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贵州山区山苍子苗年生长规律



全 文 :林业科学研究 2013,26(4):501 505
Forest Research
文章编号:1001-1498(2013)04-0501-05
贵州山区山苍子苗年生长规律
崔永忠1,廖声熙1* ,崔 凯1,刘方炎1,汪阳东2,陈益存2
(1. 中国林业科学研究院资源昆虫研究所,云南 昆明 650224;2. 中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江 富阳 311400)
收稿日期:2013-03-12
基金项目:林业公益性行业科研专项“林改后南方林地可持续高效经营关键技术研究与集成示范(201004008)”
作者简介:崔永忠(1968—),男,山西省晋城人,工程师,从事林木培育工作.
* 通讯作者.
关键词:山苍子;苗木;生长规律;Logistic方程
中图分类法:S759. 3 文献标识码:A
Study on the Growth of One-year-old Litsea cubeba Seedlings in
Mountainous Area of Guizhou Province
CUI Yong-zhong1,LIAO Sheng-xi1,CUI Kai1,LIU Fang-yan1,Wang Yang-dong2,CHEN Yi-cun2
(1. Research Institute of Resource Insects,Chinese Academy of Forestry,Kunming 650224,Yunnan,China;
2. Research Institute of Subtropical Forestry,Chinese Academy of Forestry,Fuyang 311400,Zhejiang,China)
Abstract:The annual growth rhythm of Litsea cubeba seedling was studied. The average thousand-grain weight of L.
cubeba was 35 g,and the germination rate was higher than 70% . The results of cluster analysis showed that,the
growth period could be divided into 4 stages,i. e. the stage of seedling emergence (from March 2 to March 17),
the initial stage of growth (from March 18 to May 31) ,the vigorous growth stage (from June 11 to August 29)and
the late growth stage (from August 30 to December 27). The height and diameter of one-year-old seedling were fit
with logistic curve law,and the growth process followed a“slow-fast-slow”curve. The equation of average daily
growth showed that the fastest growth appeared in July which had the highest monthly average temperature. This
conclusion provided a reference for the seedling stage management of L. cubeba forest. The authors recommend vig-
orously developing L. cubeba forest in the mountainous area of Guizhou Province,and providing scientific and tech-
nological support to the forest tenure reform.
Key words:Litsea cubeba;seedling;the growth regularity;Logistic equation
山苍子(Litsea cubeba (Lour)Pers.)是我国重要
