皂莢穴盤苗分級標準研究

趙育鵬

(山西省林業(yè)科學研究院，山西 太原 030012)

皂莢(Gleditsiasinensis)為豆科(Leguminosae sp.)皂莢屬(GleditsiaLinn)落葉喬木或小喬木，又名皂莢樹、皂角等，是山西省鄉(xiāng)土樹種之一，具有耐旱節(jié)水、耐熱、耐寒、抗逆性強、抗污染、固氮改土、樹型優(yōu)美等特點。對土壤要求不嚴，在石灰質(zhì)及鹽堿甚至粘土或砂土中均能正常生長。皂莢是典型的生態(tài)經(jīng)濟型樹種，皂仁、皂刺、果莢、根皮、葉、木材等都可被開發(fā)利用，具有很高的綜合利用價值。此外，皂莢還被廣泛應用于城鄉(xiāng)景觀綠化、水土保持、農(nóng)田防護等，發(fā)揮著良好的生態(tài)效益。近年來，隨著對皂莢生態(tài)經(jīng)濟價值的深入研究，皂莢在生態(tài)建設、經(jīng)濟生產(chǎn)中的作用日益顯著。但資源日趨減少、市場供應苗木質(zhì)量參差不齊等問題，也制約了皂莢產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。與常規(guī)育苗方法相比，穴盤育苗技術具有省工、省時、省力、便于規(guī)模化管理及工廠化生產(chǎn)、運輸簡便高效、能夠多季節(jié)造林等優(yōu)點，被廣泛應用于生產(chǎn)實踐中。由于苗木質(zhì)量直接影響造林成活率和林分生產(chǎn)力，苗木分級方法是否合理、苗木質(zhì)量的檢驗結果是否科學準確對造林成效具有不可忽視的作用。目前，針對皂莢穴盤苗質(zhì)量分級的研究鮮有報道，皂莢穴盤苗缺乏統(tǒng)一、科學、嚴密的苗木標準。為此，筆者采用逐步聚類法對4個月苗齡的皂莢穴盤苗進行苗木分級標準研究，以期為皂莢穴盤苗分級標準的制定提供參考，為皂莢穴盤苗的培育、造林及產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定良好的基礎。

1 試驗地概況

試驗地位于山西省襄汾縣鄧莊鎮(zhèn)西侯村北的山西碧秀農(nóng)林開發(fā)有限公司苗木培育基地，地理坐標為北緯35°57′51″，東經(jīng)111°31′53″.屬于溫帶季風氣候，海拔490 m，年均氣溫11.5 ℃，最熱月均溫26 ℃，最冷月均溫-4.5 ℃.年降雨量550 mm左右，無霜期185 d.屬平川地區(qū)，土壤為褐土，土層厚度>1 m.

2 材料和方法

2.1 試驗材料

以4個月苗齡的皂莢穴盤苗為試驗材料。2016年3月初播種，7月初出圃，育苗穴盤選用32孔穴規(guī)格的穴盤。育苗基質(zhì)為草炭、蛭石和珍珠巖按2∶1∶1的體積比例配置而成。

2.2 研究方法

評定苗木質(zhì)量時，由于各質(zhì)量指標間密切相關，其信息往往是重疊的，因而有必要通過分析研究，提取少數(shù)既能反映苗木質(zhì)量，又易于測量和較直觀的指標用于苗木質(zhì)量分級，同時還要考慮其在生產(chǎn)實踐中的可操作性。在之前的研究中，黎明等運用逐步聚類、快速聚類和平均值±標準差法對降香黃檀容器苗進行苗木分級的研究表明，采用苗高和地徑作為苗木的分級指標是合理的；楊斌、王俊、江軍等的研究也表明，苗高和地徑作為苗木分級的主要指標，其結果較為可靠。因此，筆者選取苗高和地徑作為皂莢穴盤苗質(zhì)量分級指標，運用逐步聚類法對皂莢穴盤苗分級標準進行初步研究。

2.3 調(diào)查分析方法

隨機抽取4個月苗齡的皂莢穴盤苗50株，測定其苗高(H)和地徑(D)。為使不同量綱的數(shù)據(jù)能在同一水平上進行比較分析，筆者將原始數(shù)據(jù)用公式(1)進行極差法標準化處理，然后用歐式距離公式(2)，(3)進行逐步聚類，最終將苗木劃分為3級。其中，I，Ⅱ級苗為合格苗，Ⅲ級苗為不合格苗。

(1)

式中：Z——標準化值；

i——苗高或地徑；

j——所觀測的樣本苗號；

xi(max)——所觀測的總體樣本中苗高或地徑的最大值；

xi(min)——所觀測的總體樣本中苗高或地徑的最小值。

.

