海南儋州地区低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长月动态研究初报

祁栋灵, 孙 瑞, 陶忠良, 陈帮乾, 杨 川, 兰国玉, 谢贵水, 吴志祥*

中国热带农业科学院橡胶研究所, 农业部儋州热带作物科学观测实验站, 儋州 571737

海南儋州地区低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长月动态研究初报

祁栋灵, 孙 瑞, 陶忠良, 陈帮乾, 杨 川, 兰国玉, 谢贵水, 吴志祥*

中国热带农业科学院橡胶研究所, 农业部儋州热带作物科学观测实验站, 儋州 571737

探讨低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长随月份时间变化的规律, 为低割龄橡胶树生态管理和合理经营提供参考依据。对7割龄橡胶树品种热研7—20—59的茎粗生长进行定期、定株观测, 利用回归分析方法对茎粗生长月动态进行分析。结果表明, 低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长量一年可达到2.76 cm; 茎粗累积生长动态呈线性变化趋势, 茎粗一年中月度增粗量呈现出明显的慢—快—慢的生长节律; 构建了低割龄橡胶树热研 7—20—59茎粗生长的回归模型Y=0.307X+61.307; 根据聚类分析方法并结合橡胶树生长特点可将低割龄橡胶树热研 7—20—59茎粗生长过程划分为速生前期(1—3月)、速生期(4—9月)和速生后期(10—12月); 4—9月是低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长关键时期, 此时加强光热水和土肥等生态管理, 可增加橡胶林生态系统生物量, 进一步提高橡胶林生产力水平。

巴西橡胶树; 热研7—20—59; 茎粗生长; 月动态

1 前言

橡胶林生产力是橡胶林生态系统中重要研究内容, 其生产力的优劣直接关系到整个橡胶林生态系统的产出水平, 橡胶林生态系统的木材材积、干胶产量等生物量是橡胶林生产力的重要体现, 橡胶林木茎干粗生长是描述橡胶林木茎干生长的关键参数,茎干粗生长特征不但能映橡胶林木生长速度, 而且也与橡胶林生态系统生物量密切相关[1—3]。因此, 分析一年内橡胶树的生长情况, 一方面为进一步阐明橡胶林生态系统生产能力和产出水平提供基础数据,另一方面, 为开展橡胶林速生高产抚育和生态管理提供参考依据。橡胶树品种热研7—20—59胶乳再生能力强, 蔗糖利用率高, 乳管代谢活性强, 是一个综合性状优良的高产品种[4], 该品种是新型种植模式“全周期间作模式”的首选品种[5]。目前对橡胶树品种热研7—20—59茎干粗生长特征及其月度变化还了解得很少, 因此, 探讨橡胶树优良品种热研 7—20—59茎粗生长月度变化动态, 对提高橡胶林生态管理水平和进一步分析橡胶林生态系统的产出能力都具有重要意义。在巴西西北地区的米纳斯吉拉斯州, Maria 等[6]对不同橡胶树品种茎粗生长进行了研究, 结果表明, 不同橡胶树品种在同一生态区域生长速率表现各异。周立军等[7]以橡胶树品种热研7—33—97为研究对象, 利用线性方程对其年度间的茎粗生长进行了拟合。一些学者的研究结果表明, 橡胶树年内径向生长存在季节上的差异性[8—10]。国外一些学者研究结果也表明, 橡胶树的茎粗在幼树生长阶段内具有明显的差异[11]。Obouayeba等[12]对科特迪瓦的橡胶树茎粗生长与开割时间关系开展了研究, 结果表明, 橡胶树定植后第6年, 其茎粗累积量可达到开割标准。Chandrasekhar[13]研究表明，印度橡胶树主栽品种RRII 105不同年度间茎围生长动态呈现先增后降的趋势。而形成上述差异的内在机制尚不清楚。在实际的橡胶林生产经营中, 橡胶林经济寿命期一般划分为低割龄期、中割龄期和高割龄期, 目前, 有关各割龄期橡胶树热研 7—20—59茎粗生长随月份时间变化的规律尚不清楚。本文基于野外连续定位观测数据, 选择低割龄期橡胶树热研7—20—59为研究对象, 分析了其茎粗生长月动态变化, 拟探讨以下两个问题: (1)低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长月动态变化特征如何？(2) 低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长量在月份时间序列上是如何分布的？通过以上问题的探讨, 旨在阐明低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长不同月份的变化规律, 为提高橡胶林生态管理水平和进一步分析橡胶林生态系统的产出能力提供参考依据。

2 材料与方法

2.1 试验材料

供试材料为7割龄橡胶树热研7—20—59, 种植于海南省儋州地区的中国热带农业科学院试验场三队, 橡胶树的株行距为3.0 m×7.0 m, 试验样地面积 2.87 ha, 土壤肥力中等, 胶园按照常规生产进行管理。

2.2 试验方法

在试验样地, 每行选择中间健康的植株10株,共选择9行, 共选择样树90株。进行定期、定株观测, 定株编号标记, 在树茎干距地面130 cm处用油漆进行标记, 作为茎围生长固定测量位置, 用软尺测量茎粗度。于2014年12月月末开始, 每月月末测量茎粗, 直至观测于2015年12月末结束, 每次观测时做好橡胶树物候和农时操作活动记录。

橡胶树月度茎粗生长数据采取R version 3.3.0进行回归分析, 采用DPS数据处理系统9.50对橡胶树生长期进行聚类分析。

3 结果与分析

3.1 低割龄橡胶树茎粗生长动态

对试验观测到的数据进行分析, 分析结果示于图1。分析结果表明, 低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长在一年中的月度增粗量呈现明显的慢—快—慢的生长节律, 出现一个生长高峰, 低割龄橡胶树热研7—20—59的茎粗生长量一年可达到2.76 cm,茎粗累积生长动态呈现线性变化趋势。茎粗在1月生长较慢, 2月份是一年中生长最慢, 一年中的生长高峰出现在6月份, 生长表现出季节性特征。

