定苗密度對巒大杉1年生苗木生長的影響

康永武 歐建德 張紀卯 鮑曉紅

（1.沙縣林業局，福建 三明365000；2.明溪縣林業局，福建 三明365200；3.福建省林業科學研究院，福建 福州350012）

在具備良種、圃地和施肥的情況下，間定苗是實現林木壯苗的重要因素[1]，科學間定苗是林木壯苗定向培育的重要技術內容[2]。生長節律對林木的存活以及種間和種內競爭具有重要作用[3]，與林木對有機物的積累和消耗也有一定的聯系[4]。植物生長節律反映不同時期幼苗生長變化特點以及營養空間需求，揭示間定苗影響生長節律，對于提高苗期管理水平和苗木質量十分重要。

巒大杉（Cunninghamia konishii）又名香杉[5]，材質優良[6]，是中國南方重要用材樹種。當前有關巒大杉研究更多的集中密度管理[7-9]、生長規律[10-12]與成林管理[13]方面，有關育苗研究較少[14-17]，迄今未見其間定苗研究報道。密度控制是間定苗重要技術內容。Logistic擬合回歸分析方法[18-19]常用于生長節律研究。本研究以福建省巒大杉當年播種幼苗為研究對象，開展定苗密度試驗，探討定苗密度影響巒大杉苗高、地徑生長動態、苗木質量與產量效應，并基于苗木質量與產量綜合表現優化巒大杉定苗密度；采用Logistic擬合回歸分析方法，分析定苗密度對生長節律的影響，為科學苗期管理提供理論與技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

研究田間試驗于2018年在福建省南平市王臺鎮溪后村苗圃地進行。福建省南平市王臺鎮溪后村，地處武夷山向東延伸的支脈茫蕩山的西北部，位于北緯26°39′，東經117°56′。海拔120 m。屬中亞熱帶季風性氣候，溫暖濕潤，年平均氣溫19.4 ℃，極端最高氣溫41.0 ℃，極端最低氣溫-6.5 ℃，無霜期290～310 d，年降雨量1 600 mm左右，年平均相對濕度80%以上。苗圃地土壤為壤土，pH值5.3，肥力中等。試驗采用福建省國有來舟林業試驗場生產的巒大杉種子，于2018年2月下旬在40 ℃溫水浸種后12 h后晾干，撒播方式播種。

1.2 試驗設計與調查

采用單因素完全隨機試驗設計，選擇苗木出苗整齊且生長一致圃地布設試驗，在7月4日（苗木生長初期）設置3種生產中常見的定苗處理。處理1：低密度處理（低密度），即保留90株/m2幼苗；處理2：中密度處理（中密度），即保留117株/m2；處理3：高密度處理（高密度），即保留144株/m2；處理4：空白對照（CK），苗木實際密度183株/m2。每個處理設置3次重復，共計12個小區，每小區30株巒大杉幼苗。于2018年7月4日（t=0 d）測定巒大杉苗高，8月11日（t=35 d）開始測量地徑，以后每隔7 d調查1次，直到12月8日為止。按照12月8日測量的苗高、地徑進行苗木分級，分級標準按參考文獻[14]執行。

1.3 生長模型建立與檢驗

1.3.1 苗木生長模型與相關參數計算

采用Logistic擬合回歸分析法擬合巒大杉苗高、地徑生長節律，擬合方程模型如式（1）。參照朱仁海等[19]的方法計算不同處理的巒大杉苗高、地徑生長的線性生長始期（T1）、線性生長終期（T2）、線性生長持續時間（LGD）、線性生長速率（LGR）、最大線性生長速率（MGR）和線性生長量（TLG）。

式中：y為苗高、地徑生長量；t為生長時間；a和b為待定系數；k為既定條件下苗高、地徑生長可能達到的極限值[18]。

1.3.2 苗木生長模型檢驗

采用F統計檢驗方法和計算平均偏差（ME）、平均絕對偏差（MAE）、平均相對偏差（MPE）、平均相對偏差絕對值（MAPE）等指標進行苗木生長模型檢驗，檢驗方法見參考文獻[20-22]。

1.4 苗木綜合表現計算

采用多目標中的一維比較法[23-25]進行巒大杉苗木質量與產量的綜合表現（綜合評價值）計算。鑒于定苗密度顯著影響巒大杉苗高、地徑以及1級苗、合格苗產量，本研究選擇苗高、地徑作為苗木質量指標，以及1級苗、合格苗產量等作為產量指標進行綜合評價值計算。鑒于苗高、地徑越大，質量越好；1級苗、合格苗產量越高，產量表現越好，均與苗木綜合表現呈遞增關系，其效用值轉化公式為：

