1年生閩楠容器苗苗木質(zhì)量分級研究

李 娟，梁瑞龍，姜 英，黃應(yīng)欽

(廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002)

1年生閩楠容器苗苗木質(zhì)量分級研究

李 娟，梁瑞龍，姜 英，黃應(yīng)欽

(廣西林業(yè)科學(xué)研究院，廣西 南寧 530002)

在廣西3個閩楠苗木生產(chǎn)地，采用隨機抽樣法測定1年生閩楠容器苗的苗高、地徑、長度>5cmⅠ級側(cè)根數(shù)等生長指標，并采用主成分分析、K-均值聚類分析方法對苗木質(zhì)量進行綜合評價和分級。結(jié)果表明：閩楠1年生容器苗苗木質(zhì)量主要取決于苗高、地徑、單株鮮重、地上鮮重、地下鮮重、單株干重、地上干重、地下干重；根冠比、高徑比和長度>5cm的Ⅰ級側(cè)根數(shù)可為輔助指標。結(jié)合生產(chǎn)實踐，建立以苗高和地徑為質(zhì)量指標的閩楠苗木分級體系，得到閩楠合格苗木分級標準，即Ⅰ級苗木：苗高>31 cm，地徑>3.0 mm；Ⅱ級苗木：31 cm≥苗高≥20 cm，3.0 mm≥地徑≥2.5 mm。

閩楠；容器苗；主成分分析；K-均值聚類分析；苗木分級

苗木是造林的物質(zhì)基礎(chǔ)，苗木質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系到造林的成敗。所謂的苗木質(zhì)量是在特定立地條件下能滿足其成活和生長的一種狀態(tài)，并以最低成本來實現(xiàn)這種要求[1-3]，是對造林目的的適合程度。質(zhì)量優(yōu)良的苗木有利于營建速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的林分。苗木是一個復(fù)雜的生物體，僅憑一個指標不能全面反映苗木的質(zhì)量，因此，國內(nèi)外學(xué)者提出以綜合指標來評價苗木質(zhì)量[4-8]。制定科學(xué)的苗木質(zhì)量分級標準，可促進苗木產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展，提高造林質(zhì)量，還可規(guī)范市場，減少市場欺騙行為和惡性競爭。

閩楠(Phoebebournei)為樟科(Lauraceae)常綠喬木，樹干通直、木材結(jié)構(gòu)細密，削面光滑美觀，有香氣，為高級建筑、家具及雕刻的珍貴用材，是中國特有樹種，國家Ⅱ級野生保護植物。閩楠喜濕耐蔭，忌強光，主要分布在廣西、貴州、湖南、湖北、江西、浙江和福建等地[9-10]，廣西境內(nèi)主要產(chǎn)于北部的桂林、賀州、柳州，南寧市的大明山亦有自然生長。近年來，隨著對閩楠用材認識的不斷深入，人工造林已引起人們的極大興趣與關(guān)注，閩楠育苗數(shù)量不斷增加。但是，目前在廣西營造閩楠人工林所用的苗木還沒有統(tǒng)一的質(zhì)量標準，用苗質(zhì)量參差不齊，造林效果差異明顯。為適應(yīng)培育閩楠壯苗的需要，根據(jù)廣西苗木生產(chǎn)的實際狀況，在對閩楠11個形態(tài)指標進行主成分分析的基礎(chǔ)上對閩楠1年生容器苗進行綜合評定，同時對苗木進行分級標準的研究。

1 材料與方法

1.1 材料來源

2015年在廣西賀州、桂林和南寧3個主要的閩楠苗木生產(chǎn)地區(qū)選取技術(shù)和管理水平有代表性的6個苗木生產(chǎn)基地，所有基地閩楠容器苗育苗基質(zhì)均為黃心土，容器為9 cm×12 cm的塑料育苗袋。在育苗區(qū)內(nèi)，采用機械抽樣辦法，每隔2.5 m抽取一行，抽樣比例約為5‰，測量苗高和地徑，共實地測量2938株容器苗。同時每個苗圃再另外隨機抽取50～60株苗木測定苗高、地徑、根幅、長度>5 cm的Ⅰ級側(cè)根數(shù)，然后將植株的地上和地下部分用電子秤稱量后分別裝入標記好的信封中，在實驗室烘箱中85 ℃烘至恒質(zhì)量。烘干后稱量其干質(zhì)量，得到每植株的單株生物量、地上和地下生物量[11-12]。

