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(chǎng),江西 安遠(yuǎn)342100)
杉木(Cunninghamia lanceolata),裸子植物,為杉科杉木屬常綠喬木[1]。是我國(guó)特有的速生商品材樹種,其生長(zhǎng)快,材質(zhì)好,木材紋理通直,結(jié)構(gòu)均勻,不翹不裂,且木材中含有“杉腦”,能抗蟲耐腐,是各行各業(yè)的優(yōu)質(zhì)用材[2]。杉木在南方林業(yè)戰(zhàn)略發(fā)展中具有非常重要的地位[3]。
苗木是造林的基礎(chǔ),苗木質(zhì)量的優(yōu)劣直接決定著造林成敗[4]。采用優(yōu)質(zhì)苗木造林不但可提高造林的成活率、保存率,也能大幅度地提高林分的整齊度和生長(zhǎng)量[5]。因此,苗木質(zhì)量分級(jí)是否合理,對(duì)造林成效具有不可忽視的作用。經(jīng)過(guò)近60年的苗木質(zhì)量分級(jí)研究與探索,提出了可以從苗木形態(tài)、生理與性能3 個(gè)方面進(jìn)行苗木質(zhì)量分級(jí)[6-8],但目前實(shí)際生產(chǎn)中主要還是依賴形態(tài)指標(biāo)(特別是苗高、地徑2 項(xiàng)指標(biāo))進(jìn)行分級(jí)[9],但在分級(jí)時(shí)測(cè)量苗高、地徑需攜帶測(cè)量工具,既不方便又降低了效率,此前已有研究報(bào)道杉木播種苗的苗高地徑與輪枝數(shù)、分枝數(shù)的相關(guān)性顯著[10],但杉木扦插苗的鮮見報(bào)道。因此,本試驗(yàn)對(duì)杉木1年生扦插苗苗高、地徑、輪枝數(shù)、總分枝數(shù)等質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析,并進(jìn)一步依據(jù)輪枝數(shù)與總分枝數(shù)對(duì)苗木質(zhì)量分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行探究,旨在為各地杉木1年生扦插苗苗木質(zhì)量分級(jí)提供參考依據(jù),提高苗木分級(jí)效率,促進(jìn)杉木苗木產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
試驗(yàn)地設(shè)在安遠(yuǎn)縣牛犬山贛州市森源科技種苗場(chǎng)種子園工區(qū),地處115°09′—115°37′E,24°52'—25°36'N,年平均氣溫18.7℃,年降雨量1612.8 mm,無(wú)霜期為282 d,年均日照時(shí)數(shù)為1579 h。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,試驗(yàn)共布設(shè)1m×1m 樣方3 個(gè),扦插穗條來(lái)源于贛南杉木種子園優(yōu)良家系母本,采用黃心土為扦插基質(zhì),塑料薄膜密封的方法扦插育苗,期間做好苗期水肥及病蟲害防治管理
2016年3月26日分別從每個(gè)樣方各隨機(jī)抽取20 株苗進(jìn)行苗高、地徑、輪枝數(shù)、總分枝數(shù)等4 個(gè)指標(biāo)的測(cè)定。采用SPSS 19.0 及Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)處理與相關(guān)性分析,通過(guò)聚類分析的數(shù)據(jù)分析方法進(jìn)行分級(jí),最終確認(rèn)出杉木1年生扦插苗的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
對(duì)杉木1年生扦插苗木各質(zhì)量生長(zhǎng)指標(biāo)(苗高、地徑、輪枝數(shù)、總分枝數(shù))進(jìn)行相關(guān)性分析,結(jié)果表明(表1):苗高與地徑的相關(guān)系數(shù)為0.841,苗高與輪枝數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.566,苗高與總分枝數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.620,地徑與輪枝數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.579,地徑與總分枝數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.736,輪枝數(shù)與總分枝數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.872,且各質(zhì)量指標(biāo)(苗高、地徑、輪枝數(shù)、總分枝數(shù))之間均表現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性(P<0.01)(表1)。因此可以將輪枝數(shù)與總分枝數(shù)作為苗木質(zhì)量分級(jí)的重要指標(biāo)。
表1 杉木1年生扦插苗各質(zhì)量指標(biāo)相關(guān)性分析Table 1 Correlation analysis of quality indicators of 1-year-old cutting seedlings of Cunninghamia lanceolata
經(jīng)過(guò)上述分析,發(fā)現(xiàn)輪枝數(shù)與總分枝數(shù)存在顯著正相關(guān),說(shuō)明輪枝數(shù)越多,總分枝數(shù)也越多,因此這二者之間存在一定的線性關(guān)系,可以根據(jù)有序樣本對(duì)苗木進(jìn)行初始分級(jí)。綜合考慮,按照NB標(biāo)(輪枝數(shù))與TB標(biāo)(總分枝數(shù))的“Σ標(biāo)”值進(jìn)行苗木質(zhì)量初始分級(jí),將各樣本的“Σ標(biāo)”值,按“大→小”順序繪制在一維坐標(biāo)上。在一維坐標(biāo)圖上,通過(guò)群距位置的判斷,將苗木質(zhì)量分為3 級(jí),即為初始分級(jí)(表2)。
