黔产毛叶木姜子苗木质量评价与分级

简才源，袁丛军，刘 娜，戴晓勇，郭贵明，李永荣，丁访军，刘发明

（1.贵州省林业调查规划院，贵州贵阳 550003；2.贵州省林业科学研究院，贵州贵阳 550005；3.贵州黔中香绿色产业有限责任公司，贵州紫云 550800）

毛叶木姜子（Litsea mollis）为樟科（Lauraceae）木姜子属落叶灌木或小乔木[1]，在我国广东、广西、湖南、湖北、四川、贵州、云南和西藏东部等地均有分布；主要生长在海拔600 ～2 800 m 的山坡灌丛或阔叶林中。毛叶木姜子的果实对缓解和治疗腹泻、气胀等效果较好，根可用于治疗劳伤、气痛等[1]。林婷等[2]对毛叶木姜子的天然林群落组成、开花情况和种群结构变化等进行研究；刘均利等[3]从萌条、培养基筛选及组培苗移栽等方面对毛叶木姜子进行研究，为毛叶木姜子组培快繁提供技术路线；曹剑等[4]从外植体获取时间、消毒和抗褐变等方面进行研究，建立毛叶木姜子组培无菌体系；赏霞飞[5]对毛叶木姜子的化学成分进行提取和分析，得到多个具有明显抗炎活性的化合物；全国林木种子标准化技术委员会[6]研究制定了毛叶木姜子育苗技术规程，为规范化苗木培育提供参考。林木种苗是林业高质量发展的重要基础，前人对毛叶木姜子的研究以苗木培育和资源开发为主，关于其苗木质量评价和分级的相关研究尚未见报道，在国家和贵州省主要造林树种苗木质量等级目录中也未有记载[7-8]，因此开展毛叶木姜子苗木质量评价与分级研究非常必要。

苗木质量分级研究多采用（平均值± 标准差）和逐步聚类两种方法[9-15]。本研究在参考前人方法的基础上，采用快速聚类方法进行苗木质量分级，具体方法不同，但内在逻辑相通。

本研究以大田裸根苗为材料，测定1年生毛叶木姜子裸根苗的生长指标，运用方差分析（多重比较）、主成分分析和聚类分析等方法，对相关生长指标进行质量分析评价，并采用快速聚类方法对苗木分级标准进行探讨，为贵州区域毛叶木姜子造林苗木筛选、苗木质量检测提供依据，也可为制定毛叶木姜子苗木质量等级标准提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

选择3 个育苗点，分别位于贵州中部地区的安顺市西秀区安顺茶场（简称：西秀）（106°126′E，26°38′N）及紫云县猫营镇狗场村（简称：紫云A）（106°11′E，25°90′N）和长兴村（简称：紫云B）（106°08′E，25°98′N）。安顺茶场年均气温14.3 ℃，年均无霜期291 天，年均日照时长1 085.3 h，年均降水量1 244.2 mm，土壤为黄壤，土层厚度80 cm；紫云县年均气温15.3 ℃，年均无霜期288天，年均日照时长1 294.5 h，年均降水量1 291.4 mm，土壤为黄棕壤，土层厚度40 cm。

1.2 材料

供试材料为1年生毛叶木姜子大田裸根苗。2018年9—10月，在紫云县猴场镇（106°14′E，25°24′N）采集种子，种子均采自同一株母树，树龄8年，生长健壮，种子成熟；堆沤后，搓揉去除种子外种皮，水选去除杂质、霉烂和不饱满的种子，然后沙藏。2019年2月20日播种；2020年1月20日调查苗木生长状况。3 个育苗地点采用的育苗方法一致；西秀区育苗点部分苗木死亡，测量时的苗木密度低于紫云县两个育苗点。

1.3 现场调查

采用随机抽样法对苗木进行调查。采用游标卡尺（精确至0.01 cm）、钢卷尺等工具测定苗木的地径、苗高、冠幅和枝下高，统计分枝数，每个育苗点3个重复，共调查703 株；其中，紫云A 330 株，紫云B 270株，西秀103株。

