西南桦苗期生长特性研究*

杨建荣，王红颜，李秀君，何家梅，赵云晋

(临沧市林业技术推广站，云南　临沧677000)



西南桦苗期生长特性研究*

杨建荣，王红颜，李秀君，何家梅，赵云晋

(临沧市林业技术推广站，云南临沧677000)

基于苗期连续生长监测数据，用Logistic曲线方程进行了西南桦苗高、地径的生长拟合，拟合效果较好。利用Logistic曲线方程的数学性质对西南桦生长特性进行了解析，在此基础上把西南桦苗期苗高及地径生长分别划分为4个时期：出苗期、前慢速生长期、速生期、后慢速生长期，所得结果较好地反映了西南桦苗期生长与当地气温、降水变化规律的一致性。

西南桦；苗期；生长特性；生长模型；Logistic曲线方程

西南桦(Betulaalnoides)又名化桃树、西桦、蒙自桦，为桦木科落叶大乔木。其天然分布以云南为中心，分布于云南东南部、南部、西部乃至西北部的怒江河谷地区，气候适宜区占云南省国土面积的46.5%[1]；广西的西部、海南岛三大林区、四川南部、西藏墨脱地区均有分布，缅甸、越南、老挝、泰国、印度、尼泊尔等国也有分布，是北半球桦木属(Betula)中分布最南的一个种。其树干通直高大，尖削度小，木纹理直，结构细致，色泽美观，为红褐色，木材干缩性小，不易变形，易加工，旋切面光滑，油漆及胶粘性能良好。大量用于家具、建筑、军工及作为胶合板用材、木地板及室内装饰材料。是中国热带山地、南亚热带及部分中亚热带地区的一个速生、珍贵乡土阔叶树种[2～3]。

苗木在不同生长季节中的生长速度的差异反映了树种在苗期的生长特性，根据其生长特性，可以为苗期的田间管理提供科学依据[4]。根据西南桦苗期生长量的连续观测数据，利用逻辑斯谛方程(Logistic equation)对苗期生长特性进行研究，以期为西南桦苗木培育提供参考。

1　试验地概况

试验地位于云南省临沧市临翔区博尚镇泛华林业苗圃，海拔1 600m，土壤为红壤，有机质含量为26.7g/kg，速效N含量为105mg/kg，速效P含量为4.6mg/kg，速效K含量为60mg/kg。气候属亚热带低纬度山地季风气候，夏、秋主要受来自印度洋暖气流控制，雨水多，冬春两季受西北干冷气流的影响而少雨暖凉。年均温17.2℃，最高温34.6℃，≥10℃的年活动积温6 247～6 491℃；年均降雨量1 161.8mm，年平均相对湿度74%；无霜期全年289d，历年平均霜期为76d。具有干、湿季分明，降水集中，年温差小，干凉同季，雨热同期的特点[5]。

2　材料与方法

2.1试验材料

育苗所用种子采集自西双版纳州普文镇。2012年3月初于季风常绿阔叶林中选择15～40年生长健壮、树干通直、侧枝细、分枝角小、无病虫害的母树采种。西南桦果序由绿色变为淡黄色时种子成熟，此时种粒为黄白色带翅的小坚果，种胚略为突出，挤压有油迹点。采集成熟的果序置于室内通风处阴干至果序膨松后用手轻轻搓揉，种子即可大量脱出。收集脱出种子，将果枝、果序轴等杂物除去，放入纸袋置冰箱4℃～6℃低温贮藏备用。2012年11月12日播种，播种前用2%高锰酸钾液喷灌苗床进行土壤消毒后把种子均匀撒播于苗床上，用风化紫色页岩经敲细后掩种。2013年1月中旬将具2～3片真叶的小苗移入5cm×15cm的营养袋中，营养袋基质为森林土︰农家肥︰火灰土(85︰12︰3)，移植成活后每半月喷施一次1%速效复合肥，苗期进行水、气、光及病虫害防治的常规管理。

