全 文 ：第 31 卷 第 6 期 西 南 林 业 大 学 学 报 Vol． 31 No． 6
2011 年 12 月 JOURNAL OF SOUTHWEST FORESTRY UNIVERSITY Dec． 2011
收稿日期:2011 － 05 － 03
基金项目:广西林业科学研究院基本科研业务费项目(林科 200805 号)、(林科 200803 号)资助。
第 1 作者:黄志玲(1971—) ，女，工程师。研究方向:珍贵乡土树种苗木繁育技术。E-mail:hzl200@ 126． com。
doi:10． 3969 / j． issn． 2095 － 1914． 2011． 06． 002
广西珍贵乡土速生树种任豆苗木生长节律研究
黄志玲 庞世龙 郝海坤 彭玉华 韦晓娟
(广西林业科学研究院，广西 南宁 530002)
摘要:利用 Logistic方程对任豆 1年生播种苗的苗高、地径年生长节律进行拟合，并根据因素数列几何
形状发展态势的接近程度，将苗木的生长量与影响苗木生长的气象因子空气温度、空气相对湿度、降
水量和日照时数组成一个灰色系统，进行面积关联度分析。结果表明:Logistic方程拟合效果显著，年
生长量表现出明显的“慢—快—慢—快—慢”的节律，采用有序样本聚类分析方法将苗木的生长过程
划分为出苗期、生长前期、速生期和生长后期 4 个时期。关联度分析表明，空气温度对苗木的高生长
影响最大，相对湿度影响最小;而日照时数对苗木的粗生长影响最大，相对湿度影响最小。
关键词:任豆;Logistic方程;有序聚类法;年生长规律;灰色关联度
中图分类号:S723. 1 文献标志码:A 文章编号:2095 － 1914(2011)06 － 0006 － 04
Study on Seedling Growth Rhythm of Zenia insignis
as Valuable Fast-Growing Native Tree Species in Guangxi
HUANG Zhi-ling，PANG Shi-long，HAO Hai-kun，PENG Yu-hua，WEI Xiao-juan
(Guangxi Forestry Academy，Nanning Guangxi 530002，China)
Abstract:A logistic equation was formulated to describe the height and basal diameter growth dynamics of the
annual Zenia insignis seedlings from seed germination to the end of the first growing season． An area correlation a-
nalysis was done according to the closeness of the observed parameters to the dynamic curve on the gray system
composed of the seedling growth increment and the meteorological factors including aerial temperature，relative hu-
midity，rainfall and solar radiation hours that influence upon the seedling growth． The results showed that the seed-
ling response fitted the logistic equation quite well，the annual growth increment displayed a distinct alternation of
‘slow-fast-slow-fast-slow’rhythm． The yearly growth course of the seedlings might be partitioned into four periods
of time by the sequential clustering analysis，i． e．，the emergence stage，pre-growth stage，fast-growing stage and
