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粤东6种阔叶树木材密度及其影响因子研究

徐明锋, 柯娴氡, 张毅, 王永强, 苏志尧

徐明锋, 柯娴氡, 张毅, 王永强, 苏志尧. 粤东6种阔叶树木材密度及其影响因子研究[J]. 华南农业大学学报, 2016, 37(3): 100-106. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.2016.03.016
引用本文: 徐明锋, 柯娴氡, 张毅, 王永强, 苏志尧. 粤东6种阔叶树木材密度及其影响因子研究[J]. 华南农业大学学报, 2016, 37(3): 100-106. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.2016.03.016
XU Mingfeng, KE Xiandong, ZHANG Yi, WANG Yongqiang, SU Zhiyao. Wood densities of six hardwood tree species in Eastern Guangdong and Influencing factors[J]. Journal of South China Agricultural University, 2016, 37(3): 100-106. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.2016.03.016
Citation: XU Mingfeng, KE Xiandong, ZHANG Yi, WANG Yongqiang, SU Zhiyao. Wood densities of six hardwood tree species in Eastern Guangdong and Influencing factors[J]. Journal of South China Agricultural University, 2016, 37(3): 100-106. DOI: 10.7671/j.issn.1001-411X.2016.03.016

粤东6种阔叶树木材密度及其影响因子研究

基金项目: 

广东省林业科技创新专项 2010KJCX012-02

广东省林业科技创新专项 2011KJCX031-02

详细信息
    作者简介:

    徐明锋(1988—),男,博士研究生,E-mail: mingfengxu2008@163.com

    通讯作者:

    苏志尧(1963—),男,教授,博士,E-mail: zysu@scau.edu.cn

  • 中图分类号: S718.5

Wood densities of six hardwood tree species in Eastern Guangdong and Influencing factors

  • 摘要:
    目的 

    分析不同影响因子对木材密度的影响,为木材密度的良种选育和碳汇计量提供理论和数据支撑。

    方法 

    在康禾自然保护区样地中,通过群落分析筛选出6个优势树种,测定其木材密度(包括生材密度和基本木材密度),通过多种统计软件分析不同树种、不同径阶和不同坡向对木材密度的影响,以及树木性状因子与木材密度的相关关系。

    结果 

    木材密度在树种间的差异性极显著,生材密度、基本木材密度和含水率平均值最大的分别是米槠Castanopsis carlesii 、红锥C. hystrix 和米槠,其数值分别为1.10 g·cm-3、0.53 g·cm-3和122.84%。木材密度的径阶差异性分析结果显示,除了栲C. fargesii以外,其他树种的木材密度在径阶间变化并不显著。木材密度在坡向上的差异性分析结果表明,6个树种的木材密度在坡向间的差异均不显著。非参数相关分析结果表明,胸径、树高与生材密度的相关性强,而与基本木材密度的相关性弱。

    结论 

    红锥含水率低,基本木材密度高,具备优质木材的条件。木材密度随着径阶的增加有上升的趋势,但在坡向上没有规律性变化。生材密度、基本木材密度与胸径、树高的关系并不一致,可能是因为生材密度受到含水率增加的影响。

    Abstract:
    Objective 

    This study aims to provide the theoretical and data supports for the breeding of wood density and carbon sink accounting by analyzing the effects of different impact factors on wood density.

    Method 

    Six tree species were selected through the analysis of communities in sample plots of Kanghe nature reserve, and their wood densities were measured. This study analyzed the effects of different species, different diameter grades and different slope aspects on wood density, and the correlation between tree traits and wood density using a variety of statistical softwares.

    Result 

    There were significant differences in wood density among different tree species. The highest averages of green densities (1.10 g·cm-3), basic densities (0.53 g·cm-3) and the moisture contents (122.84%) were found in Castanopsis carlesii, C. hystrix and C. carlesii respectively. There was no significant difference in wood density among different diameter grades for all species except C. fargesii. There was no significant difference in wood density among different slope aspects for all species. The nonparametric Spearman's rank correlation analysis showed that both diameter at breast height and tree height were significantly correlated with green density but not with basic density.