1.4 数据处理

采用WPS 软件进行数据统计，运用3σ 准则分别对3 个地点的异常数据进行剔除；为使地径和苗高两个指标的数值在同一尺度下进行分析，对数据进行标准化计算。数据标准化计算公式为[9]：

式中，Zij为标准化值；Xij为所观测苗木j（1，2，3……）的苗高或地径；Xi(max)和Xi(min)分别为所观测总体样本中苗高或地径的极大值和极小值。

采用SPSS 21.0 软件对3 个育苗点苗木的生长指标进行方差分析，并在方差分析的基础上进行LSD 多重比较；对地径、苗高、冠幅和分枝数4 个指标进行Kaiser-Meyer-Olkin 和Bartlett 检验及主成分分析。

通过方差分析和主成分分析，选取地径、苗高作为苗木质量评价和分级的量化指标；采用SPSS 21.0软件对标准化数据进行快速聚类分析。设置3个聚类数量，迭代计算至聚类中心内没有改动并达到收敛，得出苗木分级聚类中心；计算各级苗的聚类半径（d）；以各级别最终聚类中心为圆心，以d为半径，确定临界值；过大的苗木在Ⅰ级苗上方，过小的苗木在Ⅱ级苗下方，确定各级别苗木的分级下限[9-12]。

式中，k= 1，和分别表示各级别苗高和地径标准化值的标准差。

2 结果与分析

2.1 不同育苗点苗木生长比较

平均地径、苗高和冠幅均表现为西秀＞紫云A ＞紫云B；平均枝下高表现为西秀＞紫云B ＞紫云A；平均分枝数表现为紫云A ＞西秀＞紫云B（表1）。西秀的平均地径、苗高、冠幅和枝下高均显著高于紫云A 和紫云B（P＜0.05）；西秀和紫云A 的平均分枝数均显著高于紫云B（P＜0.05）；紫云A 的平均冠幅显著高于紫云B（P＜0.05）；紫云B 的平均枝下高显著高于紫云A（P＜0.05）。

表1 不同育苗点苗木生长指标Tab.1 Growth indexes of seedlings in different locations

2.2 苗木质量评价与分级指标选取

枝下高一般用于评价大树的经济性，对于1年生小苗质量评价的意义和重要性均不大，因此不将其作为毛叶木姜子苗木质量评价与分级的主成分分析指标。对地径、苗高、冠幅和分枝数进行Kaiser-Meyer-Olkin 检验，结果为0.744，Bartlett 检验的相伴概率为0.00，表示变量间的相关性较强，方差齐性，该4个指标（原变量）可进行主成分分析。

第1主成分的初始特征值大于1，但贡献率仅为61.998%，表达的原始信息量不足，需取到第2 主成分，累积贡献率为81.839%，可表达足够的信息。因此，提取前两个主成分（表2）。

表2 特征值和方差贡献率Tab.2 Eigenvalues and variance contribution rates

第1主成分中，地径、冠幅和苗高的特征向量较高，说明第1 主成分主要由地径、冠幅和苗高决定；第2 主成分中，分枝数的特征向量较高，说明第2 主成分主要由分枝数决定（表3）。在毛叶木姜子苗木质量评价与分级中，可使用地径、苗高和冠幅为主要评价指标，分枝数为辅助评价指标。毛叶木姜子1年生苗分枝点过低，造林时通常将低矮的枝条剪除，待主干长到适当高度后再留结果枝，因此，最终选取苗木质量评价与分级指标时，剔除分枝数，选取更易准确测定的地径、苗高为苗木质量评价与分级的量化指标，冠幅为直观判断指标。