the post-growth stage． The gray correlation analysis revealed that air temperature had the most significant influence
while relative humidity had the least impact on height growth of the seedlings． The number of hours of solar radia-
tion had the greatest influence among the major meteorological factors on the diameter growth． Similarly，relative
humidity did the least contribution to the diameter growth．
Key words:Zenia insignis;logistic equation;sequential clustering algorithm;annual growth rhythm;gray correlation
任豆(Zenia insignis Chun)别名翅荚木，俗称砍
头树，为苏木科(Caesalpiniaceae)速生阳性乔木树
种，属国家三级重点保护植物。主要分布于我国中
亚热带与南亚热带之间的广西、广东、湖南、云南、
贵州等省(区)的岩溶地区。任豆对环境有较强的
适应能力，其萌芽性强，浅根性，侧根粗壮发达，穿
透力强，可在石缝中生长，耐干旱瘠薄［1］。生长迅
速，人工栽培 4 年生树高 11 m，胸径 21. 2 cm;树干
直、树皮薄、出材率高，材质优良，是广西实施石漠
化治理工程的主要造林树种，广东、贵州、云南石灰
岩山区均广泛采用任豆造林。近年来国内对任豆
的栽培技术、引种栽培耐寒性和石漠化治理方面进
行了较为深入的研究［2 － 5］;而对苗期生长节律则研
究较少，目前仅有胡集瑞、曾广腾、何小勇等通过异
地引种进行研究［6 － 8］。其研究结果表明:6 月为苗
木生长盛期，10 月中下旬苗木生长几乎停止，广西
是自然分布区，尚未有这方面的报道。本文通过对
1 年生实生苗进行定株定期观测，利用 Logistic 曲线
对苗木的生长进行拟合，对影响苗木生长的温度、
降水量、空气相对湿度和日照时数 4 个因素进行灰
色关联度分析［9］，研究影响任豆生长的主要环境因
子，为培育优质壮苗提供理论依据。
1 试验地概况
试验地位于广西林业科学研究院科研苗圃内，
在南宁市北郊，地处北纬 22°56，东经 108°21。年
均气温 20 ～ 21℃，年均相对湿度为 80%左右，年均
降雨量 1 347 mm，土壤为第四纪红土发育而成的赤
红壤，pH 4. 2。
2 材料与方法
2. 1 种子处理与苗木管理
任豆种子于 2007 年 10 月采自广西平果县，种
子千粒质量 47 g，室内发芽率 96. 7%。播种前将种
子作预处理，置于浓硫酸中，用木棒搅拌 10 min，使
其受热均匀，随后用清水洗净，放入 50 ℃温水中待
其自然冷却，浸泡 24 h后捞出种子，沥干水分，然后
进行催芽，待种子部分露白后播种。开浅沟条播，
播种量约 40 kg /hm2，行距 20 cm，覆盖薄膜并遮盖
阴网。2009 年 2 月 7 日播种，3 月 4 日开始出土，3
月 10 日出土结束，掀开薄膜;3 月 20 日展开 1 对真
叶，掀开阴网。4 月 20 日间苗，每行保留 4 株，间小
留大，间弱留壮。苗木生长期施肥 2 次(用尿素
150 kg / hm2) ，锄草 2 次，防治蚜虫 1 次。
2. 2 苗木观测
试验按完全随机区组设计 ，每小区 10 行，5 次
重复，每行只测定中间 2 株，旁边 2 株为保护行，共
测 100 株，编号挂牌，从 4 月 8 日开始，每15 d分别
测量其苗高和地径，直至 11 月下旬苗木停止生长。
苗高(从地面至顶梢的长度)用钢卷尺测量，地径用
电显卡尺测量，作好数据测定记录。
2. 3 数据处理与模型建立
2. 3. 1 苗木生长曲线的拟合 用 Logistic 模型拟
合，该方程的表达式为:
