二十九個(gè)楸樹(shù)無(wú)性系苗期年生長(zhǎng)規(guī)律分析

摘 要 對(duì)29個(gè)楸樹(shù)雜種無(wú)性系1年生苗高、地徑年生長(zhǎng)量進(jìn)行了調(diào)查，利用Logistic方程擬合，相關(guān)系數(shù)均在0.900 0以上，擬合效果顯著。楸樹(shù)苗木劃分為4個(gè)生長(zhǎng)時(shí)期：成活期（3月16日至4月19日）；生長(zhǎng)前期（4月20日至6月2日），苗高生長(zhǎng)量占全年總生長(zhǎng)量的21.7%；速生期（6月3日至8月23日），苗高生長(zhǎng)量占全年總生長(zhǎng)量的57.7%；生長(zhǎng)后期（8月24日至10月23日），苗高生長(zhǎng)量占全年總生長(zhǎng)量的20.6%。速生期決定著整個(gè)生長(zhǎng)期生長(zhǎng)量，苗高速生期持續(xù)時(shí)間為55～73 d，地徑速生期持續(xù)時(shí)間為63～147 d。極值K與苗高、地徑實(shí)測(cè)值正相關(guān)系數(shù)分別為0.995 9和0.828 0，擬合程度均較高。

關(guān)鍵詞 楸樹(shù)；雜交無(wú)性系；Logistic方程；生長(zhǎng)模型

中圖分類(lèi)號(hào)：S718.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.15.002

楸樹(shù)（Catalp bungei C.A.Mey）為紫葳科梓樹(shù)屬高大落葉喬木，花色好看，為園林觀賞樹(shù)種，適應(yīng)性強(qiáng)，分布廣，素有“木王”之稱(chēng)[1]。其材質(zhì)好，有較高的經(jīng)濟(jì)利用價(jià)值，為百木之首，廣泛應(yīng)用于營(yíng)造用材林、防護(hù)林及園林綠化等方面。楸樹(shù)葉具有較強(qiáng)的吸毒能力，尤其對(duì)SO2等有毒氣體吸附強(qiáng)，為較好的環(huán)保樹(shù)種[2] 。近年來(lái)，楸樹(shù)在立地選擇、良種選育[3]、雜交育種[4]、材性研究[5] 等方面開(kāi)展了廣泛研究，但有關(guān)楸樹(shù)苗期年生長(zhǎng)規(guī)律的研究較少。苗木的遺傳特性和環(huán)境條件決定其生長(zhǎng)規(guī)律，若環(huán)境改變，不同基因型和不同種源苗木會(huì)有明顯差異。掌握苗木動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)規(guī)律，根據(jù)不同階段苗木的生物學(xué)特性進(jìn)行科學(xué)管理，才能有效提高苗木質(zhì)量[6]。為掌握楸樹(shù)雜種無(wú)性系在甘肅省的生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)律，對(duì)當(dāng)年造林的楸樹(shù)無(wú)性系進(jìn)行了年生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)規(guī)律研究，對(duì)1年生樹(shù)高、地徑利用Logistic方程[7]擬合，建立生長(zhǎng)模型；適時(shí)采取科學(xué)的水肥管理，有效促進(jìn)苗木生長(zhǎng)，提高苗木質(zhì)量，為科學(xué)培育苗木及良種選育提供了依據(jù)。

1 "材料與方法

1.1 "試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)林設(shè)在甘肅省林業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院實(shí)訓(xùn)基地，東經(jīng) 105°54′37″，北緯34°28′50″，海拔1 100 m；年平均氣溫12 ℃，極端最高39 ℃，極端最低-19.2 ℃；年降水量600～800 mm，年蒸發(fā)量1 290.0 mm，無(wú)霜期210 d。土壤為黃土母質(zhì)耕作褐土[8]。

1.2 "材料來(lái)源及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

由國(guó)家楸樹(shù)育種組提供的1年生楸樹(shù)雜種無(wú)性系嫁接苗[9]。2022年3月造林，29個(gè)無(wú)性系。試驗(yàn)設(shè)計(jì)為隨機(jī)完全區(qū)組設(shè)計(jì)，每小區(qū)4株，4次重復(fù)，株行距為2.0 m×1.5 m。

