青錢柳苗木質(zhì)量分級(jí)初步研究

，　，　，　　，　

(1.黎平縣林業(yè)局，　貴州 黎平 557300；　2.貴州省林業(yè)科學(xué)研究院，　貴陽 550005)

青錢柳(Cyclocaryapaliurus(Batal.)lljinsk.)為我國(guó)特有物種，屬國(guó)家二級(jí)保護(hù)植物，樹形高大通直，枝葉繁茂、材質(zhì)優(yōu)良，可作為培育園林綠化、葉材藥用型定向培育優(yōu)先樹種[1]。廣布于我國(guó)亞熱帶地區(qū)的貴州、湖南等省區(qū)，多以零星分布。被列入《全國(guó)中草藥名鑒》記載，還被稱為醫(yī)學(xué)界的第三棵樹，是貴州省當(dāng)前“大健康、大醫(yī)藥、大扶貧”發(fā)展鄉(xiāng)土產(chǎn)業(yè)優(yōu)選樹種之一。近年來，對(duì)青錢柳保健價(jià)值、藥用價(jià)值研究的深入，其栽培利用得到快速發(fā)展，因此，開展苗木培育和苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)制定對(duì)種植推廣、生產(chǎn)造林具有重要意義。

林木種苗是造林綠化的物質(zhì)基礎(chǔ)，其質(zhì)量好壞直接決定了造林成效[2]。苗木分級(jí)是造林前評(píng)價(jià)苗木質(zhì)量和性能而采取的一項(xiàng)技術(shù)措施，其關(guān)鍵是要確定苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)[3]。在現(xiàn)行的生產(chǎn)造林中由于缺少對(duì)苗木質(zhì)量的分級(jí)研究，造林中往往使用了部分等外苗，導(dǎo)致造林后林木生產(chǎn)力低下，制約了林業(yè)健康發(fā)展[4]。如何從眾多反映苗木質(zhì)量的指標(biāo)中提取既能反映苗木質(zhì)量，又便于生產(chǎn)上實(shí)際應(yīng)用的少數(shù)共性指標(biāo)，是苗木分級(jí)研究的重要研究?jī)?nèi)容之一[5]。在以往有關(guān)林木苗木分級(jí)研究中，大多采用逐步聚類法[6-8]、平均值±標(biāo)準(zhǔn)差法[9]單一方法，或者采用逐步聚類和平均值±標(biāo)準(zhǔn)差法分別對(duì)小桐子[10]、青梅[11]等進(jìn)行苗木分級(jí)研究。但對(duì)于青錢柳苗木質(zhì)量分級(jí)尚未見報(bào)道，為此，本研究以黎平縣中潮鎮(zhèn)老廠村的青錢柳育苗基地苗木調(diào)查數(shù)據(jù)為對(duì)象，分別采用逐步聚類和平均值±標(biāo)準(zhǔn)差2種方法，對(duì)青錢柳苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探討并劃分，為區(qū)域青錢柳苗木分級(jí)和篩選提供依據(jù)。

1　研究與調(diào)查方法

1.1　研究地的自然概況

研究地位于貴州黎平縣中潮鎮(zhèn)老廠村，109°12′59.533 2″E、26°8′38.125 8″N，海拔453.9 m。屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年平均氣溫16 ℃左右。1月最冷，平均4.5 ℃，極端最低氣溫-9.8 ℃。年降雨量1 168.3～1 258.5 mm，年日照時(shí)數(shù)1 084.7～1 411.9 h。全年主導(dǎo)風(fēng)向北偏東、夏季主導(dǎo)風(fēng)向南偏東，平均風(fēng)速2.2 m/s。

1.2　育苗方法

種源來自于貴州省雷山縣，采集時(shí)間為2015年9—10月，2015年12月對(duì)種子凈種處理，隨后與河沙混沙貯藏，貯藏期間，每月翻動(dòng)1～2次，保持沙子濕潤(rùn)。采用兩段式育苗的方式，即先培育芽苗，待苗木出土長(zhǎng)至10 cm(或3～4葉)左右再移植到大田。2016年12月底，選用開闊避風(fēng)且水源充足，排水良好稻田作為苗床，在分廂的后苗床表面鋪5 cm厚疏松細(xì)碎的黃心土；2017年2月前撒播種子，至2017年3月中旬時(shí)候開始進(jìn)行芽苗移植，并加強(qiáng)病蟲害和水肥管理[12]。