的传统林果类经济树种,具有生长快,结实早、耐瘠
薄,易繁殖的特点,加强其树种良种选择和壮苗培
育、种质发掘具有十分重要的意义。山苍子又名木
姜子、山胡椒、毕澄茄、山鸡椒,为樟科木姜子属的珍
贵芳香油料小乔木。在全世界约有 250 余种,主要
分布于亚洲东部、大洋洲和太平洋诸岛。我国约有
46 种,广泛分布于长江以南贵州、广西、福建等省
(区),以野生资源为主,在食品、医药、香料等方面
用途广泛,为我国主要的林副特产之一。随着生物
质能源升温,人工营造山苍子油料林得到较快发展,
以福建、湖南和四川等省营造面积最大,我国山苍子
主要栽培种为毛叶木姜子(L. mollis Hemsl)、秦岭木
姜子(L. tsinlingensis Yen C. Yang & P. H. Huang)、
清香木姜子(L. euosma W. W. Smith)、长梗木姜子
(L. forrestii Diels)等[1]。山苍子的叶、花及果皮都含
有芳香油,主产为山苍子果皮中提取的芳香油,深加
工成鸢尾酮、紫罗兰酮等最重要天然香料产品[2];种
子中含有 30% 40%脂肪也是重要的表面活性剂
化工原料之一。此外,山苍子油制成的天然药物用
林 业 科 学 研 究 第 26 卷
于杀虫灭菌效果良好,柠檬醛气熏能有效抑制黄曲
霉的生长,对作物害虫有较高熏杀作用,在防治储粮
害虫、食品害虫、抗真菌及防治作物病虫害等方面具
有天然无害、环保具香味的特点,发展前景十分
广阔[3 - 5]。
目前,山苍子生物学特性、繁殖栽培技术、精油
成分分析与应用等方面取得了一些进展,但主要成
果都集中在林化、加工利用、经济价值和市场开发等
方面[6 - 7]。山苍子苗木方面的研究较少,王慰等[8]
观测新木姜子(Neolitsea sericea (Bl.)Koidz)1 年生
苗受盐胁迫时生长受到显著抑制,将木姜子划为中
度耐盐树种;应松康等[9]制定出舟山新木姜子 1、2
年生苗分级标准,其中,1 年生Ⅰ级苗苗高≥19. 7
cm,地径≥0. 38 cm;潘丽敏[10]发现采摘 9—10 月完
全成熟种子能显著提高种子发芽率和苗木的高生
长。此外,还有多篇归纳总结了种子的采收与处理、
苗圃整地、播种育苗技术与管理措施等的文
章[11 - 12],但未见有关山苍子苗木生长规律的内容。
本文选择山苍子野生资源丰富的贵州黎平试验点进
行山苍子育苗试验,计算其 1 年生苗木生长的回归
方程,划分山苍子苗木生长阶段,为山苍子生产种
植、资源开发、苗木等级标准制定提供基础数据,促
进我国特种油料林的发展。
1 材料与方法
1. 1 试验区概况
试验地设在贵州省黎平县永从乡,地理位置 25°
5956″ N,109°0618° E,1 月平均气温 4. 7 ℃,7 月
平均气温 26. 5 ℃,年平均气温 15. 7 ℃,年积温
4 500 ℃,无霜期 279 d,降水量 1 388. 6 mm,海拔
666 m,是云贵高原向江南丘陵过渡地区,属中亚热
带季风湿润气候。土壤为坡积母质形成的山地黄
壤,呈酸性,土层深厚、肥沃、pH值 5. 5 6. 4。山苍
子喜温暖湿润的环境,在亚热带和热带气候带都能
生长,适宜的年平均气温为 10 18 ℃,短期可耐
- 12 ℃低温,年降水量 900 2 000 mm 均能生长,
但以 1 200 1 800 mm 为宜。对土壤条件要求不
严,在酸性黄壤、中性至微碱性紫色土、山地黄壤、山
地红、黄壤,以及红壤土均能生长,而以缓坡、沟谷、
丘陵、排水良好的土壤生长最好。试验区植被主要
有大叶栲(Castanopsis megaphylla Hu)、青冈栎(Cy-
clobalonopsis glauc (Thunb.)Oersta)、长穗鹅耳枥
(Carpinus fangiana Hu)、化香树(Platycarya strobila-
cea Sieb. et Zucc.)等,气候条件适宜山苍子生长。
1. 2 试验材料与研究方法
2011 年 2 月从中国林科院亚热带林业研究所
引进山苍子优良种源种子,在试验苗圃地选择排水
良好、灌溉方便的地块作为苗圃,苗圃地深耕后打碎
土块、整平,按 1. 2 m 的宽度开畦作床,长度依地形
而定。在播种前用多菌灵喷洒对土壤进行灭菌消
毒。播种时先在苗床上按 10 cm 行距开沟,种子点
种在沟中,覆土 1 cm 左右,覆草保湿。2 月播种,播
种后幼苗陆续出土,3 月 17 日苗木出齐后,选择 150
株幼苗连土移植进 30 cm × 30 cm × 50 cm的营养盆
中,施油茶饼 200 g和复合肥 25 g,浇水定植成活后,
4 月 1 日开始观测,随机选择 30 株苗作为标准株,测
量其生长量,每隔 15 d 测定 1 次苗高、地径。分析