2.2数据收集

2013年2月15日开始生长调查(播种后95d)，按照系统抽样标记待测植株100株，每隔30d定期测量记录每样株的苗高(精确至0.1cm)与地径(精确至0.1mm)，直至2013年12月12日(播种后395d)为止，共观测11次。

2.3数据整理与分析

苗木生长时间(t)以播种日为0起算。每批次测定的苗高、地径分别计算算术平均值并与苗木生长时间组成数对。以生长时间(t)为自变量分别对苗期地径(d)及苗高(h)生长量进行逻辑斯谛方程拟合。采用DPS 7.0进行数据分析，参数估计采用Marquardt法。

逻辑斯谛方程表达式为，y=k/〔1+a·exp(-bt)〕，式中，k、a、b为方程待定参数，y为应变量，t为生长时间。

Logistic生长曲线为一单调递增曲线，对生长曲线求其二阶导数、三阶导数，并令其二阶导数为0，解得t=lna/b；令其三阶导数为0，解得t1=(lna-1.317)/b，t2=(lna+1.317)/b。这3个点对应着林木生长发育过程的3个关键点，即：速生期起点(t1)、速生期中点(t)、速生期终点(t2)[6]。速生期中点时具有最大生长速率(MGR)；速生期起点(t1)与速生期终点(t2)之间为速生期(T)。速生期生长参数包括最大生长速率(MGR)、速生期平均生长速率(GRFG)、速生期生长量(I即速生期内的生长量)和速生期生长量占总生长量的百分率(P)共4个参数，计算公式为：MGR=1/4bk；MFGR=2/9bk；I=k/sqrt(3)；P=I/总生长量。

3　结果与分析

3.1西南桦苗期生长的曲线拟合

以生长时间(t)为横坐标，苗木生长量为纵坐标，苗高和地径月生长过程的散点图为“S”型曲线，表现出“慢-快-慢”的生长特点。西南桦苗期高生长及地径生长Logistic方程参数拟合结果如表1。

表1　西南桦苗期生长Logistic曲线方程参数估计结果

决定系数R2与F值正相关、与残差平方和负相关，因而依据R2值大小可对曲线拟合效果进行评价。Logistic曲线方程对西南桦苗期地径及苗高生长节律拟合的R2值都为0.998 7，回归方程统计检验达极显著水平(P<0.001)，拟合效果都较好。

利用拟合方程，求算各方程苗高(h)、地径(d)因变量，并与苗木生长时间(t)自变量作折线图并与实测值进行直观对比见图1～图2。

图1　西南桦苗期高生长拟合曲线

图2　西南桦苗期地径生长拟合曲线

3.2西南桦苗期生长特性

代入Logistic曲线参数，分别计算出苗高、地径生长参数。苗高生长速生期起点t1为播种后194d，速生期中点(t)为播种后263d，速生期终点(t2)为播种后332d，速生期(T)为138d。最大生长速率(MGR)为0.379 1cm/d，速生期平均生长速率(GRFG)为0.337 0cm/d，速生期生长量(I)为45.8cm，速生期生长量占总生长量的百分率(P)为63.1%。

地径生长速生期起点t1为播种后180d，速生期中点(t)为播种后255d，速生期终点(t2)为播种后329d，速生期(T)为149d。最大生长速率(MGR)为0.034 7mm/d，速生期平均生长速率(GRFG)为0.030 9mm/d，速生期生长量(I)为4.5mm，速生期生长量占总生长量的百分率(P)为63.4%。