1.3 "觀測(cè)方法

造林后平茬，4月下旬至5月上旬開(kāi)始萌芽，于5月22日開(kāi)始，每隔15 d測(cè)量1次苗高、地徑，直至頂芽封頂停止生長(zhǎng)，共觀測(cè)10次，同時(shí)觀測(cè)記錄物候。

1.4 "數(shù)據(jù)處理和數(shù)學(xué)模型的建立

采用SPSS20.0軟件對(duì)小區(qū)平均值進(jìn)行分析。有關(guān)研究表明，樹(shù)木年生長(zhǎng)表現(xiàn)出“S”型曲線[10-13]，雖然不同環(huán)境與不同基因型苗木生長(zhǎng)規(guī)律表現(xiàn)出一定的差異，但生長(zhǎng)曲線總趨勢(shì)相似。對(duì)楸樹(shù)無(wú)性系生長(zhǎng)進(jìn)程采用Logistic方程[14]擬合，“S”型曲線方程表達(dá)式為：

[y=k1+ea-bt] （1）

式中：y為生長(zhǎng)量，k為極限值，計(jì)算公式為

[k=y22（y1+y3）-2y1y2y3y22-y1y3] （2）

式中：y1表示生長(zhǎng)始點(diǎn)生長(zhǎng)量，y2表示生長(zhǎng)中點(diǎn)生長(zhǎng)量，y3表示生長(zhǎng)終點(diǎn)生長(zhǎng)量；

用最小二乘法求參數(shù)a、b值[12]，對(duì)（1）式求二階導(dǎo)數(shù)：

[d2ydt2=b2kea-bt（-1+ea-bt）（1+ea-bt）-3] （3）

令[d2ydt2]=0，得：

[t=ab-1] （4）

式中，t為速生點(diǎn)，即生長(zhǎng)最大值的日期。

對(duì)（1）式求三階導(dǎo)數(shù)進(jìn)行苗木年生長(zhǎng)劃分：

[d3ydt3=b3kea-bt（e2lna-2bt-4ea-bt+1）（1+ea-bt）-4] "（5）

令 [d3ydt3]=0，則[e2lna-2bt-4ea-bt+1]=0 ，得：

[t=[a-ln（2±3）]b-1] "（6）

即：

[t1=（a-1.317）b-1] （7）

[t2=（a+1.317）b-1] "（8）

式中：t1為速生期始期，t2為速生期結(jié)束期。當(dāng)t≤t1時(shí)為生長(zhǎng)初期，此階段生長(zhǎng)緩慢；當(dāng)t1＜t≤t2時(shí)為生長(zhǎng)中期，苗木生長(zhǎng)快，為速生期；當(dāng)t＞t2時(shí)為生長(zhǎng)后期，苗木生長(zhǎng)減緩。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "生長(zhǎng)模型的建立與擬合

由圖1和圖2可知，無(wú)性系2-8苗高、地徑生長(zhǎng)進(jìn)程均呈現(xiàn)出“S”型曲線。無(wú)性系苗高、地徑實(shí)測(cè)值由式（2）計(jì)算出K值，用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)建立生長(zhǎng)動(dòng)態(tài)模型。擬合結(jié)果用F值進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)，均達(dá)到極顯著水平（見(jiàn)表1）。楸樹(shù)無(wú)性系苗高相關(guān)系數(shù)最小值為0.916 2，地徑相關(guān)系數(shù)最小值為0.932 3，系數(shù)均達(dá)到0.900 0以上，表明實(shí)測(cè)與模擬曲線符合程度較高。用回歸值推測(cè)實(shí)際值準(zhǔn)確性較高，說(shuō)明利用Logistic方程擬合生長(zhǎng)規(guī)律可行。

2.2 "楸樹(shù)各無(wú)性系年生長(zhǎng)時(shí)期的劃分及生長(zhǎng)特點(diǎn)

