全 文 ： 第 25卷第 4期2001年 7月 南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 )Journal o f Nanjing For estry Univ ersity( Na tur al Sciences Edition) Vo l. 25, No. 4Jul. , 2001
长序榆一年生播种苗的年生长规律
赖文胜
(福建省林木种苗总站 ,福建 福州 350003)
摘 要:以长序榆种子育苗为对象 ,研究苗木年生长规律。采用有序样本聚类分析法划分苗木
的生长时期 ,拟合了高、径生长的 Logistic方程 ,找出苗高、地径及主根生长之间的最优回归方
程 ,了解苗木各部分生长的相关关系。 多元回归分析表明 ,气温是影响苗木生长的主导因子。
关键词:长序榆 ;苗高生长 ;地径生长 ;根系生长
中图分类号: S732 文献标识码: A 文章编号: 1000- 2006( 2001) 04- 0057- 04
Study on Annual Growth Dynamics of One-year-old Seedlings
forUlmus elongata
LAI Wen-sheng
( Fo rest Seed and Seedling Gener al Sta tion o f Fujian Province, Fuzhou 350003, China)
Abstract: This a rticle deals w ith the annual g row th rhy thm of Ulmus elongata seedling s. The four
g row th periods w ere div ided for the seedling s by using cluster analy ses of series samples. The resul ts
show ed that the logistic equations w ere fi tted fo r the g row th o f height and diameter, the optimum re-
g ression equation w as found for the g row th of seedling s height , diameter and main root , and the rela-
tions of each part grow th of the seedling s w ere also rev ealed. The multiv ariate regression analysis indi-
cated that the tempera ture wa s the main facto r in influencing the g row th of Ulmus elongata seedling s.
Key words: Ulmus elongata; Seedling height g row th; Co llar diameter g row th; Root g row th
长序榆 (Ulmus elongata )是 20世纪 80年代初中国植物学家根据浙江遂昌的标本发表的榆属新
种 [1 ]。其分类隶属于榆科 ( Ulmaceae)榆属 (Ulmus )长序榆组 (Chaetopelea) ,世界上现仅存 4种 , 3种产于
北美 ,中国 1种 ,仅在浙江、福建、安徽和江西等地有零星分布 [2 ]。笔者对其一年生播种苗的生长规律进
行了探讨。
1 材料和方法
试验在福建省南平市来舟林业试验场苗圃 ( E 117°57′、 N 26°38′)进行 ,该地属中亚热带东南季风型
气候。年平均气温 19. 3℃ ,年降雨量 1 697. 7 mm ,年蒸发量 1 483. 4 mm ,绝对最低温 - 6. 5℃ ,绝对最
高温为 41℃ ,无霜期长达 300 d。圃地土壤为砂壤土 , pH 4. 5左右 ,肥力中等 ,适于长序榆苗木生长。
种子来自该试验场 , 4月中旬采集 ,随采随播。 5月初出苗后 ,及时除草、间苗 ,定株后密度为
75株 /m2。按常规育苗技术进行管理。
随机选 20株苗木作为生长量测定的固定标准株 ,在生长期内每 10 d测定苗高、地径 ,根系生长量
的测定每隔 30 d取样一次 ,取样后逐株测定苗高、地径、主根长等因子 ,并分别根、茎、叶烘干称重。
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收稿日期: 2000- 04- 07 修订日期: 2000- 11- 10