表3 旋转主成分特征向量Tab.3 Feature vectors of rotating principal component

2.3 聚类与苗木分级

对分级量化指标地径和苗高进行聚类分析，得出最终聚类中心（表4）。通过公式（2），计算出Ⅰ、Ⅱ级苗的聚类半径，分别为dⅠ= 0.19、dⅡ= 0.15。Ⅰ、Ⅱ级苗的最终聚类中心为Ⅰ1（0.69，0.74）、Ⅱ2（0.44，0.53），计算得出Ⅰ、Ⅱ级苗的下限分别为Ⅰ1（0.56，0.60）、Ⅱ2（0.35、0.42），据此作图（图1）。将公式（1）代入数据计算，得出Ⅰ、Ⅱ级苗下限标准。Ⅰ级苗：地径≥1.18 cm，苗高≥77.60 cm，冠幅完整、均匀；Ⅱ级苗：地径≥0.89 cm，苗高≥60.30 cm，冠幅完整；Ⅲ级苗：地径＜0.89 cm，苗高＜60.30 cm，冠幅损伤。按此分级标准检验苗木，地径和苗高两个指标均达到相应的标准，方可计入相应级别，如其一不达，则降为下一级[13]。

图1 苗木质量分级临界值（标准化数据）Fig.1 Critical values of seedling quality classification(standardized data)

表4 苗木质量分级聚类中心Tab.4 Clusteringcentersofseedlingqualityclassification (cm)

2.4 育苗点苗木分级结果

依据苗木质量分级标准，对紫云A、西秀和紫云B 育苗点的苗木进行分级（表5）。紫云A 育苗点调查样株330 株；其中，Ⅰ级苗75 株，占总抽样株数的22.73%；Ⅱ级苗191 株，占比57.88%；Ⅲ级苗64 株，占比19.39%。西秀育苗点调查样株103株；其中，Ⅰ级苗24 株，占总抽样株数的23.30%；Ⅱ级苗46 株，占比44.66%；Ⅲ级苗33 株，占比32.04%。紫云B 育苗点调查样株270 株；其中，Ⅰ级苗25 株，占总抽样株数的9.26%；Ⅱ级苗151 株，占比55.93%；Ⅲ级苗94 株，占比34.81%。合格苗占比表现为紫云A ＞西秀＞紫云B；西秀育苗点的Ⅰ级苗占比最高，说明西秀的苗更壮。苗木分级结果与生长指标分析结果基本一致。

表5 不同育苗点苗木质量分级Tab.5 Seedling quality classification in different locations

3 讨论与结论

以地径和苗高作为苗木质量评价和分级的主要指标[9-19]，是科学研究和实际工作中的一致结论。多年的观察和研究表明，地径和苗高测定难度低、准确度高且稳定度高，冠幅易受相互挤压影响，测量的精准度较低。为便于运输和提高苗木种植成活率，在起苗运输和栽植过程中，会对冠层进行修剪，仅保留少量枝条和叶片，在苗木质量评价指标体系中，分枝数、枝下高等指标重要性较低。因此，毛叶木姜子苗木质量评价以地径、苗高为量化指标，以冠幅为直观判断指标，主要从形态完整性、均匀性和损伤性上进行判别；如遇冠幅修剪，以地径和苗高为主要指标。在苗木出圃及工程造林苗木检验和评价的过程中，有检疫性病虫害、断梢和根系缺失严重的苗木一般作不合格处理。

对比前人苗木质量分级的相关研究，1年生闽楠（Phoebe bournei）[10]、青钱柳（Cyclocarya paliurus）[11]、火力楠（Michelia macclurei）[15]和米老排（Mytilaria laosensis）[19]等大田裸根苗的苗木质量分级标准与毛叶木姜子有一定差异，苗木质量分级的主要影响因素可能是树种本身的生长特性。

以本研究得出的标准检验西秀区和紫云县培育的毛叶木姜子苗木，结果与生长指标分析结果基本一致，说明该分级标准适用于贵州地区培育的毛叶木姜子裸根苗。西秀育苗点苗木的平均地径、苗高和冠幅均显著高于紫云A 和紫云B，其Ⅰ级苗占比最高。毛叶木姜子抗旱性差[20]，3 个地点的年均气温、无霜期、日照时长和降水量等气候条件相差极小，但西秀育苗点在夏季干旱时未及时浇水，导致部分苗木死亡，后期苗木密度低于紫云A 和紫云B，因此苗木生长空间更充分，苗木各生长指标（除平均分枝数外）均高于紫云A 和紫云B。合理的育苗密度可能有利于毛叶木姜子合格苗苗木产出，后续可开展育苗密度试验。