    Conclusion 

    C. hystrix produces high quality wood with low moisture content and high basic density. Wood density has a tendency to rise with the increase of diameter grade, but has no regular change with the change of slope aspect. The relationship between diameter at breast height, tree height and green density, and the relationship between diameter at breast height, tree height and basic density are different probably because green density is affected by the moisture content.

  • 红椿Toona ciliata是楝科Meliaceae香椿属Toona植物,落叶大乔木,在我国主要分布于华南、华中、华东及西南地区,垂直分布跨度为海拔300~2 600 m[1-7],在印度、老挝、缅甸、巴基斯坦、澳大利亚也有分布[8]。红椿早期速生明显,主干通直,树姿挺秀,木材纹理优美,质地坚韧,结构细致,其材质呈现红色,素有“中国桃花心木”之称,常被作为高档家具及装饰用材出口,经济价值极高,由于生存环境的破坏,其数量不断减少,已被国家林业局列为国家Ⅱ级重点保护濒危种。目前国内外对红椿的研究主要集中在生态学、生理生化、引种和繁育等方面[9-11]。本研究选取红椿在中国全分布区内的18个种源进行育苗,定期观测苗期生长情况,分析不同种源苗高和地径生长及生长节律的差异,并利用Logistic方程对苗高和地径进行曲线拟合,为培育红椿优质壮苗和选择红椿优良种源提供依据。

    试验地设置在华南农业大学教学科研苗圃,该地位于广州市天河区,23°09′50″N,113°21′60″E,海拔42.3 m,属南亚热带季风海洋气候,全年平均气温20~22 ℃,最冷月平均气温11 ℃,最热月平均气温28.7 ℃,极端低温-2.6 ℃,极端高温39.3 ℃。年降雨量约为1 696.5 mm,平均相对湿度68%,温暖多雨、光热充足、夏季较长。

    在我国红椿分布区中均匀布置采种点,共18个(表 1)。根据果实成熟时间,分别于2013年5-11月采种。包括西南(贵州和云南省)、华南(广西和广东省)、华中(湖北和湖南省)和华东(安徽、江西和福建省)种源。在各采种林分随机选取采种母树,要求母树无病虫害、生长正常,采种母树株距100 m以上。2013年12月进行催芽处理,方法是:种子在45 ℃温水中浸泡3~4 h,捞出后,均匀平铺于带有滤纸的育苗盘中,定期喷水,并覆盖保鲜膜,室温控制在27 ℃左右。种子咧嘴发芽后,移至混有轻基质的穴盘中生长,生根后移植到底部有透水孔的长宽为8 cm×12 cm软塑料容器袋中,容器基质为V (黄心土): V (泥炭土): V (珍珠岩)=3: 3: 1。

