山桐子苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究

李婷, 余水, 馮德賓, 黃銳, 陳斌, 蘇萬(wàn)楷, 何超, 張玉林, 柯蘭姿

1.四川省林草種苗站，四川 成都 610081；

2.領(lǐng)水縣萬(wàn)峰山國(guó)有林場(chǎng)，四川 鄰水 638500；

3.四川中海茂農(nóng)業(yè)開發(fā)有限公司，四川 成都 610016；

4.成都中醫(yī)藥大學(xué)，四川 成都 611130

苗木是造林的基礎(chǔ)，其質(zhì)量是保證造林綠化效果的前提[1]。 苗木質(zhì)量分級(jí)是行政部門依法開展種苗質(zhì)量監(jiān)督的基礎(chǔ)，也是苗木交易實(shí)行按質(zhì)論價(jià)、優(yōu)質(zhì)優(yōu)價(jià)的依據(jù)[2]。在分級(jí)指標(biāo)上，主要包括形態(tài)指標(biāo)、生理指標(biāo)及性能指標(biāo)[3]，其中，形態(tài)指標(biāo)不僅是生產(chǎn)上最常采用的，還是苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)最主要的依據(jù)[4]。在分級(jí)方法上，主要有正態(tài)分布法、K-均值聚類法、逐步聚類法、系統(tǒng)聚類法、平均值±標(biāo)準(zhǔn)差法等，尤以正態(tài)分布法和K-均值聚類法應(yīng)用較多且操作簡(jiǎn)便和快捷[5-12]。眾多的分級(jí)方法，大多局限于各個(gè)指標(biāo)獨(dú)立分析得出分級(jí)臨界值[5-9]，按照國(guó)家和省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中苗木質(zhì)量判定方法[13-14]，將合格苗劃分為Ⅰ和Ⅱ級(jí)苗，且以最低指標(biāo)值確定苗木等級(jí)。因此分析得出的指標(biāo)臨界值是否符合實(shí)際，有必要進(jìn)行擬合驗(yàn)證，并進(jìn)行不斷的修正和調(diào)整[10-12]，使Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗木比例分別控制在30 %、50 %左右[15]。

山桐子（Idesia polycarpaMaxim.）是大風(fēng)子科山桐子屬落葉喬木，為速生陽(yáng)性樹種，其適應(yīng)性強(qiáng)、耐旱、耐貧瘠，但其苗木生長(zhǎng)受環(huán)境因素影響較大[16]。山桐子在我省主要分布在海拔2 500 m以下的區(qū)域，尤以盆周邊緣山地及四川盆地分布集中[17-18]，其果肉含油率43 %左右，種子含油率29 %左右，干果出油率30 %左右，是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的木本油料樹種，俗稱“樹上的油庫(kù)”，亦是優(yōu)良的速生材用、綠化觀賞、生物能源和生態(tài)樹種，還具有治療心血管疾病和高血壓的醫(yī)療保健作用[19]。近年來(lái)，山桐子已成為我省木本油料產(chǎn)業(yè)發(fā)展和造林綠化主推的鄉(xiāng)土樹種，但目前國(guó)家和地方苗木質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)均未將該樹種納入，且對(duì)該樹種苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的相關(guān)研究尚屬空白。

1 試驗(yàn)地概況

本研究選取盆周邊緣山地、四川盆地2個(gè)山桐子適宜栽培區(qū)分別設(shè)置試驗(yàn)地2個(gè)，試驗(yàn)地間的氣候特征特別是年均日照時(shí)數(shù)和降水量存在較大差異，土壤類型也有明顯不同。每個(gè)試驗(yàn)地選取山桐子苗圃1個(gè)，苗木種類為播種裸根苗，苗齡為0.3-0.7。由于四川盆地的安州區(qū)試驗(yàn)地苗木培育采用了截根技術(shù)，苗木長(zhǎng)勢(shì)明顯優(yōu)于其他3個(gè)試驗(yàn)地，其調(diào)查測(cè)定數(shù)據(jù)代表性不強(qiáng)。為保證標(biāo)準(zhǔn)的普適性和客觀性，故將安州試驗(yàn)地的數(shù)據(jù)不納入統(tǒng)計(jì)分析。用于分析的3個(gè)試驗(yàn)地概況見表1。

