木荷苗高生长期划分的有序样本聚类分析

毛寿评

(福建省德化葛坑国有林场，福建 德化 362500)



木荷苗高生长期划分的有序样本聚类分析

毛寿评

(福建省德化葛坑国有林场，福建 德化 362500)

以一年周期内木荷苗高每15 d的净生长量为样本，采用有序样本聚类分析方法，将木荷苗高生长过程采取了科学定量划分为4个时期：出苗期为4月10日～4月30日，幼苗期为5月1日～7月15日，速生期为7月16日～11月15日，生长后期为11月16日～12月30日。速生期的苗高净生长量占苗木全年总生长量的71.3%，而幼苗期、生长后期的净生长量分别仅占全年总生长量的19.5%和2.1 %，结合木荷苗木生长发育特性，提出了各期的关键育苗措施，以期为培育木荷优质壮苗提供参考。

木荷；苗高；生长期划分；有序样本；聚类分析

1　引言

木荷(SchimasuperbaGardn.etChamp.)属山茶科(Theaceae)木荷属(SchimaReinw.)常绿乔木，是亚热带常绿阔叶林的常见树种。木荷主干明显，冠幅较大，枝繁叶茂，叶片比较肥厚且为革质，年枯枝落叶物较多，根系非常发达，在水源涵养，保持水土方面发挥重要的生态功能。木荷木材质地坚硬，纹理细致，可作为建筑、家具、车船等用材，经济效益相当可观，同时它适应力很强，能在不同海拔、不同地力的环境下成长，还是我国南方山区重要的防火树种，其社会效益相当显著。因此要推广木荷人工造林，首先应从苗木抓起，以往人们对木荷育苗技术研究较少，目前尚未对木荷苗高的年生长过程进行有序划分。笔者经过2年来的育苗工作，全方位记录了木荷苗高年生长的整个过程，运用有序样本聚类法分析的方法，对木荷一年周期内的生长过程采取了科学定量的划分，旨在为以后培育木荷优质壮苗提供科学的参考。

2　苗圃地概况

苗圃地设在福建省安溪丰田国有林场双安工区，东经117°42′，北纬25°17′，海拔高320～370 m，年平均气温16～18 ℃，年平均降雨量1800 mm， 年平均日照时数2069 h，全年无霜期349 d，四季分明，气候温和，雨水充沛，交通方便。

3　材料与方法

3.1种子选择

试验种子采自福建省安溪丰田国有林场母树林，经过检测，种子的净度、千粒重、发芽率、优良度等指标符合《国家种检2772-81》的标准。

3.2试验方法

种子在开始播种前，先用0.5%的高锰酸钾消毒洗净后，再进行浸种24 h，取出阴干，然后均匀撒播在准备好的苗床上。播种时间为2011年3月18日和2012年3月22日。抽样试点显示每平方米圃地产木荷苗木120～150株时，I级苗率最高，据此确定每667 m2圃地播种量为3 kg，播种后并用稻草覆盖。从4月10开始零星发芽，到4月30日基本出齐，发芽结束。在5月1日撤去稻草，及时拔草、间苗、移植、施肥及防治病虫害等管理。随机在苗圃地内抽取3个样方，每个样方33 cm×33 cm，并保留合理株数15株，总计45株，作为生长期内每15 d定期调查苗高的生长量，并记载苗木的生长全过程。经2011年、2012年连续2年的观测，现取2年调查的数据平均值进行分析。

3.3分析过程

经过对木荷苗高生长情况结果分析，发现木荷苗高生长出现一次生长高峰期，且苗木的生长过程是不间断的，具有连续性，因此以不打乱样本数据的次序为基础，把生长期内每15d苗高净生长量按顺序编号X1、X2、X3、X4、X5、X6、X7、X8、X9、X10、X11、X12、X13、X14、X15、X16，将其转化为16个有序样本，运用有序样本聚类分析方法，分成3类进行聚类分析。

4　试验结果分析

4.1苗高年生长过程

木荷苗高生长遵循“慢—快—慢”的成长节律，从播种种子后在4月10日幼苗开始零星出土，幼苗出土到真叶出现，需经过8～15 d，到4月30日出齐，出苗期为21 d。从5月1日开始定株调查，到年底12月30日苗高生长基本停止，从出土幼苗到生长期结束约270 d，详见表1。

4.2苗高生长过程划分

有序样本聚类理论是基于黄金分割法(或Fisher方法)，它按照样本序号和确保样本组内相似性最大，而样本间的相似性最小为标准，对所有样本进行分类，因而其结果是全局最优。

4.2.1计算

其次，由类直径表和最小误差函数公式e[p0(n,k)]= {e[p(j-1)(k-1)]+D(j,n)}计算最小误差函数，结果见表3。

4.2.2分类

根据最小误差函数划分各类边界样本号，从表3将16个有序样本划分3类，查表得知e[p0(16,3)=5.86(13)，相应的j=13+1=14，说明精确最优解的分类中，首先分出第3类{x14,x15,x16}，再把余下13个样本分成2类。查表得知e[p0(13,2)]=4.84(5)，相应的j=5+1=6，分出第2类{x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13}，剩下的为第1类{x1,x2,x3,x4,x5}。

表1　苗高生长情况　cm

表2　类直径表D(i,j)

表3　最小误差函数e[p0(n,k)]

