基于有序樣本聚類分析法和Logistic模型的閩楠苗高年生長規(guī)律研究

翁國慶

摘 要：閩楠是我國的二級珍稀瀕危樹種，由于近年來其遭遇嚴重破壞，因而研究其生長規(guī)律，為人工栽培提供科學依據(jù)顯得尤為重要。該研究首先運用有序樣本聚類分析法，將閩楠一年生苗木苗高劃分為出苗期、幼苗期、速生期和生長后期4個階段，然后利用Logistic模型對不同時期苗高生成量進行了擬合。通過與實際生成情況進行對比發(fā)現(xiàn)：Logistic擬合模型在苗高生長量估測上具有較高的準確性。該研究不僅具有較高的理論價值，同時為閩楠的科學栽培提供了科學依據(jù)。

關鍵詞：閩楠；年生長規(guī)律；苗高生長量；Logistic模型；有序樣本聚類分析法

中圖分類號 S79 文獻標識碼 A 文章編號 1007-7731（2016）16-0082-03

Abstract：Phoebe bournei is national precious and endangered species，which has been suffered heavy devastation in recent years.So it is important to study its growth rhythm and provide scientific basis for manual cultivation.This research firstly classified four stages（emergence stage，seeding stage，fast-growth stage and late-growth stage）for seeding height of Phoebe bournei by sequential sample clustering method，and then simulated the growth height of the seeding at different phase using Logistic model.Through comparing the real fact，the simulation result of Logistic model has high accuracy in estimating the growth height of the seeding.This research not only has high theory value，but provides scientific cultivation for Phoebe bournei.

Key words：Phoebe bournei；Annual growth rhythm；Seedling-height growth；Logistic model；Sequential sample clustering method

閩楠[Phoebe bournei（Hemsl.）Yang]為樟科（Lauraceae）楠屬（Phoebe）常綠喬木，是我國二級珍稀瀕危樹種[1]。分布于福建、四川、江西、貴州、廣東、湖北等地，為常綠大喬木，葉通常為互生且呈羽狀脈，野生多見于山洼溝谷及闊葉林中，多生長在海拔1 000m以下，200m以上的常綠闊葉林中。木材芳香持久，兼具容易加工和紋理美觀等特點，為高檔家具、雕刻工藝等青睞的珍貴樹種。天然閩楠自身生長緩慢，對立地條件有很高的要求，近年來又遭受到了嚴重的破壞，其野生資源接近枯竭，目前保存下來的多處于散生狀態(tài)。我國較早開始人工栽培閩楠，在江南地區(qū)尤為普遍，對閩楠的生長等進行了研究[2-7]。本研究對閩楠一年生苗的高生長規(guī)律進行了分析，旨在培育出更優(yōu)質的閩楠苗木。

1 試驗地基本情況

試驗地位于寧德市霍童鎮(zhèn)霍童村，地處閩東北部，寧德市西北部，西臨鷲峰山。屬亞熱帶季風氣候，雨量充沛，年均降雨量1 723mm，氣候宜人，年均氣溫19.7℃，最熱月（7月）平均氣溫28.7℃，最冷月（1月）平均氣溫9.6℃，極端最低溫-2.4℃，極端最高溫38.5℃，無霜期為317d。霍童溪自西向東橫穿其中，山清水秀，為作物的生長提供了優(yōu)越的環(huán)境。整個鎮(zhèn)域地勢西高東低，自西向東呈階狀下降。土壤以紅壤、黃壤為主，適合閩楠苗木的生長。

2 材料與方法

2.1 實驗種源 試驗種源來自于屏南縣后樟村。

2.2 種子采收及處理 閩楠4月開花，當年的12月或次年1月，可在母樹下?lián)焓盎蛴门畈际占N子。母樹應選取20年以上的植株，可采用勾刀進行采收，采收的果實脫去果皮，用清水漂洗干凈，陰干，將種子與濕沙分層堆積。堆高50～60cm，以濕沙作保濕，做到一層沙一層種子，并維持種子適當濕度，沙子含水率一般在5%左右。

2.3 播種育苗方法 閩楠在幼苗階段喜陰忌強光，因此將苗圃選在日照時間較短，土壤肥沃濕潤，排灌方便的酸性或中性土質的水田，先對水田進行“三犁三耙”，再進行精耕細作，苗床高約0.2m，床面寬約1米，整地時注意施足基肥，一般可以施豬牛欄糞22.5t/hm2，在耕耙地時把肥料均勻翻入耕作層中。播種選在2—3月，用0.3%濃度的高錳酸鉀溶液對種子進行消毒。將處理后種子進行條播，條距20cm，條寬8cm，播種量為195～225kg/hm2。播種后注意用厚度為1.5～2cm的火燒土覆蓋，然后蓋上一層輕薄的稻草，定期澆水松土以便種子發(fā)芽。為了防止高溫天氣對幼苗的傷害，5月份開始可以給苗床搭蔭棚，到了9月份將蔭棚撤除。5—7月進行間苗和定苗，8—9月期間進行多次施肥，加大灌溉力度，保持苗木根系處于充分濕潤的狀態(tài)，9月下旬追施一次氯化鉀，以增強苗木的抗寒能力，10月停施，待其慢慢生長至苗木出圃。