方法为有序聚类[13]和数学建模法[14 - 16],数据分析
处理用 Excel2003 和 SPSS16. 0 统计软件对各指标进
行统计分析和苗木年生长动态的 Logistic 曲线拟合,
用 DPS数据处理系统进行有序聚类分析。
2 结果与分析
2. 1 山苍子 1 年生苗高生长规律
山苍子种子平均千粒质量为 35 g,发芽率约
70%,3 月 17 日苗木移植至 11 月 27 日观测结束,苗
期 255 d,1 年生苗高生长趋势见图 1,由图 1 看出:
山苍子播种后,温、湿度都适宜的条件下,种子发芽
到完全出土大约 30 d,幼苗前期生长较慢,6 月下旬
至 7 月中旬高生长加快,7 月下旬出现生长高峰,以
后生长渐渐减慢,直到 11 月下旬生长停止,1 年生
山苍子苗高达 78 cm,生长非常迅速。山苍子苗高有
明显的“慢-快-慢”的生长过程,观测数据见下表 1。
图 1 1 年生山苍子苗高生长趋势
205
第 4 期 崔永忠等:贵州山区山苍子苗年生长规律
表 1 山苍子 1 年生苗高生长观测结果
时间(月 -日) 生长天数 /d 净生长量 / cm 连续生长量 / cm 时间(月 -日) 生长天数 /d 净生长量 / cm 连续生长量 / cm
04 - 01 15 12. 44 08 - 14 150 9. 28 66. 26
04 - 16 30 1. 85 14. 29 08 - 29 165 6. 54 72. 80
05 - 01 45 2. 30 16. 59 09 - 13 180 3. 32 76. 12
05 - 16 60 3. 83 20. 42 09 - 28 195 0. 94 77. 06
05 - 31 75 5. 32 25. 74 10 - 13 210 0. 18 77. 24
06 - 15 90 6. 48 32. 22 10 - 28 225 0. 77 78. 01
06 - 30 105 6. 97 39. 19 11 - 12 240 0. 35 78. 36
07 - 15 120 6. 68 45. 87 11 - 27 255 0. 16 78. 52
07 - 30 135 11. 11 56. 98
2. 2 山苍子 1 年生苗高不同生长期划分
将 4 月上旬至 11 月下旬每隔 15 d 的净生长量
分别编号 x1,x2,…,x16,用 DPS 数据处理系统对这
16 个有序样品进行聚类分析,划分出山苍子苗不同
生长时期。通过计算将这 16 个样本分成 3 类(x1,
…,x4) (x5,…,x10) (x11,…,x16) ,将分类结果与苗高
实际生长结合起来,1 年生山苍子苗的高生长可划
分为 4 个阶段(表 2) ,从表 2 可以看出,生长盛期仅
占全年生长时期的 1 /3,生长量却占全年生长量的
大部分(59. 93%) ;而生长后期的持续时间与生长
盛期的一样,但生长量仅占全年生长量的 7. 28%。
这说明生长期的长短对苗高生长量有着重要影响,
但起决定作用的是生长盛期的开始与持续时间,因
此,及时通过相关技术促进生长盛期苗木的生长是
培育壮苗的关键。
表 2 苗高生长期的划分
生长时期 起止(月 -日) 累计时间 /d 苗高 / cm 净生长量 / cm 占全年总生长量百分比 /%
出苗期 02 - 02—03 - 17 32 12. 44 12. 44 15. 84
生长初期 03 - 18—05 - 31 74 25. 74 13. 30 16. 94
生长盛期 06 - 01—08 - 29 89 72. 80 47. 06 59. 93
生长后期 08 - 30—11 - 27 89 78. 52 5. 72 7. 28
2. 3 山苍子 1 年生苗高生长拟合方程
一般用 Logistic方程可以拟合植物生长过程,其
方程为:y = k
1 + ae-bt
(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)。
式中:k =
H22(H1 + H3)- 2H1H2H3
H22 - H1H3
上式中 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 Logis-
tic方程为:
y = 81. 063 7
1 + 11. 150 0e-0. 025 1t
(R2 = 0. 988,p < 0. 01)
式中 R2 = 0. 988,表示回归方程经检验达到显
著水平,说明 Logistic拟合的曲线与实测曲线间的符
合程度高,可用该生长方程估测苗高生长数据,具有
较高的准确性,结果见图 2。
2. 4 山苍子 1 年生苗日平均生长量拟合
