黔產毛葉木姜子苗木質量評價與分級

簡才源，袁叢軍，劉 娜，戴曉勇，郭貴明，李永榮，丁訪軍，劉發(fā)明

（1.貴州省林業(yè)調查規(guī)劃院，貴州貴陽 550003；2.貴州省林業(yè)科學研究院，貴州貴陽 550005；3.貴州黔中香綠色產業(yè)有限責任公司，貴州紫云 550800）

毛葉木姜子（Litsea mollis）為樟科（Lauraceae）木姜子屬落葉灌木或小喬木[1]，在我國廣東、廣西、湖南、湖北、四川、貴州、云南和西藏東部等地均有分布；主要生長在海拔600 ～2 800 m 的山坡灌叢或闊葉林中。毛葉木姜子的果實對緩解和治療腹瀉、氣脹等效果較好，根可用于治療勞傷、氣痛等[1]。林婷等[2]對毛葉木姜子的天然林群落組成、開花情況和種群結構變化等進行研究；劉均利等[3]從萌條、培養(yǎng)基篩選及組培苗移栽等方面對毛葉木姜子進行研究，為毛葉木姜子組培快繁提供技術路線；曹劍等[4]從外植體獲取時間、消毒和抗褐變等方面進行研究，建立毛葉木姜子組培無菌體系；賞霞飛[5]對毛葉木姜子的化學成分進行提取和分析，得到多個具有明顯抗炎活性的化合物；全國林木種子標準化技術委員會[6]研究制定了毛葉木姜子育苗技術規(guī)程，為規(guī)范化苗木培育提供參考。林木種苗是林業(yè)高質量發(fā)展的重要基礎，前人對毛葉木姜子的研究以苗木培育和資源開發(fā)為主，關于其苗木質量評價和分級的相關研究尚未見報道，在國家和貴州省主要造林樹種苗木質量等級目錄中也未有記載[7-8]，因此開展毛葉木姜子苗木質量評價與分級研究非常必要。

苗木質量分級研究多采用（平均值± 標準差）和逐步聚類兩種方法[9-15]。本研究在參考前人方法的基礎上，采用快速聚類方法進行苗木質量分級，具體方法不同，但內在邏輯相通。

本研究以大田裸根苗為材料，測定1年生毛葉木姜子裸根苗的生長指標，運用方差分析（多重比較）、主成分分析和聚類分析等方法，對相關生長指標進行質量分析評價，并采用快速聚類方法對苗木分級標準進行探討，為貴州區(qū)域毛葉木姜子造林苗木篩選、苗木質量檢測提供依據(jù)，也可為制定毛葉木姜子苗木質量等級標準提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

選擇3 個育苗點，分別位于貴州中部地區(qū)的安順市西秀區(qū)安順茶場（簡稱：西秀）（106°126′E，26°38′N）及紫云縣貓營鎮(zhèn)狗場村（簡稱：紫云A）（106°11′E，25°90′N）和長興村（簡稱：紫云B）（106°08′E，25°98′N）。安順茶場年均氣溫14.3 ℃，年均無霜期291 天，年均日照時長1 085.3 h，年均降水量1 244.2 mm，土壤為黃壤，土層厚度80 cm；紫云縣年均氣溫15.3 ℃，年均無霜期288天，年均日照時長1 294.5 h，年均降水量1 291.4 mm，土壤為黃棕壤，土層厚度40 cm。

1.2 材料

供試材料為1年生毛葉木姜子大田裸根苗。2018年9—10月，在紫云縣猴場鎮(zhèn)（106°14′E，25°24′N）采集種子，種子均采自同一株母樹，樹齡8年，生長健壯，種子成熟；堆漚后，搓揉去除種子外種皮，水選去除雜質、霉爛和不飽滿的種子，然后沙藏。2019年2月20日播種；2020年1月20日調查苗木生長狀況。3 個育苗地點采用的育苗方法一致；西秀區(qū)育苗點部分苗木死亡，測量時的苗木密度低于紫云縣兩個育苗點。

1.3 現(xiàn)場調查

采用隨機抽樣法對苗木進行調查。采用游標卡尺（精確至0.01 cm）、鋼卷尺等工具測定苗木的地徑、苗高、冠幅和枝下高，統(tǒng)計分枝數(shù)，每個育苗點3個重復，共調查703 株；其中，紫云A 330 株，紫云B 270株，西秀103株。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計，運用3σ 準則分別對3 個地點的異常數(shù)據(jù)進行剔除；為使地徑和苗高兩個指標的數(shù)值在同一尺度下進行分析，對數(shù)據(jù)進行標準化計算。數(shù)據(jù)標準化計算公式為[9]：

