瓊島楊一年生播種苗生長節(jié)律研究

陳彧，李小成，韓豫，董曉娜，邢文婷

（1.海南省林業(yè)科學(xué)研究院，海南省紅樹林研究院，海南 海口 571100；2.海南省霸王嶺林業(yè)局，海南 昌江 572722）

瓊島楊Populus qiongdaoensis屬于楊柳科Salicaceae楊屬Populus楊樹新種[1]，主要分布在海南省霸王嶺、智在嶺、子宰林場、五指山、鸚哥嶺等林區(qū)中[2]。瓊島楊具有楊樹特有的速生性，材質(zhì)適合制紙漿[3]，同時(shí)又是楊樹在熱帶地區(qū)的特有種，具有較高的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和科研價(jià)值。目前，對瓊島楊只開展了資源調(diào)查[2]、遷地培育[3]、組培培養(yǎng)[4]、高枝壓條繁殖[5]等方面的研究，尚未見關(guān)于其一年生播種苗生長節(jié)律的研究。本文以瓊島楊的一年生播種苗為研究對象，研究其苗木生長節(jié)律，劃分苗木生長期，揭示其生長規(guī)律，為播種育苗的培育管理提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)在海南省林業(yè)科學(xué)研究院、海南省紅樹林研究院科研基地，地理坐標(biāo)為19°52′21″ N，110°28′59″E，屬熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，地處海口市云龍鎮(zhèn)，海拔為120 m。年平均氣溫為24.2℃，年平均降水量為1 664 mm，全年日照時(shí)間長，年平均日照時(shí)數(shù)在2 000 h以上；土壤為磚紅壤，偏酸性[6]。

1.2 供試材料

瓊島楊種子在每年的2月中旬成熟，種粒細(xì)小，千粒種約為0.531 g。于2019年2月種子成熟期，在瓊島楊天然林主要分布區(qū)海拔800 m的海南省霸王嶺林業(yè)局洪水林場，選擇優(yōu)良母樹的種子隨采隨播。

1.3 播種育苗及苗期管理

2019年2月28日，將處理干凈的種子與河沙以1∶500（V∶V）的比例，均勻撒播在經(jīng)0.3%高錳酸鉀水溶液澆透消毒3 d的育苗基質(zhì)中（V紅心土∶V泥炭土=1∶1），覆蓋1 cm厚的育苗基質(zhì)，并覆蓋薄膜。于播種后每日早、晚各1次噴霧澆水，適當(dāng)打開薄膜通風(fēng)，保持苗床濕潤，30天后出苗基本完成，揭掉薄膜，移栽瓊島楊小苗。播種3 d后，瓊島楊開始萌芽，先出兩片子葉，5～7 d開始萌芽，30 d左右，種子出芽結(jié)束。2019年4月28日，將瓊島楊小苗移栽至底徑×高為14 cm×16 cm的育苗袋中，基質(zhì)為紅心土+河沙+泥炭土+蛭石（V紅心土∶V河沙∶V泥炭土∶V蛭石=1∶1∶1∶1），移栽前3 d用0.3%的高錳酸鉀水溶液澆透基質(zhì)消毒，搭建小拱棚，覆蓋75%遮陽網(wǎng)，早晚各1次噴霧澆水，不施肥。

1.4 研究方法

1.4.1 苗高、地徑生長量測定 于2019年4月28日移栽育苗一周后，隨機(jī)選擇90株生長性狀基本一致的幼苗作為固定測量目標(biāo)，30株為一組，3次重復(fù)，從5月6日開始觀測，到12月25日觀測止，每隔15 d測量一次苗高和地徑。

1.4.2 數(shù)據(jù)分析方法 利用Excel 2007和SPSS 22.0軟件進(jìn)行相應(yīng)數(shù)據(jù)處理，采用Logistic生長方程[7-9]進(jìn)行生長節(jié)律擬合，其方程表達(dá)式為：

式中，y為株高或地徑生長量，t為生長天數(shù)（從播種第一天開始計(jì)算），K為生長極限，a和b為待定系數(shù)，用最小二乘法求得。通過對 Logistic方程求一階導(dǎo)數(shù)可得連日生長量隨時(shí)間變化的方程，求二階導(dǎo)數(shù)可得連日生長量的變化曲線，并令d2y/dt2=0，可求得連續(xù)日生長量最大時(shí)間：

