黎明 黃柏華 韋葉橋 梁福江 曾冀

摘要：【目的】探討適合降香黃檀輕基質(zhì)容器苗分級的方法和標準，為制定降香黃檀苗木培育技術(shù)規(guī)程提供參考依據(jù)?！痉椒ā坷幂p基質(zhì)培育降香黃檀實生苗，于苗齡9個月時測定苗高（H）、地徑（D）、地上和地下部分生物量，計算每株苗木的總生物量、高徑比及莖根比；應用相關(guān)分析法確定降香黃檀苗木的質(zhì)量分級指標，采用逐步聚類、快速聚類和平均值±標準差劃分降香黃檀苗木的分級標準；根據(jù)分級標準確定苗木的級別并開展造林試驗，比較分析各級別苗木的造林效果，對成活苗木進行重新分級?！窘Y(jié)果】應用平均值±標準差法分級的降香黃檀合格苗（I和II 級苗）所占比例及造林9個月后各級別苗木的存活情況優(yōu)于逐步聚類和快速聚類法；將造林9個月后成活的苗木進行重新分級發(fā)現(xiàn)，應用平均值±標準差法確定的合格苗有10.5%轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹壝?，?.8%和37.9%的Ⅲ級苗（不合格苗）分別轉(zhuǎn)變?yōu)棰窈虸I 級苗，采用逐步聚類和快速聚類兩種方法分級的合格苗轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹壝绲谋嚷史謩e為23.2%和53.0%，Ⅲ級苗轉(zhuǎn)變?yōu)楹细衩绲谋嚷史謩e為53.0%和80.2%?！窘Y(jié)論】降香黃檀輕基質(zhì)容器苗適宜采用平均值±標準差法進行分級，其分級標準為：I 級苗H≥55.3 cm，D≥7.9 mm；II 級苗24.4 cm≤H<55.3 cm，4.7 mm≤D<7.9 mm；Ⅲ級苗H<24.4 cm，D<4.7 mm。

關(guān)鍵詞： 降香黃檀；輕基質(zhì)容器苗；苗木分級標準；相關(guān)分析；平均值±標準差法；造林效果

中圖分類號： S723.4 文獻標志碼：A 文章編號：2095-1191（2016）12-2103-05

Abstract：【Objective】Grading method and standard for Dalbergia odorifera T. Chen seedlings in containers with light media were investigated in order to provide reference for formulating cultivation technique regulations. 【Method】Taking D. odorifera T. Chen seedlings in containers with light media as materials， seedling height（H）， ground diameter（D）， aboveground biomass and underground biomass were measured when the seedlings were nine-month-old. Then total biomass， seedling height to ground diameter ratio and shoot to root ratio were calculated. Using correlation analysis to determine D. odorifera T. Chen seedling quality grading indexes， and using gradual clustering， k-means clustering and mean ± standard deviation to divide seedling grading standard. The seedlings were graded according to the classification standard and afforestation experiment was conducted. Afforestation effects of seedlings at different grades were compared and analyzed. The survival seedlings were re-graded. 【Result】The proportion of qualified seedlings（gradeⅠandⅡ） and survival seedlings after nine months of planting graded by mean ± standard deviation were better than those graded by gradual clustering and k-means clustering. Reclassification of survival seedlings nine months after out-planted showed that in mean ± standard deviation method， 10.5% of the qualified seedlings transferred into grade Ⅲ，1.8% of grade Ⅲ seedlings（unqualified seedlings）transferred into gradeⅠ， and 37.9% of grade Ⅲ seedlings（unqualified seedlings）transferred into grade Ⅱ. In terms of gradual clustering， 23.2% of the qualified seedlings transferred into grade Ⅲ，53.0% of grade Ⅲ seedlings transferred into qualified seedlings. In k-mean clustering， 53.0% of the qualified seedlings transferred into grade Ⅲ，and 80.2% of grade Ⅲ transferred into qualified seedlings. 【Conclusion】Mean ± standard deviation is suitable for classification of D. odorifera T. Chen seedlings in containers with light media， and the grading standard is as follows：gradeⅠH≥55.3 cm， D≥7.9 mm； gradeⅡ24.4 cm≤H<55.3 cm， 4.7 mm≤D<7.9 mm； grade Ⅲ H<24.4 cm， D<4.7 mm.

