金佛山方竹苗木分级标准研究

2018-01-17陈云飞孙巧玲苟光前

种子 2017年12期

王灯，陈云飞，王瑶，孙巧玲，苟光前

（贵州大学 a.林学院； b.生命科学学院，贵阳550025）

苗木分级是造林前评价苗木质量和性能而采取的一项技术措施［1］，1979年国际林业研究组织联盟在新西兰组织召开了苗木质量评价技术专题会议［2］，我国先后研制颁发并修订了中国主要造林树种苗木质量国家标准［3－4］。这些都有助于我国苗木分级技术步入规范化轨道。金佛山方竹（Chimonobabusa utilis（Keng）Keng f.）属竹亚科寒竹属方竹组，为复轴混生型中小径竹，是中国的特有种之一［5］。一般高6～9 m、胸径4～6cm，节间圆筒形或略为四棱形，竿壁厚约7mm。金佛山方竹是高山竹种，主要分布在海拔1 300m以上高寒山区，对土壤的适应性较广。是大娄山特有自然资源，仅见于黔北5个县和重庆市南缘万盛区，南川市及云南省个别县，总面积约3.3万hm2。其竹笋是中秋出笋，质地晶莹、笋肉肥厚、味美鲜嫩，远销国内外，有“竹类之冠”的美誉［6］。其竹材纤维适中，是造纸、纤维板、竹器编织的上好原料，为当地一项重要的经济资源［7］。竹类植物不易开花，难于收集到种子进行繁殖，多年来一直沿用的母竹移栽造林，但成活率不高、耗费人工量大，故其发展受到很大的限制。然而，近10年来，金佛山方竹陆续零星开花，能收集到一定量的种子，并已进行育苗销售。目前，许多学者对金佛山方竹育苗栽培技术进行了相关研究［8－18］，但对其苗木质量分级研究仍未见报道；而且在整个竹类植物实生苗中，仅有对毛竹（Phyllostachys edulis（Carrière）J.Houzeau）等极少数种类进行过分级报道［19］。而苗木的优劣直接影响到造林的质量，因此，根据调查数据并借鉴其它植物苗木分级标准对金佛山方竹实生苗的表现因子进行研究，并提出其苗木分级的参考标准，旨在为金佛山方竹开发利用提供理论基础和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

试验选择在金佛山方竹的中心分布区桐梓县黄连乡狮溪镇金佛山方竹种苗生产基地，桐梓县地处27°57′～28°54′N，106°26′～107°17′E，位于云贵高原东部向四川盆地过渡的大斜坡地带，地貌复杂多样，暗河、溶洞比较发育；全县海拔1 100m，年均温14.6℃，年均降雨量1 038.8mm；虽基带气候属于中亚热带湿润季风气候区，但部分高海拔区都具有明显的暖温带气候特色。

1.2 研究方法

在苗圃地随机抽取一年生苗木和二年生留床苗样方分别为3个样方，每样方面积约为1m2，各随机抽取300株苗木，样株确定后，对苗木高度、地径进行测量。而后将苗木连根挖出，去除基质，洗净晾干。测量根幅和总鲜重，并确定其株／丛和笋芽数，以上6项指标作为质量分级提取因子计算，苗高和根幅用钢卷尺测量，精度为0.1cm；地径用数显游标卡尺测量，精度为0.01 mm；全株总鲜重，用电子天平称量，精度为0.01g。在 Excel 2007统计表中对原始数据进行初步处理，提炼出每丛中数值最大的苗高和地径（因金佛山方竹为复轴混生型小径竹，分级应以丛为单位），再结合其它4项指标用SPSS 18.0统计软件进行相关分析、主成分分析后确定较直观的质量指标，并采用聚类分析法对其苗木进行界定分级。

表1 金佛山方竹苗木的质量指标统计学特征值

表2 金佛山方竹苗木质量指标相关分析

2 结果与分析

2.1 苗木质量指标统计学特征

2017年1月，实测了金佛山方竹一年生苗木和二年生留床苗木的高度、地径、株丛、笋芽数、根幅以及总鲜重6个质量指标数据，并提炼出每丛中数值最大的苗高和地径，最后对这6个质量指标从最小值、最大值、均值、标准差、方差等统计学特征进行描述（见表1）。其均值可表明：每丛中一年生苗木的最大苗高、地径分别为22.71cm、0.24cm、每丛约为3株和2个笋芽、根幅为217.69cm2，全株总鲜重为6.26g。

二年生留床苗木的最大苗高、地径分别为38.95cm、0.36cm、每丛约为4株和2个笋芽数、根幅为242.75cm2，全株总鲜重为27.02g。从一年生苗木数据中可以明显的看出，在相同的环境条件下，各苗木之间生物量差异较大，而在二年生留床苗木的数据中更显突出，这可能是因为种质差异、种间竞争、抗环境胁迫能力等影响所致。同时二年生留床苗木较一年生苗木的生物量呈增长的趋势，两极分化严重，这也反映了二年生留床苗木种间竞争加剧。