對公式（1）求三階導(dǎo)數(shù)，令其等于0，解得：

式中，t1、t2分別代表日生長量變化速率最快的2個(gè)點(diǎn)，2個(gè)點(diǎn)之間為生長快速期[10-12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 瓊島楊一年生苗苗高生長規(guī)律

2.1.1 苗高生長規(guī)律 瓊島楊種子隨采隨播，發(fā)芽率為 75%，其苗高累積生長量每月定期調(diào)查結(jié)果見表 1。從表1可看出，瓊島楊一年生苗高生長呈現(xiàn)“慢—快—慢”的生長規(guī)律，其中，在幼苗生長前期（67～113 d）苗高生長量相對較慢，到128 d以后，苗高生長開始加快，到205 d時(shí)，苗高凈生長量（190～205 d）達(dá)到最大值2.99 cm，占總生長量的14.25%，之后苗高生長量開始逐漸減小。

表1 瓊島楊一年生苗高生長量Table 1 Height growth of 1-year seedlings

2.1.2 苗高生長Logistic方程擬合 Logistic方程是常用于林業(yè)描述生物生長的典型數(shù)字模式，采用Logistic方程對苗高觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合，結(jié)果見圖1。其擬合曲線方程為：

根據(jù)模型的方程分析結(jié)果，其R2值為0.994，F(xiàn)=1 387.288，擬合模型的回歸關(guān)系達(dá)到了極顯著水平（P<0.01）。由以上擬合結(jié)果說明，觀測值與擬合值之間的差異較小，總體擬合效果較好，用擬合值推測實(shí)際觀測值具有較高的準(zhǔn)確性。

2.1.3 苗高生長階段的劃分 根據(jù) Logistic方程，結(jié)合公式（3）和公式（4）的分析計(jì)算結(jié)果，結(jié)合苗高生長實(shí)際，將瓊島楊的苗高生長過程大致分為出苗期（2月28日至3月28日）、生長前期（3月29日至6月21日）、生長速生期（6月22日至10月19日）和生長后期（10月20日至12月25日），其劃分方法如表2。從表2可得出，瓊島楊苗高的生長速生期從6月22日開始，持續(xù)到10月19日，約119 d，占整個(gè)高生長期的三分之一，其凈高生長量卻占整個(gè)生長量的63.77%。

圖1 瓊島楊苗高生長動(dòng)態(tài)與Logistic擬合曲線Figure 1 Dynamic of height growth of P.qiongdaoensis seedlings and fitting curve

表2 瓊島楊苗高生長階段的劃分Table 2 Division of height growth stage of P.qiongdaoensis seedlings

2.2 瓊島楊一年生苗地徑生長規(guī)律

2.2.1 地徑生長規(guī)律 瓊島楊前期苗木地徑生長較慢，移栽1個(gè)月后開始測量，從5月21日開始每隔15 d觀測苗木的地徑生長情況，直至12月25日結(jié)束，結(jié)果見表3。

表3 瓊島楊一年生苗地徑生長量Table 3 Ground diameter growth of seedlings

從表3可知，地徑生長變化規(guī)律與苗高生長變化規(guī)律具有密切相關(guān)性，地徑生長呈現(xiàn)明顯的“慢—快—慢”的規(guī)律，生長快速期集中在9-10月。

2.2.2 地徑生長Logistic方程擬合 根據(jù)實(shí)際觀測結(jié)果對地徑觀測數(shù)據(jù)用Logistic方程進(jìn)行擬合，結(jié)果見圖2。其擬合曲線方程為：

從圖2中可以看出，擬合模型的擬合效果較好，回歸關(guān)系達(dá)到了極顯著水平（R2= 0.996，P<0.01，F(xiàn)=20.40）。這說明擬合結(jié)果比較可靠，用回歸值推測實(shí)測值有較高的準(zhǔn)確性。

