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(jì)卯 鮑曉紅

（1.沙縣林業(yè)局，福建 三明365000；2.明溪縣林業(yè)局，福建 三明365200；3.福建省林業(yè)科學(xué)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(shí)現(xiàn)林木壯苗的重要因素[1]，科學(xué)間定苗是林木壯苗定向培育的重要技術(shù)內(nèi)容[2]。生長節(jié)律對林木的存活以及種間和種內(nèi)競爭具有重要作用[3]，與林木對有機(jī)物的積累和消耗也有一定的聯(lián)系[4]。植物生長節(jié)律反映不同時期幼苗生長變化特點(diǎn)以及營養(yǎng)空間需求，揭示間定苗影響生長節(jié)律，對于提高苗期管理水平和苗木質(zhì)量十分重要。

巒大杉（Cunninghamia konishii）又名香杉[5]，材質(zhì)優(yōu)良[6]，是中國南方重要用材樹種。當(dāng)前有關(guān)巒大杉研究更多的集中密度管理[7-9]、生長規(guī)律[10-12]與成林管理[13]方面，有關(guān)育苗研究較少[14-17]，迄今未見其間定苗研究報(bào)道。密度控制是間定苗重要技術(shù)內(nèi)容。Logistic擬合回歸分析方法[18-19]常用于生長節(jié)律研究。本研究以福建省巒大杉當(dāng)年播種幼苗為研究對象，開展定苗密度試驗(yàn)，探討定苗密度影響巒大杉苗高、地徑生長動態(tài)、苗木質(zhì)量與產(chǎn)量效應(yīng)，并基于苗木質(zhì)量與產(chǎn)量綜合表現(xiàn)優(yōu)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(jié)律的影響，為科學(xué)苗期管理提供理論與技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地基本概況

研究田間試驗(yàn)于2018年在福建省南平市王臺鎮(zhèn)溪后村苗圃地進(jìn)行。福建省南平市王臺鎮(zhèn)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(jīng)117°56′。海拔120 m。屬中亞熱帶季風(fēng)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(yàn)采用福建省國有來舟林業(yè)試驗(yàn)場生產(chǎn)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(yàn)設(shè)計(jì)與調(diào)查

采用單因素完全隨機(jī)試驗(yàn)設(shè)計(jì)，選擇苗木出苗整齊且生長一致圃地布設(shè)試驗(yàn)，在7月4日（苗木生長初期）設(shè)置3種生產(chǎn)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(shí)際密度183株/m2。每個處理設(shè)置3次重復(fù)，共計(jì)12個小區(qū)，每小區(qū)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(diào)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(jìn)行苗木分級，分級標(biāo)準(zhǔn)按參考文獻(xiàn)[14]執(zhí)行。

1.3 生長模型建立與檢驗(yàn)

1.3.1 苗木生長模型與相關(guān)參數(shù)計(jì)算

采用Logistic擬合回歸分析法擬合巒大杉苗高、地徑生長節(jié)律，擬合方程模型如式（1）。參照朱仁海等[19]的方法計(jì)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(xù)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(shù)；k為既定條件下苗高、地徑生長可能達(dá)到的極限值[18]。

1.3.2 苗木生長模型檢驗(yàn)

采用F統(tǒng)計(jì)檢驗(yàn)方法和計(jì)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(biāo)進(jìn)行苗木生長模型檢驗(yàn)，檢驗(yàn)方法見參考文獻(xiàn)[20-22]。

1.4 苗木綜合表現(xiàn)計(jì)算

采用多目標(biāo)中的一維比較法[23-25]進(jìn)行巒大杉苗木質(zhì)量與產(chǎn)量的綜合表現(xiàn)（綜合評價(jià)值）計(jì)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(chǎn)量，本研究選擇苗高、地徑作為苗木質(zhì)量指標(biāo)，以及1級苗、合格苗產(chǎn)量等作為產(chǎn)量指標(biāo)進(jìn)行綜合評價(jià)值計(jì)算。鑒于苗高、地徑越大，質(zhì)量越好；1級苗、合格苗產(chǎn)量越高，產(chǎn)量表現(xiàn)越好，均與苗木綜合表現(xiàn)呈遞增關(guān)系，其效用值轉(zhuǎn)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(jīng)征詢專家意見，本研究中苗高、地徑權(quán)重系數(shù)均為0.2，1級苗、合格苗產(chǎn)量權(quán)重系數(shù)均為0.3。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