式中，Zij為標準化值；Xij為所觀測苗木j（1，2，3……）的苗高或地徑；Xi(max)和Xi(min)分別為所觀測總體樣本中苗高或地徑的極大值和極小值。

采用SPSS 21.0 軟件對3 個育苗點苗木的生長指標進行方差分析，并在方差分析的基礎上進行LSD 多重比較；對地徑、苗高、冠幅和分枝數(shù)4 個指標進行Kaiser-Meyer-Olkin 和Bartlett 檢驗及主成分分析。

通過方差分析和主成分分析，選取地徑、苗高作為苗木質量評價和分級的量化指標；采用SPSS 21.0軟件對標準化數(shù)據(jù)進行快速聚類分析。設置3個聚類數(shù)量，迭代計算至聚類中心內沒有改動并達到收斂，得出苗木分級聚類中心；計算各級苗的聚類半徑（d）；以各級別最終聚類中心為圓心，以d為半徑，確定臨界值；過大的苗木在Ⅰ級苗上方，過小的苗木在Ⅱ級苗下方，確定各級別苗木的分級下限[9-12]。

式中，k= 1，和分別表示各級別苗高和地徑標準化值的標準差。

2 結果與分析

2.1 不同育苗點苗木生長比較

平均地徑、苗高和冠幅均表現(xiàn)為西秀＞紫云A ＞紫云B；平均枝下高表現(xiàn)為西秀＞紫云B ＞紫云A；平均分枝數(shù)表現(xiàn)為紫云A ＞西秀＞紫云B（表1）。西秀的平均地徑、苗高、冠幅和枝下高均顯著高于紫云A 和紫云B（P＜0.05）；西秀和紫云A 的平均分枝數(shù)均顯著高于紫云B（P＜0.05）；紫云A 的平均冠幅顯著高于紫云B（P＜0.05）；紫云B 的平均枝下高顯著高于紫云A（P＜0.05）。

表1 不同育苗點苗木生長指標Tab.1 Growth indexes of seedlings in different locations

2.2 苗木質量評價與分級指標選取

枝下高一般用于評價大樹的經濟性，對于1年生小苗質量評價的意義和重要性均不大，因此不將其作為毛葉木姜子苗木質量評價與分級的主成分分析指標。對地徑、苗高、冠幅和分枝數(shù)進行Kaiser-Meyer-Olkin 檢驗，結果為0.744，Bartlett 檢驗的相伴概率為0.00，表示變量間的相關性較強，方差齊性，該4個指標（原變量）可進行主成分分析。

第1主成分的初始特征值大于1，但貢獻率僅為61.998%，表達的原始信息量不足，需取到第2 主成分，累積貢獻率為81.839%，可表達足夠的信息。因此，提取前兩個主成分（表2）。

表2 特征值和方差貢獻率Tab.2 Eigenvalues and variance contribution rates

第1主成分中，地徑、冠幅和苗高的特征向量較高，說明第1 主成分主要由地徑、冠幅和苗高決定；第2 主成分中，分枝數(shù)的特征向量較高，說明第2 主成分主要由分枝數(shù)決定（表3）。在毛葉木姜子苗木質量評價與分級中，可使用地徑、苗高和冠幅為主要評價指標，分枝數(shù)為輔助評價指標。毛葉木姜子1年生苗分枝點過低，造林時通常將低矮的枝條剪除，待主干長到適當高度后再留結果枝，因此，最終選取苗木質量評價與分級指標時，剔除分枝數(shù)，選取更易準確測定的地徑、苗高為苗木質量評價與分級的量化指標，冠幅為直觀判斷指標。