2.2.3 地徑生長階段的劃分 根據(jù) Logistic方程，結(jié)合公式（3）和公式（4）的分析計(jì)算，結(jié)果如表 4。由表4可知瓊島楊地徑的生長速生期為7月15日至11月16日，歷時(shí)125 d，占地徑總生長時(shí)間的41.67%，其地徑凈生長量占整個(gè)地徑生長量的比率高達(dá)66.15%，生長速率最快時(shí)間為9月15日。根據(jù)公式計(jì)算結(jié)果，結(jié)合地徑生長實(shí)際，將瓊島楊地徑生長過程分為出苗期（2月28日至3月28日）、生長前期（3月29日至7月14日）、生長速生期（7月15日至11月16日）和生長后期（11月17日至12月25日）。

圖2 瓊島楊地徑生長動(dòng)態(tài)與Logistic擬合曲線Figure 2 Dynamics of ground diameter growth of P.qiongdaoensis and fitting curve

表4 瓊島楊地徑生長階段的劃分Table 4 Division of ground diameter growth stage of P.qiongdaoensis seedlings

3 結(jié)論與討論

瓊島楊于2019年2月28日播種，播種5 d～7 d后開始萌芽，30 d苗木基本出齊。出土幼苗早期生長緩慢，生長量較小，4月28日將小苗移栽至育苗袋中培育，于5月6日開始觀測直至12月25日結(jié)束。觀察結(jié)果表明，播種后67 d苗木生長基本穩(wěn)定，根系和葉面積開始慢慢生長，可以吸收營養(yǎng)和獲取營養(yǎng)。在實(shí)驗(yàn)測定的300 d生長期間內(nèi)，苗高和地徑生長均呈現(xiàn)明顯的“慢—快—慢”的“S”形生長規(guī)律，Logistic方程擬合相關(guān)系數(shù)R2均在0.99以上，回歸關(guān)系均達(dá)到了極顯著的效果。其凈高生長量卻占整個(gè)生長量的63.77%

根據(jù)瓊島楊一年生苗實(shí)際生長情況及 Logistic方程模型擬合特征，將苗木生長階段劃分為出苗期、生長前期、生長速生期和生長后期四個(gè)時(shí)期。苗高生長速生期占整個(gè)生長期的 39.67%，凈高生長量占整個(gè)生長量的63.77%；地徑生長速生期占整個(gè)生長期的 41.67%，凈地徑生長量占占整個(gè)地徑生長量的 66.15%；苗高生長比地徑生長早22 d進(jìn)入生長速生期，但是持續(xù)時(shí)間比地徑少6 d。這與前人關(guān)于云南紫薇Lagerstroemia intermedia[9]、樂東擬單性木蘭Parakmeria lotungensis[10]、泡桐屬Paulowniasp.[13]植物、黑楊Populus nigra[14]、大葉櫟Quercus griffithii[15]等苗期生長研究中發(fā)現(xiàn)的苗高生長速生期的持續(xù)時(shí)間比地徑生長速生期短的結(jié)論一致，這可能與苗木優(yōu)先投資苗高生長，搶占有限生存空間有關(guān)[16]，或者苗高生長為爭得上方光源以增加苗木之間的競爭有關(guān)[14]。也有相關(guān)研究報(bào)道，地徑生長早于苗高進(jìn)入生長盛期[14]，或者兩者生長期差異不明顯[18-19]。

苗木的生長節(jié)律是育苗管理中的重要參考依據(jù)[16]，苗木生長期的劃分可為后續(xù)壯苗培育，良種篩選、施肥等提供參考依據(jù)。苗木速生期來臨的早晚及持續(xù)時(shí)間的長短，顯著影響苗木的當(dāng)年生長量[20]，本研究發(fā)現(xiàn)瓊島楊一年生苗木苗高、地徑的快速生長期基本一致，集中在7-10月，因此，集中在7-10月加強(qiáng)水肥管理，加快苗木生長，在10月后，為提高苗木的木質(zhì)化程度，增強(qiáng)苗木的抗病蟲害能力，應(yīng)當(dāng)控水、控肥，促進(jìn)根系生長。另外，瓊島楊屬于高海拔樹種，移栽在低海拔地區(qū)，需要遮蔭處理，以防止高溫灼傷。

致謝：本文得到海南省霸王嶺林業(yè)局的大力支持，在此表示感謝。