基于灰色系统理论对极端干旱区多枝柽柳硬枝扦插分析

陈文业,姚　琳,赵　明,袁海峰,窦英杰(1．甘肃省林业科学研究院,甘肃兰州　730020;2．甘肃林研科技工程公司,甘肃兰州　730020; 3．甘肃敦煌西湖湿地生态系统国家定位观测研究站,甘肃敦煌　736200; ．甘肃省小陇山林业实验局党川林场,甘肃天水　71038; 5．甘肃敦煌西湖国家级自然保护区管理局,甘肃敦煌　736200)

基于灰色系统理论对极端干旱区多枝柽柳硬枝扦插分析

陈文业1,2,3,姚琳4,赵明1,2,3,袁海峰3,5,窦英杰3,5
(1．甘肃省林业科学研究院,甘肃兰州730020;2．甘肃林研科技工程公司,甘肃兰州730020; 3．甘肃敦煌西湖湿地生态系统国家定位观测研究站,甘肃敦煌736200; 4．甘肃省小陇山林业实验局党川林场,甘肃天水741038; 5．甘肃敦煌西湖国家级自然保护区管理局,甘肃敦煌736200)

采用灰色系统理论中的关联度分析方法,对多枝柽柳硬枝扦插4种不同处理的关联度及其8个观察指标值间的关联度大小进行了分析.结果表明,各个观测指标间的关联度依次为:侧根数＞茎粗＞主根长度＞保存率＞一级分枝数＞地上生物量鲜重＞株高,其中影响多枝柽柳扦插繁殖成活率的主要指标因子为主根长度、茎粗和侧根数;硬枝扦插4种不同处理的关联度依次为:露地＜育苗袋＜育苗杯＜覆膜.覆膜育苗是多枝柽柳在极端干旱区最适宜的快繁技术.

极端干旱区;多枝柽柳;硬枝扦插;灰色系统理论

引用格式:Chen Wenye,Yao Lin,Zhao Ming,et al．Hardwood Cutting Analysis of Tamarix Ramosissima in ExG treme Arid Regions Based on Grey System Theory[J]．Journal of Gansu Sciences,2016,28(2):28G32．[陈文业,姚琳,赵明,等．基于灰色系统理论对极端干旱区多枝柽柳硬枝扦插分析[J]．甘肃科学学报,2016,28(2):28G32．]

多枝柽柳(Tamarix ramosissima)又名红柳,落叶灌木或小乔木,对环境适应性强,具有抗旱、耐水湿、高耐盐碱、耐寒冷、耐贫瘠、抗风蚀沙埋等优良特性,是防风固沙及盐碱地改良的先锋树种,是干旱、半干旱地区常见的优势种和建群种[1].作为用途广泛的盐生木本植物和多功能造林树种,对其进行研究具有十分重要的意义[1,2].

灰色关联度法作为灰色系统理论中常见的一种分析理论,在近几年得以发展,较传统分析法相比,其具有分析方便、理论简单等特点[3],能从质和量方面对各现象给出定性解释和定量描述[4],在许多研究中得到广泛应用,如草业[3G6]、育种[7,8]、林业[9,10]等.

有关柽柳属研究,目前已经开展了许多研究工作,积累了较丰富的试验资料,如种质资源调查[11]、形态特性[12]、耐盐抗旱性[10,13,14]等,但对柽柳无性快繁筛选方面的研究鲜见报道.鉴于此,根据近几年的研究工作,通过采用灰色系统关联度分析方法对多枝柽柳硬枝扦插4种不同处理进行分析研究,旨在为多枝柽柳在极端干旱区快繁和产业化生产提供理论依据[3].

1　试验地概况

试验地设于甘肃敦煌西湖国家级自然保护区芦草井保护站,地理位置为92°45′~93°50′E,39°45′~ 40°36′N.年平均气温为9．90℃,最低气温－30℃,最高气温40℃;年均降水量39．90 mm,蒸发量2 486 mm;年均风速2．20 m/s,大风日数15．40 d;年日照时数为3 115~3 246．70 h,日照率70%~73%;年总辐射量为641．84 kJ/cm2,干燥度大于16[15].

2　材料与方法

2．1试验材料

基质配制:选取沙壤土,追施磷肥(3．5 kg/m3),均匀混合,并将土中的石块和杂草捡净.

育苗袋:用黑色塑料制作,直筒有底,在袋高的2/3以下有12个孔,袋高15 cm,直径8 cm.

育苗杯:用黑色塑料制作,高15 cm,直径8 cm,底部4个孔.

塑料地膜:白色PE薄膜,宽120 cm,厚0．01 mm.

插穗:野外采集一年生健壮枝条,随采集随制穗,直径0．4~1．0 cm,插穗长12 cm,上口剪平,切面比芽高0．3~0．4 cm,下方至少有2~3个饱满芽,下口剪成楔形斜口,剪口要平滑,不劈裂,切面低0．1~0．2 cm.上下口保持一致,下口对齐,1捆100穗[16,17].