Key words： Dalbergia odorifera T. Chen； light media container seedling； seedling grading standard； correlation analysis； mean ± standard deviation method； afforestation effect

0 引言

【研究意義】降香黃檀（Dalbergia odorifera T. Chen）別名黃花梨、花梨木，為國家二級保護植物，天然分布于我國海南，廣東、廣西、福建及云南等地亦有大規(guī)模引種栽培（倪臻等，2008；孟慧等，2010）。降香黃檀不僅木材堅硬，是制作名貴家具、雕刻工藝品的上等用材，且具有較高的生態(tài)價值和藥用價值（梁建平，2003），市場上供不應求，其野生資源已瀕臨枯竭（羅文揚等，2009）。發(fā)展降香黃檀人工林是解決市場需求與資源枯竭矛盾的最佳方法，但市場上供應的降香黃檀苗木尚無統(tǒng)一的分級標準，質(zhì)量優(yōu)劣并存，制約了降香黃檀產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。與常規(guī)容器育苗相比，輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器育苗具有重量輕、容器小、可進行空氣修根、適合工廠化生產(chǎn)及運輸容易、造林效果好等優(yōu)點（張建國等，2007）。本課題組結(jié)合“珍貴樹種輕基質(zhì)工廠化育苗技術(shù)研究與示范”項目，已篩選出適合降香黃檀苗木生長的輕基質(zhì)配方（賈宏炎等，2015），且正在大力推廣降香黃檀輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器苗造林。由于苗木質(zhì)量的優(yōu)劣直接關(guān)系造林的成敗和林分的生產(chǎn)力（劉勇，2000；侯元兆，2007），因此，苗木分級對于降香黃檀規(guī)?；⒁?guī)范化種植至關(guān)重要?！厩叭搜芯窟M展】陳曉波等（2002）采用平均值±標準差法對蒙古櫟、楊斌等（2006）及馬躍等（2012）應用逐步聚類法分別對鐵力木和望天樹開展了苗木分級研究。在降香黃檀苗木分級研究方面，方碧江（2009）在閩南地區(qū)、周雙清等（2015）在海南應用逐步聚類分析法研究了6個月生降香黃檀常規(guī)容器苗的分級標準，其合格苗的指標分別為苗高≥18.9 cm、地徑≥2.7 mm和苗高≥41.7 cm、地徑≥1.9 mm；郭俊杰等（2016）研究認為，開展造林效果試驗有助于將苗木分級與造林生產(chǎn)緊密結(jié)合起來，使分級標準更可靠?！颈狙芯壳腥朦c】目前，針對降香黃檀輕基質(zhì)容器苗進行分級并進行造林效果試驗的研究鮮見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】以9個月生降香黃檀輕基質(zhì)容器苗為研究對象，應用逐步聚類、快速聚類和平均值±標準差法進行分級，比較分析各級別苗木的造林效果，旨在劃分降香黃檀輕基質(zhì)容器苗的分級標準，為制定降香黃檀苗木培育技術(shù)規(guī)程提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1. 1 育苗地和造林地概況

育苗地點在廣西憑祥市中國林業(yè)科學院熱帶林業(yè)實驗中心白云實驗場苗圃，屬于南亞熱帶季風氣候，年均氣溫21.4 ℃，最熱月（7月）平均氣溫27.6 ℃，極端最高氣溫39.8 ℃，最冷月（1月）平均氣溫13.1 ℃，極端最低氣溫-1.0 ℃，年降水量1200～1400 mm，干濕季節(jié)明顯，4～9月為雨季（雨熱同季）。造林地點在中國林業(yè)科學院熱帶林業(yè)實驗中心哨平實驗場（東經(jīng)22°02′52″、北緯22°02′52″），海拔230 m，屬桉樹采伐跡地，陽坡，坡度約13°，位于坡中部，土壤為紫色土。

