山桐子苗木质量分级标准研究

2022-09-22李婷余水冯德宾黄锐陈斌苏万楷何超张玉林柯兰姿

四川林业科技 2022年4期

关键词：山桐子正态分布均值

李婷, 余水, 冯德宾, 黄锐, 陈斌, 苏万楷, 何超, 张玉林, 柯兰姿

1.四川省林草种苗站，四川成都 610081；

2.领水县万峰山国有林场，四川邻水 638500；

3.四川中海茂农业开发有限公司，四川成都 610016；

4.成都中医药大学，四川成都 611130

苗木是造林的基础，其质量是保证造林绿化效果的前提[1]。苗木质量分级是行政部门依法开展种苗质量监督的基础，也是苗木交易实行按质论价、优质优价的依据[2]。在分级指标上，主要包括形态指标、生理指标及性能指标[3]，其中，形态指标不仅是生产上最常采用的，还是苗木质量评价最主要的依据[4]。在分级方法上，主要有正态分布法、K-均值聚类法、逐步聚类法、系统聚类法、平均值±标准差法等，尤以正态分布法和K-均值聚类法应用较多且操作简便和快捷[5-12]。众多的分级方法，大多局限于各个指标独立分析得出分级临界值[5-9]，按照国家和省级标准中苗木质量判定方法[13-14]，将合格苗划分为Ⅰ和Ⅱ级苗，且以最低指标值确定苗木等级。因此分析得出的指标临界值是否符合实际，有必要进行拟合验证，并进行不断的修正和调整[10-12]，使Ⅰ、Ⅱ级苗木比例分别控制在30 %、50 %左右[15]。

山桐子（Idesia polycarpaMaxim.）是大风子科山桐子属落叶乔木，为速生阳性树种，其适应性强、耐旱、耐贫瘠，但其苗木生长受环境因素影响较大[16]。山桐子在我省主要分布在海拔2 500 m以下的区域，尤以盆周边缘山地及四川盆地分布集中[17-18]，其果肉含油率43 %左右，种子含油率29 %左右，干果出油率30 %左右，是高产优质的木本油料树种，俗称“树上的油库”，亦是优良的速生材用、绿化观赏、生物能源和生态树种，还具有治疗心血管疾病和高血压的医疗保健作用[19]。近年来，山桐子已成为我省木本油料产业发展和造林绿化主推的乡土树种，但目前国家和地方苗木质量标准均未将该树种纳入，且对该树种苗木质量分级标准的相关研究尚属空白。

1 试验地概况

本研究选取盆周边缘山地、四川盆地2个山桐子适宜栽培区分别设置试验地2个，试验地间的气候特征特别是年均日照时数和降水量存在较大差异，土壤类型也有明显不同。每个试验地选取山桐子苗圃1个，苗木种类为播种裸根苗，苗龄为0.3-0.7。由于四川盆地的安州区试验地苗木培育采用了截根技术，苗木长势明显优于其他3个试验地，其调查测定数据代表性不强。为保证标准的普适性和客观性，故将安州试验地的数据不纳入统计分析。用于分析的3个试验地概况见表1。

表1 试验地概况Tab.1 The general situation of experimental field

2 研究方法

2.1 调查测定方法

采用典型样方和随机抽样相结合的方法，在3个山桐子试验地苗圃中分别设置3×3 m典型样方1个，在样方内随机抽取苗木，按照《主要造林树种苗木质量分级》[13]要求，测定其苗高、地径、主根长、I级侧根数等4个形态指标。苗高、主根长使用钢卷尺测量，精度为1 cm，地径使用游标卡尺测量，精度为0.05 cm。Ⅰ级侧根数计数长度大于5 cm的Ⅰ级侧根。

2.2 数据分析软件

采用Microsoft Office Excel 2016和IBM SPSS Statistics 23。

2.3 分级方法

“正态分布”法：计算出高径比、各指标平均值和标准差，将其中大于或小于平均数加减3倍标准差的样株剔除后，重新计算平均值和标准差。以地径、主根长、Ⅰ级侧根数平均值+0.8倍标准差为Ⅰ级苗临界值，平均值减1倍标准差为Ⅱ级苗临界值，地径临界值乘高径比平均值为苗高的临界值[5]。