式中：U為個體某個性狀效用值，V為個體某個性狀值，Vmax為群體某個性狀的最大值，Vmin為群體某個性狀的最小值[23]。

經征詢專家意見，本研究中苗高、地徑權重系數均為0.2，1級苗、合格苗產量權重系數均為0.3。

1.5 數據處理與分析

采用Excel 2003和SPSS 21.0軟件對數據進行統計分析。采用SPSS 21.0軟件進行Logistic擬合回歸分析。采用單因素方差分析法（one-way ANOVA）和Duncan法進行方差分析和多重比較（α=0.05）。采用Excel 2003進行作圖。

2 結果與分析

2.1 定苗密度對巒大杉苗高、地徑生長動態的影響

各處理的巒大杉苗高、生長動態見圖1～2。由圖1～2可知，各處理間0～14 d期間苗高，以及35～56 d期間地徑均基本一致，苗高、地徑無顯著性差異，表明定苗對14 d前苗高以及56 d前地徑生長無顯著性影響；這與該期間的苗木幼小，導致生長所需的空間與養分供給差異不敏感所致。高密度處理和CK在28～154 d間苗高顯著高于低密度處理的（P＜0.05），CK在91～154 d間苗高顯著高于中密度處理的（P＜0.05），表明密度影響苗高生長效應隨著處理后時間推移而顯現。中、低密度處理的地徑自70 d起顯著高于高密度處理與CK的（P＜0.05）；低密度處理的地徑自140 d起顯著大于中密度處理的（P＜0.05）。

圖1 不同定苗密度下巒大杉苗高生長動態Fig.1 Growth dynamics of C.konishii height under different seedling densities

圖2 不同定苗密度下巒大杉地徑生長動態Fig.2 Growth dynamics of C.konishii ground diameter under different seedling densities

綜合以上，定苗密度影響巒大杉苗高、地徑生長效應是動態的，效應的顯著性隨處理后時間推移而顯現；定苗密度對苗高和地徑生長有著不同效應，高密度對苗高有促進效應，但對地徑有抑制作用；定苗密度顯著影響苗高的起始時間較地徑明顯提前，表明苗高對密度響應較地徑敏感。

2.2 定苗密度對巒大杉苗木質量與產量的影響

現將不同定苗密度下巒大杉苗木質量與產量表現的方差分析結果見表1。由表1可知，定苗密度顯著影響苗高、地徑、1級苗數量、合格苗數量和綜合表現（P＜0.05）。苗高隨定苗密度增加而增大，密度增大至中密度起顯著提高苗高，CK、高密度的苗高最大，中密度次之，低密度最小。地徑隨定苗密度增加而減小，密度增大至中密度起顯著減小地徑，低密度的地徑最大，中、高密度次之且之間無顯著性差異，CK最小。1級苗產量隨定苗密度增加而先升后降，中密度最大，高密度次之，CK又次之，低密度的最??；合格苗產量隨定苗密度增加而先升后降，中、高密度的較高且之間無顯著性差異，CK次之，低密度的最低。綜合評價值隨定苗密度增大而先升后降，中密度的綜合表現最好，高密度次之，CK又次之，低密度的最差，說明本研究的適宜定苗密度為117株/m2，可提高綜合表現。

表1 不同定苗密度下巒大杉苗木質量與產量表現Table 1 Seedling quality and yield performance of C.konishii under different seedling densities

2.3 巒大杉苗高、地徑生長方程的擬合與檢驗

進行巒大杉苗高、地徑生長量的Logistic生長曲線擬合與模型檢驗，結果分別見表2～3。由表2～3可知，系列密度處理的巒大杉苗高、地徑Logistic生長曲線方程的決定系數表現良好，且均通過置信橢圓F檢驗；系列模型的ME、MAE、MPE、MAPE均表現良好。這說明采用Logistic生長模型擬合苗高、地徑生長量的精確度與可靠性均高，擬合生長節律是可行的。

表2 不同定苗密度下巒大杉苗高、地徑生長Logistic曲線方程的擬合參數Table 2 Parameters of Logistic equations for growth height and ground diameter of C.konishii seedlings under different seedling densities