表1 試驗(yàn)地概況Tab.1 The general situation of experimental field

2 研究方法

2.1 調(diào)查測(cè)定方法

采用典型樣方和隨機(jī)抽樣相結(jié)合的方法，在3個(gè)山桐子試驗(yàn)地苗圃中分別設(shè)置3×3 m典型樣方1個(gè)，在樣方內(nèi)隨機(jī)抽取苗木，按照《主要造林樹種苗木質(zhì)量分級(jí)》[13]要求，測(cè)定其苗高、地徑、主根長(zhǎng)、I級(jí)側(cè)根數(shù)等4個(gè)形態(tài)指標(biāo)。苗高、主根長(zhǎng)使用鋼卷尺測(cè)量，精度為1 cm，地徑使用游標(biāo)卡尺測(cè)量，精度為0.05 cm。Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)計(jì)數(shù)長(zhǎng)度大于5 cm的Ⅰ級(jí)側(cè)根。

2.2 數(shù)據(jù)分析軟件

采用Microsoft Office Excel 2016和IBM SPSS Statistics 23。

2.3 分級(jí)方法

“正態(tài)分布”法：計(jì)算出高徑比、各指標(biāo)平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，將其中大于或小于平均數(shù)加減3倍標(biāo)準(zhǔn)差的樣株剔除后，重新計(jì)算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差。以地徑、主根長(zhǎng)、Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)平均值+0.8倍標(biāo)準(zhǔn)差為Ⅰ級(jí)苗臨界值，平均值減1倍標(biāo)準(zhǔn)差為Ⅱ級(jí)苗臨界值，地徑臨界值乘高徑比平均值為苗高的臨界值[5]。

“K-均值聚類”法：運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行K-均值聚類算法的多次迭代收斂，確定最終聚類中心，對(duì)聚類結(jié)果進(jìn)行方差分析，以聚類中心值作為等級(jí)劃分參考值，以聚類中心值—標(biāo)準(zhǔn)差來(lái)確定苗木臨界值[8]。

3 結(jié)果與分析

3.1 區(qū)域劃分和指標(biāo)確定

對(duì)2個(gè)區(qū)域苗木質(zhì)量進(jìn)行差異顯著性分析，結(jié)果見表2。由表2可見，盆周邊緣山地的地徑、苗高、主根長(zhǎng)、Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)均在0.05水平顯著高于四川盆地，高徑比雖低于四川盆地，但在0.05水平上差異不顯著。說(shuō)明盆周邊緣山地苗木質(zhì)量?jī)?yōu)于四川盆地。這可能與氣候、土壤差異（見表1）有關(guān)，同時(shí)也印證了杜陽(yáng)平等得出的四川盆中丘陵區(qū)為山桐子一般適宜區(qū)的結(jié)論[17]。因此，山桐子苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)分區(qū)域分別制定。在指標(biāo)選取上，因地徑、苗高、主根長(zhǎng)、Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)4個(gè)指標(biāo)在區(qū)域間均表現(xiàn)出顯著性差異，結(jié)合國(guó)家和省級(jí)標(biāo)準(zhǔn)中苗木質(zhì)量的判定指標(biāo)，故將地徑、苗高、主根長(zhǎng)、≥5 cm的Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)4個(gè)指標(biāo)作為山桐子苗木質(zhì)量的分級(jí)指標(biāo)。

3.2 分級(jí)方法對(duì)比

運(yùn)用兩種方法確定的指標(biāo)臨界值及計(jì)算得出的苗木合格率見表3。由表3可以看出，K-均值聚類法的苗高、地徑臨界值均高于正態(tài)分布法。K-均值聚類法的苗木合格率分別為65%、56%，正態(tài)分布法為82%、77%。說(shuō)明用正態(tài)分布法確定的指標(biāo)臨界值比K-均值聚類法低。究其原因是在苗木生產(chǎn)中，育苗密度往往會(huì)偏大，苗木個(gè)體之間存在激烈競(jìng)爭(zhēng)，大規(guī)格苗木會(huì)偏少，使得相關(guān)指標(biāo)分布頻率不完全符合標(biāo)準(zhǔn)的正態(tài)分布，實(shí)際上會(huì)偏右[5]。若按照K-均值聚類法分級(jí)，山桐子苗木合格率會(huì)偏低，平均合格率僅60%，與生產(chǎn)實(shí)際不吻合。綜上，山桐子苗木質(zhì)量分級(jí)采用正態(tài)分布法劃分的分級(jí)區(qū)間更合理，對(duì)生產(chǎn)才更具有指導(dǎo)意義[20]。