    表  1  红椿18个种源的地理分布与生态因子
    Table  1.  Locations and ecological factors of 18 provenances of Toona ciliata
    种源 省份 纬度(N) 经度(E) 海拔/m 年平均气温/℃ 年降水量/mm
    宣恩 湖北 30°17′ 109°28′ 632 16.3 1 510
    云浮 广东 22°46′ 111°34′ 340 22.7 1 982
    乐昌 广东 25°07′ 113°20′ 359 19.6 1 500
    黄山 安徽 30°16′ 118°08′ 499 15.5 2 348
    望谟 贵州 25°10′ 106°05′ 500 19.5 1 222
    兴义 贵州 25°06′ 104°54′ 1 160 16.4 1 300
    罗甸 贵州 25°25′ 106°44′ 814 19.6 1 335
    普文 云南 22°23′ 101°04′ 890 20.2 1 676
    蒲缥 云南 25°04′ 99°06′ 1 513 14.0 1 259
    普洱 云南 22°46′ 100°58′ 1 317 17.8 1 800
    永仁 云南 25°01′ 101°32′ 1 539 17.8 840
    宜丰 江西 27°19′ 115°26′ 337 16.0 1 750
    莲花 江西 26°44′ 114°17′ 400 17.8 1 856
    城步 湖南 27°14′ 111°28′ 737 16.2 1 410
    田林 广西 24°17′ 106°13′ 792 22.3 1 204
    隆林 广西 24°46′ 105°20′ 624 19.1 1 575
    西林 广西 24°29′ 105°05′ 899 19.1 1 100
    南平 福建 26°38′ 118°10′ 800 19.3 1 660
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    苗圃土质为酸性土红壤,地势平坦,种植穴规格为40 cm×40 cm,施鸡粪肥为基肥,每穴500 g。每个种源选取50株生长基本一致(苗高5 cm左右,地径1 cm左右)的植株种植于苗圃进行苗期试验。试验采取完全随机区组设计,5株小区,10个区组,株行距1 m×1 m。作为生长节律观测,每个种源每个区组固定测定3株,共30株(3株×10区组)苗木,18个种源共计540株苗木。2014年3月23日种植,3月30日开始进行测量,每隔15 d测定苗高、地径。测量至2014年12月30日结束,共测量19次。试验期间定期除草,无追肥。2015年1月30日对18个种源所有植株(50株)苗高、地径最终测定,用以分析苗期地理变异及其规律。

    利用Excel 2007对红椿种源的苗高和地径生长量数据进行处理。利用Origin 9绘图。利用SPSS 20.0软件进行2个生长性状的方差分析、Duncan’s法多重比较(Dancan multiple range test, DMRT)及偏相关分析,分析拟合Logistic年生长曲线,探讨生长时间与苗高、地径生长量之间的关系。

    按照下列公式计算2个生长性状的遗传变异系数(GCV):

    $$ {\rm{GCV}} = \frac{{\sqrt {\sigma _{\rm{g}}^2} }}{{\bar x}} \times 100\%, $$ (1)

    式中,σg2为基因型变量, x为性状平均数。

    Logistic曲线拟合方程[12]为:

    $$ y = \frac{k}{{1 + a{{\rm{e}}^{ - bx}}}}, $$ (2)

    式中,y为苗高(或地径)累积生长量,x为生长时间,k为特定条件下苗高(或地径)生长可能达到的极限值,ab为待定系数。进行运算时,首先确定参数的初始值,达到正常的快速收敛。参数k为任意选择距离最大观测值不远的渐近线的值,之后运用最开始测定的2次观测值带入方程,求出ab,作为初始赋值[13],得出红椿种源的苗高和地径的生长拟合曲线。

    对式(2) 进行多次求导,从而获得连日生长量变化速率最快的2个拐点[12]

    $$ {x_1} = \frac{1}{b}\ln \frac{a}{{2 + \sqrt 3 }}, $$ (3)
    $$ {x_2} = \frac{1}{b}\ln \frac{a}{{2 - \sqrt 3 }}, $$ (4)

    式中,x1x2分别为萌动到快速生长、从快速生长转为缓慢生长的分界点,x1x22个拐点之间即可定义为速生期。根据所得数据,结合生长量数据划分18个种源红椿苗高和地径的生长时期。

    对不同种源红椿1年生苗木的苗高与地径进行方差分析,结果(表 2)表明:苗高与地径生长量在种源间及区组间的差异均达到极显著水平(P < 0.01)。

    表  2  各种源红椿苗高与地径的方差分析
    Table  2.  Analysis of variance on seedling height and ground diameter of Toona ciliata from different provenances
    性状 变异来源 df SS MS F1)
    苗高 种源间 17 611 154.02 35 950.23 54.97**
    区组 9 58 830.60 6 536.73 9.99**
    地径 种源间 17 37 763.52 2 221.38 50.57**
    区组 9 1 383.76 153.75 3.51**
    1)* *表示在0.01水平上差异显著(ANOVA方差分析)。
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    不同种源1年生苗木的苗高和地径的生长量见表 3。苗高生长表现最优的种源是云南永仁,其次是广西隆林和云南蒲缥,最差的是湖南城步;地径生长中,云南普文种源表现最优,其次是广西隆林和云南蒲缥,生长最差的为湖北宣恩种源。

