祁棟靈, 孫 瑞, 陶忠良, 陳幫乾, 楊 川, 蘭國玉, 謝貴水, 吳志祥*

中國熱帶農業(yè)科學院橡膠研究所, 農業(yè)部儋州熱帶作物科學觀測實驗站, 儋州 571737

海南儋州地區(qū)低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長月動態(tài)研究初報

祁棟靈, 孫 瑞, 陶忠良, 陳幫乾, 楊 川, 蘭國玉, 謝貴水, 吳志祥*

中國熱帶農業(yè)科學院橡膠研究所, 農業(yè)部儋州熱帶作物科學觀測實驗站, 儋州 571737

探討低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長隨月份時間變化的規(guī)律, 為低割齡橡膠樹生態(tài)管理和合理經(jīng)營提供參考依據(jù)。對7割齡橡膠樹品種熱研7—20—59的莖粗生長進行定期、定株觀測, 利用回歸分析方法對莖粗生長月動態(tài)進行分析。結果表明, 低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長量一年可達到2.76 cm; 莖粗累積生長動態(tài)呈線性變化趨勢, 莖粗一年中月度增粗量呈現(xiàn)出明顯的慢—快—慢的生長節(jié)律; 構建了低割齡橡膠樹熱研 7—20—59莖粗生長的回歸模型Y=0.307X+61.307; 根據(jù)聚類分析方法并結合橡膠樹生長特點可將低割齡橡膠樹熱研 7—20—59莖粗生長過程劃分為速生前期(1—3月)、速生期(4—9月)和速生后期(10—12月); 4—9月是低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長關鍵時期, 此時加強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, 進一步提高橡膠林生產(chǎn)力水平。

巴西橡膠樹; 熱研7—20—59; 莖粗生長; 月動態(tài)

1 前言

橡膠林生產(chǎn)力是橡膠林生態(tài)系統(tǒng)中重要研究內容, 其生產(chǎn)力的優(yōu)劣直接關系到整個橡膠林生態(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是描述橡膠林木莖干生長的關鍵參數(shù),莖干粗生長特征不但能映橡膠林木生長速度, 而且也與橡膠林生態(tài)系統(tǒng)生物量密切相關[1—3]。因此, 分析一年內橡膠樹的生長情況, 一方面為進一步闡明橡膠林生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)能力和產(chǎn)出水平提供基礎數(shù)據(jù),另一方面, 為開展橡膠林速生高產(chǎn)撫育和生態(tài)管理提供參考依據(jù)。橡膠樹品種熱研7—20—59膠乳再生能力強, 蔗糖利用率高, 乳管代謝活性強, 是一個綜合性狀優(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]。目前對橡膠樹品種熱研7—20—59莖干粗生長特征及其月度變化還了解得很少, 因此, 探討橡膠樹優(yōu)良品種熱研 7—20—59莖粗生長月度變化動態(tài), 對提高橡膠林生態(tài)管理水平和進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]對不同橡膠樹品種莖粗生長進行了研究, 結果表明, 不同橡膠樹品種在同一生態(tài)區(qū)域生長速率表現(xiàn)各異。周立軍等[7]以橡膠樹品種熱研7—33—97為研究對象, 利用線性方程對其年度間的莖粗生長進行了擬合。一些學者的研究結果表明, 橡膠樹年內徑向生長存在季節(jié)上的差異性[8—10]。國外一些學者研究結果也表明, 橡膠樹的莖粗在幼樹生長階段內具有明顯的差異[11]。Obouayeba等[12]對科特迪瓦的橡膠樹莖粗生長與開割時間關系開展了研究, 結果表明, 橡膠樹定植后第6年, 其莖粗累積量可達到開割標準。Chandrasekhar[13]研究表明，印度橡膠樹主栽品種RRII 105不同年度間莖圍生長動態(tài)呈現(xiàn)先增后降的趨勢。而形成上述差異的內在機制尚不清楚。在實際的橡膠林生產(chǎn)經(jīng)營中, 橡膠林經(jīng)濟壽命期一般劃分為低割齡期、中割齡期和高割齡期, 目前, 有關各割齡期橡膠樹熱研 7—20—59莖粗生長隨月份時間變化的規(guī)律尚不清楚。本文基于野外連續(xù)定位觀測數(shù)據(jù), 選擇低割齡期橡膠樹熱研7—20—59為研究對象, 分析了其莖粗生長月動態(tài)變化, 擬探討以下兩個問題: (1)低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長月動態(tài)變化特征如何？(2) 低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長量在月份時間序列上是如何分布的？通過以上問題的探討, 旨在闡明低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長不同月份的變化規(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 試驗材料

供試材料為7割齡橡膠樹熱研7—20—59, 種植于海南省儋州地區(qū)的中國熱帶農業(yè)科學院試驗場三隊, 橡膠樹的株行距為3.0 m×7.0 m, 試驗樣地面積 2.87 ha, 土壤肥力中等, 膠園按照常規(guī)生產(chǎn)進行管理。

2.2 試驗方法

在試驗樣地, 每行選擇中間健康的植株10株,共選擇9行, 共選擇樣樹90株。進行定期、定株觀測, 定株編號標記, 在樹莖干距地面130 cm處用油漆進行標記, 作為莖圍生長固定測量位置, 用軟尺測量莖粗度。于2014年12月月末開始, 每月月末測量莖粗, 直至觀測于2015年12月末結束, 每次觀測時做好橡膠樹物候和農時操作活動記錄。

