基于有序样本聚类分析法和Logistic模型的闽楠苗高年生长规律研究

翁国庆

摘 要：闽楠是我国的二级珍稀濒危树种，由于近年来其遭遇严重破坏，因而研究其生长规律，为人工栽培提供科学依据显得尤为重要。该研究首先运用有序样本聚类分析法，将闽楠一年生苗木苗高划分为出苗期、幼苗期、速生期和生长后期4个阶段，然后利用Logistic模型对不同时期苗高生成量进行了拟合。通过与实际生成情况进行对比发现：Logistic拟合模型在苗高生长量估测上具有较高的准确性。该研究不仅具有较高的理论价值，同时为闽楠的科学栽培提供了科学依据。

关键词：闽楠；年生长规律；苗高生长量；Logistic模型；有序样本聚类分析法

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 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

闽楠[Phoebe bournei（Hemsl.）Yang]为樟科（Lauraceae）楠属（Phoebe）常绿乔木，是我国二级珍稀濒危树种[1]。分布于福建、四川、江西、贵州、广东、湖北等地，为常绿大乔木，叶通常为互生且呈羽状脉，野生多见于山洼沟谷及阔叶林中，多生长在海拔1 000m以下，200m以上的常绿阔叶林中。木材芳香持久，兼具容易加工和纹理美观等特点，为高档家具、雕刻工艺等青睐的珍贵树种。天然闽楠自身生长缓慢，对立地条件有很高的要求，近年来又遭受到了严重的破坏，其野生资源接近枯竭，目前保存下来的多处于散生状态。我国较早开始人工栽培闽楠，在江南地区尤为普遍，对闽楠的生长等进行了研究[2-7]。本研究对闽楠一年生苗的高生长规律进行了分析，旨在培育出更优质的闽楠苗木。

1 试验地基本情况

试验地位于宁德市霍童镇霍童村，地处闽东北部，宁德市西北部，西临鹫峰山。属亚热带季风气候，雨量充沛，年均降雨量1 723mm，气候宜人，年均气温19.7℃，最热月（7月）平均气温28.7℃，最冷月（1月）平均气温9.6℃，极端最低温-2.4℃，极端最高温38.5℃，无霜期为317d。霍童溪自西向东横穿其中，山清水秀，为作物的生长提供了优越的环境。整个镇域地势西高东低，自西向东呈阶状下降。土壤以红壤、黄壤为主，适合闽楠苗木的生长。

2 材料与方法

2.1 实验种源 试验种源来自于屏南县后樟村。

2.2 种子采收及处理 闽楠4月开花，当年的12月或次年1月，可在母树下捡拾或用蓬布收集种子。母树应选取20年以上的植株，可采用勾刀进行采收，采收的果实脱去果皮，用清水漂洗干净，阴干，将种子与湿沙分层堆积。堆高50～60cm，以湿沙作保湿，做到一层沙一层种子，并维持种子适当湿度，沙子含水率一般在5%左右。

2.3 播种育苗方法 闽楠在幼苗阶段喜阴忌强光，因此将苗圃选在日照时间较短，土壤肥沃湿润，排灌方便的酸性或中性土质的水田，先对水田进行“三犁三耙”，再进行精耕细作，苗床高约0.2m，床面宽约1米，整地时注意施足基肥，一般可以施猪牛栏粪22.5t/hm2，在耕耙地时把肥料均匀翻入耕作层中。播种选在2—3月，用0.3%浓度的高锰酸钾溶液对种子进行消毒。将处理后种子进行条播，条距20cm，条宽8cm，播种量为195～225kg/hm2。播种后注意用厚度为1.5～2cm的火烧土覆盖，然后盖上一层轻薄的稻草，定期浇水松土以便种子发芽。为了防止高温天气对幼苗的伤害，5月份开始可以给苗床搭荫棚，到了9月份将荫棚撤除。5—7月进行间苗和定苗，8—9月期间进行多次施肥，加大灌溉力度，保持苗木根系处于充分湿润的状态，9月下旬追施一次氯化钾，以增强苗木的抗寒能力，10月停施，待其慢慢生长至苗木出圃。

2.4 方法分析 运用Logistic模型分析和有序样本聚类分析法，对闽楠苗木的生长规律进行研究。

2.4.1 Logistic模型分析 Logistic方程是生态学中描述种群动态最常用的数学模型，其曲线是具有初始值的典型的“S”形生长曲线[8]。本例中用于描述闽楠苗木的生长过程。

y=A/（1+e（B–Ct））

式中：Y为苗木的生长量（cm）；A>0，苗木生长的最大值参数；t为苗木生长时间（d）；B、C为待定系数。

试验过程中，首先要记录苗木的生长时间，即在苗木播种（2011年3月7日）后开始登记，3月22日种子开始出土萌发，至4月13日苗木基本出齐。4月14日开始，随机选取30株苗木并进行标记，另选50株作为固定样株，跟踪记录苗木生长的物候期，每隔15d观测1次苗高，至苗木停止生长为止，用直尺测量苗木的生长量。