1.3　苗木調(diào)查方法

在青錢柳育苗苗圃，按照苗木的長(zhǎng)勢(shì)布設(shè)典型樣方，樣方為1 m2，每木調(diào)查樣方內(nèi)苗木的苗高、地徑等指標(biāo)。另外在典型樣方內(nèi)根據(jù)苗木長(zhǎng)勢(shì)強(qiáng)弱抽取5株代表苗木全根挖出，測(cè)量苗木主根長(zhǎng)度(cm)、根冠直徑(cm)、Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)(5 cm)、全株生物量(g)等指標(biāo)以及苗高(cm)、地徑(cm)。

表1苗木各項(xiàng)指標(biāo)相關(guān)系數(shù)

相關(guān)指標(biāo)地徑(cm)苗高(m)高莖比根長(zhǎng)(cm)Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)(>5cm)地下部分地上部分苗高(m)0.878高莖比-0.482-0.015根長(zhǎng)(cm)0.947?0.925?-0.331Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)(>5cm)0.8250.493-0.8550.698地下部分0.972??0.949?-0.3240.988??0.726地上部分0.974??0.963??-0.2830.969??0.7020.994??全株生物量0.975??0.960??-0.2940.975??0.7090.997??1.000??

注：“*”表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)；“**”表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

表2苗高與地徑標(biāo)準(zhǔn)化值

No.H′D′No.H′D′No.H′D′No.H′D′No.H′D′10.920.59110.630.34210.710.26310.610.32410.720.3420.780.54120.670.36220.550.30320.800.46420.580.2630.690.40130.930.73230.310.16330.000.00430.810.6340.490.24140.500.21240.800.49340.750.36440.500.9250.600.32150.800.45250.800.70350.670.31450.770.5460.340.17160.610.49260.660.34360.880.64460.660.2570.770.45171.001.00270.580.38370.090.01470.780.6580.840.58180.800.49280.880.65380.780.51480.840.5590.500.19190.060.02290.760.45390.630.32490.820.73100.390.20200.710.33300.930.66400.450.16500.210.12

注：No.表示樣苗號(hào)；H′表示苗高；D′表示地徑。

1.4　苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算

1) 數(shù)值標(biāo)準(zhǔn)化。

為便于使所有觀測(cè)數(shù)據(jù)值能夠在同一水平上進(jìn)行比較分析，采用極差法公式進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化[13]，計(jì)算公式為：

Zij=(Xij-Xi(min))/(Xi(max)-Xi(min))

式中，Zij為i指標(biāo)(苗高或地徑)的第j個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化值，Xij是個(gè)體i指標(biāo)(苗高或地徑)的第j個(gè)變量值，Xi(min)和Xi(max)分別為個(gè)體i指標(biāo)(苗高或地徑)的最小值和最大值。

2) 聚類分析法。

采用聚類分析法對(duì)苗木進(jìn)行分級(jí)[5,14-15]，根據(jù)主成分分析結(jié)果和結(jié)合造林環(huán)境與實(shí)際應(yīng)用，選擇苗高和地徑等容易測(cè)定的指標(biāo)作為青錢柳苗木質(zhì)量判別的主要指標(biāo)，并對(duì)苗木進(jìn)行分級(jí)計(jì)算。

參照文獻(xiàn)[15]的方法計(jì)算各級(jí)苗的聚類半徑，計(jì)算公式：

3) 平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差分級(jí)方法。

采用平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差法分級(jí)[10,14]，統(tǒng)計(jì)苗高和地徑平均值，計(jì)算樣地的平均標(biāo)準(zhǔn)差，平均值±1/2標(biāo)準(zhǔn)差作為劃分Ⅱ級(jí)與Ⅰ級(jí)，Ⅱ級(jí)與Ⅲ級(jí)的界線。