表3 旋轉主成分特征向量Tab.3 Feature vectors of rotating principal component

2.3 聚類與苗木分級

對分級量化指標地徑和苗高進行聚類分析，得出最終聚類中心（表4）。通過公式（2），計算出Ⅰ、Ⅱ級苗的聚類半徑，分別為dⅠ= 0.19、dⅡ= 0.15。Ⅰ、Ⅱ級苗的最終聚類中心為Ⅰ1（0.69，0.74）、Ⅱ2（0.44，0.53），計算得出Ⅰ、Ⅱ級苗的下限分別為Ⅰ1（0.56，0.60）、Ⅱ2（0.35、0.42），據(jù)此作圖（圖1）。將公式（1）代入數(shù)據(jù)計算，得出Ⅰ、Ⅱ級苗下限標準。Ⅰ級苗：地徑≥1.18 cm，苗高≥77.60 cm，冠幅完整、均勻；Ⅱ級苗：地徑≥0.89 cm，苗高≥60.30 cm，冠幅完整；Ⅲ級苗：地徑＜0.89 cm，苗高＜60.30 cm，冠幅損傷。按此分級標準檢驗苗木，地徑和苗高兩個指標均達到相應的標準，方可計入相應級別，如其一不達，則降為下一級[13]。

圖1 苗木質量分級臨界值（標準化數(shù)據(jù)）Fig.1 Critical values of seedling quality classification(standardized data)

表4 苗木質量分級聚類中心Tab.4 Clusteringcentersofseedlingqualityclassification (cm)

2.4 育苗點苗木分級結果

依據(jù)苗木質量分級標準，對紫云A、西秀和紫云B 育苗點的苗木進行分級（表5）。紫云A 育苗點調查樣株330 株；其中，Ⅰ級苗75 株，占總抽樣株數(shù)的22.73%；Ⅱ級苗191 株，占比57.88%；Ⅲ級苗64 株，占比19.39%。西秀育苗點調查樣株103株；其中，Ⅰ級苗24 株，占總抽樣株數(shù)的23.30%；Ⅱ級苗46 株，占比44.66%；Ⅲ級苗33 株，占比32.04%。紫云B 育苗點調查樣株270 株；其中，Ⅰ級苗25 株，占總抽樣株數(shù)的9.26%；Ⅱ級苗151 株，占比55.93%；Ⅲ級苗94 株，占比34.81%。合格苗占比表現(xiàn)為紫云A ＞西秀＞紫云B；西秀育苗點的Ⅰ級苗占比最高，說明西秀的苗更壯。苗木分級結果與生長指標分析結果基本一致。

表5 不同育苗點苗木質量分級Tab.5 Seedling quality classification in different locations

3 討論與結論

以地徑和苗高作為苗木質量評價和分級的主要指標[9-19]，是科學研究和實際工作中的一致結論。多年的觀察和研究表明，地徑和苗高測定難度低、準確度高且穩(wěn)定度高，冠幅易受相互擠壓影響，測量的精準度較低。為便于運輸和提高苗木種植成活率，在起苗運輸和栽植過程中，會對冠層進行修剪，僅保留少量枝條和葉片，在苗木質量評價指標體系中，分枝數(shù)、枝下高等指標重要性較低。因此，毛葉木姜子苗木質量評價以地徑、苗高為量化指標，以冠幅為直觀判斷指標，主要從形態(tài)完整性、均勻性和損傷性上進行判別；如遇冠幅修剪，以地徑和苗高為主要指標。在苗木出圃及工程造林苗木檢驗和評價的過程中，有檢疫性病蟲害、斷梢和根系缺失嚴重的苗木一般作不合格處理。

對比前人苗木質量分級的相關研究，1年生閩楠（Phoebe bournei）[10]、青錢柳（Cyclocarya paliurus）[11]、火力楠（Michelia macclurei）[15]和米老排（Mytilaria laosensis）[19]等大田裸根苗的苗木質量分級標準與毛葉木姜子有一定差異，苗木質量分級的主要影響因素可能是樹種本身的生長特性。

以本研究得出的標準檢驗西秀區(qū)和紫云縣培育的毛葉木姜子苗木，結果與生長指標分析結果基本一致，說明該分級標準適用于貴州地區(qū)培育的毛葉木姜子裸根苗。西秀育苗點苗木的平均地徑、苗高和冠幅均顯著高于紫云A 和紫云B，其Ⅰ級苗占比最高。毛葉木姜子抗旱性差[20]，3 個地點的年均氣溫、無霜期、日照時長和降水量等氣候條件相差極小，但西秀育苗點在夏季干旱時未及時澆水，導致部分苗木死亡，后期苗木密度低于紫云A 和紫云B，因此苗木生長空間更充分，苗木各生長指標（除平均分枝數(shù)外）均高于紫云A 和紫云B。合理的育苗密度可能有利于毛葉木姜子合格苗苗木產出，后續(xù)可開展育苗密度試驗。