1. 2 試驗材料

降香黃檀種子采自中國林業(yè)科學院熱帶林業(yè)實驗中心石山樹木園。兩種輕基質(zhì)材料松樹皮和鋸末取自當?shù)啬静募庸S或林區(qū)?？山到獾臒o紡布網(wǎng)袋卷（制作輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器用）購自安徽安慶市億科育苗材料有限公司。育苗所用輕基質(zhì)配方為漚制的松樹皮、鋸末和碳化松皮按6∶3∶1的體積比例配置而成。

1. 3 試驗方法

1. 3. 1 網(wǎng)袋容器制作及苗木管理 松樹皮、鋸末和碳化松樹皮的堆漚及輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器的制作參照蒙彩蘭等（2007）和郭文福等（2010）的方法進行處理。于2014年3月初播種，3月中旬將降香黃檀芽苗移栽到輕基質(zhì)網(wǎng)袋容器后，保持基質(zhì)濕潤，每周施2000～5000 mg/L復合肥或尿素1次，根據(jù)苗木生長情況逐漸加大施肥濃度，其他管理措施與常規(guī)育苗相似。

1. 3. 2 樣苗選取及指標測定 2014年12月中旬，從苗圃隨機抽取835株降香黃檀苗，按照抽取順序編號、掛牌，測定苗高和地徑，進一步從835株降香黃檀苗中隨機抽取415株作為樣苗，逐株洗除基質(zhì)后，將地上和地下部分剪下分別裝入紙袋，置于60 ℃烘箱干燥48 h至恒重，用電子天平（精度為0.001 g）稱量各樣苗的地上和地下部分生物量。計算高徑比（苗高/地徑），參考陳秋夏等（2011）的方法計算莖根比和質(zhì)量指數(shù)。

莖根比=地上部分生物量/地下部分生物量

質(zhì)量指數(shù)=苗木總生物量/（高徑比+莖根比）

1. 3. 3 造林效果試驗 應用逐步聚類、快速聚類和標準差±平均值法確定余下420株降香黃檀苗的級別，2015年3月10日在哨平實驗場開展造林試驗。造林前經(jīng)煉山、清理林地后，按照株行距2 m×2 m、穴規(guī)格50 cm×50 cm×30 cm、施基肥（桐麩與鈣鎂磷肥按1∶1的質(zhì)量比混合）1.0 kg/穴進行種植，造林后其他管理措施與常規(guī)生產(chǎn)林相似。試驗采用完全隨機排列方式，面積約0.168 ha。造林1周時測定苗高和地徑，2015年12月上旬調(diào)查存活率。

采用上述3種苗木分級方法對造林9個月后保存的苗木進行重新分級，比較三者之優(yōu)劣，最終確定苗木分級標準。

1. 4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)應用SSPS 16.0進行方差分析和相關(guān)分析。

2 結(jié)果與分析

2. 1 苗木分級質(zhì)量指標的確定

由表1可知，降香黃檀苗地下生物量與其他質(zhì)量指標均呈極顯著相關(guān)（P<0.01，下同）；苗高和地上生物量與莖根比相關(guān)不顯著（P>0.05，下同），與其他指標呈極顯著相關(guān)；地徑與高徑比、莖根比相關(guān)不顯著，與其他指標呈極顯著相關(guān)。鑒于地徑、苗高指標與其他指標的相關(guān)性較密切，且在生產(chǎn)管理中較直觀和容易測取，為了便于生產(chǎn)上應用，將其選為降香黃檀輕基質(zhì)容器苗分級的質(zhì)量指標。

2. 2 苗木的分級結(jié)果

2. 2. 1 逐步聚類法分級結(jié)果 從415株樣苗中分別找出苗高、地徑觀測值的最大值和最小值，計算各樣苗苗高和地徑的標準化值并求和后排序，于變化明顯處將樣苗初步分為三級，計算各級樣苗苗高和地徑標準化值的平均值，并以此平均值作為各級樣苗的凝聚中心，計算每株樣苗與各凝聚中心的距離，最后依據(jù)最短距離原則判定樣苗所屬的級別。經(jīng)12次聚類修訂后樣苗分級結(jié)果保持不變，最終得到Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級樣苗的凝聚中心分別為XⅠ（0.64，0.74）、XⅡ（0.34，0.50）和XⅢ（0.15，0.28），并計算每個級別樣苗苗高和地徑標準方差之和的平方根作為該級別的半徑。將凝聚中心和半徑按照相同比例尺轉(zhuǎn)繪至方格紙上，即可讀出Ⅰ級苗的苗高和地徑標準化值下限為0.52和0.60，Ⅱ級苗的苗高和地徑標準化值下限為0.26和0.38。將這些值轉(zhuǎn)化為初始值，即獲得降香黃檀苗的分級標準（表2）。