根据分析结果结合西南桦播种出苗情况，可把西南桦苗期高生长分为4个时期，出苗期(0-15d)，持续15d；前慢速生长期(16-194d)，持续179d，期间生长量为16.8cm，占总生长量的23.1%；速生期(195-332d)，持续138d，生长量为45.8cm，占总生长量的63.1%；后慢速生长期(333-395d)，持续63d，期间生长量为10cm，占总生长量的13.8%。即播种后经194d的缓慢生长，于翌年5月底进入速生期，以日平均生长量占总生长量0.46%的速度快速生长至10月上旬，期间于8月初生长速度达最高，日生长量为总生长量的0.52%。之后进入后慢速生长期，至调查结束，日平均生长量为总生长量的0.22%。

表2　西南桦苗期生长特性

苗期地径生长也可划为4个时期，出苗期(0-158d)，持续15d；前慢速生长期(16-180d)，持续165d，期间生长量为1.7mm，占总生长量的23.9%；速生期(181-329d)，持续149d，生长量为4.5mm，占总生长量的63.4%；后慢速生长期(330-395d)，持续66d，期间生长量为0.9mm，占总生长量的12.7%。即播种后经180d的缓慢生长，于翌年5月中旬进入速生期，以日平均生长量占总生长量0.43%的速度快速生长至10月上旬，期间于7月底生长速度达最高，日生长量为总生长量的0.49%。之后进入后慢速生长期，至调查结束，日平均生长量为总生长量的0.19%。

从以上分析可看出，西南桦于5月中旬开始，地径生长、苗高生长先后进入速生期，10月上旬先后进入后慢期，速生期的开始及结束时间与育苗地5-10月降水集中、雨热同期的气候特点具有较高的相关性。

4　结论与讨论

在395d的测定期内，西南桦苗木苗高、地径生长呈现“慢-快-慢”的“S”形对称性生长特点，用Logistic生长方程进行拟合，效果较好。利用Logistic曲线方程数学性质结合出苗情况把西南桦苗期苗高及地径生长分别划分为出苗期、前慢速生长期、速生期、后慢速生长期4个时期。西南桦地径生长较苗高生长具有更短的前慢期，进入速生期更早,持续时间更长一些，这与高山松(Pinusdensata)[7]、泡桐属(Paulownia)[8]、L35黑杨(PopulusAigeiros)[9]、大叶栎(Quercusgriffithii)[10]等苗期生长研究结果一致；地径及苗高生长进入后慢期时间则大致相同，都于10月上旬进入后慢期；在生长参数方面，地径及苗高生长在各时期生长量与总生长量的占比、日均生长速率与总生长量占比，最大生长速率与总生长量占比等方面表现出较高的协同性，与高山松地径与苗高的异速生长有所差异[7]。

西南桦从5月中旬开始，地径生长、苗高生长先后进入速生期，10月上旬先后进入后慢期，速生期的开始及结束时间与育苗地5-10月降水集中、雨热同期的气候特点具有较高的相关性。研究结果表明，西南桦在云南为夏季造林，此时正值苗木快速生长期，适当推迟西南桦播种时间或增加苗期炼苗时间可提高造林后苗木恢复速度，提高造林成活率。

在林木苗期生长的物候期划分中，常采用曲线方程数学性质[11～13]及有序样本聚类法[14～15]。本文采用Logistic曲线方程数学性质对西南桦苗期生长进行了生长参数及物候的研究，所得结果较好地反映了西南桦地径及苗高生长与当地气温、降水变化规律的一致性。在林木生长指标符合“S”形对称性增长时，用Logistic曲线方程的数学性质对林木生长特性进行解析是适宜的。

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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

中央财政林业科技推广示范资金项目“西南桦无性系快繁及培育技术示范推广”(〔2013〕TK79号)，云南省第十三批技术创新人才培养计划项目。

杨建荣(1970-)，男，高级工程师，主要从事林业科研和科技推广工作。E-mail:yjrhtyjs200903@163.com

简介：李秀君(1974-)，女，高级工程师，主要从事林业科研和科技推广工作。

S 792.159

A

1672-8246(2016)04-0154-04

doi:10.16473/j.cnki.xblykx1972.2016.04.026