橡膠樹月度莖粗生長數(shù)據(jù)采取R version 3.3.0進行回歸分析, 采用DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)9.50對橡膠樹生長期進行聚類分析。

3 結果與分析

3.1 低割齡橡膠樹莖粗生長動態(tài)

對試驗觀測到的數(shù)據(jù)進行分析, 分析結果示于圖1。分析結果表明, 低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長在一年中的月度增粗量呈現(xiàn)明顯的慢—快—慢的生長節(jié)律, 出現(xiàn)一個生長高峰, 低割齡橡膠樹熱研7—20—59的莖粗生長量一年可達到2.76 cm,莖粗累積生長動態(tài)呈現(xiàn)線性變化趨勢。莖粗在1月生長較慢, 2月份是一年中生長最慢, 一年中的生長高峰出現(xiàn)在6月份, 生長表現(xiàn)出季節(jié)性特征。

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

3.2 橡膠樹莖粗生長期的劃分

采用DPS環(huán)境下聚類分析中有序樣本最優(yōu)分割法, 對橡膠樹莖粗日生長率進行聚類, 并結合橡膠樹生長特點, 對橡膠樹莖粗的生長過程進行劃分。由表1可知, 橡膠樹莖粗的生長過程劃分為3個生長時段, 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量分別為0.20、25.31 和2.12 mm, 分別占全年莖粗生長量的0.72%、91.60%和7.68%。

3.3 橡膠樹莖粗生長曲線的擬合

表1 低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長時期的劃分及比較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, 得到橡膠樹莖粗量生長回歸方程(表2),根據(jù)回歸分析的預測值和實測值進行曲線擬合作圖如圖2, 由圖2并結合表3中的分析數(shù)據(jù)可以看出, 以橡膠樹莖粗實際觀測值繪制的生長曲線與預測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)計檢驗達極顯著水平(P＜0.01), 說明直線方程Y=0.307X+61.307能較好地擬合橡膠樹莖粗的生長過程。

4 討論

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

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

目前有關橡膠樹生長方面的研究已有一些相關報道, 如 Maria 等[6]對巴西種植的橡膠樹品種 GT 1、IAN 2880、IAC 15、RRIM 600、PB 235 和 IAN 3156的生長能力進行了評價, 結果表明, 上述品種在該區(qū)域表現(xiàn)出不同的生長速率。周立軍等[7]對幼齡期橡膠樹品系熱研7—33—97的年度莖粗生長進行了研究, 結果表明, 幼齡期橡膠樹年度間的莖粗生長表現(xiàn)為線性增長趨勢。祁棟靈等[9]對橡膠樹品種熱墾 628莖粗季節(jié)生長研究后認為, 其莖粗生長的速生期在3—10月, 而對熱墾525莖粗季節(jié)生長的研究結果表明, 該品種的速生期在6—10月[10], 而本研究對低割齡熱研7—20—59莖粗生長月動態(tài)研究結果表明, 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特點有關, 也有可能與年際間氣象環(huán)境因子波動有關。

探索穩(wěn)定的橡膠樹粗生長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)。相關研究表明, Logistic方程可以擬合5齡的橡膠樹品種熱墾628的莖粗季節(jié)生長[9], 而用Logistic方程來擬合8齡的橡膠樹品種熱墾525莖粗季節(jié)生長, Logistic對該品種的莖粗生長過程的擬合值與實際值偏離明顯[10]。而本研究采用回歸分析方法對低割齡(樹齡為15年)熱研 7—20—59莖粗生長月動態(tài)進行了分析,莖粗動態(tài)擬合為一直線方程, 而非Logistic方程。對上述研究結果綜合分析, Logistic生長曲線在橡膠樹莖粗生長動態(tài)的擬合上是否與樹齡有關, 有待對不同樹齡的橡膠樹莖粗生長開展進一步研究。

通過對低割齡熱研 7—20—59莖粗生長月動態(tài)變化的初步分析, 明確了低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長月動態(tài)變化特征和莖粗生長量在月份時間序列上的分布特征, 在此基礎上, 有針對性的加強橡膠林生態(tài)管理, 充分發(fā)揮橡膠樹的生長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, 進一步提高橡膠林生產(chǎn)力水平。

本研究僅以海南儋州地區(qū)的低割齡熱研7—20—59為研究對象, 研究了該品種的莖粗生長月動態(tài)變化特征, 所得結果是否適用于其他生態(tài)地區(qū)橡膠樹品種熱研7—20—59橡以及該品系不同年度間的莖粗季節(jié)生長變化規(guī)律是否一致、有待進一步深入探討。

4 結論

本研究的結論如下:

(1) 低割齡橡膠樹熱研 7—20—59莖粗生長量一年可達到2.76 cm。

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

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

(4) 根據(jù)聚類分析方法并結合橡膠樹生長特點可將低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長過程劃分為速生前期(1—3月)、速生期(4—9月)和速生后期(10—12月)。4—9月是低割齡橡膠樹熱研 7—20—59莖粗生長關鍵時期。

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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)低割齡橡膠樹熱研7—20—59莖粗生長月動態(tài)研究初報[J].生態(tài)科學, 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)代農業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項 (CARS-34-ZP3); 海南省自然科學基金(20164172): 中國熱帶農業(yè)科學院橡膠研究所基本科研業(yè)務費專項(1630022015012)

祁棟靈(1979—), 男, 碩士, 副研究員,, 主要從事應用生態(tài)學方面的工作, 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)與農業(yè)氣象生態(tài)工作, E-mail: zhixiangwu@21cn.com