杉木1a 生扦插苗質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)研究

崔子佳 ，歐 斌 ，2*，韓 璐 ，李遠(yuǎn)章

（1.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院，江西 贛州 341000；2.江西環(huán)境工程職業(yè)學(xué)院種苗研究所，江西 贛州 341000；3.贛州市森源科技種苗場，江西 安遠(yuǎn) 342100）

杉木（Cunninghamia lanceolata），又名刺杉、正木、沙木[1]。為杉科杉木屬常綠針葉喬木，主要分布于我國南方各省，是中國特有的速生用材樹種[2]。其生長迅速、產(chǎn)量高、干形通直圓滿，材質(zhì)輕韌，紋理通直，結(jié)構(gòu)均勻，強(qiáng)度適中，抗蟲耐腐。為建筑、橋梁、造船、電桿、家具及器具等行業(yè)熱衷的木材之一，是我國最重要而普遍的商品用材[3-5]。

苗木質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著造林成活率的高低[6]，苗木分級(jí)就是按苗木質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將苗木分為若干等級(jí)，從而保證出圃苗符合規(guī)格要求，并且使栽植后苗木生長整齊美觀，便于施工[7]。因此，本試驗(yàn)對(duì)杉木1a 生扦插苗苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探究，旨在為各地杉木1a 生扦插苗苗木質(zhì)量分級(jí)提供參考，促進(jìn)杉木苗木產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。

1 材料與方法

試驗(yàn)地設(shè)在安遠(yuǎn)縣牛犬山贛州市森源科技種子園工區(qū)，地處 24°52′~25°36′N，115°09′~115°37′E，年平均氣溫18.7℃，年降雨量1612.8mm，無霜期為282d，年均日照時(shí)數(shù)為1579h。試驗(yàn)育苗地前茬作物為水稻，壤土、肥力中上、排水良好；四面環(huán)山，空氣濕度相對(duì)較高。2015 年4 月15 日進(jìn)行扦插育苗，扦插穗條來源于贛南杉木種子園優(yōu)良家系母本，黃心土為扦插基質(zhì)，扦插完后用塑料薄膜密封。

試驗(yàn)共布設(shè)1m×1m 樣方3 個(gè)，調(diào)查時(shí)，分別從每個(gè)樣方隨機(jī)抽取20 株苗進(jìn)行苗高、地徑、枝輪盤數(shù)、總分枝數(shù)等4 個(gè)指標(biāo)的測定。采用SPSS19.0 及Excel2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與分析，經(jīng)相關(guān)分析后確定質(zhì)量指標(biāo)，采用聚類分析的數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行分級(jí)，最終確定出杉木1a 生扦插苗的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 苗木質(zhì)量指標(biāo)主成分分析

為了確定影響杉木1a 生扦插苗苗木質(zhì)量的主導(dǎo)因子，采用主成分分析法對(duì)1a 生苗高、地徑、枝輪盤數(shù)、總分枝數(shù)4 個(gè)指標(biāo)值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，結(jié)果見表1。由表1 可知：杉木1a 生扦插苗的苗高和地徑的累計(jì)貢獻(xiàn)率較高，達(dá)到93.250%，說明這兩個(gè)指標(biāo)足以反映出杉木1a 生扦插苗苗木質(zhì)量的優(yōu)劣程度。因此，可以選擇苗高和地徑作為杉木1a 生扦插苗苗木質(zhì)量分級(jí)的主要指標(biāo)。

表1 杉木1a 生扦插苗各質(zhì)量指標(biāo)主成分因子分析

2.2 苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)算

2.2.1 苗木初始分級(jí)與數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 在實(shí)際生產(chǎn)中，苗木一般分為3 個(gè)等級(jí)，其中Ⅰ級(jí)苗最好，Ⅱ級(jí)苗次之，Ⅲ級(jí)苗最次，Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗為合格苗，可直接出圃用于造林，而Ⅲ級(jí)苗往往需留圃繼續(xù)培育待達(dá)到合格苗標(biāo)準(zhǔn)才可出圃[8]。苗木初始分級(jí)按以下標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行：苗高、地徑均大于均值80%的劃為Ⅰ級(jí)苗，苗高、地徑在均值80%及以下并大于均值70%這個(gè)區(qū)間的劃為Ⅱ級(jí)苗，未達(dá)到Ⅱ級(jí)苗標(biāo)準(zhǔn)的劃為Ⅲ級(jí)苗，其中苗高或地徑有一個(gè)指標(biāo)未達(dá)到上述標(biāo)準(zhǔn)的自降一級(jí)，最低為Ⅲ級(jí)[9]。

由于苗高與地徑的值不在一個(gè)量級(jí)上，為了保證在同一水平對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行觀測分析，需對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化值處理，處理公式為：

式中Z 為標(biāo)準(zhǔn)化值，i 表示苗高或地徑的觀測值，Xi(max)、Xi(min)分別為苗高或地徑的極大值或極小值，j 為樣苗號(hào)（1，2，3，·……，60）。計(jì)算結(jié)果見表 2。

表2 苗木初始分級(jí)結(jié)果及苗高、地徑標(biāo)準(zhǔn)化值處理

2.2.2 苗木修改聚類分級(jí) 初始分級(jí)存在人為因素干擾。因此，為了盡量避免誤差，需用逐步聚類分析法對(duì)其進(jìn)行修正，即將相似程度高的劃為同一類。具體方法為：完成初始分級(jí)后，計(jì)算各級(jí)苗木苗高與地徑的平均值，并將該值作為下次分級(jí)的凝聚中心，然后計(jì)算相鄰凝聚中心到每個(gè)樣本的距離，通過最短距離法判斷等級(jí)。經(jīng)多次修正，直到不再變?yōu)橹梗赐瓿煞旨?jí)。修正公式為歐式距離公式：dij=