    表  3  各种源一年生红椿苗高、地径多重比较1)
    Table  3.  DMRT analysis of seedling height and round diameter of one-year-old Toona ciliata from different provenances
    种源 苗高/cm 地径/mm
    永仁 93.39±38.34a 24.89±8.09a
    隆林 93.13±32.15a 26.10±7.10a
    蒲缥 91.29±27.99a 25.96±7.98a
    田林 90.21±34.27a 25.68±7.27a
    兴义 90.11±30.14a 24.71±7.77ab
    望谟 89.31±28.44a 24.96±7.34a
    普文 88.43±34.58a 26.20±7.44a
    普洱 85.41±34.41ab 24.96±7.94a
    西林 84.96±29.57ab 25.15±6.28a
    罗甸 75.11±29.51b 23.08±8.45ab
    云浮 61.57±19.43c 20.68±6.03b
    南平 47.93±23.57d 13.86±6.54c
    乐昌 38.52±17.17de 12.91±7.25c
    黄山 28.61±9.17ef 9.35±3.02de
    莲花 28.20±10.21ef 11.07±3.72cd
    宜丰 26.31±10.39f 10.93±3.36cd
    宣恩 21.24±14.19f 7.57±5.32e
    城步 16.82±4.78f 7.79±2.98e
    平均值 67.62±38.24 20.15±9.53
    1) 同列数据后凡是有一个相同字母者,表示种源间无显著差异(P > 0.05,Duncan's法)。
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    1年生红椿苗高和地径的遗传变异系数分别为43.31%和36.25%。

    对不同种源红椿的苗高、地径与地理因子、生态因子分别进行偏相关性分析。结果(表 4)表明:种源苗木苗高与采种点经度呈极显著负相关;地径与采种点纬度呈显著负相关,与经度呈极显著负相关。海拔与2个生长性状的相关性均不显著。由此可以看出,不同种源红椿苗期生长性状的地理变异受纬度和经度双重控制,但以经度控制为主。变异趋势为采种点由东到西苗高及地径生长变快。种源苗木生长性状与采种点年降水量呈负相关,相关性达到显著水平;与年平均温度呈正相关,但相关性没有达到显著水平。

    表  4  红椿种源生长性状与地理及生态因子的偏相关分析1)
    Table  4.  The partial correlation coefficients between growth traits and geographical, ecological factors for Toona ciliata from different provenances
    性状 纬度 经度 海拔 年均温 年降水量
    苗高 -0.411 -0.671** 0.019 0.369 -0.574*
    地径 -0.503* -0.657** -0.094 0.337 -0.558*
    1)* *表示在0.01水平上显著相关,“*”表示在0.05水平上显著相关(双侧检验)。
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    图 1图 2中可以看出,各种源红椿的苗高及地径生长情况均呈现“慢-快-慢”的生长趋势,生长曲线为典型的“S”曲线。苗高生长的速生阶段主要集中在7-8月,9月下旬-10月上旬各种源的苗高生长趋于缓和,生长量并不明显;而地径生长经过4-5月的缓慢生长后,6月初开始地径生长速率明显加快,并持续到10月中下旬。从图 1图 2中也可看出,西南和华南地区种源的苗高及地径生长速度在5月底以后明显比华东与华中种源快。

    图  1  各种源红椿苗高累积生长曲线
    Figure  1.  Accumulated growth curves of seedling heights of Toona ciliata from different provenances
    图  2  各种源红椿地径累积生长曲线
    Figure  2.  Accumulated growth curves of ground diameters of Toona ciliata from different provenances