图1 海南儋州地区低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长月动态变化Fig.1 The growth process of stem diameter of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59

3.2 橡胶树茎粗生长期的划分

采用DPS环境下聚类分析中有序样本最优分割法, 对橡胶树茎粗日生长率进行聚类, 并结合橡胶树生长特点, 对橡胶树茎粗的生长过程进行划分。由表1可知, 橡胶树茎粗的生长过程划分为3个生长时段, 即1—3月为速生前期, 4—9月为速生期,10—12月为速生后期, 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茎粗净生长量分别为0.20、25.31 和2.12 mm, 分别占全年茎粗生长量的0.72%、91.60%和7.68%。

3.3 橡胶树茎粗生长曲线的拟合

表1 低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长时期的划分及比较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分析软件, 得到橡胶树茎粗量生长回归方程(表2),根据回归分析的预测值和实测值进行曲线拟合作图如图2, 由图2并结合表3中的分析数据可以看出, 以橡胶树茎粗实际观测值绘制的生长曲线与预测值拟合曲线吻合性好, 决定系数R2大(可解释因变量变化的93.51%), 回归方程统计检验达极显著水平(P＜0.01), 说明直线方程Y=0.307X+61.307能较好地拟合橡胶树茎粗的生长过程。

4 讨论

表2 低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长的回归模型Tab 2 Regression model of stem diameter of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59

图2 低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长拟合曲线Fig.2 The fitting curve of stem diameter of low tapping age rubber tree clone CATAS7-20-59

目前有关橡胶树生长方面的研究已有一些相关报道, 如 Maria 等[6]对巴西种植的橡胶树品种 GT 1、IAN 2880、IAC 15、RRIM 600、PB 235 和 IAN 3156的生长能力进行了评价, 结果表明, 上述品种在该区域表现出不同的生长速率。周立军等[7]对幼龄期橡胶树品系热研7—33—97的年度茎粗生长进行了研究, 结果表明, 幼龄期橡胶树年度间的茎粗生长表现为线性增长趋势。祁栋灵等[9]对橡胶树品种热垦 628茎粗季节生长研究后认为, 其茎粗生长的速生期在3—10月, 而对热垦525茎粗季节生长的研究结果表明, 该品种的速生期在6—10月[10], 而本研究对低割龄热研7—20—59茎粗生长月动态研究结果表明, 该品种的速生期在4—9月, 上述品种的研究区域均位于海南省西部的儋州地区, 不同橡胶树品种间的速生期存在差异, 差异的原因, 除了可能与品种生长特点有关, 也有可能与年际间气象环境因子波动有关。

探索稳定的橡胶树粗生长模型有助于为橡胶林速生高产抚育和生态管理提供参考依据。相关研究表明, Logistic方程可以拟合5龄的橡胶树品种热垦628的茎粗季节生长[9], 而用Logistic方程来拟合8龄的橡胶树品种热垦525茎粗季节生长, Logistic对该品种的茎粗生长过程的拟合值与实际值偏离明显[10]。而本研究采用回归分析方法对低割龄(树龄为15年)热研 7—20—59茎粗生长月动态进行了分析,茎粗动态拟合为一直线方程, 而非Logistic方程。对上述研究结果综合分析, Logistic生长曲线在橡胶树茎粗生长动态的拟合上是否与树龄有关, 有待对不同树龄的橡胶树茎粗生长开展进一步研究。

通过对低割龄热研 7—20—59茎粗生长月动态变化的初步分析, 明确了低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长月动态变化特征和茎粗生长量在月份时间序列上的分布特征, 在此基础上, 有针对性的加强橡胶林生态管理, 充分发挥橡胶树的生长特性和高效利用光热水等自然资源, 增加橡胶林生态系统生物量, 进一步提高橡胶林生产力水平。

本研究仅以海南儋州地区的低割龄热研7—20—59为研究对象, 研究了该品种的茎粗生长月动态变化特征, 所得结果是否适用于其他生态地区橡胶树品种热研7—20—59橡以及该品系不同年度间的茎粗季节生长变化规律是否一致、有待进一步深入探讨。

4 结论

本研究的结论如下:

(1) 低割龄橡胶树热研 7—20—59茎粗生长量一年可达到2.76 cm。

(2) 茎粗累积生长动态呈现线性变化趋势, 茎粗一年中月度增粗量呈现出明显的慢—快—慢的生长节律。

(3) 构建了低割龄橡胶树热研 7—20—59茎粗生长的回归模型Y=0.307X+61.307。

(4) 根据聚类分析方法并结合橡胶树生长特点可将低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长过程划分为速生前期(1—3月)、速生期(4—9月)和速生后期(10—12月)。4—9月是低割龄橡胶树热研 7—20—59茎粗生长关键时期。

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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

祁栋灵, 孙 瑞, 陶忠良, 等.海南儋州地区低割龄橡胶树热研7—20—59茎粗生长月动态研究初报[J].生态科学, 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

现代农业产业技术体系建设专项 (CARS-34-ZP3); 海南省自然科学基金(20164172): 中国热带农业科学院橡胶研究所基本科研业务费专项(1630022015012)

祁栋灵(1979—), 男, 硕士, 副研究员,, 主要从事应用生态学方面的工作, E-mail: donglingqi@163.com

*通信作者:吴志祥(1970—), 男, 博士, 副研究员, 主要从事热带作物栽培生态与农业气象生态工作, E-mail: zhixiangwu@21cn.com