表2 不同區(qū)域苗木生長(zhǎng)情況Tab.2 Seedling growth in different areas

表3 兩種分級(jí)方法對(duì)比Tab.3 Comparison of two grading methods

3.3 擬合修正

采用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的判定方法，對(duì)所有樣本苗木進(jìn)行逐株判定，首次擬合結(jié)果見表4。由表4可知，盆周邊緣山地、四川盆地合格苗比例分別82%、77%，符合80%左右的要求，這表明Ⅱ苗臨界值設(shè)置比較合理。但兩個(gè)區(qū)域的Ⅰ級(jí)苗比例均偏低，不足10%。因此，需對(duì)Ⅰ級(jí)苗臨界值進(jìn)行修正，降低其標(biāo)準(zhǔn)值。具體修正方法為，以地徑、主根長(zhǎng)、Ⅰ級(jí)側(cè)根數(shù)“平均值＋0.X倍標(biāo)準(zhǔn)差”作為新的臨界值，以地徑新臨界值乘以平均高徑比作為苗高新臨界值，臨界值確定后，再依次對(duì)450株苗木進(jìn)行逐株判定。通過(guò)反復(fù)擬合修正，最終確定山桐子苗木質(zhì)量分級(jí)指標(biāo)臨界值，擬合修正后結(jié)果見表5。

4 討論

研究表明，在盆周邊緣山地和四川盆地區(qū)采用相同技術(shù)培育的山桐子苗木，其生長(zhǎng)具有明顯差異性，故山桐子苗木質(zhì)量分級(jí)指標(biāo)臨界值應(yīng)分區(qū)域確定。運(yùn)用正態(tài)分布法和K-均值聚類法對(duì)苗木質(zhì)量形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行分級(jí)研究，結(jié)果表明正態(tài)分布法分級(jí)得出的苗木總合格率比K-均值聚類法更接近生產(chǎn)實(shí)際。由于苗木各形態(tài)指標(biāo)并非標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布，通過(guò)樣本擬合判斷發(fā)現(xiàn)，劃分的I級(jí)苗比例偏低。因此有必要對(duì)I級(jí)苗指標(biāo)臨界值進(jìn)行多次擬合修正，在不改變整體合格率前提下，將I級(jí)苗比例調(diào)控到30%左右，最終確定了1年生山桐子播種苗質(zhì)量分級(jí)指標(biāo)臨界值?？紤]到山桐子苗木在規(guī)?；a(chǎn)時(shí)密度往往會(huì)偏大，特別是大規(guī)格苗木和留床苗的空間競(jìng)爭(zhēng)加劇，建議在山桐子苗圃地中適當(dāng)減少單位面積播種量或適時(shí)進(jìn)行間苗, 合理降低苗木栽植密度, 同時(shí)加強(qiáng)水肥撫育管理, 以緩解個(gè)體間競(jìng)爭(zhēng)狀況[21]。本研究側(cè)重于形態(tài)指標(biāo)分級(jí)的分析，在實(shí)際制定苗木標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，還應(yīng)在苗木質(zhì)量等級(jí)判定中充分考慮苗木的頂芽、植株色澤、有無(wú)機(jī)械損傷和病蟲害等綜合控制指標(biāo)。

表4 苗木分級(jí)指標(biāo)首次擬合結(jié)果Tab.4 Results of the first fitting revision of seedling grading standards

表5 反復(fù)擬合修正后山桐子苗木質(zhì)量分級(jí)結(jié)果Tab.5 Quality grading results of Idesia polycarpa Maxim seedling after repeated preparation and correction