    从不同种源的苗高净生长量曲线(图 3)可以看出,各个种源每15天的净生长量差异较大,主要存在2次高峰。第1次高峰期出现在8月1日前后,之后生长速度减慢,在9月中下旬前后又出现1次生长小高峰。此种表现并不是完全遵循直线上升趋势,而是会出现1~2次生长暂缓,之后出现第2次生长高峰,通常被称为全期生长类型[14]

    图  3  各种源红椿苗高净生长曲线
    Figure  3.  Net growth curves of seedling heights of Toona ciliata from different provenances

    对比各个种源地径的净生长量曲线(图 4)可以看出,虽然不同种源的地径生长量差异较大,但整体来看,地径生长在1年中也普遍存在2个高峰期:第1个高峰期出现在8月底-9月初,达到净生长量的最大值; 在之后的1个月内,生长减缓,在10月1日左右,又出现1个高峰期,虽然此次的地径生长量比第1个高峰期净生长量相对较小,但在后期的生长中也具有突出表现。2次地径生长的高峰期都晚于苗高生长的高峰期。

    图  4  各种源红椿地径净生长曲线
    Figure  4.  Net growth curves of ground diameters of Toona ciliata from different provenances

    利用Logistic模型结合各种源的苗高和地径数据,对18个种源红椿生长曲线模型进行拟合(表 5)。各种源苗高Logistic拟合方程的决定系数为0.971~0.992,地径的决定系数为0.982~0.998,均达到了极显著拟合水平。

    表  5  各种源红椿苗高、地径的Logistic拟合方程
    Table  5.  Logistic equations of seedling heights and ground diameters of Toona ciliata from different provenances
    种源 苗高 地径
    Logistic方程1) R2 Logistic方程1) R2
    宣恩 y=32.124/(1+5.713e-0.016x) 0.992 y=7.773/(1+5.220e-0.016x) 0.989
    云浮 y=36.799/(1+4.677e-0.014x) 0.971 y=17.071/(1+14.643e-0.018x) 0.984
    乐昌 y=42.149/(1+6.177e-0.018x) 0.989 y=12.161/(1+9.885e-0.019x) 0.990
    黄山 y=30.734/(1+5.603e-0.021x) 0.994 y=10.125/(1+7.431e-0.018x) 0.991
    望谟 y=95.537/(1+19.336e-0.026x) 0.986 y=27.070/(1+17.137e-0.020x) 0.997
    兴义 y=100.421(1+21.028e-0.026x) 0.987 y=25.311/(1+15.343e-0.020x) 0.998
    罗甸 y=83.135/(1+19.124e-0.026x) 0.982 y=23.783/(1+13.601e-0.019x) 0.997
    普文 y=97.703/(1+16.727e-0.023x) 0.985 y=26.529/(1+16.252e-0.020x) 0.998
    蒲缥 y=88.839/(1+14.264e-0.024x) 0.988 y=26.974/(1+14.735e-0.018x) 0.996
    普洱 y=95.321/(1+19.859e-0.024x) 0.987 y=25.666/(1+17.094e-0.020x) 0.997
    永仁 y=102.881/(1+25.681e-0.028x) 0.985 y=27.407/(1+18.630e-0.021x) 0.995
    宜丰 y=28.011/(1+3.910e-0.017x) 0.992 y=11.114/(1+7.072e-0.019x) 0.990
    莲花 y=30.812/(1+4.310e-0.021x) 0.986 y=11.631/(1+6.774e-0.018x) 0.991
    城步 y=21.794/(1+5.626e-0.017x) 0.988 y=8.683/(1+8.356e-0.016x) 0.982
    田林 y=98.363/(1+20.618e-0.026x) 0.985 y=27.058/(1+18.47e-0.020x) 0.996
    隆林 y=96.754/(1+26.202e-0.028x) 0.988 y=26.642/(1+19.676e-0.021x) 0.996
    西林 y=93.426/(1+22.004e-0.026x) 0.983 y=25.993/(1+17.976e-0.020x) 0.996
    南平 y=48.987/(1+13.441e-0.023x) 0.985 y=13.086/(1+12.800e-0.020x) 0.982
    1) y代表苗高或地径累积生长量,x代表生长时间。
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    采用式(3) 和式(4) 求出x1x2,这2个拐点之间即可定义为速生期,之前为生长前期,之后为生长后期。各阶段起始时间、持续时间、生长量及所占总生长量的比率见表 6