利用式6、7、8求得t、t1、t2，t值為速生點(diǎn)。根據(jù)t、t1、t2值將楸樹(shù)無(wú)性系苗期年生長(zhǎng)規(guī)律劃分為4個(gè)時(shí)期：成活期（3月16日至4月19日）、生長(zhǎng)前期（4月20日至6月2日）、速生期（6月3日至8月23日）、生長(zhǎng)后期（8月24日至10月23日）。

楸樹(shù)無(wú)性系從4月下旬至5月上旬開(kāi)始萌發(fā)，在9月下旬至10月上旬封頂停止生長(zhǎng)，其生長(zhǎng)期平均為169 d。楸樹(shù)苗期地上生長(zhǎng)與地下生長(zhǎng)相輔相成，苗高與地徑生長(zhǎng)間相關(guān)密切[15]。由表2和表3可看出，楸樹(shù)無(wú)性系苗高平均速生點(diǎn)t=80 d，地徑平均速生點(diǎn)t=84 d，苗高比地徑早4 d；苗高速生期始期t1=48 d，地徑速生期始期t1=33 d，地徑比苗高早15 d；苗高速生期結(jié)束期t2=112 d，地徑速生期結(jié)束期t2=135 d，苗高比地徑早23 d；苗高、地徑速生期平均為64 d、101 d，苗高比地徑短37 d。

不同無(wú)性系苗高速生點(diǎn)（69～88 d）差異較大，最早無(wú)性系01（t=69 d）與最晚的無(wú)性系001-1、2-7（t=88 d）相差19 d；速生期始期（40～56 d）和結(jié)束期（96～123 d）差異較大，始期以無(wú)性系004-1（t1=40 d）為最早，無(wú)性系001-1（t1=56 d）為最晚，相差16 d；結(jié)束期以無(wú)性系01（t2=96 d）為最早，無(wú)性系2-7（t2=123 d）為最晚，相差27 d；速生期持續(xù)時(shí)間（55～73 d）以無(wú)性系038最長(zhǎng)（73 d），無(wú)性系01（55 d）最短，相差18 d。不同無(wú)性系地徑速生點(diǎn)（64～109 d）差異更大，最早的無(wú)性系小葉金絲（t=64 d）與最晚的無(wú)性系9-1（t=109 d）相差45 d；速生期始期（14～55 d）和結(jié)束期（102～182 d）差異較大，始期以無(wú)性系004-1（t1=14 d）最早，無(wú)性系9-2（t1=55 d）最晚，相差41 d；結(jié)束期以無(wú)性系小葉金絲（t2=102 d）最早，無(wú)性系9-1（t2=182 d）最晚，相差80 d；速生期持續(xù)時(shí)間（63～147 d）以無(wú)性系9-1（147 d）最長(zhǎng)，無(wú)性系9-2（63 d）最短，相差84 d，說(shuō)明各無(wú)性系間苗高速生期差異不大，而地徑速生期差異較大。

速生期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短與苗木生物量形成密切相關(guān)[7]。陳瑞榮等、 麻文俊等、秦光華等對(duì)苗木年生長(zhǎng)節(jié)律研究表明，在苗木生長(zhǎng)期內(nèi)，各無(wú)性系速生期持續(xù)時(shí)間與速生點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間，可判斷苗木能否適應(yīng)新環(huán)境，從而選擇楸樹(shù)無(wú)性系[10，12，16]，因此，速生期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短結(jié)合其他指標(biāo)可綜合選擇楸樹(shù)無(wú)性系[17]。

2.3 "苗高、地徑年生長(zhǎng)量與極值K的關(guān)系

生長(zhǎng)極值K為楸樹(shù)苗木年生長(zhǎng)擬合的極限值，即理論上的最大值，與苗木年生長(zhǎng)量相一致[12]。由圖3和圖4可知，楸樹(shù)無(wú)性系擬合極值K與苗高、地徑實(shí)測(cè)值均呈極顯著正相關(guān)，苗高相關(guān)系數(shù)為0.995 9，地徑相關(guān)系數(shù)為0.828 0，均較高，因此，可用極值K來(lái)代替楸樹(shù)苗高、地徑年生長(zhǎng)量的實(shí)際生長(zhǎng)值，生長(zhǎng)極值K是培育苗木的直接目標(biāo)，可利用極值K進(jìn)行優(yōu)良速生無(wú)性系選擇。