作者简介:赖文胜 ( 1968- ) ,男 ,福建永定人 ,福建省林木种苗总站工程师 ,硕士。
2 结果与分析
2. 1 苗高年生长规律
长序榆结实时间短 ,从开花到种子成熟仅 1个月 ,即 3月中旬开花 4月中旬种子成熟 ,种粒小 ,千粒
重 13. 383 5 g ,发芽率 76% ,随采随播。 5月 1日幼苗基本出齐 , 5月 21日开始观测直到 12月 1日苗木
生长停止。从播种到幼苗出土约 19 d,出土幼苗一直到生长结束约 214 d,全年苗高生长定期观测结果如
表 1。从表 1可看出 ,长序榆播种后 ,随着适宜的发芽条件 ,种子便出土萌发。出土幼苗初期生长量较小 ,
6月中下旬以后 ,高生长开始加快 , 9月中下旬出现高峰 ,此后 ,生长量逐渐减小 ,直到 12月苗高生长停
止。高生长过程呈现出明显的“慢—快—慢”的生长节律。
表 1 苗高生长定期观测结果
Table 1 Regularly determined results of height growth
时间
(月 .日 )
生长天数
/d
连续生长
量 /cm
净生长量
/cm
时间
(月 .日 )
生长天数
/d
连续生长
量 /cm
净生长量
/cm
时间
(月 .日 )
生长天数
/d
连续生长
量 /cm
净生长量
/cm
5. 21 20 4. 19 - 8. 1 92 19. 84 3. 67 10. 11 163 81. 86 6. 59
6. 1 31 4. 98 0. 79 8. 11 102 25. 99 6. 15 10. 21 174 87. 13 5. 27
6. 11 41 6. 14 1. 16 8. 21 112 33. 78 7. 29 11. 1 184 89. 37 2. 24
6. 21 51 8. 97 2. 83 9. 1 123 42. 69 8. 91 11. 11 194 90. 25 0. 88
7. 1 61 11. 32 2. 35 9. 11 133 52. 45 9. 76 11. 21 204 90. 68 0. 43
7. 11 71 14. 00 2. 68 9. 21 143 64. 09 11. 64 12. 1 214 90. 70 0. 02
7. 21 81 16. 17 2. 17 10. 1 153 75. 27 11. 18
2. 1. 1 苗高不同生长时期的划分
表 2 苗高生长时期的划分及生长情况比较
Table 2 Dividing of stages and comparison
at dif ferent growth stages
生长时期 起止日期
(月 .日 )
累计时间
/d
净生长量
/cm
占总生长
量比率%
出 苗 期 4. 13～ 5. 1 18 3. 44 3. 79
出生初期 5. 2～ 7. 26 86 14. 57 16. 06
出生盛期 7. 27～ 10. 18 84 68. 06 75. 04
生长后期 10. 19～ 12. 1 44 4. 63 5. 11
参考有序样本聚类分析法 [3 ]对一年生长序榆播
种苗的生长时期进行划分 ,把 5月下旬至 12月上旬
各旬净生长量连续编号 ,分别为 x 1 ,x 2 ,… ,x 19 ,对这
19个有序样本进行聚类。利用有序样本聚类分析法
程序 [ 4]通过计算机运算将 19个有序样本分成 3类:
{x 1 , x 2 ,… ,x 7 } , { x8 ,x 9 ,… , x15 } , {x 16 ,… ,x 19 }。将分
类结果与实际苗高生长结合起来 , 1年生长序榆播
种苗高生长划分为 4个生长时期如表 2所示。 从表
2可看出 ,长序榆出苗期较短 ,种子萌发出土较快 ,出苗时间相对集中 ;生长初期的持续时间较长 ,但生
长缓慢 ,生长量仅占全年总生长量的 18. 08% ;生长盛期约为全年总生长时期的 1 /3,但生长量却占全年
总生长量的 74. 19% 。
2. 1. 2 苗高生长过程的拟合
一般认为用 Logistic方程能够较好地拟合植物生长过程 [5 ] ,其表达式为:
y=
k
1+ ea- bt
( 1)
式中 , y 为苗高累积 生长量 ; t 为生 长时间 ; k 为生长极 限 ; a、 b 为待 定常数。 其中 , k =
H
2
2 ( H1+ H3 ) - 2H1H2H3
H22- H1 H3
; H1、 H2、 H3分别为苗木高生长始点、中点及终点的生长量 ,利用计算机拟合
的苗高生长 Logistic方程为:
y=
101. 345 6
1+ e
3. 982 8- 0. 031 0t ( R= 0. 991 5,d< 0. 01) ( 2)