    表  6  各种源红椿苗高(地径)生长阶段划分及生长参数1)
    Table  6.  Growth stage classifications and growth parameters for seedling heights(ground diameters)of Toona ciliata from different provenances
    种源 生长前期 速生期 生长后期
    持续时间/d 净生长量/cm(mm) 占总生长量比例/% 起始日期(月-日) 持续时间/d 净生长量/cm(mm) 占总生长量比例/% 起始日期(月-日) 持续时间/d 净生长量/cm(mm) 占总生长量比例/%
    宣恩 27(31) 2.40(0.29) 10.28(5.10) 04-19 (04-22) 165(165) 16.44(4.33) 70.52(77.51) 09-30(10-03) 85(81) 4.48(0.97) 19.20(17.39)
    云浮 16(76) 1.06(0.63) 4.31(4.78) 04-08(06-05) 188(146) 20.23(10.75) 82.26(81.46) 10-12(10-28) 73(55) 3.30(1.82) 13.43(13.76)
    乐昌 28(51) 3.95(0.81) 12.30(8.52) 04-20(05-11) 146(139) 22.76(7.82) 70.88(82.32) 09-12(09-27) 103(87) 5.40(0.87) 16.82(9.16)
    黄山 19(38) 1.67(0.66) 6.72(8.24) 04-10(04-30) 125(146) 18.18(6.05) 73.24(75.03) 08-13(09-24) 133(93) 4.98(1.35) 20.04(16.73)
    望谟 63(76) 22.87(3.83) 27.68(16.30) 05-23(06-05) 101(132) 50.47(16.80) 61.07(71.48) 08-21(10-14) 113(69) 9.30(2.87) 11.25(12.22)
    兴义 66(71) 24.48(4.23) 27.88(18.55) 05-26(05-31) 101(132) 53.45(14.7) 60.88(64.44) 08-24(10-08) 110(74) 9.87(3.88) 11.24(17.01)
    罗甸 63(68) 18.17(2.86) 25.81(13.85) 05-23(05-28) 101(139) 44.60(15.31) 63.34(74.06) 08-21(10-13) 113(70) 7.64(2.50) 10.85(12.09)
    普文 65(74) 22.26(3.97) 27.17(17.39) 05-25(06-03) 115(132) 54.46(16.42) 66.48(71.95) 09-16(10-12) 97(71) 5.20(2.43) 6.35(10.66)
    蒲缥 56(76) 18.68(3.53) 24.95(15.59) 05-16(06-05) 110(146) 48.03(16.54) 64.13(73.07) 09-13(10-28) 111(55) 8.18(2.57) 10.92(11.34)
    普洱 70(76) 20.85(3.81) 25.56(17.07) 05-30(06-05) 110(132) 52.93(16.36) 64.86(73.29) 09-17(10-14) 97(69) 7.82(2.15) 9.58(9.64)
    永仁 69(77) 24.07(4.14) 26.81(16.93) 05-29(06-06) 94(125) 58.51(16.80) 65.17(68.78) 08-30(10-07) 114(75) 7.20(3.49) 8.02(14.29)
    宜丰 15(34) 1.37(0.74) 6.60(8.72) 04-07(04-26) 155(139) 15.36(6.27) 74.12(74.43) 09-08(09-11) 107(104) 3.99(1.42) 19.27(16.85)
    莲花 15(33) 1.68(0.84) 7.30(9.44) 04-07(04-25) 155(146) 14.84(6.34) 64.61(71.01) 09-09(09-17) 107(98) 6.45(1.75) 28.09(19.56)
    城步 24(50) 0.65(0.50) 3.65(8.06) 04-16(05-10) 155(165) 13.17(5.35) 73.71(85.99) 09-17(10-21) 98(62) 4.05(0.37) 22.64(5.95)
    田林 66(80) 14.32(3.84) 16.87(16.16) 05-26(06-09) 101(132) 61.01(16.88) 71.91(70.97) 09-03(10-20) 110(65) 9.51(3.06) 11.21(12.88)
    隆林 70(79) 13.19(3.86) 15.18(15.89) 05-30(06-08) 94(125) 62.81(17.29) 72.28(71.18) 09-01(10-11) 113(73) 10.90(3.14) 12.54(12.93)
    西林 68(79) 12.56(3.79) 15.64(16.38) 05-28(06-08) 101(132) 59.37(16.16) 73.94(69.75) 09-05(10-19) 108(66) 8.37(3.22) 10.42(13.88)
    南平 56(62) 4.49(1.15) 11.05(10.76) 05-16(05-22) 115(132) 31.13(8.28) 76.66(77.54) 09-07(09-30) 106(63) 4.99(1.25) 12.30(11.70)
    1) 表中数据括号外为苗高,括号内为地径。
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    18个红椿种源中,苗高生长最快进入速生期的种源为江西宜丰和莲花2个种源,生长开始15 d便进入了速生期;广东云浮、湖北宣恩、湖南城步和安徽黄山种源也较早进入快速生长期,而进入速生期最慢的是云南普洱和广西隆林种源,都经历了70 d。不同种源生长前期苗高净生长量占总生长量的比例存在差异,华中及华东地区的种源明显小于西南及华南地区种源,苗高生长量最大的是贵州兴义种源,净生长量达到24.48 cm,占该种源苗高总生长量的27.88%,是净生长量最小的湖南城步种源(0.65 cm)的37.66倍。