表2 杉木1年生扦插苗苗木初始分級(jí)結(jié)果Table 2 Initial classification results of 1-year-old cutting seedlings of Cunninghamia lanceolata
續(xù)表2
為了避免苗木初始分級(jí)中人為的錯(cuò)誤,必須利用數(shù)學(xué)公式對(duì)其進(jìn)行修改按照初始分級(jí)結(jié)果,分別計(jì)算各級(jí)輪枝數(shù)、總分枝數(shù)的平均數(shù),并以此平均數(shù)作為該級(jí)的凝聚中心,計(jì)算各樣苗與相鄰凝聚中心的距離d,樣苗距離哪個(gè)凝聚中心的距離最近,即判為那一級(jí)(最短距離法)。每次修改后,如有變化,需按新的分級(jí)重新計(jì)算凝聚中心和距離。如此反復(fù)進(jìn)行,直到完全沒(méi)有變化時(shí),分級(jí)即結(jié)束。
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(4.68,10.65)、X0Ⅱ(3.00,6.64)、X0Ⅲ(2.08,3.50),其后,經(jīng)過(guò)3 次修正完成杉木扦插苗苗木質(zhì)量分級(jí)。第1 次修正后,13 號(hào)樣苗劃為Ⅰ級(jí)苗,7號(hào)、30 號(hào)、38 號(hào)、50 號(hào)、58 號(hào)、59 號(hào)劃為Ⅱ級(jí)苗,凝聚中心變?yōu)閄1Ⅰ(4.65,10.97)、X1Ⅱ(3.32,6.58)、X1Ⅲ(1.90,3.20);第2 次修正后,13 號(hào)、47 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗,凝聚中心變?yōu)閄2Ⅰ(4.70,11.03)、X2Ⅱ(3.24,6.67)、X2Ⅲ(1.89,2.89);第3 次修正后,14 號(hào)樣苗劃為Ⅱ級(jí)苗,凝聚中心變?yōu)閄3Ⅰ(4.70,11.03)、X3Ⅱ(3.18,6.59)、X3Ⅲ(1.88,2.63),此后經(jīng)計(jì)算各級(jí)苗木均無(wú)變動(dòng),聚類分級(jí)結(jié)束。
苗木級(jí)別臨界值通過(guò)以各級(jí)苗木最終凝聚中心為圓心,以距離為半徑的圓來(lái)確定。測(cè)量值過(guò)大的苗木分布在Ⅰ級(jí)苗上方,測(cè)量值過(guò)小的苗木則分布在Ⅱ級(jí)苗的下方。所以,利用Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗的下限值,來(lái)精確求算各級(jí)苗木的界限值。半徑d 的計(jì)算公式為:d=(其中K=1,SNB標(biāo)、STB標(biāo)分別為輪枝數(shù)、總分枝數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)差)。
表3 杉木1年生扦插苗苗木最終分級(jí)結(jié)果Table 3 Final classification results of 1-year-old cutting seedlings of Cunninghamia lanceolata
表4 杉木1年生扦插苗Ⅰ、Ⅱ級(jí)苗輪枝數(shù)與總分枝數(shù)的下限值Table 4 The lower limit of the number of roulettes and the total number of branches of the 1-year-old cutting seedlings of Cunninghamia lanceolata
系統(tǒng)聚類分析結(jié)果顯示,Ⅰ級(jí)苗的最終聚類中心是 (4.70,11.03),Ⅱ級(jí)苗的最終聚類中心是(3.18,6.59),dⅠ=1.87,dⅡ=1.29,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(3.97,9.31),Ⅱ級(jí)苗的下限為(2.62,5.43)。
參試杉木1年生扦插苗苗高、地徑、輪枝數(shù)、總分枝數(shù)之間均呈現(xiàn)出極顯著正相關(guān)性,說(shuō)明輪枝數(shù)與總分枝數(shù)也是反映苗木質(zhì)量的重要指標(biāo),可作為苗木質(zhì)量分級(jí)的依據(jù)。因此以輪枝數(shù)與總分枝數(shù)兩項(xiàng)指標(biāo)通過(guò)逐步聚類分析法對(duì)杉木1年生扦插苗進(jìn)行苗木質(zhì)量分級(jí)研究,分級(jí)結(jié)果為:Ⅰ級(jí)苗—輪枝數(shù)≥4 輪,總分枝數(shù)≥9 輪;Ⅱ級(jí)苗—輪枝數(shù)≥3 輪,總分枝數(shù)≥5 輪;Ⅲ級(jí)苗—輪枝數(shù)<3 輪,總分枝數(shù)<5 輪(輪枝數(shù)與總分枝數(shù)均取整數(shù));輪枝數(shù)、總分枝數(shù)中有任一項(xiàng)達(dá)不到等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)則降一級(jí)。當(dāng)然,由于各地區(qū)立地條件及苗木培育技術(shù)存在差異,因此本試驗(yàn)結(jié)果僅供同行參考,具體分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還需結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況綜合考慮。