3 "討論與結(jié)論

1）對(duì)29個(gè)楸樹(shù)雜種無(wú)性系苗高、地徑生長(zhǎng)利用Logistic方程擬合，相關(guān)系數(shù)均在0.900 0以上，擬合效果顯著。對(duì)Logistic曲線求導(dǎo)得到的速生點(diǎn)和速生期，在苗木管理和楸樹(shù)無(wú)性系選擇上有比較重要的意義[12]，其年生長(zhǎng)規(guī)律表現(xiàn)出“S”型曲線。

2）楸樹(shù)無(wú)性系年生長(zhǎng)進(jìn)程劃分為4個(gè)時(shí)期：成活期（3月16日至4月19日）；生長(zhǎng)前期（4月20日至6月2日），苗高、地徑生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間占全年總生長(zhǎng)時(shí)間的28.6%、19.6%，生長(zhǎng)量占全年總生長(zhǎng)量的21.7%、21.2%；速生期（6月3日至8月23日），苗高、地徑生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間占全年總生長(zhǎng)時(shí)間的37.8%、59.6%，生長(zhǎng)量占全年總生長(zhǎng)量的57.7 %、57.8%；生長(zhǎng)后期（8月24日至10月23日），苗高、地徑生長(zhǎng)持續(xù)時(shí)間僅占全年總生長(zhǎng)時(shí)間的33.6%、20.8%，生長(zhǎng)量?jī)H占全年總生長(zhǎng)量的20.6%、21.0%。地徑速生期始期比苗高早15 d，地徑速生期持續(xù)時(shí)間比苗高長(zhǎng)37 d。

3）楸樹(shù)無(wú)性系苗高最大值為210.1 cm，最小值為96.4 cm；地徑最大值為3.35 cm，最小值為1.75 cm。極值K與苗高、地徑實(shí)測(cè)值均呈極顯著正相關(guān)，苗高相關(guān)系數(shù)為0.995 9，地徑相關(guān)系數(shù)為0.828 0，擬合程度均較高，因此，可用生長(zhǎng)極值K來(lái)代替楸樹(shù)苗高、地徑年生長(zhǎng)量的實(shí)際生長(zhǎng)值，還可用極值K進(jìn)行優(yōu)良速生無(wú)性系選擇。

4）在速生期內(nèi)，楸樹(shù)苗高和地徑生長(zhǎng)量比率分別為57.7%、57.8%，充分說(shuō)明速生期持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)短與苗木生物量形成密切相關(guān)，決定著整個(gè)生長(zhǎng)期的生長(zhǎng)量。各無(wú)性系速生期持續(xù)時(shí)間與速生點(diǎn)出現(xiàn)時(shí)間，可判斷苗木能否適應(yīng)新環(huán)境，也可作為一個(gè)重要參考指標(biāo)結(jié)合其他指標(biāo)綜合選擇楸樹(shù)優(yōu)良無(wú)性系，因此，在楸樹(shù)苗木培育中，應(yīng)重點(diǎn)抓住速生期、速生點(diǎn)關(guān)鍵時(shí)期來(lái)制定科學(xué)的管理措施，有效促進(jìn)苗木快速生長(zhǎng)。在苗木生長(zhǎng)后期，應(yīng)該停止?jié)菜?、施肥等管理，使苗木盡早木質(zhì)化來(lái)提高苗木質(zhì)量。

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（責(zé)任編輯：易 "婧）

收稿日期：2024-03-26

基金項(xiàng)目：“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2021YFD2200301）。

作者簡(jiǎn)介：李銀梅（1973—），大專(zhuān)，工程師，主要從事林木遺傳育種研究。E-mail：2783718653@qq.com。

*為通信作者， E-mail：yunhuiling@126.com。