貴州不同區(qū)域閩楠裸根苗的生長評價與苗木分級

簡才源，韋小麗＊，段如雁，付正祥，張 怡，王櫻琳

（1.貴州大學(xué) 林學(xué)院，貴州 貴陽550025；2.三都縣林業(yè)局，貴州 三都558100）

閩楠〔Phoebebournei（Hemsl.）Yang〕屬樟科常綠大喬木，其木材紋理直，結(jié)構(gòu)細密，芳香，不易變形及蟲蛀，也不易開裂，是建筑及高檔家具等的優(yōu)質(zhì)用材[1]。由于閩楠質(zhì)優(yōu)價高，盜砍盜伐現(xiàn)象嚴重，天然分布區(qū)中留存的大樹十分稀少，現(xiàn)存閩楠主要以零星或少量集中分布在村寨周邊，依賴于村規(guī)民俗而得以保存，且大多數(shù)瀕于衰老，已被世界自然保護聯(lián)盟（IUCN）紅皮書列為低危樹種，被中國物種紅色名錄列為易危樹種，屬國家Ⅱ級保護植物[2]?；陂}楠的稀有與昂貴，為更好地保護閩楠，開展閩楠人工培育技術(shù)研究，擴大閩楠栽培十分必要。目前，對閩楠的研究主要涉及苗木營養(yǎng)[3－4]、群落生態(tài)[5－7]、容器育苗[8－9]與種源試驗[10－11]等，關(guān)于閩楠苗木質(zhì)量評價與苗木分級僅在容器苗方面有研究報道[12]，但未見裸根苗培育及質(zhì)量評價及不同區(qū)域大田苗木質(zhì)量比較的相關(guān)報道。對此，筆者在貴州獨山、三都、從江和遵義對其進行大田育苗試驗，通過形態(tài)指標(biāo)調(diào)查，對貴州不同地理區(qū)域閩楠裸根苗進行生長評價，并對閩楠裸根苗質(zhì)量分級進行初步研究，以探明閩楠幼苗在不同地理區(qū)域的生長狀況，為閩楠苗木的培育及質(zhì)量評價提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

閩楠種子，所用種子均采自貴州從江縣。

1.2 試驗地概況

選擇在遵義、從江、三都和獨山4個縣進行育苗試驗，育苗地自然概況詳見表1。

表1 試驗地自然概況Table 1 The natural general conditions of survey site

1.3 種子處理與育苗

2011年11月將試驗用種采用混沙濕藏處理，2012年3月播種。育苗地均為當(dāng)?shù)剞r(nóng)地，以高錳酸鉀或者敵克松進行土壤消毒，以復(fù)合肥作底肥。播種量為16kg／667m2左右，條播，在6月份追施尿素1次，施肥量55kg／667m2，澆水、除草等按照日常管理，未進行遮陰，育苗期間無病蟲害發(fā)生。

1.4 調(diào)查方法

2012年12月至2013年2月苗木生長停止期進行抽樣調(diào)查。調(diào)查時遵義、從江、三都和獨山4個地點的育苗密度分別為31株／m2、60 株／m2、61株／m2和70 株／m2。每個育苗點根據(jù)育苗面積確定樣方數(shù)，采用隨機抽樣的方法設(shè)置樣方，樣方規(guī)格為1m×1m。在樣方內(nèi)調(diào)查苗木株數(shù)、每株苗高和地徑，計算樣方內(nèi)苗高和地徑的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差，以平均值、平均值±標(biāo)準(zhǔn)差的方式確定標(biāo)準(zhǔn)株的范圍，每樣方挖取9 株根系完整的標(biāo)準(zhǔn)株，測定苗高（D）、地徑（H）、主根長（L）、根幅（K）和≥5cm 長的側(cè)根數(shù)（N）。共調(diào)查樣方34 個，抽取樣苗1 967株。

1.5 數(shù)據(jù)處理

1.5.1 數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化 由于苗高和地徑的值不在同一個數(shù)量級上，在進行苗木質(zhì)量分級時為了使數(shù)據(jù)值能夠在同一水平下進行分析比較，需要對2個指標(biāo)進行標(biāo)準(zhǔn)化。公式如下：

式中，Yij為標(biāo)準(zhǔn)化值，i為苗高或地徑，j為所觀測的樣苗號（1，2，3，……，），Zi（max）、Zi（min）為觀測的樣本總體苗高或地徑的極大值、極小值。

1.5.2 數(shù)據(jù)分析 采用Excel 2007進行異常數(shù)據(jù)的剔除（3σ準(zhǔn)則）、標(biāo)準(zhǔn)化處理及生長量的計算與分析，用SPSS18.0軟件進行方差分析、主成分分析、聚類分析等。