4.2.3聚类

最终聚类结果为：{x1,x2,x3,x4,x5}，{x6,x7,x8,x9,x10,x11,x12,x13}，{x14,x15,x16}对应的时间为第1类从5月1日至7月15日，第2类从7月16日至11月15日，第3类从11月16日至12月30日。运用聚类分析结果，木荷一年周期内的苗高生长过程划分为4个生长期：出苗期为4月10日至4月30日，幼苗期为5月1日至7月15日，速生期为7月16日至11月15日，生长后期为11月16日至12月30日(图1)。

4.3各生长期苗高生长量分析

根据划分结果，计算出木荷各生长期的苗高生长量，结果见表4。从表4中可看出，木荷出苗期为21 d。净生长量为2.7 cm，占年苗高生长量的7.1%；幼苗期为76 d，净生长量为7.45 cm，占年苗高生长量的19.5%；速生期为123 d，净生长量为27.25 cm，占年苗高生长量的71.3%；生长后期为46 d，净生长量为0.8 cm，占年苗高生长量的2.1%。

图1　苗高净生长曲线

表4　苗高各生长期划分及生长情况

5　木荷各苗期生长情况与培育方法

5.1出苗期

从4月10日幼苗零星出土到4月30日苗木基本出齐为止，共21 d。此时为南方的早春天气，气温较低，幼苗出土时间长短受气温影响。因此要以苗床保温保湿为主，出土后应及时揭去稻草，同时预防虫鸟兽害，喷一次多菌灵预防病害，并用0.1%尿素+钙镁磷混合肥水溶液喷施一次叶面肥，确保幼苗出齐。

5.2幼苗期

从5月1日至7月15日，共76 d。此期以保苗为主，进行有效的间苗和移植，使苗木较均匀分布，每平方米应有120～150株的苗量，同时应及时拔草松土，见干见湿，辅以适当的灌溉。在追肥方面应以量少次多为原则，每隔半个月用0.1%尿素+钙镁磷混合肥水溶液喷施一次。在病虫害预防上，应早发现早根治。均衡的水、肥、气、热是确保苗木健康生长的基础。

5.3速生期

从7月16日至11月15日，共123 d。此期时间较长，也是苗木快速成长的主要时期，要努力营造适合苗木高速成长所需的环境，促进其健康生长。此时正是南方的三伏天，灌溉显得尤为重要，要见干见湿，确保苗木生长的水分需求。在7月16日至10月15日以施N肥为主，促进苗木高生长是关键，在10月16日至11月15日以施P、K肥为主，促进苗木的木质化。应注意病虫害的发生，以早发现早根治为原则，用氧化乐果或敌敌畏防治。10月下旬开始撤去遮荫物，一般分2～3次进行，不宜一次全撤除。

5.4生长后期

从11月16日至12月30日，共46 d。此期间以促进苗木木质化为主，要防止苗木徒长，并不断提高苗木的抗逆性。如遇极度干旱，也要适时进行灌溉，极度低温时则采取适当的御寒防冻措施。

6　结语

(1)经过2年来对木荷苗高生长的调查，以苗高15d净生长量平均值为样本，对苗高生长期进行有序样本的划分，可把木荷一年周期内的苗高生长过程划分为4个生长期：出苗期为4月10日至4月30日，幼苗期为5月1日至7月15日，速生期为7月16日至11月15日，生长后期为11月16日至12月30日。

(2)木荷苗高生长速生期时间较长，且净生长量高占全年总生长量的71.3%，此期也是苗木快速成长的主要时期，要努力营造适合苗木高速成长所需的环境。

(3)木荷苗木年生长期约270 d，其中苗木高度生长和地径增粗生长密切相关，若能把荷苗木的年地径增粗生长情况运用有序样本聚类分析，使苗高生长与地径增粗生长更加紧密相结合，会更好的指导木荷苗木各苗期的培育，为社会提供优质壮苗。

[1]陈存及，李生.光皮桦苗高生长期划分有序样本聚类分析[J].福建林学院学报,2002,22(3):197～200.

[2]张峰,上官铁梁.有序样方聚类在植被垂直带划分中的应用[J].植物生态学报,1997,21(3)：267～273.

[3]王瑞辉.木荷育苗技术研究[J].湖南林业科技,2002,29(3).

[4]连勇机.福建柏苗高生长期划分的有序样本聚类分析[J].福建林业科技，2008,35(4).

Cluster Analysis ofOrderedSample onGrowth Period Division of Schima superba's Seedling Height

Mao Shouping

(GekengState-ownedForestFarm,Dehua,Fujian362500 ,China)

Taking net increment of every 15 dfrom a one-year-cycle seedling height of Schima superba as sample, using cluster analysisof ordered sample method, the Schima superbaseedling height growth process was divided into four periods: the seeding periodfrom April 10th to April 30th, seedling period from May 1st to July 15th, fast-growing period from July 16thtoNovember15th, and late growth stage from November 16thto December 30th. Net growthof seedling heightinfast-growing period accounted for 71.3% of the total growth, while the net growth inthe seedling periodand the late growth periodaccounted for 19.5% and 2.1% respectivelyoftotal annual growth.In combination with Schima superba seedling growth characteristics, we put forward the key measures of seedling in every period, to provide theoretical basis for qualified seedling cultivation of Schima superba.

Schima superba; seedling height; growing division; ordered sample; cluster analysis

2016-07-06

毛寿评(1977—)，男，工程师，主要从事森林培育研究工作。

S723.4

A

1674-9944(2016)15-0045-03