光葉紅豆種苗質(zhì)量分級(jí)研究※

●劉 銘 秦惠珍，2 梁 慧 唐健民※※，3 鄒 蓉 韋 霄

（1.廣西壯族自治區(qū)中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所 廣西 桂林 541006；2.鹿兒島大學(xué) 大學(xué)院聯(lián)合農(nóng)學(xué)研究科 日本 鹿兒島 890-0065；3.廣西大學(xué)林學(xué)院 廣西 南寧 530004）

光葉紅豆（Ormosia glaberrimaY.C.Wu ）是豆科紅豆屬植物，是優(yōu)良珍貴用材，可作為多種工業(yè)用材，在樂器及高級(jí)家具制造上可代替昂貴的進(jìn)口紅木[1]。2021年被列為國(guó)家二級(jí)野生保護(hù)植物，主產(chǎn)于中國(guó)湖南（江華）、江西、廣東西部、海南、廣西東南部。光葉紅豆天然資源少，且其種子萌發(fā)比較困難，天然狀態(tài)下更新不良[2]，在保護(hù)好現(xiàn)有資源的同時(shí)，應(yīng)大力積極發(fā)展。制定光葉紅豆的質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，增加其規(guī)范化生產(chǎn)的可行性，可以更加有效地推進(jìn)光葉紅豆的保護(hù)及相關(guān)行業(yè)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。本試驗(yàn)采用主成分分析結(jié)合K均值聚類分析的方法對(duì)1年生光葉紅豆實(shí)生種苗進(jìn)行質(zhì)量分級(jí)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地及試驗(yàn)材料

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所，地理位置25°01'N，110°17'E，屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，海拔約180 m，全年平均氣溫19.2℃。選用中國(guó)科學(xué)院廣西植物研究所種植園1年生種苗100株。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 種苗質(zhì)量相關(guān)指標(biāo)的測(cè)定

分別測(cè)定每株光葉紅豆種苗的株高、冠幅、地徑、葉片數(shù)、根長(zhǎng)、根粗、地上鮮重、地下鮮重。地徑測(cè)定，采用游標(biāo)卡尺測(cè)量苗木地際直徑，即苗干基部土痕處粗度； 株高測(cè)定，采用卷尺測(cè)量自地徑至頂芽基部的苗干長(zhǎng)度； 根長(zhǎng)測(cè)定，用卷尺測(cè)量自根莖基部到最長(zhǎng)根須末端的長(zhǎng)度； 根粗測(cè)定，用游標(biāo)卡尺測(cè)量根基部粗度；用電子秤稱量地上地下鮮重和地上地下干重。

1.2.2 種苗質(zhì)量分級(jí)

采用主成分分析結(jié)合K均值聚類分析法對(duì)種苗進(jìn)行分級(jí)。采用SPSS Statistics 26對(duì)各光葉紅豆種苗的株高、冠幅、地徑、葉片數(shù)、根長(zhǎng)、根粗、地上鮮重、地下鮮重等8個(gè)測(cè)定指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)分析與主成分分析，提取出主成分，并根據(jù)結(jié)果對(duì)種苗進(jìn)行K均值聚類分析，得到光葉紅豆種苗聚類結(jié)果，結(jié)合實(shí)際情況制定光葉紅豆種苗分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 1年生光葉紅豆種苗的統(tǒng)計(jì)描述

對(duì)1年生光葉紅豆種苗的測(cè)定結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)學(xué)描述，結(jié)果見表1。由表1可知，株高15～25 cm、均值為20.52 cm；地徑2.40～4.39 mm，均值為3.27 mm；冠幅5.34～19.00 cm，均值為12.78 cm；葉片數(shù)3～31，均值為10.73；根長(zhǎng)15～30 cm，均值為21.80 cm；根粗3.08～3.70 cm，均值為3.25 mm；地上鮮重1.80～3.10 g，均值為2.28 g；地下鮮重1.00～1.70 g，均值為1.38 g。變異系數(shù)排序?yàn)槿~片數(shù)＞冠幅＞根長(zhǎng)＞地上鮮重＞地下鮮重＞地徑＞株高＞根粗。