2. 2. 2 快速聚類法分級結(jié)果 參考倪雪梅（2010）的方法，根據(jù)實際情況先將聚類數(shù)目分為3類，再依據(jù)415株樣苗高和地徑觀測值確定3個有代表性的數(shù)據(jù)作為初始類中心，計算每株樣苗與3個聚類中心點的歐氏距離，并依照最短距離的原則，將樣苗分派到各類中心點所在的類中，形成新的3類，即完成第1次迭代過程；此后重新計算每個類中各變量的均值，以均值點作為新類的中心點，重復上述兩步計算過程，直至達到終止迭代的要求為止；經(jīng)6次迭代過程聚類分析結(jié)束，即得到降香黃檀苗木的最終聚類中心、分類結(jié)果及其分級標準（表2）。

2. 2. 3 平均數(shù)±標準差法分級結(jié)果 計算415株樣苗苗高和地徑的平均值和標準差，將平均值+標準差和平均值-標準差分別作為Ⅰ和Ⅱ級苗的下限值，即得到降香黃檀苗木的分級標準（表2）。

2. 2. 4 不同分級方法結(jié)果比較 由表2可知，根據(jù)3種分級方法得出的苗木分級結(jié)果，各級別間苗高、地徑均呈極顯著差異（P<0.01）。相對于逐步聚類和快速聚類法，采用平均值±標準差法進行降香黃檀輕基質(zhì)容器苗分級，其Ⅲ級苗的比例明顯降低，Ⅱ級苗的比例明顯升高，Ⅰ級苗比例變化不明顯；Ⅰ和Ⅱ級苗所占比例為78.1%，明顯高于逐步聚類法的63.8%和快速聚類法的56.2%。生產(chǎn)實踐中往往將Ⅰ和Ⅱ級苗視為合格苗（Ⅲ級苗為不合格苗），從其所占比例看，開展降香黃檀輕基質(zhì)苗木分級以平均值±標準差法優(yōu)于逐步聚類和快速聚類法。

2. 3 造林效果比較

造林是評價苗木質(zhì)量優(yōu)劣最有效的方法，質(zhì)量優(yōu)的苗木能明顯提高造林成活率和幼林生長量。相關(guān)分析結(jié)果（表3）表明，造林后 9個月降香黃檀的苗高、地徑與造林前的苗高、地徑、高徑比呈顯著（P<0.05，下同）或極顯著正相關(guān)，苗高凈增長與苗高、地徑呈顯著或極顯著正相關(guān)，與高徑比相關(guān)不顯著，地徑凈增長與苗高、高徑比呈顯著正相關(guān)，與地徑相關(guān)不顯著。說明采用苗高和地徑作為降香黃檀輕基質(zhì)容器苗的分級質(zhì)量指標合理、可行。

比較3種分級方法分級苗木的造林效果（表4）可知，根據(jù)逐步聚類和快速聚類法分級標準分級的Ⅰ和Ⅱ級苗造林存活率均在95.0%以上，明顯高于Ⅲ級苗的存活率，采用平均值±標準差法分級標準分級的降香黃檀苗Ⅰ級苗造林存活率在95.0%以上，Ⅱ和Ⅲ級苗造林存活率明顯降低，僅88.7%和77.0%。3種方法分級的苗木造林9個月后，Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ級苗的地徑和苗高均呈顯著或極顯著遞減趨勢，苗高和地徑比造林前有較大幅度增長。

