=(lna-1.317)/b，t2=(lna+1.317)/b。這3個點對應(yīng)著林木生長發(fā)育過程的3個關(guān)鍵點，即：速生期起點(t1)、速生期中點(t)、速生期終點(t2)[6]。速生期中點時具有最大生長速率(MGR)；速生期起點(t1)與速生期終點(t2)之間為速生期(T)。速生期生長參數(shù)包括最大生長速率(MGR)、速生期平均生長速率(GRFG)、速生期生長量(I即速生期內(nèi)的生長量)和速生期生長量占總生長量的百分率(P)共4個參數(shù)，計算公式為：MGR=1/4bk；MFGR=2/9bk；I=k/sqrt(3)；P=I/總生長量。

3　結(jié)果與分析

3.1西南樺苗期生長的曲線擬合

以生長時間(t)為橫坐標，苗木生長量為縱坐標，苗高和地徑月生長過程的散點圖為“S”型曲線，表現(xiàn)出“慢-快-慢”的生長特點。西南樺苗期高生長及地徑生長Logistic方程參數(shù)擬合結(jié)果如表1。

表1　西南樺苗期生長Logistic曲線方程參數(shù)估計結(jié)果

決定系數(shù)R2與F值正相關(guān)、與殘差平方和負相關(guān)，因而依據(jù)R2值大小可對曲線擬合效果進行評價。Logistic曲線方程對西南樺苗期地徑及苗高生長節(jié)律擬合的R2值都為0.998 7，回歸方程統(tǒng)計檢驗達極顯著水平(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，并與苗木生長時間(t)自變量作折線圖并與實測值進行直觀對比見圖1～圖2。

圖1　西南樺苗期高生長擬合曲線

圖2　西南樺苗期地徑生長擬合曲線

3.2西南樺苗期生長特性

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

地徑生長速生期起點t1為播種后180d，速生期中點(t)為播種后255d，速生期終點(t2)為播種后329d，速生期(T)為149d。最大生長速率(MGR)為0.034 7mm/d，速生期平均生長速率(GRFG)為0.030 9mm/d，速生期生長量(I)為4.5mm，速生期生長量占總生長量的百分率(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分為4個時期，出苗期(0-15d)，持續(xù)15d；前慢速生長期(16-194d)，持續(xù)179d，期間生長量為16.8cm，占總生長量的23.1%；速生期(195-332d)，持續(xù)138d，生長量為45.8cm，占總生長量的63.1%；后慢速生長期(333-395d)，持續(xù)63d，期間生長量為10cm，占總生長量的13.8%。即播種后經(jīng)194d的緩慢生長，于翌年5月底進入速生期，以日平均生長量占總生長量0.46%的速度快速生長至10月上旬，期間于8月初生長速度達最高，日生長量為總生長量的0.52%。之后進入后慢速生長期，至調(diào)查結(jié)束，日平均生長量為總生長量的0.22%。

表2　西南樺苗期生長特性

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

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

4　結(jié)論與討論

在395d的測定期內(nèi)，西南樺苗木苗高、地徑生長呈現(xiàn)“慢-快-慢”的“S”形對稱性生長特點，用Logistic生長方程進行擬合，效果較好。利用Logistic曲線方程數(shù)學性質(zhì)結(jié)合出苗情況把西南樺苗期苗高及地徑生長分別劃分為出苗期、前慢速生長期、速生期、后慢速生長期4個時期。西南樺地徑生長較苗高生長具有更短的前慢期，進入速生期更早,持續(xù)時間更長一些，這與高山松(Pinusdensata)[7]、泡桐屬(Paulownia)[8]、L35黑楊(PopulusAigeiros)[9]、大葉櫟(Quercusgriffithii)[10]等苗期生長研究結(jié)果一致；地徑及苗高生長進入后慢期時間則大致相同，都于10月上旬進入后慢期；在生長參數(shù)方面，地徑及苗高生長在各時期生長量與總生長量的占比、日均生長速率與總生長量占比，最大生長速率與總生長量占比等方面表現(xiàn)出較高的協(xié)同性，與高山松地徑與苗高的異速生長有所差異[7]。

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

在林木苗期生長的物候期劃分中，常采用曲線方程數(shù)學性質(zhì)[11～13]及有序樣本聚類法[14～15]。本文采用Logistic曲線方程數(shù)學性質(zhì)對西南樺苗期生長進行了生長參數(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與當?shù)貧鉁亍⒔邓兓?guī)律的一致性。在林木生長指標符合“S”形對稱性增長時，用Logistic曲線方程的數(shù)學性質(zhì)對林木生長特性進行解析是適宜的。

[1]付小勇,楊建榮,劉永剛,等.基于GIS云南西南樺氣候生態(tài)適宜性區(qū)劃[J].西部林業(yè)科學,2014,43(6):104-108.

[2]王達明.西南樺的分布與生態(tài)環(huán)境.云南省林業(yè)科學院.熱區(qū)造林樹種研究論文集[C].昆明:云南科技出版社,1996:99-105.

[3]鐵學江,楊建榮,李秀君,等.速生珍貴用材樹種西南樺的培育技術(shù)及其人工林的經(jīng)濟效益分析[J].四川林業(yè)科技,2014,35(4):48-51.

[4]何貴平,陳益泰,孫海菁,等.南酸棗地理種源苗期性狀變異研究[J].林業(yè)科學研究,2003,16(2):177-182.

[5]李秀君,聶艷麗.不同地類對引種美洲黑楊生長的影響[J].山東林業(yè)科技,2014(2):52-55.

[6]劉永剛,馮弦,劉云彩,等.思茅松人工林胸徑斷面積生長特點與初始撫育間伐期的確定[J].西部林業(yè)科學,2007,36(2):33-37.

[7]蔡年輝,許玉蘭,白青松,等.不同種群高山松1年生播種苗木生長節(jié)律及其變異[J].東北林業(yè)大學學報,2013,41(5):11-15,74.

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

[9]姜成平,孫家京,隋日光,等.L35等黑楊新無性系苗期生長規(guī)律研究[J].山東林業(yè)科技,2006(4):23-24.

[10]龐世龍,黃志玲,郝海坤,等.大葉櫟苗期生長模型及分析[J].林業(yè)科技開發(fā),2011,25(5):36-39.

[11]周佳辰.不同楸樹無性系苗期生長特性比較研究[D].南京:南京林業(yè)大學,2010:13.

[12]孟偉,楊超偉,夏莘,等.基于Richards函數(shù)的泡桐無性系年生長節(jié)律[J].浙江林業(yè)科技,2014,34(5):26-31.

[13]楊志玲,楊旭,譚梓峰,等.厚樸不同種源苗期生長模型的擬合[J].西北農(nóng)林科技大學學報(自然科學版),2011,39(4):60-68.

[14]李成林.光皮樺苗期生長節(jié)律研究[J].福建林業(yè)科技,2009,36(3):41-43.

[15]陳存及,李生,曹永慧,等.光皮樺苗高生長期劃分有序樣本聚類分析[J].福建林學院學報,2002,22(3):197-200.

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

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

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

簡介：李秀君(1974-)，女，高級工程師，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