1 年生山苍子苗日平均生长量随时间的变化规
图 2 1 年生山苍子苗高生长量曲线与拟合 Logistic曲线
律,可以用多项式方程来拟合,方程为:
Y = - 0. 000 53x2 + 0. 144x - 2. 091(R = 0. 841,
p < 0. 01) ,若令 dydx = 0 ,则可得 x为生长量速度最快
的时间,计算结果为 x = 135,取 3 月 17 日的时间为
x = 0,即生长速度最快的日期为 7 月 30 日,与试验
305
林 业 科 学 研 究 第 26 卷
点月均最高气温 26. 5 ℃出现在 7 月相吻合,山苍子
苗木生长与温、湿度变化相关。
2. 5 山苍子 1 年生苗连日生长量的拟合
连日生长量是反映植物生长速度的指标之一,
可以更直观的体现出日生长量变化。对 Logistic 方
程求 2 阶导数,并令其等于 0,求得连日生长量最大
的时间为:t = lnab ,对 Logistic 方程求 3 阶导数,并
令其 等 于 0,得 t1 =
1
b ln
a( )3. 732 05 , t2 =
1
b ln
a( )0. 267 95 ,通过计算,t = 102,t1 = 52,t2 = 151,
若取 3 月 17 日的 t = 0,则 t、t1、t2 所对应的时间分别
为 6 月 27 日、5 月 8 日和 8 月 15 日。t1 和 t2 分别是
连日生长量变化速率最快的两个点,也是生长快、慢
的转换节点,与前述聚类分析所划分的结果基本一
致,说明用 Logistic 曲线方程来拟合山苍子高生长是
合适的;但计算结果两者之间相差 10 余天,其原因
可能是调查时间间隔较长所致。
2. 6 山苍子 1 年生苗地径的年生长变化规律
幼苗出土前地径已开始生长,从图 3 可看出:幼
苗期生长速度缓慢,5 月下旬地径生长开始加快,一
直持续到 8 月中旬,以后逐渐减慢,直到 11 月下旬
停止生长。地径生长与高生长有一定的相关性,地
径的生长高峰比高生长高峰早 20 d 左右,且在高生
长结束后,还会缓慢生长一段时间。地径生长 Logis-
tic方程为:
y = 0. 908 8
1 + 10. 014 1e-0. 023 8t
(R2 = 0. 990,p < 0. 01)
回归方程经检验达到显著水平,说明 Logistic 拟
合的曲线与实测曲线间的符合程度高,用回归方程
推算实际值具有较高的准确性,了解苗木各部分的
相互关系,为苗木培育和生产提供科学依据。
图 3 1 年生山苍子地径生长量曲线与拟合 Logistic曲线
3 结论与讨论
本文采用聚类分析法将山苍子年生长过程分成
出苗期、生长初期、生长盛期和生长后期 4 个时期,
其中,出苗期为 30 d,属于发芽较慢的树种;生长盛
期占全年总生长期的 1 /3,生长量占全年总生长量
约 60%,幼苗的高、径生长都非常迅速。为提高苗
木的质量,可针对不同生长阶段采用相应技术措施,
如加强水肥管理,促进苗木生长和木质化,可以达到
增产增收的效果。具体措施为每年 5 月下旬和 8 月
下旬除草抚育 2 次,要及时灌溉和施肥,施肥以速效
氮、磷肥为宜,以 15 20 d 灌溉 1 次为好,5 月在雨
水来临前施尿素 0. 1 kg·株 - 1,10 月可追施复合肥
0. 25 kg·株 - 1,促进苗木后期生长,秋季苗木生长
变缓,应适当控水控肥,减少灌溉次数,促进苗木木
质化,做好苗木越冬和来年出圃工作。
苗木年生长规律的研究对生产中培育壮苗、制
定苗木分级标准有很强的指导意义[17 - 18]。用 Logis-
tic方程拟合山苍子 1 年生苗高和地径的生长过程,
其相关性均达极显著水平(P < 0. 01) ,较好的描述
苗期生长过程,可用来预测苗高、地径的生长。用此
方程导出的连日生长量变化速率曲线的拐点与前述
聚类分析的苗高生长时期划分结果基本吻合,说明
用 Logistic曲线方程来拟合山苍子高生长是合适的。
目前,我国的山苍子资源主要以野生或半野生
为主,虽有少量栽培,但规模不大[19]。2008 年海关
统计[20],我国山苍子精油出口量达 3 847 t,现有的
资源储量已不能满足国内外市场的需求。据调查数
据,贵州黎平引种的山苍子 1 年生平均苗高达 78
cm,地径达 0. 8 cm以上,超过应松康等[9]在浙江地
区制定的新木姜子 1 级苗标准的 2 倍以上;如果栽
种优良无性系扦插苗,第 2 年即开花结实,单株果产
量达 0. 5 kg以上,管理简便,见效快,发展的潜力十
分巨大。因此,应加强良种壮苗和人工林培育,在贵
州山区大力推动山苍子木本油料林建设。
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