采用Excel 2003和SPSS 21.0軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。采用SPSS 21.0軟件進(jìn)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(jìn)行方差分析和多重比較（α=0.05）。采用Excel 2003進(jìn)行作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 定苗密度對巒大杉苗高、地徑生長動態(tài)的影響

各處理的巒大杉苗高、生長動態(tài)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(dǎo)致生長所需的空間與養(yǎng)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(yīng)隨著處理后時間推移而顯現(xiàn)。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(tài)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(tài)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(yīng)是動態(tài)的，效應(yīng)的顯著性隨處理后時間推移而顯現(xiàn)；定苗密度對苗高和地徑生長有著不同效應(yīng)，高密度對苗高有促進(jìn)效應(yīng)，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(yīng)較地徑敏感。

2.2 定苗密度對巒大杉苗木質(zhì)量與產(chǎn)量的影響

現(xiàn)將不同定苗密度下巒大杉苗木質(zhì)量與產(chǎn)量表現(xiàn)的方差分析結(jié)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(shù)量、合格苗數(shù)量和綜合表現(xiàn)（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(chǎn)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，低密度的最小；合格苗產(chǎn)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(jià)值隨定苗密度增大而先升后降，中密度的綜合表現(xiàn)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(xiàn)。

表1 不同定苗密度下巒大杉苗木質(zhì)量與產(chǎn)量表現(xiàn)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(yàn)

進(jìn)行巒大杉苗高、地徑生長量的Logistic生長曲線擬合與模型檢驗(yàn)，結(jié)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(shù)表現(xiàn)良好，且均通過置信橢圓F檢驗(yàn)；系列模型的ME、MAE、MPE、MAPE均表現(xiàn)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(jié)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(shù)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(jié)律的影響

對各定苗密度的巒大杉苗木生長節(jié)律參數(shù)進(jìn)行方差分析，結(jié)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(jié)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M(jìn)GR、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M(jìn)GR、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(yàn)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(jié)律參數(shù)Table 4 Growth rhythm parameters of heights and ground diameters of C.konishii seedlings under different seedling densities

3 結(jié)論與討論

定苗密度對巒大杉苗高、地徑的作用效應(yīng)不同，高定苗密度對苗高有促進(jìn)效應(yīng)，但對地徑有抑制生長效應(yīng)，與前人在杉木（Cunninghamia lanceolata）[1]、樟樹（Cinnamomum camphora）[26]研究結(jié)論相互驗(yàn)證；究其原因，苗木間的側(cè)方蔭蔽隨定苗密度增大而加強(qiáng)，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(yōu)先促進(jìn)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(jié)論相互驗(yàn)證；亦有報(bào)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(jié)律，與前人關(guān)于密度影響生長節(jié)律特征的結(jié)論[30-31]相互驗(yàn)證。研究結(jié)論認(rèn)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(jié)論一致；究其原因，高密度苗木加快了圃地養(yǎng)分與水分消耗速度，進(jìn)而縮短速生期。為此建議，要依據(jù)定苗密度調(diào)整苗木速生期的養(yǎng)分、水分供給；高密度定苗條件下宜增加速生期養(yǎng)分與水分供給以提高質(zhì)量。

在不同定苗密度下巒大杉苗高和地徑生長進(jìn)程有所差異，苗高較地徑提前進(jìn)入速生期，與高山松（Pinus densata）[32]的生長類似；亦有報(bào)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(jìn)入速生期；導(dǎo)致樹種間的這種差異可能是由樹種自身生物學(xué)生態(tài)特性所決定的。

定苗密度影響苗高、地徑生長是個動態(tài)過程，影響效應(yīng)隨定苗后時間推移而顯現(xiàn)。定苗密度對巒大杉苗高、地徑的作用效應(yīng)不同，高定苗密度對苗高有促進(jìn)效應(yīng)，但對地徑有抑制生長效應(yīng)。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(chǎn)量，顯著影響苗木綜合表現(xiàn)。苗木綜合評價(jià)值隨定苗密度增大呈現(xiàn)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(jù)定苗密度的不同調(diào)整速生期的養(yǎng)分供給十分必要。依照苗木綜合表現(xiàn)，本研究的巒大杉合理定苗密度為117株/m2。