上述方程回归性达到显著水平 ,说明模拟 Logistic曲线与实测曲线间的符合程度较高 ,用回归值推
测实际值具有较高的准确性 (图 1)。
2. 1. 3 定期日平均生长量拟合
1年生长序榆播种苗定期平均生长量随时间变化可用多项式拟合曲线来拟合 ,拟合结果为:
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南 京 林 业 大 学 学 报 (自 然 科 学 版 ) 第 25卷 第 4期
图 1 苗高累积生长量曲线与拟合 Logistic曲线
Fig. 1 Heigh t g r ow th accumulations and simula ted
Logistic curv es
y = - 0. 887 5+ 2. 654 7× 10- 2t- 1. 056 7× 10- 4t2
(R= 0. 859 8,d< 0. 01)
若令 dy
dt
= 0,则可得 t为生长速度最快的时间 ,
计算结果 t为 126 d(取 5月 1日的 t= 0) ,即生长速
度最快日期为 9月 4日。
2. 1. 4 连日生长量的拟合
对 Logistic方程求一阶导数可得连日生长量曲
线方程:
dy
dt
= bk e
a - bt
( 1+ ea- bt ) 2
( 4)
对 ( 4)式再求导 ,可得 d2y
dt2
=
b2kea - bt ( ea- bt - 1)
( 1+ ea- bt )3
( 5)
令 d
2
y
dt
2 = 0,求得连日生长量最大的时间为: t= ab。根据张纪林等推导 [6 ]和求算得 t= 129, t1= 86, t2= 171,
若取 5月 1日的 t= 0,则 t、 t 1、 t2所对应的时间分别为 9月 7日 , 7月 26日 , 10月 18日。 t1、 t2是连日生长
量变化速率最快的两个点 ,如果把 t 1、 t2分别作为划分生长初期与生长盛期的分界点和生长盛期与生长
后期的分界点 ,则其划分与前述的聚类分析结果基本吻合 ,且由连日生长量曲线方程推算的连日生长量
出现最大值的时间与二次多项式拟合的定期平均生长量出现最大值的时间也基本相同 ,说明用 Logis-
tic曲线方程来拟合长序榆苗高生长过程是合适的。
2. 1. 5 苗高生长与叶面积的相关性
不同生长期的苗高生长速率是随着叶面积增长速率的变化而变化 ,变化趋势基本一致。通过回归分
析 ,高生长速率 ( y )与叶面积增长速率 (x )的相关系数为 0. 98,达到极显著水平。线性回归方程为:
y= - 2. 256 3+ 15. 703 1x ( R= 0. 981 3,d< 0. 01)
表 3 叶片数对苗高生长的影响
Table 3 Ef fects of numbers of leaves on height growth
处理 苗高生长量 /cm· d- 1 生长速率 %
不去叶 (对照 ) 1. 53± 0. 12 100
去 1 /4叶 1. 11± 0. 10 72. 5
去 1 /2叶 0. 85± 0. 07 55. 6
去 3 /4叶 0. 61± 0. 08 39. 8
全去叶 0. 37± 0. 07 24. 2
为了进一步观察叶面积对苗高生长的影响 ,在
生长盛期进行“去叶试验” ,结果如表 3。 试验表明:
苗高生长速率随着叶片数量的减少而降低。
2. 2 地径生长的年变化规律
地径旬生长量的季节变化与苗高有直接的相关
关系 ,地径生长出现了 3次高峰 ,第 1次高峰在 8月
上旬前后 ,即在苗高生长高峰之前 ;第 2次在 9月上
旬左右 ,比苗高生长高峰略提前 ;第 3次高峰则在 10月上旬～ 11月上旬 ,间隔时间均为 1个月左右。高、
径生长停止的时间基本相近 ,但地径生长在苗高生长逐渐下降后仍会维持一段时间的旺盛生长过程。
用 Logistic方程对地径生长进行拟合:
y=
k
1+ aebt
式中 , y为地径累积生长量 , t为生长天数 ,a、 b、 k为待定常数 ,经过运算求得: a= 25. 134 7,b= - 0. 025 3,
k= 0. 741 0。拟合的 Logistic方程为:
y=
0. 741 0
1+ 25. 134 7 e- 0. 025 3t
(R= 0. 998 6,d< 0. 01)
方程回归性达到极显著水平 ,意味着地径生长与时间之间存在着极显著的相关 ,地径生长进程用
Logistic方程来拟合也是合适的。
2. 3 根系生长的年变化规律
苗木在生长初期主根生长迅速 ,月增长量达 6. 69 cm ,为全年主根生长的高峰 ,随后主根生长减缓 ,
10月前后又出现一次高峰 ,并延续到 12月 ,根系生长与地上部分的高、径生长呈现明显的交替现象。