2．2试验布设

时间:2013年4月.先深翻整地,再用配置好的基质作苗床和装育苗杯(袋)[16,17].在露地和简易塑料大棚里做育苗床,为了和营养杯(袋)高度一致,苗床高15 cm,宽1 m.育苗杯(袋)装满压实,然后排床.装完后,浇灌透水1次,灌水后,基质有所下沉,再用基质及时填补.根据育苗数,用塑料薄膜将露地育苗床覆盖一部分.插穗采取随采、随侵、随插,扦插前[16,17],先将插穗放入水中浸泡3~5天后再扦插.株行距为10 cm×10 cm,覆膜育苗床应先挑开膜,再直插入土;育苗杯(袋)将插穗垂直插入其中央位置,随手将插穗基部空隙覆土压实.扦插深度9~10 cm,外露2~3 cm,插穗上口用油漆涂抹.每个处理扦插400株,重复4次,随机排列.扦插后浇一次透水,3~5天后,松一次土,顺手封死插穗与基质之间的裂缝并填补基质.在育苗期间,采用科学的方法进行管理.

2．3研究内容

于试验布设当年苗木落叶及树液停止流动前和次年苗木发芽展叶后进行调查,主要研究内容为:成活率、株高、一级分枝数、新萌发枝条茎粗、地上生物量鲜重、侧根数、主根长和保存率[16,17].

2．4构建理想处理

理想处理是指被测各项指标均为最佳程度时的量化值.研究用试验数据的最大值来代替,即茎粗(X1)、保存率(X2)、一级分枝数(X3)、主根长度(X4)、株高(X5)、地上生物量(X6)、侧根数量(X7)、成活率(X0)依次为9．50 cm、90．00%、10．00个、55．00 cm、64．00 cm、86．00 g、10．00个、95．00%[16,17].

2．5分析方法

采用灰色关联度分析方法,将各研究内容作为一个灰色理论系统.每个研究内容看作是灰色理论系统的一个因素,先设X0为理想处理数列,Xi(i＝1,2,ƻ,n;n为处理数)为被比较数列,且X0＝{X0(1)、X0(2),ƻ,X0(k)},Xi＝{Xi(1)、Xi(2), ƻ,Xi(k)},k＝1,2,ƻ,n[4],根据灰色系统理论,将4个不同处理及理想处理看作一个灰色理论系统(见表1),将每个处理看作一个因素,计算灰色系统中每个因素的关联度,其值越小,则因素相似度就越低,反之则越高[4,16,17].

4种不同处理和8个观察指标值间的关联度大小计算公式为

表1　多枝柽柳各观测指标值Table 1　Observation indexes of tamarix ramosissima

3　结果与分析

3．1各评价指标值间的关联度

选取参考序列为成活率(X0),比较序列为茎粗(X1)、保存率(X2)、一级分枝数(X3)、主根长度(X4)、株高(X5)、地上生物量(X6)和侧根数量(X7),计算出各比较序列和参考序列的关联度ri,其值越小,表明差异越大,则接近性越差,反之,则接近性越好.由此来研究分析各观察指标值对成活率贡献的大小.各观察指标的关联度见表2.

表2　各评价指标值与参考指标值关联系数矩阵和关联度及其序位Table 2　Associated coefficient matrix,correlation degree and its order between evaluation index and reference index

柽柳成活率与各比较观测指标值的关联度ri由大到小依次为:X7＞X1＞X4＞X2＞X3＞X6＞X5,由此可知侧根数量与多枝柽柳扦插苗的成活率关联度最大,茎粗次之,而株高最小,这是由于多枝柽柳为深根性灌木,其对侧根、茎粗和主根的生长有一定的要求.多枝柽柳主根向下直伸且非常发达,到达地下水埋深后,生长出大面积侧根,进而使毛根、侧根、主根互相交织成根系网,吸收面积非常大[1,18],通过根系与地下水位接触和毛细管作用,不但可以获得地下水,也可以从土壤湿度的不饱和区获得水分[18].

3．2不同处理与理想处理的关联度

选取一个理想处理Y0为参考序列,理想处理的各指标值取试验数据的最大值,其他4种不同处理(Y1、Y2、Y3、Y4)作为对比序列,从而筛选出多枝柽柳硬枝扦插处理最佳快繁技术.不同处理的关联度见表3.

表3　参试处理与理想处理的关联系数矩阵和关联度及关联序Table 3　Associated coefficient matrix,correlation degree and correlation order between experimental treatment and ideal treatment

4种不同处理与理想处理之间的关联度ri由大到小依次为:Y4＞Y3＞Y2＞Y1,覆膜扦插育苗与理想处理的关联度ri最大,二者接近性最好,其处理最好;而露地扦插育苗与理想处理的关联度ri最小,二者接近性最差,其处理最差.因此在极端干旱区,多枝柽柳硬枝扦插育苗处理中,采用露地扦插育苗效果最差,而覆膜扦插育苗效果最好.这是由于土壤裸露,不能有效提高地温,加之土壤水分蒸发大,从而导致了苗木成活率低.相对其他3种处理,苗床覆膜具有升温、保温、护根、保肥、保墒等特点,为幼苗创造了良好的生长条件[17].