1.2 數(shù)據(jù)處理

苗木質(zhì)量評價指標選取：苗高、地徑、單株生物量、地上生物量、地下生物量、高徑比、根冠比、Ⅰ級側(cè)根數(shù)[3，8，13]。用Excel對調(diào)查數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，用SPSS 19.0軟件對選取的評價指標進行相關(guān)分析、主成分分析和K-均值聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 閩楠容器苗苗木質(zhì)量指標相關(guān)分析

采用Pearson相關(guān)系數(shù)分析法對苗木質(zhì)量評價指標進行相關(guān)分析，并在0.05的置信水平下進行Two-tailed檢驗(表1)。結(jié)果表明，大部分指標之間都存在著一定程度的相關(guān)性，其中苗高、地徑、單株鮮重、地上鮮重、地下鮮重、全株干重、地上干重、地下干重之間呈極顯著正相關(guān)，而與高徑比、根冠比、Ⅰ級側(cè)根數(shù)的相關(guān)性較弱。苗木指標之間的相關(guān)性說明其并非相互獨立，存在著相互影響，單獨利用某個指標對閩楠苗木質(zhì)量進行評價是片面的，因此必須通過因子分析進行綜合評價。

表1 閩楠各指標相關(guān)系數(shù)

*：**為極顯著相關(guān)。

2.2 閩楠容器苗苗木質(zhì)量指標的主成分分析

采用主成分分析法對苗高、地徑、單株鮮重等11個指標進行統(tǒng)計分析，結(jié)果見表2、表3。由表2可知，苗高、地徑和單株鮮重3個指標累積的貢獻率為90.593%，即這3個指標共解釋了原有11個指標90.593%的信息，因子分析效果比較理想。因此只需要提取3個主成分，就能比較好地分析原有變量所包含的信息。

由3個主成分的因子載荷矩陣(表3)可知，第一主成分對苗高、地徑、單株鮮重、地上鮮重、地下鮮重、單株干重、地上干重、地下干重具有較高的載荷，在0.879～0.989之間，作為苗木質(zhì)量水平的度量，能夠反映苗木生長的主要狀況；第二主成分對根冠比有較高的載荷；第三主成分對高徑比和Ⅰ級側(cè)根數(shù)有較高的載荷，這2個主成分可以作為輔助參考，讓苗木質(zhì)量信息更全面。

2.3 閩楠容器苗苗木分級

通過主成分分析，說明可選擇苗高、地徑和單株鮮重3個指標作為閩楠容器苗苗木質(zhì)量分級的主要指標。然而在生產(chǎn)實踐中，單株鮮重不容易測量，可操作性較差，因此本研究選擇了苗高和地徑這2個容易測量的關(guān)鍵指標作為閩楠容器苗苗木分級的指標。苗高和地徑的累積貢獻率為83.049%，已經(jīng)能夠較好地反映閩楠容器苗質(zhì)量狀況，以其作為苗木分級標準，結(jié)果比較可靠。

2.3.1 閩楠容器苗苗高和地徑與其累積分布頻率的回歸分析 根據(jù)測量結(jié)果，用Excel統(tǒng)計了苗高和地徑的累積頻率，然后分別用線性模型、二次曲線模型、三次曲線模型對閩楠1年生容器苗的苗高、地徑與其累積分布頻率進行曲線擬合，結(jié)果(表4)表明三次曲線模型擬合程度最高。苗高三次曲線回歸方程的判定系數(shù)為0.973，地徑的三次曲線回歸方程的判定系數(shù)為0.937，F(xiàn)統(tǒng)計量對應(yīng)的P值均為0.000<0.001，說明苗高和地徑與其累積分布頻率之間存在著高度顯著的三次函數(shù)關(guān)系。

表2 閩楠苗木質(zhì)量指標的特征值與方差貢獻率

表3 因子載荷矩陣

*：a為已提取了3個成分。

表4 閩楠容器苗苗高和地徑與其累積分布頻率的回歸模型

*：I為累積分布頻率。

通過K-均值聚類法進行聚類分析，經(jīng)過14次迭代，得出最終的聚類中心(表5)和單因方差分析結(jié)果。在測定的2938株苗中，Ⅰ類別為1212株，占總數(shù)的41.25%；Ⅱ類別為1274株，占總株數(shù)的43.36%；Ⅲ類別為452株，占總株數(shù)的15.38%。Ⅱ類和Ⅲ類苗占總株數(shù)的58.74%。