進一步應用3種分級方法對造林9個月后存活的苗木進行重新分級，結(jié)果（表4）表明，采用平均值±標準差法分級，有5.3%的Ⅰ級苗和5.2%的Ⅱ級苗（合計為10.5%）轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹壝纾?.8%和37.9%的Ⅲ級苗分別轉(zhuǎn)變?yōu)棰窈廷蚣壝?；采用逐步聚類法分級，?.4%的Ⅰ級苗和13.8%的Ⅱ級苗（合計為23.2%）轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹壝纾?.6%和44.4%的Ⅲ級苗（合計為53.0%）分別轉(zhuǎn)變?yōu)棰窈廷蚣壝?；采用快速聚類法分級，?4.6%的Ⅰ級苗和49.1%的Ⅱ級苗轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹壝纾?9.8%和60.4%的Ⅲ級苗（合計為80.2%）分別轉(zhuǎn)變?yōu)棰窈廷蚣壝??？梢?，應用平均值±標準差法分級的苗木造?個月后其合格苗轉(zhuǎn)變?yōu)椴缓细衩绲谋壤黠@低于逐步聚類法和快速聚類法，從造林效果看，平均值±標準差法更適用于對降香黃檀輕基質(zhì)苗木進行分級。

3 討論

本研究相關(guān)分析結(jié)果表明，降香黃檀輕基質(zhì)容器苗的苗高、地徑與多數(shù)苗木質(zhì)量指標呈顯著或極顯著相關(guān)，而且造林后9個月的苗高、地徑及苗高凈增長與初始苗高、地徑亦呈顯著或極顯著相關(guān)，說明采用苗高和地徑作為降香黃檀輕基質(zhì)容器苗的分級質(zhì)量指標是合理的。

利用平均值±標準差法確定降香黃檀輕基質(zhì)苗分級標準，其分級效果優(yōu)于逐步聚類和快速聚類法。具體而言，其一，應用平均值±標準差法分級的合格苗（Ⅰ和Ⅱ級苗）所占比例明顯大于逐步聚類和快速聚類法，前者合格苗（Ⅰ和Ⅱ級苗）所占比例為78.1%，后兩種方法所占比例分別為63.8%和56.2%；其二，逐步聚類和快速聚類法分級的各級別苗木造林后其Ⅰ和Ⅱ級苗存活率均在95.0%以上且差異不明顯，而平均值±標準差法分級的各級別苗木造林后Ⅰ級苗成活率在95%以上，與Ⅱ和Ⅲ級苗的造林成活率差異明顯；其三，對造林9個月后的存活苗木進行重新分級發(fā)現(xiàn)，采用平均值±標準差法分級，其合格苗（I和II級苗）中僅10.5%轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹壝?，不合格苗（Ⅲ級苗）僅1.8%轉(zhuǎn)變?yōu)棰窦壝?，而采用逐步聚類和快速聚類兩種方法分級，其合格苗（I和II級苗）轉(zhuǎn)變?yōu)棰蠹壝绲谋壤謩e高達23.2%和53.0%，不合格苗（Ⅲ級苗）轉(zhuǎn)變?yōu)棰窦壝绲谋嚷室喾謩e達8.6%和19.8%。此外，從統(tǒng)計分析的工作量等方面考慮，相對于逐步聚類和快速聚類法，平均值±標準差法的數(shù)據(jù)統(tǒng)計簡單、工作量較小，且也便于生產(chǎn)上應用。

依據(jù)本研究確定的降香黃檀輕基質(zhì)容器苗分級標準，9個月生降香黃檀合格苗（Ⅰ和Ⅱ級苗）的地徑、株高分別在4.7 mm和24.4 cm以上，地徑明顯高于方碧江（2009）、周雙清等（2015）的6個月生合格苗（2.7 mm和18.9 cm；1.9 mm和41.7 cm），而苗高則介于后兩者之間，可能與種源、基質(zhì)、氣候及苗齡不同等多種因素有關(guān)。但考慮到苗高適中、粗壯的降香黃檀苗造林效果表現(xiàn)更佳，培育9個月的苗木可能更適合用于造林。

4 結(jié)論

降香黃檀輕基質(zhì)容器苗分級適宜采用平均值±標準差法，即以平均值加標準差作為I級苗地徑和苗高的下限，平均值減標準差作為II級苗地徑和苗高的下限，具體分級標準為：I級苗H≥55.3 cm，D≥7.9 mm；II級苗 24.4 cm≤H<55.3 cm，4.7 mm≤D<7.9 mm；Ⅲ級苗H<24.4 cm，D<4.7 mm。

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（責任編輯 思利華）