4　结论

灰色系统理论是近年发展起来的决策科学,应用灰色系统理论对原始数据进行处理,具有表格化、计算简便、精确度和量化程度高等优点[5],克服了多元分析或数理统计所需大量样本和典型概率分布的不足,只需较少的数量样本,就可得出较好的结果,克服了凭单一指标(如成活率)筛选多枝柽柳硬枝扦插处理的弊端,提高了多枝柽柳硬枝扦插繁殖筛选的有效性和准确性[10,16,17].

采取灰色系统理论分析法对多枝柽柳硬枝扦插繁殖的8个指标进行研究分析,其关联度为:株高＜地上生物量鲜重＜一级分枝数＜保存率＜主根长度＜茎粗＜侧根数量,表明侧根数量、茎粗和主根长度3个观测指标是影响多枝柽柳插繁殖成活率的主要指标因子,这与多枝柽柳的生态适应性和生理习性有关,对侧根、茎粗和主根生长的要求与其生长环境有关.多枝柽柳长期适应高温干旱的生境条件,其根系高度发达,通过强大的吸水面积来吸收土壤中的水分,以供应地上部分所需的丰富水分[18],加之多枝柽柳在生长发育过程中形成木质化的长枝和密生鳞片叶的绿色营养小枝两种枝条,其中营养小枝上密生的鳞片状叶是适应干旱或极端干旱生境条件的特性器官[10,19G22],能忍受极端干旱气侯,有效防止高温对叶的灼伤,同时防止风沙对叶的伤害[10].对4种不同处理进行综合评价分析,关联度依次为:露地＜育苗袋＜育苗杯.覆膜育苗技术是多枝柽柳在极端干旱区最适宜的快繁技术.由于关联系数是灰色系统中定量定性分析的产物,因此其可对各参试处理的所有指标进行定量评价分析,准确地判断处理的优劣[10,16,17,23,24].

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Hardwood Cutting Analysis of Tamarix Ramosissima in Extreme Arid Regions Based on Grey System Theory

Chen Wenye1,2,3,Yao Lin4,Zhao Ming1,2,3,Yuan Haifeng3,5,Dou Yingjie3,5

(1．Gansu Forestry Science and Technology Research Academy,Lanzhou 730020,China; 2．Gansu Forest Science and Technology Engineering Company,Lanzhou 730020,China; 3．National Positioning Observation Station of Xihu Wetland Ecosystem in Dunhuang of Gansu,Dunhuang 736200,China; 4．The Dangchuan Forestry Centre of Xiaolongshan Forestry Experimental Bureau of Gansu Province,Tianshui 741038,China; 5．Administrative Bureau of Gansu Dunhuang Xihu National Nature Reserve,Dunhuang 736200,China)

An analysis of correlation degree with four different hardwood cutting treatment of tamarix ramosissima and correlation degree value between eight observation indexes is conducted by using the method of correlation analysis in the grey system theory．The result shows the correlation degree between each observation index as per below:lateral root number＞stem diameter＞main root length＞preserving rate＞first order branch number＞aboveground biomass＞plant height．The main index factors influencing the cutting reproductive success rate of tamarix ramosissima are main root length,stem diameter and laterG al root number．The correlation degree of four different hardwood cutting treatment is as per below:open field＜breeding bag＜breeding cup＜film covering．FilmGcovered breeding is the optimum rapid propagation of tamarix ramosissima in extreme arid regions．

Extreme arid regions;Tamarix ramosissima;Hardwood cutting;Grey system theoryof liquid phase reaction system of Fe(NO3)3—HNO3,TiCl4GHCl and Fe(NO3)3—HNO3, FeOOH film and composite FeOOH/TiO2film are induced and built,which respectively belongs to anatase and goethite structure through analysis of SEM,XRD and TEM．UVGVis diffuse reflection spectroscopy shows that composite FeOOH/TiO2film is better in responding visible light than single FeOOH film．PhoG tocatalytic activity of these two types of films is studied by taking pentachlorophenol(PCP)as target．The experiment result shows that photocatalytic activity of composite FeOOH/TiO2film is better than Fe OOH film,and coupling effect exists between FeOOH and TiO2．Through the reaction mechanism of test and exG ploration of infrared spectrum,it is proved that PCP is degraded into arones and other intermediates and then into small molecules including H2O、CO2、HCl and so on．

S723．1

A

1004G0366(2016)02G0028G05

10．16468/j．cnkii．ssn1004G0366．2016．02．007．

2015G06G23;

2015G08G06．

甘肃省科技重大专项项目(1302FKDA035);甘肃省科技支撑计划——社会发展类项目(1011FKCA136)．

陈文业(1978G),男,甘肃白银人,副研究员,研究方向为生态恢复．EGmail:gschwy＠163．com．