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2001年 总第 94期 赖文胜:长序榆一年生播种苗的年生长规律
通过回归分析 ,可求算出苗高 ( H )、地径 (D)及主根 (L )生长之间的最优回归方程分别为:
H= 8. 273 3D
1. 328 4 (R= 0. 996 6,d< 0. 01)
H= 0. 237 2 L
1. 781 8 (R= 0. 962 7,d< 0. 01)
D= 0. 069 3 L
1. 324 9 (R= 0. 954 2,d< 0. 01)
以上各式表明 ,苗木各部分的生长存在着密切相关 ,相关系数均达到极显著水平。 由此可认为苗木各部
分生长是一个相互促进、相互制约、相互交替的过程。了解各部分生长的相关性 ,为合理制定经营措施、
培育壮苗提供科学依据 ,而保证主根的良好生长是苗木整体健壮生长的基础。
2. 4 苗木年生长规律与气象因子的关系
植物生长是综合环境因子与植物生理过程相互作用的结果。 但各个因子影响对植物生长的效果并
不是并列的。当某个因子接近最小量成为限制因子时 ,其作用就会显得很大 [7 ]。为了解气象因子与长序
榆苗木生长的相关性 ,筛选其主导因子 ,建立线性回归模型来探讨它们之间的关系:
y= b0+ b1x 1+ b2x 2+ b3x 3+ b4x 4+ b5x 5
式中: x 1为旬平均气温 , x2为旬平均相对湿度 , x 3为旬降雨量 , x4为旬地下 10Y 平均土温 ,x 5为旬日照时
数 ,b0、b1、b2、b3、b4、b5为待定常数 , y为苗高或地径的旬生长量。
通过运算 ,求得气象因子与苗高生长的回归方程为:
y= 52. 421 9+ 0. 990 7x1 - 0. 795 4x 2- 4. 331 3× 10- 3x3+ 0. 011 2x4 - 0. 1731x 5 ( R= 0. 881 6,d< 0. 05)
气象因子与地径的回归方程为:
0. 251 5+ 0. 053 9x 1- 0. 038 6x 2+ 4. 32 4× 10- 5x 3- 0. 015 2x 4- 2. 967× 10- 4x 5 ( R= 0. 870 3,d< 0. 05)
经 t检验 ,复相关系数均达到显著水平 ,表明气象因子对苗高、地径生长具有显著影响。 5个因子
中 ,均以旬平均气温对高、径生长的影响最明显 ,偏相关系数分别为 0. 832 0和 0. 839 9,达到显著水平 ,
其它 4个因子都未达到显著水平。由此可见 ,气温是影响长序榆苗木生长的主导因子。
3 结 论
( 1)采用有序样本聚类分析法将长序榆播种苗的年生长过程划分为出苗期、生长初期、生长盛期、生
长后期 4个时期 ,生长盛期仅为全年总生长时期的 1 /3,但生长量占全年总生长量的 74. 19% ,而此期正
处高温干旱的夏季 ,因此 ,要加强水、肥管理 ,促进苗木的快速生长。
( 2)用 Logistic方程拟合苗高、地径的年生长过程 ,其回归性均达到极显著水平 ,因此可预测生长期
内高、径生长量 ,用此方程导出的连日生长量变化速率曲线的拐点对苗高生长时期的划分与前述聚类分
析的结果基本吻合。
( 3)苗木不同生长时期存在着各自的生长中心 ,生长初期主要是主根伸长 ,盛期是苗高、地径的快速
生长 ,后期是根系的增粗和茎干的充实 ,光合产物优先分配给这些生长中心。
( 4)多元回归分析表明 ,气温是影响长序榆高、径生长的主要气象因子。
参 考 文 献
[ 1 ]傅立国 ,陈家瑞 ,汤彦承 .中国榆科植物志资料 [ J].植物分类学报 , 1979, 17( 1): 45- 47.
[ 2 ]中国科学院植物研究所 .中国珍稀濒危植物 [M ].上海:上海教育出版社 , 1989. 351- 352.
[ 3 ]唐守正 .多元统计分析 [M ].北京: 中国林业出版社 , 1986.
[ 4 ]郎奎健 ,唐守正 . IBM-PC系列程序集 [ M ].北京:中国林业出版社 , 1987.
[ 5 ]杨耀仙 ,卞尧荣 ,姚小华 .林木苗期生长灰色模型的选择 [ J].林业科学研究 , 1991, 4( 2): 211- 216.
[ 6 ]张纪林 ,李淑琴 .树木生长速增性的数学模型探讨 [ J].林业科技通讯 , 1990, ( 3): 8- 11.
[ 7 ]邱学清 ,江希钿 .回归积分在树木生长与气候关系中的应用 [ J].福建林学院学报 , 1989, 9( 4): 418- 422.
(责任编辑 朱 凯 )
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