    华中及华东地区种源在4月中下旬就已进入速生期,比华南及西南地区种源早近1个月,并且华中及华东地区种源在速生期持续的时间比华南及西南地区种源长50 d左右,但苗高生长量较小,因而总生长量较低。在速生期内,广西隆林种源苗高净生长量达到62.81 cm,生长量最大,持续的时间最短。湖南城步种源在速生期中,苗高生长量最小,只有13.17 cm,占总生长量的73.71%。从9月初,各种源的速生期结束,苗高生长量逐渐减小,维持小幅度增长。广东云浮速生期持续到10月中旬,结束的时间最晚。

    在生长后期,各种源的苗高生长量占总生长量的比例存在较大差异。在广州的生长环境条件下,华中及华东地区种源生长后期苗高生长量所占总生长量的比例较生长前期占比大,而华南及西南地区种源生长前期生长量所占比例大于生长后期,这表明华中及华东地区的种源生长持续性较好。

    在地径的生长过程中,各个种源进入速生期的时间普遍延后于苗高的生长时间。在生长前期地径净生长量最大的是贵州兴义种源(4.23 mm),最小的是湖北宣恩种源(仅有0.29 mm),这可能与该种源最早进入速生期有关。5-6月,地径逐渐进入速生期,平均持续时间为139 d。维持时间最长的是湖南城步和湖北宣恩种源,可达到165 d;持续最短的是广西隆林和云南永仁种源,只有125 d。地径生长量最大的是广西隆林种源,在125 d的速生期内加粗17.29 mm,占总生长量的71.18%。地径生长量最小的是湖北宣恩种源,仅有4.33 mm。进入9月末,各种源陆续结束地径速生生长,进入到生长后期。最晚结束地径速生期的是广东云浮和云南蒲缥种源,在10月末结束快速生长。在生长后期,18个种源红椿的地径生长量明显减弱,华中及华东地区种源地径生长量也明显小于华南及西南地区种源。

    红椿生长快,材质好,属濒危树种,近年来受到国内外广泛关注。本研究结果表明,不同种源间在苗高与地径生长量上的差异均达到显著水平。不同种源红椿苗期生长性状的地理变异受纬度和经度双重控制,且以经度控制为主。变异趋势为采种点由东到西苗高及地径生长变快。种源苗木生长性状与采种点年降水量呈负相关,相关性达到显著水平,与年平均温度呈正相关,但相关性没有达到显著水平。