1.6 聚類半徑

參照文獻[13－15]的方法計算各級苗的聚類半徑，計算公式：

2 結(jié)果與分析

2.1 苗高與地徑的生長比較

從表2看出，由于不同區(qū)域自然條件的差異，閩楠苗木生長存在較為明顯的差異，苗高生長依次為三都＞遵義＞獨山＞從江。三都最高，達31.1cm；從江最低，為12.4cm。在個體生長差異上，遵義的苗木高生長比較整齊，變異系數(shù)較小。閩楠苗木地徑生長仍以三都最高，為0.42cm；遵義最低，為0.16cm。不同區(qū)域地徑生長依次為三都＞獨山＞從江＞遵義，個體差異均不大。綜合比較苗高與地徑，遵義的閩楠苗生長相對較差，個體纖細，高徑比達97.2，但苗木個體均勻度較高；三都和獨山最好，但三都苗木的高徑比較大，達74.1；獨山和從江的苗木高徑比分別為42.3和44.2，多為壯苗。

2.2 根系生長

根系是樹木的重要器官，對造林成活及早期生長狀況具有決定作用。從表3可知，從江縣的閩楠裸根苗主根最長，達22.5cm；其次是獨山縣和三都縣，分別為19.64cm 和18.94cm；遵義縣的苗木主根最短，僅14.19cm?！?cm 側(cè)根數(shù)則以三都的最高，為10.9條；其次是獨山，為8.4條，不同區(qū)域間≥5cm 側(cè)根數(shù)差異顯著（P＜0.05）。根幅以遵義的最小，僅為3.58cm；其余3 個縣相差不大，為14.36～16.69cm。

表2 不同地域閩楠裸根苗苗高與地徑生長的差異Table 2 The growth difference in height and ground diameter of P.bournei seedlings in different region

表3 不同地理區(qū)域閩楠裸根苗幼苗的根系生長情況Table 3 Root growth of P.bournei seedlings in different place

2.3 閩楠苗生長指標(biāo)與環(huán)境因子的相關(guān)性

從表4看出，從江、獨山、三都和遵義4個縣培育的閩楠裸根苗苗高與年降雨量和海拔均呈極顯著相 關(guān) （P＜0.01），與年均溫相關(guān)性不顯著（P＞0.05）；地徑與年降雨量、年均溫和海拔均呈極顯著相關(guān)（P＜0.01），與降雨量相關(guān)性最強；主根長與年均溫呈極顯著相關(guān)（P＜0.01）、與海拔呈極顯著相 關(guān) （P＜0.01），與降雨量相關(guān)性不顯著（P＞0.05）；側(cè)根數(shù)與年均溫相關(guān)性不顯著（P＞0.05），與年降雨量和海拔極顯著相關(guān)（P＜0.01）；根幅與年均溫、年降雨量極顯著相關(guān)（P＜0.01），與海拔顯著相關(guān)（P＜0.05）。年降雨量和海拔是影響閩楠苗木生長的主導(dǎo)因素。

2.4 閩楠苗木質(zhì)量評價

采 用SPSS18.0軟件對苗高、地徑、主根長、≥5cm側(cè)根數(shù)和根幅5個指標(biāo)進行主成分分析，首先進行KMO 和Bartlett檢驗（KMO 為0.732，Bartlett的相伴概率為0.00），可進行主成分或因子分析。

從表5看出，按照初始特征值由大到小排列，只有前兩個成分的特征根大于1，但其累積貢獻率只有76%，表達的信息量不足原始變量的80%，若使成分的累積貢獻率達80%，則需降低特征根的取值，當(dāng)取特征根＞0.7 時，成分的累計貢獻率達91.5%，此時所提取的主成分為3個，足以表達原始變量所包含的信息。

表4 閩楠裸根苗生長指標(biāo)與環(huán)境因子的相關(guān)矩陣Table 4 Correlation matrix between growth indexes of bare－root P.bournei seedlings and environmental factors

表5 閩楠裸根苗主成分分析的特征值與方差貢獻率Table 5 Eigenvalues and variance contribution rate of bare－root P.bournei seedlings

從表6 可知，第一主成分主要表達苗高、地徑和≥5cm側(cè)根數(shù)3個指標(biāo)信息，第二主成分主要包含主根長和根幅信息，第三主成分則主要包含主根長信息。由于3個主成分分別代表了5個原始變量中56%、20.2%和15.2%的信息，因而在閩楠裸根苗質(zhì)量評價當(dāng)中，可以苗高、地徑和≥5cm 側(cè)根數(shù)為主要評價指標(biāo)，主根長和根幅作為輔助指標(biāo)，考慮到苗木出圃和造林的操作性等問題，可主要以苗高和地徑兩個指標(biāo)為主進行苗木質(zhì)量的判別。據(jù)此，閩楠裸根苗苗木質(zhì)量的綜合評價模型為Y＝0.560a＋0.202b＋0.152c。

式中，Y 為閩楠裸根苗苗木質(zhì)量評價的綜合得分，a為苗高、地徑和≥5cm 側(cè)根數(shù)等指標(biāo)，b為主根長和根幅2個輔助指標(biāo)，c為主根長指標(biāo)；每個因子的權(quán)重分別對應(yīng)3個主成分的貢獻率，3個提取主成分對苗木質(zhì)量的影響依次遞減。