y = K / (1 + aebx) (1)
式中:y为苗木累积生长量;x 为生长天数;a、b 为待
定系数，用最小二乘法求得;K 表示苗木生长极限，
可用等差三点法计算。
K =
y22(y1 + y3)－ 2y1y2y3
y22 － y1y3
(2)
试验数据利用 DPS数据处理系统处理［10］，采用
麦夸特法进行参数估计，经显著性检验以确定其相
关系数。
2. 3. 2 苗木生长与各气象因素的灰色关联分析
苗木生长量与各气象因子组成一个灰色系统，其中
净生长量为母序列 X0，气温、降水量、相对湿度和日
照时数为子序列 Xi(i = 1 ～ 4)。对原始数值进行标
准化变换，计算每个时刻点上母序列与各子序列差
的绝对值，公式为:
Loj =
Δmin + kΔmax
Δoi(tj)+ kΔmax
(3)
式中:Δmax为 | Xi － X0 |的最大值;Δmin为 | Xi － X0 |的
最小值。Δmin取值为 0，求在各时刻点上母序列 X0
与各子序列 Xi 的关联系数;K 为分辨率系数，
K = 0. 5，用公式 roi =
1
NΣ
N
j = 1
Loi(tj)求关联度。
与植物生长相关的生态因子(日平均气温、相
对湿度、降雨量、日照时数)数据资料从试验苗圃
地安装的 BoxCar Pro 4. 3 小型自动气象站自动收
集，试验数据利用 DPS 数据处理系统进行处理
分析。
3 结果与分析
3. 1 苗木年生长规律
根据任豆苗木生长的测定结果，苗木年生长出
现两个高峰期。苗木生长初期生长较慢，5 月上旬
生长加快，6 月上中旬出现第 1 个生长峰值，15 d 的
株高净生长量为 28. 0 cm，地径净生长量为 2. 2 mm。
随后生长速度减缓，7 月中旬开始再次回升，至 8 月
上旬出现第 2 个生长峰值，15 d 的株高净生长量为
30. 1 cm，地径净生长量为 1. 84 mm。10 月下旬部分
苗木叶色变黄开始落叶，11 月中旬大量落叶(翌年
1 月叶片全部落光) ，11 月下旬苗木生长停止。这
与胡集瑞等引种观测的任豆苗生长盛期为 6 月份的
结论一致，但其研究均只有 1 次生长峰值，而本试验
则出现双峰值的现象，从图 1、图 2 可以看出，任豆
苗在生长过程中呈现明显的“慢—快—慢—快—
7第 6 期 黄志玲等:广西珍贵乡土速生树种任豆苗木生长节律研究
慢”的生长变化规律。
根据苗高(H)和地径(D)的实测数据，利用(2)
式求出 K值，利用最小二乘法求出系数 a 和 b，建立
苗木生长模型(表 1)。
表 1 苗高、地径的 Logistic模型
回归方程 方差来源 平方和 df 均方 F值 P值
苗高 y = －
260. 087
1 + e(6. 398 8 － 0. 904 9x)
回归 127 357. 041 2 63 678. 52 829. 059 4 0
剩余 998. 506 13 76. 808 2
总的 128 355. 547 15 8 557. 037
R = 0. 996 1 R2 = 0. 992 2
地径 y =
22. 744 4
1 + e(5. 340 9 － 0. 742 1x)
回归 814. 851 7 2 407. 425 9 719. 232 3 0
剩余 7. 364 153 13 0. 566 473
总的 822. 215 9 15 54. 814 39
R = 0. 995 5 R2 = 0. 991 0
3. 2 苗木生长曲线的拟合
苗高、地径生长拟合曲线见图 3、4。
研究结果表明:苗木年生长规律符合 Logistic典
型的“S”型生长曲线。根据图 3、图 4 检验非线性回
归方程拟合效果，苗高、地径观测值数据点和拟合
曲线高度吻合，确定系数 R2 较大(可解释因变量变
化的 99. 22%和 99. 10%) ，回归方程统计检验达极
显著水平(P ＜ 0. 001) ，说明应用 Logistic 曲线拟合
任豆苗木的生长节律效果很好。
3. 3 苗木生长期的划分
有序聚类样本的分类是指对样本在不打乱序
列顺序的前提下进行分类研究。根据有序样本聚
类最优分割法在 DPS［10］环境下聚类苗木日生长率，
再结合苗木生长特性，将 1 年生任豆播种苗的苗木
生长过程划分为 4 个生长时期:出苗期 3 月 27 日至