2.4 定苗密度對巒大杉苗高、地徑生長節律的影響

對各定苗密度的巒大杉苗木生長節律參數進行方差分析，結果見表4。由表4可知，定苗密度顯著影響苗高和地徑的T1、T2、LGD、MGR、LGR和TLG等生長節律（P＜0.05）。中、低密度處理較其他2個處理顯著減少了苗高T1，低密度處理較其他3個處理顯著增大苗高T2，中、低密度較高密度與CK顯著減少地徑T2；低密度苗高和地徑LGD最大，中密度次之，高密度與CK最小且之間無顯著差異，苗高和地徑LGD總體隨定苗密度增大而降低；這表明定苗密度改變苗高、地徑生長物候期與速生期。苗高MGR、LGR和TLG隨定苗密度增大而增大，密度增大至中密度起提高苗高的MGR、LGR和TLG，低密度苗高MGR、LGR最小，其次是中密度，最后是高密度與CK且之間無顯著性差異；低密度苗高TLG最小，高密度與CK的苗高TLG最大。地徑MGR、LGR和TLG隨定苗密度增大而減小，CK的地徑MGR、LGR最小，其他3個處理較大且之間無顯著性差異；低密度的地徑TLG最大，其次是中、高密度又次之，CK最小。

表3 不同定苗密度巒大杉Logistic生長曲線方程的檢驗Table 3 Test of Logistic equations for growth height and ground diameter of C.konishii seedlings under different seedling densities

表4 不同定苗密度下巒大杉苗高、地徑生長節律參數Table 4 Growth rhythm parameters of heights and ground diameters of C.konishii seedlings under different seedling densities

3 結論與討論

定苗密度對巒大杉苗高、地徑的作用效應不同，高定苗密度對苗高有促進效應，但對地徑有抑制生長效應，與前人在杉木（Cunninghamia lanceolata）[1]、樟樹（Cinnamomum camphora）[26]研究結論相互驗證；究其原因，苗木間的側方蔭蔽隨定苗密度增大而加強，從而形成弱光生境；相對于徑向生長，弱光生境下的巒大杉優先促進高生長傾向所致，與前人在南方紅豆杉（Taxus chinensisvar.mairei）[27]、馬尾松（Pinus massoniana）[28]在弱光條件下研究結論相互驗證；亦有報道密度抑制樂昌含笑（Michelia chapensis）[29]高生長。

定苗密度改變了巒大杉苗高、地徑生長節律，與前人關于密度影響生長節律特征的結論[30-31]相互驗證。研究結論認為，高密度定苗縮短巒大杉苗高、地徑的LGD，這與前人在I-69楊[30]、沙棘（Hippophae rhamnoides）[31]樹種的研究結論一致；究其原因，高密度苗木加快了圃地養分與水分消耗速度，進而縮短速生期。為此建議，要依據定苗密度調整苗木速生期的養分、水分供給；高密度定苗條件下宜增加速生期養分與水分供給以提高質量。

在不同定苗密度下巒大杉苗高和地徑生長進程有所差異，苗高較地徑提前進入速生期，與高山松（Pinus densata）[32]的生長類似；亦有報道納塔櫟（Quercus nuttallii）[18]、大葉櫟（Castanopsis fissa）[33]、烏桕（Sapium sebiferum）[34]地徑較苗高提前進入速生期；導致樹種間的這種差異可能是由樹種自身生物學生態特性所決定的。

定苗密度影響苗高、地徑生長是個動態過程，影響效應隨定苗后時間推移而顯現。定苗密度對巒大杉苗高、地徑的作用效應不同，高定苗密度對苗高有促進效應，但對地徑有抑制生長效應。間定苗與定苗密度顯著影響苗高、地徑以及1級苗、合格苗產量，顯著影響苗木綜合表現。苗木綜合評價值隨定苗密度增大呈現先升后降的變化。Logistic方程能夠很好的擬合巒大杉苗高、地徑生長。定苗密度顯著影響苗高和地徑的T1、T2、LGD、TLG、LGR和MGR；高密度定苗減小苗高、地徑T2，縮短了LGD；低密度定苗顯著降低苗高TLG、LGR和MGR，但顯著提高地徑的TLG；CK顯著降低了地徑TLG、LGR和MGR；依據定苗密度的不同調整速生期的養分供給十分必要。依照苗木綜合表現，本研究的巒大杉合理定苗密度為117株/m2。