(2)

因僅采用苗高(H)和地徑(D)兩個分級指標，因此n=2，所以公式變?yōu)椋?/p>

(3)

式中：Hi——各樣苗苗高的標準化值；

Di——各樣苗地徑的標準化值；

3 結果與分析

3.1 數(shù)據(jù)標準化

采用公式(1)進行數(shù)據(jù)標準化處理，得出苗高和地徑的標準化值，見表1.

表1 苗高和地徑標準化值

3.2 初始分級

一般來說，苗木的苗高和地徑呈正相關關系，苗高較高的苗木，其地徑一般也較粗。由于苗木分化現(xiàn)象及管理等因素的影響，存在高而細、粗而矮的苗木，但數(shù)量較少。為綜合考察苗木的質(zhì)量，以苗高、地徑標準化值的和∑標進行初始分級，將樣苗按∑標值由大到小在一維坐標上進行排序，在小群距離較明顯的地方，將它們分為3級，完成苗木的初始分級，結果見表2.

表2 初始分級結果

3.3 修改分級

為避免初始分級中人為主觀因素的影響，需要利用歐氏距離公式(3)對其進行修改。其原理是按照初始分級結果，分別計算各級苗高、地徑標準化值的平均值，并以該值作為該級的凝聚中心，計算各樣苗與相鄰凝聚中心的距離d，將樣苗劃歸距離凝聚中心最近的一級(最短距離法)。每次修改后，如有變化，則按新的分級重新計算凝聚中心和距離d.如此反復進行，直到完全沒有變化，分級即結束。

表3 修改分級結果 cm

3.4 臨界值的確定

逐步聚類分級的結果是各級苗木聚集在以該級最終凝聚中心為圓心，以d為半徑的圓內(nèi)，過大的苗木在Ⅰ級苗的上方，過小的苗木在Ⅱ級苗的下方。因此，只要求出Ⅰ，Ⅱ級苗的下限，就可準確地確定各級別的界限。其計算方法是將最終分級的Ⅰ，Ⅱ級凝聚中心繪在方格紙上，求出半徑d，在圖上即可讀出Ⅰ，Ⅱ級苗的下限值。其中，半徑d的計算公式為：

式中：SH標——苗高標準化值的標準差；

SD標——地徑標準化值的標準差；

K——常數(shù)，為1.

圖1 臨界值的確定

凡苗高和地徑均達以上標準的，即為合格苗，其中一項不達標者，則降一級，最終分級結果見第30頁表4.

4 結論與討論

1)筆者選擇苗高和地徑作為質(zhì)量分級指標，采用逐步聚類分析方法對4個月苗齡的皂莢穴盤苗進行分級標準研究，得出該苗齡下的苗木分級標準為：Ⅰ級苗，苗高H≥26.5 cm，地徑D≥0.48 cm；Ⅱ級苗，26.5 cm>苗高H≥22.8 cm，0.48 cm>地徑D≥0.42 cm；Ⅲ級苗，苗高H<22.8 cm，地徑D<0.42 cm.

2)除苗高和地徑指標外，在進行苗木選擇時還應考慮苗木莖干直立、葉片色澤正常、長勢良好、木質(zhì)化程度高、無機械損傷、無病蟲害等情況，可根據(jù)具體情況增加分級指標。

表4 最終分級結果 cm

3)黎明、郭俊杰等開展了不同等級苗木的造林效果試驗研究，將苗木分級與造林生產(chǎn)銜接起來，使得分級標準更全面可靠。筆者尚未進行皂莢穴盤苗各級苗木的造林效果試驗。因此，在今后的研究中，可將苗木分級與造林生產(chǎn)結合起來，進一步完善皂莢穴盤苗的分級標準。