4 月 8 日，生长初期为 4 月 9 日至 5 月 8 日，速生期
为 5 月 9 日至 9 月 23 日，生长后期为 9 月 24 日至
11 月 23 日。这一结果仅对本次分类而言，其他试
验的划分结果可能随气象因素变化而波动。按上
述划分结果，计算任豆各生长期的苗高、地径生长
量，结果见表 2。苗木生长出现两次高峰的原因可
能在于夏季高温和长日照对苗木生长的抑制作用。
2009 年 6 月和 8 月气温较往年偏高［11 － 12］，根据小
型气象仪自动收集的数据，6 月气温为 28. 9℃，日照
时数为 209. 9 h，此时苗木出现第 1 次生长减缓;8
月气温为 29. 5℃，日照时数为 211. 6 h，此时苗木
8 西 南 林 业 大 学 学 报 第 31 卷
出现第 2 次生长减缓。育苗过程中应根据其生长
节律，不同时期采取相应育苗措施，解决好水、肥、
热的供需矛盾，保证苗木快速生长所需的各种条
件，延长苗木速生期，以达到优质壮苗的种苗培育
目的。
表 2 苗木高生长时期划分及生长情况比较
项目 生长时期 起止日期
累计时
间 /d
净生长
量 / cm
占总生
长量 /%
苗高
出苗期 03 － 27—04 － 08 12 7. 22 2. 77
生长初期 04 － 09—05 － 08 29 18. 53 7. 10
速生期 05 － 09—09 － 23 135 215. 20 82. 55
生长后期 09 － 24—11 － 23 60 19. 75 7. 58
地径
出苗期 03 － 27—04 － 08 12 1. 03 4. 75
生长初期 04 － 09—05 － 08 29 2. 14 9. 88
速生期 05 － 09—09 － 23 135 15. 74 72. 67
生长后期 09 － 24—11 － 23 60 2. 75 12. 70
3. 4 苗木年生长量与各气象因子的灰色关联分析
对任豆苗高、地径生长与各气象因子进行关联
度分析(表 3) ，结果表明:各气象因子对苗高和地径
生长节律的影响存在差异性，其中空气温度对苗高
影响最大，相对湿度影响最小。日照时数对地径影
响最大，对相对湿度影响最小。
表 3 苗高、地径关联度及排序结果
项目
苗高 地径
空气温
度/℃
降水量
/mm
相对湿
度/%
日照时
数/h
空气温
度/℃
降水
量/mm
相对湿
度/%
日照时
数/h
关联度 0. 786 4 0. 654 2 0. 636 0 0. 726 6 0. 699 7 0. 636 8 0. 608 8 0. 713 7
排序 1 3 4 2 2 3 4 1
4 结论与讨论
1)任豆苗木生长符合“S”型生长规律，利用
Logistic方程拟合苗高、地径的年生长节律，相关系
数均在 0. 99 以上，拟合效果显著。
2)任豆年生长量明显呈现“慢—快—慢—快—
慢”的节律，采用有序聚类分析最优分割法将任豆
苗木生长过程划分为 4 个阶段:出苗期 3 月 27 日至
4 月 8 日，生长初期为 4 月 9 日至 5 月 8 日，速生期
为 5 月 9 日至 9 月 23 日，生长后期为 9 月 24 日至
11 月 23 日。
播种苗速生期达 135 d，苗高和地径的速生期
生长量分别占总生长量的 82. 55%、72. 67%。速生
期内出现明显的速生双峰值，峰期分别为 6 月上中
旬和 8 月上旬，这与其他研究 1 年只有 1 次生长高
峰期的结论不同。是否受到试验地点的自然环境
影响，或是与试验当年气候异常等因素相关，有待
进行进一步研究。
3)苗木的生长量受气象因子影响，其中空气温
度对苗高影响最大，对相对湿度影响最小。日照时
数对地径影响最大，对相对湿度影响最小。
4)通过对任豆苗木生长特性的研究，并对苗木
生长期进行划分，为育苗生产管理提供了理论依
据。要提供优质壮苗，必须在掌握苗木生长规律的
基础上，对苗木不同的生长期进行合理的水、肥、
光、热调控。出苗期和生长初期短，水分、光照和热
量条件对苗木生长起主要作用;速生期持续时间
长，且有 2 次生长高峰期，应重点加强水、肥管理，促
进苗木的快速生长。
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(责任编辑 赵粉侠)
9第 6 期 黄志玲等:广西珍贵乡土速生树种任豆苗木生长节律研究