2.2 苗木质量指标的主成分分析

从理论上讲，测定苗木的数量和形态指标越多，越能全面地反映出苗木的质量情况。但在苗木出圃时，很难对每株苗木的多个指标进行测定。因此，在制定苗木分级标准时，必须选择既能反映苗木质量，又容易测量的简单直观因子，作为苗木的质量分级指标［20］。为确定影响金佛山方竹苗木质量的主导因子，采取相关性和主因子分析法对一年生苗木和二年生留床苗木的最大高度、地径和株／丛、笋芽数、根幅以及总鲜重6个质量指标计算。从表2可知，一年生金佛山方竹苗木的几个质量指标间均表现出一定的正相关关系；而二年生留床苗木的笋芽数与最大高度、地径质量指标间却呈负相关关系。植株的总鲜重能反映物质积累状况，有效体现苗木生长量的大小，往往最能反映苗木的质量。以苗木总鲜重为相关中心，其中，一年生苗木和二年生留床苗木总鲜重均与各质量指标因子间的相关性显著，仅与笋芽数间的相关性最弱。说明这些因子都可以作为测量苗木规格的质量指标，但是这6项质量指标间都存在着或大或小的相关性，而各单项指标所反映苗木的情况也不尽相同，所以不能片面地直接利用这些指标对苗木的质量进行评价，必须再对其进行主成分分析。

从表3可见，一年生苗木和二年生留床苗木最大高度的特征值均大于1，分别达到了3.039、2.981，而最大地径仅次于最大高度的特征值，也分别达到了0.944、1.380。可进一步说明：最大高度、地径可以作为评价金佛山方竹一年生苗木和二年生留床苗木质量的主要指标，其中苗高反映出叶量多少，体现光合能力和蒸腾面积大小；而地径大小与抗逆性联系紧密，粗壮较细弱的地径更具有强的支撑、抗弯曲能力，对抗高温、虫害等方面的能力强。同时也与林业生产上习惯使用因子相符。而且一年生苗木的最大高度与地径两者的累积方差贡献率达到了66.380%，二年生留床苗木两者的累积方差贡献率达到了72.679%，能传达苗木生物量的信息，也就意味着能够很好地传达以上6个指标所包含的信息。

表3 金佛山方竹苗木质量指标因子分析

2.3 苗木质量指标聚类分析及其苗木分级

聚类分析法所依据的基本原则是直接比较样品属性中各样品反映出来的性质，将性质相近的属性（性状、变量）分在同一类，而将差别较大的分在不同的类，以此作为区分样品性质的聚类标志［21］。对于金佛山方竹的苗木分级而言，是利用苗木的最大高度与地径2个主要质量指标来划分苗木个体的相似程度。按照林业生产实际，苗木一般分为3级，其中Ⅰ、Ⅱ级苗为合格苗，Ⅲ级苗由于其高度或地径达不到标准，应留圃继续栽培。因此在对金佛山方竹苗最大高度和地径进行逐步聚类分析时，开始规定聚成3类。分析结果（表4）表明，一年生金佛山方竹Ⅰ级苗木最大高度与地径的最终聚类中心分别为30.00cm、0.29cm，Ⅱ级苗分别为23.00cm、0.24cm；而二年生留床苗木Ⅰ级苗最大高度与地径的最终聚类中心分别为62.00cm、0.52cm，Ⅱ级苗分别为42.00cm、0.37cm。其中二年生较一年生苗木，Ⅰ级苗最大高度与地径呈大幅增长的趋势；但是Ⅱ、Ⅲ级苗的增长趋势较平缓，这可能是随着苗圃地的苗木留床时间延长，种间密度不断增加，空间竞争激烈的结果。

表4 金佛山方竹苗木分级的最终聚类中心

2.4 苗木分级标准的确定

从表5可知，二年生的各级苗的标准差值较一年生的大，也反映出苗木长时间留床，苗木个体间的分化不断增大。苗木分级临界值的确定一般采用2种方法：1）聚类分级临界点法，即苗木分级后，参考临界点附近的样苗的质量指标值，作为各级苗木分级的临界值；2）聚类中心（或值）±标准差法，即以各级苗木的聚类中心（或值）减去该级苗木标准差作为该级苗木分级标准的下限值［20］。