2.4 方法分析 運用Logistic模型分析和有序樣本聚類分析法，對閩楠苗木的生長規(guī)律進行研究。

2.4.1 Logistic模型分析 Logistic方程是生態(tài)學中描述種群動態(tài)最常用的數(shù)學模型，其曲線是具有初始值的典型的“S”形生長曲線[8]。本例中用于描述閩楠苗木的生長過程。

y=A/（1+e（B–Ct））

式中：Y為苗木的生長量（cm）；A>0，苗木生長的最大值參數(shù)；t為苗木生長時間（d）；B、C為待定系數(shù)。

試驗過程中，首先要記錄苗木的生長時間，即在苗木播種（2011年3月7日）后開始登記，3月22日種子開始出土萌發(fā)，至4月13日苗木基本出齊。4月14日開始，隨機選取30株苗木并進行標記，另選50株作為固定樣株，跟蹤記錄苗木生長的物候期，每隔15d觀測1次苗高，至苗木停止生長為止，用直尺測量苗木的生長量。

2.4.2 有序樣本聚類分析 有序樣本聚類分析（最優(yōu)分割法）[9]是研究苗高生長規(guī)律的有效方法，此方法計算結果更精確和符合實際。本例中采用DPS7.0軟件進行分析，分別用x1，x2，…，x14表示14個聚類樣本的生長量，根據(jù)實驗數(shù)據(jù)，將樣本分成3類，分別求出樣本的類直徑，利用最小誤差函數(shù)獲得各個類的邊界樣本號，從而得到苗株生長的生長過程的劃分。

3 結果與分析

3.1 苗高生長 閩楠經(jīng)過一年的培育，從4月14日開始觀測，到11月10日苗木停止生長為止，約211d，苗木的生長天數(shù)、生長量等指標的數(shù)據(jù)結果見表1。從表1可知，閩楠苗高生長呈現(xiàn)如下特點：幼苗初期生長緩慢，從6月底開始進入生長加快期，9月為生長高峰期，進入10月后生長逐漸緩慢，到了11月生長基本停止。整個生長過程呈現(xiàn)出“慢-快-慢”的明顯規(guī)律。實驗過程中忽略了變化量不明顯的地徑生長量，僅在苗高停止生長測得地徑值為0.41cm。

3.2 苗高生長的時期 采用聚類分析法，經(jīng)過計算，可將14個有序樣本分成3類：{x1，x2，…，x5}，{x6，…，x11}，{x12，…，x14}，對應的時間為：第一類（4月14日至6月28日），第二類（6月29日至9月26日），第三類（9月27日至11月10日）。通過實驗數(shù)據(jù)可知，閩楠的苗高生長過程可分為出苗期、幼苗期、速生期和生長后期4個生長期，如表2所示。從表2可以看出，閩楠苗高生長過程呈現(xiàn)如下規(guī)律：出苗期短且出苗時間集中，幼苗期較長且生長過程緩慢，速生期持續(xù)時間最長，生長后期相對時間較短。其中，幼苗期生長量僅占年總生長量的23.6%；速生期持續(xù)時間達90d，占到年總生長量的56.3%，但只占年總生長時長的38.9%。 3.3 苗高生長動態(tài)曲線擬合 在DPS 7.0軟件中，采用麥夸特擬合方法對表1中的試驗結果數(shù)據(jù)進行擬合，B=3.051 9，C=0.022 4，A=45.620 9。擬合的苗高生長

4 結論與討論

（1）擬合苗高生長Logistic方程為y=45.6209/（1+e3.0519-0.0224t），估測一年生各期苗的高生長量具有較高的準確性。

（2）采用有序樣本聚類分析法將苗高的生長過程劃分為出苗期、幼苗期、速生期和生長后期等4個時期。出苗期短，出苗時間集中；幼苗期較長，生長過程緩慢；速生期持續(xù)時間最長；生長后期生長速度下降，最終幾乎停止生長。

（3）速生期處于高溫的夏季，持續(xù)時間達90d，占到年總生長量的56.3%，但只占年總生長時長的38.9%。在此期間強化水肥的管理顯得尤為重要，還應根據(jù)苗木的生長情況實時間苗。生長后期為決定苗木質量的關鍵期，要重點施磷、鉀肥，促進苗木木質化。此外，由于閩楠幼苗具有喜陰濕、忌強光[10]，當苗木出土后，要及時遮陰，9月下旬可拆除蔭棚。

參考文獻

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