2.4.2 有序样本聚类分析 有序样本聚类分析（最优分割法）[9]是研究苗高生长规律的有效方法，此方法计算结果更精确和符合实际。本例中采用DPS7.0软件进行分析，分别用x1，x2，…，x14表示14个聚类样本的生长量，根据实验数据，将样本分成3类，分别求出样本的类直径，利用最小误差函数获得各个类的边界样本号，从而得到苗株生长的生长过程的划分。

3 结果与分析

3.1 苗高生长 闽楠经过一年的培育，从4月14日开始观测，到11月10日苗木停止生长为止，约211d，苗木的生长天数、生长量等指标的数据结果见表1。从表1可知，闽楠苗高生长呈现如下特点：幼苗初期生长缓慢，从6月底开始进入生长加快期，9月为生长高峰期，进入10月后生长逐渐缓慢，到了11月生长基本停止。整个生长过程呈现出“慢-快-慢”的明显规律。实验过程中忽略了变化量不明显的地径生长量，仅在苗高停止生长测得地径值为0.41cm。

3.2 苗高生长的时期 采用聚类分析法，经过计算，可将14个有序样本分成3类：{x1，x2，…，x5}，{x6，…，x11}，{x12，…，x14}，对应的时间为：第一类（4月14日至6月28日），第二类（6月29日至9月26日），第三类（9月27日至11月10日）。通过实验数据可知，闽楠的苗高生长过程可分为出苗期、幼苗期、速生期和生长后期4个生长期，如表2所示。从表2可以看出，闽楠苗高生长过程呈现如下规律：出苗期短且出苗时间集中，幼苗期较长且生长过程缓慢，速生期持续时间最长，生长后期相对时间较短。其中，幼苗期生长量仅占年总生长量的23.6%；速生期持续时间达90d，占到年总生长量的56.3%，但只占年总生长时长的38.9%。 3.3 苗高生长动态曲线拟合 在DPS 7.0软件中，采用麦夸特拟合方法对表1中的试验结果数据进行拟合，B=3.051 9，C=0.022 4，A=45.620 9。拟合的苗高生长

4 结论与讨论

（1）拟合苗高生长Logistic方程为y=45.6209/（1+e3.0519-0.0224t），估测一年生各期苗的高生长量具有较高的准确性。

（2）采用有序样本聚类分析法将苗高的生长过程划分为出苗期、幼苗期、速生期和生长后期等4个时期。出苗期短，出苗时间集中；幼苗期较长，生长过程缓慢；速生期持续时间最长；生长后期生长速度下降，最终几乎停止生长。

（3）速生期处于高温的夏季，持续时间达90d，占到年总生长量的56.3%，但只占年总生长时长的38.9%。在此期间强化水肥的管理显得尤为重要，还应根据苗木的生长情况实时间苗。生长后期为决定苗木质量的关键期，要重点施磷、钾肥，促进苗木木质化。此外，由于闽楠幼苗具有喜阴湿、忌强光[10]，当苗木出土后，要及时遮阴，9月下旬可拆除荫棚。

参考文献

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[2]林亦曦.在杉木伴生下的闽楠人工林生产力研究[J].福建林业科技，2007，34（4）：38-41.

[3]廖涵宗，张春能，陈德叶.人工楠木林的生物量[J].福建林学院学报，2004，24（4）：371-373.

[4]吴载璋，陈绍栓.光照条件对楠木人工林生长的影响[J].福建林学院学报，2004，24（3）：252-257.

[5]邹惠渝，吴大荣.闽楠种群生态学[M].北京：中国林业出版社，1996.

[6]吴大荣，王伯荪.濒危树种闽楠种子和幼苗生态学研究[J].生态学报，2001，21（11）：1751-1760.

[7]吴载璋.楠木杉木混交林生长效应研究[J].福建林学院学报，2005，25（2）：145-149.

[8]莫惠栋.Logistic方程及其应用[J].江苏农学院学报，1983，4（2）：53-57.

[9]唐雪辉.有序样本聚类分析在黄花槐苗高生长期划分中的应用[J].湖北农业科学，2009，3（3）：46-48.

[10]陈淑容.楠木人工育苗试验研究[J].江西林业科技，2011，36（6）：19-21. （责编：张宏民）