表5 金佛山方竹各级苗木标准差的统计量

采用聚类分级临界点法所得到的分级标准（见表6），一年生苗：Ⅰ级苗：H≥29.00cm，D≥0.30cm；Ⅱ级苗：22.00cm≤H＜29.00cm，0.23cm≤D＜0.30 cm；Ⅲ级苗：H＜22.00cm，D＜0.23cm。二年生苗：Ⅰ级苗：H≥62.00cm，D≥0.53cm；Ⅱ级苗：40.00cm≤H＜62.00cm，0.37cm≤D＜0.53cm；Ⅲ级苗：H＜40.00cm，D＜0.37cm。而运用后一种方法所得到的分级标准（见表7），一年生苗：Ⅰ级苗：H≥27.20cm，D≥0.17cm；Ⅱ级苗：21.00cm≤H＜27.20cm，0.14 cm≤D＜0.17cm；Ⅲ级苗：H＜21.00cm，D＜0.14cm。二年生苗：Ⅰ级苗：H≥54.40cm，D≥0.40cm；Ⅱ级苗：36.76cm≤H＜54.40cm，0.24cm≤D＜0.40cm；Ⅲ级苗：H＜36.76cm，D＜0.24cm。

由上可知，这2种方法获得的分级标准存在一定的差异，可能是因为前一种方法将全部的样苗划归到了各等级标准中，导致分级标准的临界值较低；而后者则将部分Ⅰ级苗降归到Ⅱ级苗，部分Ⅱ级苗则降归到Ⅲ级苗，而少部分Ⅲ级苗则被摒弃在等级之外，因此分级标准的临界值相对较高。这也与众多学者所采用的苗木分级法相符［20，22－24］。这部分摒弃掉的和过于弱小的Ⅲ级苗不宜出圃移植，可继续培育再出圃造林，更适合林业生产需要。

表6 根据聚类分级临界点的苗木分级标准

表7 根据聚类中心±标准差的苗木分级标准

3 讨论

3.1 金佛山方竹苗木分级标准研究尚未见报道。金佛山方竹从形态特征上属于混生竹类型，所以判断其幼苗质量的形态指标比较特殊。金佛山方竹苗木分级应以丛为单位，实测并记录其每株的高度与地径，再根据每丛中数值最大的苗高与地径，结合株数、笋芽数、根幅和总鲜重作为提取因子，最终通过这诸多因子进行相关及因子分析，得出最大高度和地径2个较直观的指标因子，与其他质量指标的相关性显著，且与反映苗木物质积累的总鲜重的大多数指标间的相关性更为紧密，确定了这2个较直观的因子作为评价金佛山方竹一年生苗木和二年生留床苗木质量的主要指标，具有科学依据，且易于测量，便于在生产上应用的特点，具有一定的科学依据。

3.2 聚类中心±标准差法更符合生产实际，故其分级标准为：一年生苗：Ⅰ级苗：H≥27.20cm，D≥0.17 cm；Ⅱ级苗：21.00cm≤H＜27.20cm，0.14cm≤D＜0.17cm；Ⅲ级苗：H＜21.00cm，D＜0.14cm。二年生留床苗：Ⅰ级苗：H≥54.40cm，D≥0.40cm；Ⅱ级苗：36.76cm≤H＜54.40cm，0.24cm≤D＜0.40cm；Ⅲ级苗：H＜36.76cm，D＜0.24cm。鉴于方便林业生产上选育苗木的需要，根据GB 6000－1999.主要造林树种苗木质量分级［4］的标准，苗木高度一般取cm单位的整数，地径cm单位的小数后2位，读数并精确到0.05cm。可对以上数据进行处理，得知：一年生苗：Ⅰ级苗：H≥27.00cm，D≥0.20cm；Ⅱ级苗：21.00cm≤H＜27.00 cm，0.15cm≤D＜0.20cm；Ⅲ级苗：H＜21.00cm，D＜0.15cm。二年生留床苗：Ⅰ级苗：H≥50.00cm，D≥0.50cm；Ⅱ级苗：37.00cm≤H＜54.00cm，0.25cm≤D＜0.40cm；Ⅲ级苗：H＜37.00cm，D＜0.25cm。其中二年生留床合格苗（Ⅰ级、Ⅱ级）较金佛山方竹栽培技术规程［25］中制定的标准稍低，可能是其原始的生长水平比实际的二年生苗木偏低的缘故。

3.3 金佛山方竹Ⅰ级、Ⅱ级苗木可以出圃造林，但起苗必须与造林时间相一致，做到随栽植、随运、随起的原则，Ⅲ级苗不能出圃，应留在苗圃继续培育，待第2年达到二年生留床Ⅱ级苗木标准后，再用于移栽造林。3.4 在实际分选过程中，由于各育苗地的立地条件不同，管理方法不统一，使得苗木的实际生长情况不尽相同。因此，以上分级标准仅供遵义地区金佛山方竹的育苗、造林提供基础资料。而各地可根据具体情况进行分析处理，此分级标准可供参考。除依据上述2个量化指标外，还需具备新鲜度好、枝叶茂盛、木质化程度高、笋芽较多、侧芽饱满、无病虫害损伤等条件，方可有效保证金佛山方竹苗木质量。今后还需对多因子进行进一步研究，尤其对容器苗木分级质量的影响。

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