“K-均值聚类”法：运用SPSS软件进行K-均值聚类算法的多次迭代收敛，确定最终聚类中心，对聚类结果进行方差分析，以聚类中心值作为等级划分参考值，以聚类中心值—标准差来确定苗木临界值[8]。

3 结果与分析

3.1 区域划分和指标确定

对2个区域苗木质量进行差异显著性分析，结果见表2。由表2可见，盆周边缘山地的地径、苗高、主根长、Ⅰ级侧根数均在0.05水平显著高于四川盆地，高径比虽低于四川盆地，但在0.05水平上差异不显著。说明盆周边缘山地苗木质量优于四川盆地。这可能与气候、土壤差异（见表1）有关，同时也印证了杜阳平等得出的四川盆中丘陵区为山桐子一般适宜区的结论[17]。因此，山桐子苗木质量分级标准应分区域分别制定。在指标选取上，因地径、苗高、主根长、Ⅰ级侧根数4个指标在区域间均表现出显著性差异，结合国家和省级标准中苗木质量的判定指标，故将地径、苗高、主根长、≥5 cm的Ⅰ级侧根数4个指标作为山桐子苗木质量的分级指标。

3.2 分级方法对比

运用两种方法确定的指标临界值及计算得出的苗木合格率见表3。由表3可以看出，K-均值聚类法的苗高、地径临界值均高于正态分布法。K-均值聚类法的苗木合格率分别为65%、56%，正态分布法为82%、77%。说明用正态分布法确定的指标临界值比K-均值聚类法低。究其原因是在苗木生产中，育苗密度往往会偏大，苗木个体之间存在激烈竞争，大规格苗木会偏少，使得相关指标分布频率不完全符合标准的正态分布，实际上会偏右[5]。若按照K-均值聚类法分级，山桐子苗木合格率会偏低，平均合格率仅60%，与生产实际不吻合。综上，山桐子苗木质量分级采用正态分布法划分的分级区间更合理，对生产才更具有指导意义[20]。

表2 不同区域苗木生长情况Tab.2 Seedling growth in different areas

表3 两种分级方法对比Tab.3 Comparison of two grading methods

3.3 拟合修正

采用国家标准的判定方法，对所有样本苗木进行逐株判定，首次拟合结果见表4。由表4可知，盆周边缘山地、四川盆地合格苗比例分别82%、77%，符合80%左右的要求，这表明Ⅱ苗临界值设置比较合理。但两个区域的Ⅰ级苗比例均偏低，不足10%。因此，需对Ⅰ级苗临界值进行修正，降低其标准值。具体修正方法为，以地径、主根长、Ⅰ级侧根数“平均值＋0.X倍标准差”作为新的临界值，以地径新临界值乘以平均高径比作为苗高新临界值，临界值确定后，再依次对450株苗木进行逐株判定。通过反复拟合修正，最终确定山桐子苗木质量分级指标临界值，拟合修正后结果见表5。

4 讨论

研究表明，在盆周边缘山地和四川盆地区采用相同技术培育的山桐子苗木，其生长具有明显差异性，故山桐子苗木质量分级指标临界值应分区域确定。运用正态分布法和K-均值聚类法对苗木质量形态指标进行分级研究，结果表明正态分布法分级得出的苗木总合格率比K-均值聚类法更接近生产实际。由于苗木各形态指标并非标准正态分布，通过样本拟合判断发现，划分的I级苗比例偏低。因此有必要对I级苗指标临界值进行多次拟合修正，在不改变整体合格率前提下，将I级苗比例调控到30%左右，最终确定了1年生山桐子播种苗质量分级指标临界值。考虑到山桐子苗木在规模化生产时密度往往会偏大，特别是大规格苗木和留床苗的空间竞争加剧，建议在山桐子苗圃地中适当减少单位面积播种量或适时进行间苗, 合理降低苗木栽植密度, 同时加强水肥抚育管理, 以缓解个体间竞争状况[21]。本研究侧重于形态指标分级的分析，在实际制定苗木标准时，还应在苗木质量等级判定中充分考虑苗木的顶芽、植株色泽、有无机械损伤和病虫害等综合控制指标。