表1 1年生光葉紅豆種苗的統(tǒng)計(jì)學(xué)描述

2.2 1年生光葉紅豆種苗主要參數(shù)相關(guān)性分析

由表2可知，株高、地徑2個(gè)參數(shù)顯著相關(guān)（P＜0.05），冠幅和葉片數(shù)2個(gè)參數(shù)極顯著相關(guān)（P＜0.01），說(shuō)明株高、冠幅、地徑、葉片數(shù)4個(gè)指標(biāo)可以真實(shí)反映種苗質(zhì)量信息，具有代表性。

表2 1年生光葉紅豆種苗質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)分析

2.3 1年生光葉紅豆種苗主成分分析

由表3可知，株高、冠幅、地徑、葉片數(shù)4個(gè)主成分累積方差貢獻(xiàn)率可達(dá)到100%，故可認(rèn)為這4個(gè)主成分可代表全部指標(biāo)信息。

表3 1年生光葉紅豆種苗主成分變量解釋

由表4主成分矩陣內(nèi)的數(shù)據(jù)計(jì)算獲得的特征根，可以得到以下主成分公式：

表4 主成分的特征根

F1=株高×0.243+地徑×0.202-冠幅×0.426-葉片數(shù)×0.484；

F2=株高×0.512+地徑×0.554+冠幅×0.370-葉片數(shù)×0.162。

因此，種苗評(píng)價(jià)因子F計(jì)算公式為：

F=F1×0.48564+F2×0.34146。

計(jì)算所有種苗的評(píng)價(jià)因子F，并采用K均值聚類分析分為二等，初步獲得聚類中心（表5）。

表5 1年生光葉紅豆種苗聚類分析

2.5 1年生光葉紅豆種苗聚類分析分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

使用SPSS 26對(duì)1年生光葉紅豆種苗的株高、地徑、冠幅、葉片數(shù)、根長(zhǎng)和根粗6個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，主成分分析結(jié)合K均值聚類分析所得分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見表6。

表6 主成分分析結(jié)合K均值聚類分析所得分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

由表3可知，Ⅰ級(jí)種苗株高≥23.14 cm，地徑≥3.46 mm，冠幅≥14.21 cm，葉片數(shù)≥28.80張，Ⅱ級(jí)種苗株高20.34～23.14 cm，地徑3.23～3.46 mm，冠幅5.66～14.21 cm，葉片數(shù)12.12～28.80張。同一等級(jí)種苗的任一指標(biāo)若達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)則降為下一級(jí)。

3 討論與結(jié)論

近年來(lái)，種苗分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)多采用主成分因子結(jié)合K均值聚類分析法和標(biāo)準(zhǔn)差法對(duì)種苗質(zhì)量進(jìn)行分級(jí)[3-4]。通過(guò)對(duì)光葉紅豆種苗主要農(nóng)藝性狀進(jìn)行測(cè)定，其中苗高和地徑是種苗質(zhì)量?jī)?yōu)劣的直觀體現(xiàn)；根長(zhǎng)是根系發(fā)達(dá)程度的體現(xiàn)，決定了栽植后對(duì)土壤中水分和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)吸收能力強(qiáng)弱；冠幅和葉片影響植株成活以后光合作用的強(qiáng)弱。因此，選用這幾個(gè)典型的農(nóng)藝性狀作為指標(biāo)結(jié)合K均值聚類分析制定種苗的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，能達(dá)到簡(jiǎn)便、高效和易操作的目的。綜上，光葉紅豆種苗質(zhì)量等級(jí)劃分的標(biāo)準(zhǔn)為：Ⅰ級(jí)種苗株高≥23.14 cm；地徑≥3.46 mm；冠幅≥14.21 cm；葉片數(shù)≥28.80張；Ⅱ級(jí)種苗株高20.34～23.14 cm；地徑3.23～3.46 mm；冠幅5.66～14.21 cm，葉片數(shù)12.12～28.80張。