經(jīng)聚類分級(jí)研究，計(jì)算出杉木扦插苗的原始凝聚中心為 X0Ⅰ（0.70，0.60）、X0Ⅱ（0.43，0.21）、X0Ⅲ（0.22，0.13），其后，經(jīng)過 9 次修正完成杉木扦插苗苗木質(zhì)量分級(jí)。第 1 次修正后，40、43、59、8、45、1 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)?X1Ⅰ（0.74，0.65）、X1Ⅱ（0.45，0.26）、X1Ⅲ（0.22，0.13）；第 2 次修正后，46、57、48 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)?X2Ⅰ（0.75，0.67）、X2Ⅱ（0.47，0.29）、X2Ⅲ（0.22，0.13）；第三次修正后，44、56、4 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)閄3Ⅰ（0.77，0.69）、X3Ⅱ（0.48，0.31）、X3Ⅲ（0.22，0.13）；第四次修正后，34、16、50 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗，17、31、49 號(hào)樣苗劃為Ⅲ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)?X4Ⅰ（0.80，0.72）、X4Ⅱ（0.51，0.36）、X4Ⅲ（0.26，0.13）；第五次修正后，60 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)閄5Ⅰ（0.81，0.73）、X5Ⅱ（0.51，0.37）、X5Ⅲ（0.26，0.13）；第六次修正后，6 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗，18 號(hào)樣苗劃為Ⅲ級(jí) 苗 ， 凝 聚 中 心 變 為 X6Ⅰ（0.81，0.74）、X6Ⅱ（0.53，0.38）、X6Ⅲ（0.27，0.14）；第七次修正后，24、30、38、25 號(hào)樣苗劃為Ⅲ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)閄7Ⅰ（0.81，0.74）、X7Ⅱ（0.55，0.40）、X7Ⅲ（0.29，0.16）；第八次修正后，20 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗，33 號(hào)樣苗劃為Ⅲ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)?X8Ⅰ（0.81，0.75）、X8Ⅱ（0.57，0.42）、X8Ⅲ（0.30，0.16）；第九次修正后，1 號(hào)樣苗劃為Ⅲ級(jí)苗，凝聚中心變?yōu)?X9Ⅰ（0.81，0.75）、X9Ⅱ（0.58，0.42）、X9Ⅲ（0.30，0.17）。此后，經(jīng)計(jì)算各級(jí)苗木均無變動(dòng)，聚類分級(jí)結(jié)束。修正后分級(jí)結(jié)果見表3。

表3 苗木最終分級(jí)結(jié)果

2.2.3 苗木分級(jí)臨界值確定 苗木級(jí)別臨界值通過以各級(jí)苗木最終凝聚中心為圓心，以距離為半徑的圓來確定。測量值過大的苗木分布在Ⅰ級(jí)苗上方，測量值過小的苗木則分布在Ⅱ級(jí)苗的下方。因此，使用I 級(jí)和II 級(jí)苗木的下限值準(zhǔn)確計(jì)算各級(jí)苗木的界限值。 半徑 d 的計(jì)算公式為：d =（其中 K=1，SH標(biāo)、SD標(biāo)分別為苗高、地徑標(biāo)準(zhǔn)化值的標(biāo)準(zhǔn)差）。

系統(tǒng)聚類分析結(jié)果顯示：Ⅰ級(jí)苗的最終聚類中心是（0.81，0.75），Ⅱ級(jí)苗的最終聚類中心是（0.58，0.42），dⅠ=0.19，dⅡ=0.13，將 dⅠ和 dⅡ代入Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗的最終聚類中心，可以得到Ⅰ級(jí)苗的下限為（0.67，0.62），Ⅱ級(jí)苗的下限為（0.48，0.34），最后用標(biāo)準(zhǔn)化公式分別反推出Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗的下限值，結(jié)果見表4。

表4 杉木1a 生扦插苗Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗的下限值

3 結(jié)論與討論

苗高與地徑是反映苗木質(zhì)量最直觀也是最重要的兩項(xiàng)指標(biāo)。本研究對(duì)杉木1a 生扦插苗進(jìn)行聚類分析分級(jí)。初步得出杉木1a 生扦插苗苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：Ⅰ級(jí)苗：H≥49cm，D≥0.77cm；Ⅱ級(jí)苗：H≥41cm，D≥0.56cm；Ⅲ級(jí)苗：H<41cm，D<0.56cm（實(shí)際生產(chǎn)中H 常取整數(shù)，D 保留兩位小數(shù)）。當(dāng)然在選擇苗木時(shí)，除了要考慮上述兩項(xiàng)指標(biāo)外，還需考慮根系是否發(fā)達(dá)，生長是否健壯，頂芽發(fā)育是否飽滿，有無病蟲害及機(jī)械損傷等。

在實(shí)際生產(chǎn)中，由于各地的立地條件不同，苗木質(zhì)量可能存在一定差異，各地可根據(jù)具體情況進(jìn)行分析研究另行確定標(biāo)準(zhǔn)，此分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)僅供各地在進(jìn)行1a 生杉木扦插育苗時(shí)作參照。