1.5　數(shù)據(jù)處理與分析

運(yùn)用Excel 2013軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與制圖，用SPSS 21.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行相關(guān)性分析。

2　結(jié)果與分析

2.1　分級(jí)指標(biāo)確定

選取苗高、地徑、高徑比、主根長(zhǎng)度、Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)(>5 cm)、地下部分、地上部分及全株生物量等8個(gè)指標(biāo)作為評(píng)價(jià)苗木質(zhì)量的主要因子，進(jìn)而得出各個(gè)因子間的相關(guān)系數(shù)如表1所示。由表1可以看出，青錢柳苗木全株生物量與地徑、苗高、主根長(zhǎng)及地下部分顯著正相關(guān)(p<0.001)，也同Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)(>5 cm)呈正相關(guān)，但未達(dá)顯著水平(p>0.05)；而與高莖比呈負(fù)相關(guān)，未達(dá)顯著水平(p>0.05)。苗木生物量是衡量整個(gè)苗期生產(chǎn)的最關(guān)鍵指標(biāo)，幼苗生物量表征著苗木對(duì)其生長(zhǎng)生物環(huán)境與非生物環(huán)境適應(yīng)能力[2]。因生物量指標(biāo)在生產(chǎn)上應(yīng)用較麻煩、可操作性差；而苗高和地徑同苗木生物量的相關(guān)性強(qiáng)，同時(shí)與其它指標(biāo)的相關(guān)性也強(qiáng)且生產(chǎn)實(shí)踐中易獲取，故選擇地徑和苗高作為青錢柳苗木分級(jí)的主要指標(biāo)。

表4采用聚類分析方法對(duì)樣方苗木分級(jí)結(jié)果

苗木級(jí)別及標(biāo)準(zhǔn)株數(shù)比例(%)樣苗號(hào)Ⅰ:DⅠ≥1.18,HⅠ≥166;1122.001、8、13、17、25、28、30、36、43、47、49Ⅱ:1.18>DⅡ≥0.78,166>HⅡ≥1461836.002、3、7、11、12、15、16、18、20、24、26、29、32、34、38、41、45、48Ⅲ:DⅢ<0.78,HⅢ<146;2142.004、5、6、9、10、14、19、21、22、23、27、31、33、35、37、39、40、42、44、46、50

注：H/cm、D/cm。

圖1　青錢柳苗木Ⅰ～Ⅱ級(jí)苗聚類中心值

2.2　聚類法對(duì)苗木分級(jí)

苗木一般分為3個(gè)等級(jí)：Ⅰ～Ⅱ級(jí)苗達(dá)造林要求，為合格苗；Ⅲ級(jí)苗不符合造林要求，應(yīng)繼續(xù)培養(yǎng)。對(duì)50株青錢柳苗高和地徑原始觀測(cè)數(shù)值進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)化(見表2)，采用SPSS 21.0對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化計(jì)算結(jié)果進(jìn)行快速聚類分析，設(shè)置10次迭代，經(jīng)過8次迭代達(dá)收斂；設(shè)置聚類數(shù)為3類，得到最終的聚類中心(表3)。經(jīng)檢驗(yàn)3個(gè)聚類中心之間苗高和地徑的差異性均達(dá)到極顯著性水平(p<0.01)，青錢柳苗木的聚類中心的選擇和類別的劃分合理。

表3青錢柳苗木聚類法的聚類中心

類別　　　標(biāo)準(zhǔn)化聚類中心　　　　　　實(shí)值聚類中心　　　苗高(cm)地徑(cm)株數(shù)苗高(cm)地徑(cm)株數(shù)Ⅰ0.830.67112261.926Ⅱ0.690.37241301.7826Ⅲ0.300.1315330.2418