表5 閩楠容器苗的最終聚類中心

對聚類結(jié)果的類別間距離進行方差分析，類別間距離差異的概率值均為0.000<0.001，表明聚類效果很好。

由于現(xiàn)實中存在較多的高而細、矮而粗的苗木。因此，本文按照苗高和地徑的最終聚類中心，取其間距的中值為分級界限，經(jīng)過換算得到廣西閩楠1年生容器苗的初步分類標準(表6)。為檢驗初步分級標準應(yīng)用的適宜性，用該標準反過來對調(diào)查的2938株苗木進行分級，結(jié)果是Ⅱ級以上的合格苗木才1692株，占總數(shù)的57.59%，明顯偏低，需要進一步調(diào)整。結(jié)合廣西苗木生產(chǎn)的自然條件、經(jīng)營管理條件和閩楠栽培要求，以Ⅱ級以上合格苗木占樣苗總數(shù)的85%為基準線，用閩楠苗高、地徑與其累積分布頻率的回歸分析方程，對初步分級標準進行調(diào)整，并參考GB 6000—1999主要造林樹種苗木質(zhì)量分級[14]，對調(diào)整結(jié)果進行取整，以符合生產(chǎn)實際操作，最后得到廣西閩楠1年生容器苗苗木質(zhì)量的分級標準(表6)。

表6 廣西壯族自治區(qū)閩楠1年生容器苗初步分類標準和分級標準

3 結(jié)論

1)本文選擇苗高、地徑、單株鮮重等11個閩楠苗木質(zhì)量指標進行分析，發(fā)現(xiàn)閩楠1年生容器苗苗木質(zhì)量主要取決于苗高、地徑、單株鮮重、地上鮮重、地下鮮重、單株干重、地上干重、地下干重。其中單株鮮重因子載荷系數(shù)最高(0.986)，但是該指標可操作性差，不易測量；根冠比、高徑比和長度>5 cm的Ⅰ級側(cè)根數(shù)量具有輔助參考意義。

2)測定指標越多，獲得苗木質(zhì)量信息就越完整，但是相應(yīng)的工作量也越大，在實踐中的可操作性差。在實際生產(chǎn)中，采用苗高和地徑等指標作為分級指標可操作性更強[13，15]。本文通過調(diào)查測量苗木主要質(zhì)量指標和主成分分析，并結(jié)合生產(chǎn)實際，選擇苗高和地徑作為閩楠苗木分級指標。閩楠合格苗木分級標準為：Ⅰ級苗木苗高>31 cm，地徑>3.0 mm；Ⅱ級苗木苗高為20～31 cm，地徑為2.5～3.0 mm。

3)閩楠合格苗木分為Ⅰ、Ⅱ 2個等級，由綜合控制條件、苗高、地徑確定。綜合控制條件達不到要求的，為不合格苗，達到要求的以苗高、地徑進行分級。綜合條件為：無病蟲害、色澤正常、充分木質(zhì)化、頂芽飽滿、生長健壯、無機械損傷。當苗高和地徑不屬于同一等級時，以地徑所屬等級為準。

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Quality Criteria for One Year Old Container Seedling ofPhoebebournei

LI Juan，LIANG Rui-long，JIANG Ying，HUANG Ying-qing

(GuangxiForestryResearchInstitute，Nanning530002，Guangxi，China)

The one year oldPhoebebourneicontainer seedling from three provenances of Guangxi Province were random sampling of seedling height，basal diameter，length>5 cm grade number of lateral root and other growth indicators.The quality evaluation and seedling granding were studied by using the methods of principal component analysis and K-means cluster analysis.The result showed that：the seedling quality might be determined by seedling height，basal diameter，fresh weight of whole plant，fresh weight of ground，fresh weight of underground，dry weight of whole plant，dry weight of ground，dry weight of underground；the root cap ratio，height diameter ratio and length>5 cm grade number of lateral root were auxiliary indicators.Seedling height and basal diameter were proposed as the main indexes of quality for seedling grading ofPhoebebourneicontainer seedling.The quality grading standards of seedlings were obtained as following：Seedling height>31 cm，basal diameter>3.0 mm as grade I；31 cm≥Seedling height≥20 cm，3.0 mm≥basal diameter≥2.5 mm as grade Ⅱ.

Phoebebournei；container seedling；principal component analysis；K-means cluster analysis；seedling grade

2015-09-24；

2015-10-28

廣西林業(yè)科技項目(閩楠良種選育及優(yōu)質(zhì)高效培育技術(shù)研究與示范任豆良種選育，桂林科字[2015]第2號)；廣西地方標準(閩楠容器育苗技術(shù)規(guī)程，2014-04139)；(閩楠栽培技術(shù)規(guī)程，2014-04138)

李娟(1984—)，女，廣西柳城人，廣西林業(yè)科學(xué)研究院工程師，從事鄉(xiāng)土闊葉樹種良種選育與栽培技術(shù)研究。E-mail：lijuan1434@163.com。

10.13428/j.cnki.fjlk.2016.03.044

S723.1+1；S792.24

A

1002-7351(2016)03-0208-04