    遗传变异系数是衡量相关生长性状遗传变异潜力的有效指标,若某一性状该数值越大,则根据该性状选择出优良遗传型的潜力越大[15-16]。红椿苗期苗高和地径的遗传变异系数分别为43.31%和36.25%,其值较高,说明红椿1年生苗木苗高和地径具有较大选择潜力,可作为早期选择依据之一。

    “S”型生长曲线可以用于描述某一种群受空间约束的生长过程,其中表现出的各种参数在林木培育过程中具有重要参考价值[17]。各个红椿种源苗高和地径生长在一年中都呈现“慢-快-慢”的生长规律,并符合“S”型生长模型。利用Logistic模型拟合红椿各种源的苗高、地径数据,各种源苗高Logistic拟合方程的决定系数为0.971~0.992,地径的决定系数为0.982~0.998,均达到了极显著拟合水平,表明用Logistic方程拟合红椿苗高、地径生长节律精确度较高。

    红椿苗高在7-9月生长最快,与其变种毛红椿T.ciliata var. pubescens生长高峰期类似[18],地径生长的高峰期出现在8-10月。10月后,苗高和地径的生长缓慢。苗高和地径在生长过程中都存在2个不连续的高峰期,与同属植物香椿T.sinensis及金华香椿T.jinhuaensis生长节律相似[19],并与苦楝Melia Azedarach、红榉Zelkova schneideriana及美丽异木棉Ceiba speciosa呈现相同趋势[14, 20-21]

    根据Logistic方程求导所得的拐点进行苗期生长时期的划分,苗高和地径都可以划分为生长前期、速生期和生长后期3个阶段。不同种源各个时期的划分起始时间与持续时间存在明显差异。总体而言,华中和华东种源速生期早于西南和华南种源,持续的时间较长。原因可能是华中和华东地区的气温比西南和华南低,则华中和华东种源生长所需温度比西南和华南种源低,当华中和华东种源引种到广东,自然比西南和华南种源萌芽早,停止生长晚。18个红椿种源在苗高与地径生长上存在极显著差异,说明种源选择对红椿遗传改良是很有意义的。以速生性改良为目标时,速生期的生长量可以作为速生选择的基本参考标准[12]。广西隆林种源虽然速生期持续时间最短,但在速生期苗高及地径净生长量最大,因而该种源的生长表现最优。此外,云南永仁和广西田林种源在速生期生长量也较大。在广东开展红椿造林可以重点考虑这3个种源,但是否为优良种源,仍需进行造林试验才能最终确定。

    揭示和总结红椿种苗不同时期的生长特性,对红椿种源的苗期育苗具有重要的指导意义。速生期是树木生长的关键时期,应当通过施肥等抚育管理措施,促进苗木的快速生长,生长后期应注意提高苗木木质化的程度,以提高其抵御冬季寒害的能力。

  • 图  1   优势种序位曲线

    米槠、木荷、栲、黄樟、红锥和华润楠:在A图中的序位依次为1、2、4、8、9和11;在B图中的序位依次为1、2、9、20、24和19;在C图中的序位依次为2、1、5、8、21和6;在D图中的序位依次为1、2、3、8、5和10。

    Figure  1.   The sequence curves of dominant species

    表  1   木材密度在树种间的变化

    Table  1   Differences in wood density among tree species

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    表  2   6个树种木材密度在径阶间的差异1)

    Table  2   Differences in wood density among diameter grades for six tree species

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    表  3   6个树种木材密度在坡向间的差异性1)

    Table  3   Differences in wood density among slope aspects for six tree species

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    表  4   树木性状与木材密度的相关关系1)

    Table  4   Correlation between tree traits and wood density

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图(1)  /  表(4)
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-06
  • 网络出版日期:  2023-05-17
  • 刊出日期:  2016-05-09

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