苗高和地徑的標(biāo)準(zhǔn)化值聚類分別為Ⅰ(0.67,0.83)、Ⅱ(0.37,0.69)，采用公式計(jì)算出聚類半徑dⅠ=0.17，dⅡ=0.11。計(jì)算得出苗木下限值Ⅰ1(0.56,0.69)、Ⅱ1(0.32,0.59)、即Ⅰ級(jí)苗與Ⅱ級(jí)苗、Ⅱ級(jí)與Ⅲ級(jí)間臨界處的地徑、苗高的標(biāo)準(zhǔn)化值，把Ⅰ1、Ⅱ1分別代入標(biāo)準(zhǔn)化值計(jì)算公式，得出青錢柳苗木分級(jí)結(jié)果如下：Ⅰ級(jí)苗，DⅠ≥1.18，HⅠ≥166；Ⅱ級(jí)苗，1.18>DⅡ≥0.78，166>HⅡ≥146；Ⅲ級(jí)苗，DⅢ<0.78，HⅢ<146。

2.3　平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差分級(jí)法與苗木分級(jí)結(jié)果

依據(jù)平均值±標(biāo)準(zhǔn)差法[14]測(cè)得調(diào)查全部200株苗木青錢柳各級(jí)苗木指標(biāo)如下：Ⅰ級(jí)苗，苗高(HⅠ)≥151 cm、地徑(DⅠ)≥1.00 cm；Ⅱ級(jí)苗，151 cm>苗高(HⅡ)≥111 cm、1.00 cm>地徑(DⅡ)≥0.67 cm；Ⅲ級(jí)苗，苗高(HⅢ)<111 cm、地徑(DⅢ)<0.67 cm。

3　結(jié)論與討論

最易且無損害獲取苗木質(zhì)量分級(jí)的主要因子是苗高和地徑，在生產(chǎn)實(shí)際中具有更強(qiáng)的操作性。對(duì)青錢柳1年生的苗木進(jìn)行逐步聚類分級(jí),獲得的該苗齡下的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ級(jí)苗，DⅠ≥1.18，HⅠ≥166；Ⅱ級(jí)苗，1.18>DⅡ≥0.78，166>HⅡ≥146；Ⅲ級(jí)苗，DⅢ<0.78，HⅢ<146。而采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差法獲得的苗木分級(jí)結(jié)果為：Ⅰ級(jí)苗，苗高(HⅠ)≥151 cm、地徑(DⅠ)≥1.00 cm；Ⅱ級(jí)苗，151 cm>苗高(HⅡ)≥111 cm、1.00 cm>地徑(DⅡ)≥0.67 cm；Ⅲ級(jí)苗，苗高(HⅢ)<111 cm、地徑(DⅢ)<0.67 cm。結(jié)合目前青錢柳育苗水平，考慮出苗量和生產(chǎn)應(yīng)用，綜合逐步聚類分析方法和平均值±標(biāo)準(zhǔn)差法分級(jí)結(jié)果，制定青錢柳芽苗培育1年生苗木的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：Ⅰ級(jí)苗，HⅠ≥150 cm、DⅠ≥1.00 cm；Ⅱ級(jí)苗，150 cm>HⅡ≥100 cm、1.00 cm>DⅡ≥0.65 cm；Ⅲ級(jí)苗，HⅢ<100 cm、DⅢ<0.65 cm。

青錢柳種子具有深休眠特性[16-17]，在常規(guī)播種條件下需隔年甚至2年后才萌發(fā)同時(shí)，且種子發(fā)育差，生產(chǎn)育苗時(shí)間間隔較長(zhǎng)；雖然已開展青錢柳苗木扦插繁育[18]、組培繁育[19]，然而成活率較低[20]。目前，有性繁殖仍然是在短時(shí)間內(nèi)進(jìn)行苗木生產(chǎn)培育重要模式。

由于調(diào)查的苗木僅來源于貴州黎平中潮鄉(xiāng)育苗地點(diǎn)，考慮到不同水熱環(huán)境、立地條件、育苗措施和管護(hù)手段會(huì)對(duì)苗期影響較大，本研究結(jié)果僅代表該區(qū)域該年齡段的青錢柳苗木分級(jí)指標(biāo)，在制定不同氣候生態(tài)區(qū)貴州省青錢柳苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)在黔中、黔西北等布設(shè)育苗點(diǎn)進(jìn)行培育，開展苗木生長(zhǎng)調(diào)查，一步制定科學(xué)合理的苗木等級(jí)。