2.5 苗木分級計算

2.5.1 聚類分析 根據(jù)主成分分析結(jié)果，將苗高、地徑、主根長、≥5cm 側(cè)根數(shù)和根幅均作為閩楠苗木質(zhì)量評價的重要指標(biāo)，結(jié)合造林環(huán)境與實際應(yīng)用，在生產(chǎn)實際中可以選擇苗高和地徑等容易測定的指標(biāo)作為閩楠裸根苗苗木質(zhì)量判別的主要指標(biāo)，因而以苗高和地徑兩個指標(biāo)對閩楠苗木進行分級計算。

苗木一般分為3個等級：Ⅰ～Ⅱ級苗達造林要求，為合格苗；Ⅲ級苗不符合造林要求，應(yīng)繼續(xù)培養(yǎng)。經(jīng)對234株苗木樣株的苗高和地徑進行標(biāo)準(zhǔn)化計算，采用SPSS 18.0對標(biāo)準(zhǔn)化計算結(jié)果進行快速聚類分析，設(shè)置20次迭代，經(jīng)過6次迭代達收斂；設(shè)置聚類數(shù)為3類，得到最終的聚類中心如表7所示。

表6 閩楠裸根苗3個主成分的特征向量Table 6 The eigenvector of three principal components

表7 閩楠裸根苗快速聚類法的聚類中心Table 7 The clustering center with bare－root seedling of P.bournei

表8 閩楠裸根苗不同指標(biāo)聚類間的方差分析Table 8 Analysis of variance between clusters of different index

從表8可知，3個聚類中心之間苗高和地徑的差異性均達到極顯著性水平，因而對閩楠裸根苗的聚類中心的選擇和類別的劃分科學(xué)合理、切實可行。為檢驗快速聚類結(jié)果的準(zhǔn)確性，再次利用SPSS18.0軟件對數(shù)據(jù)進行系統(tǒng)聚類分析，以平方歐氏距離（Squared Euclid Distance）對樣株的相似度進行判別，結(jié)果與采用快速聚類法得出的結(jié)果相同。

2.5.2 臨界值確定 從圖示看出，Ⅰ～Ⅱ級苗的最終聚類中心為Ⅰ1（0.6，0.63），Ⅱ2（0.27，0.46），聚類半徑dⅠ＝0.15，dⅡ＝0.11，計算得出Ⅰ～Ⅱ級苗的下限為Ⅰ1（0.50，0.52），Ⅱ2（0.22，0.37）。經(jīng)計算得，Ⅰ～Ⅱ級苗的分級標(biāo)準(zhǔn)：Ⅰ級苗H≥28.3cm，D≥0.41cm；Ⅱ級苗H≥14.8cm，D≥0.32cm。根系質(zhì)量直接關(guān)系到造林成活率的高低，雖然未應(yīng)用根系指標(biāo)進行聚類分級，但因苗高、地徑與根系存在顯著的相關(guān)性，可用其Ⅰ～Ⅱ苗的結(jié)果確定根系質(zhì)量等級，Ⅰ級苗主根長＞28.2cm，根幅＞14.2cm，≥5cm 側(cè)根數(shù)9 條；Ⅱ級苗主根長＞15.7cm，根幅＞10.9cm，≥5cm 側(cè)根數(shù)4條。

圖示 閩楠裸根苗Ⅰ～Ⅱ級苗的下限臨界值Fig.The threshold ofⅠ～Ⅱgrade of P.bournei bare root seedling

表9 不同區(qū)域閩楠裸根苗的分級結(jié)果Table 9 Seedling classification of P.bournei in different place

2.5.3 分級結(jié)果 依據(jù)得出的分級標(biāo)準(zhǔn)，對貴州4個縣的閩楠裸根苗進行分級統(tǒng)計，4個縣的苗木分級情況相差較大（表9）。其中，三都的苗最好，Ⅰ～Ⅱ級苗占91.63%；獨山次之，Ⅰ～Ⅱ級苗占47.28%；遵義質(zhì)量差，全部為Ⅲ級苗，還應(yīng)進一步培育達標(biāo)后才能出圃。

3 結(jié)論與討論

1）不同地域閩楠裸根苗的存在明顯差異，遵義苗高僅次于三都，但地徑、主根、側(cè)根和根幅均最差，且無Ⅰ～Ⅱ級苗分布。其原因是遵義育苗地海拔高、年降雨量和年均溫最低，影響苗木的生長。因而要提高苗木質(zhì)量，可提高苗圃地環(huán)境溫度、增加灌溉量等，輔之以切根、噴施壯苗劑[16]等措施。

2）在已有的研究中，進行木質(zhì)量評價多以苗高和地徑進行質(zhì)量分級，在此基礎(chǔ)上再考慮根系指標(biāo)以及苗木綜 合 指 標(biāo) （頂 芽 狀 況 及 病 蟲 害 等）[12，17－18]。在對閩楠裸根苗質(zhì)量評價當(dāng)中，應(yīng)用本研究的評價體系，首先考慮地徑，其次是高度，遵義培育的苗木雖然平均高均達Ⅱ級苗標(biāo)準(zhǔn)，但地徑達不到要求，因而苗木達不到合格標(biāo)準(zhǔn)。

3）與唐小燕等[12－14]采用人為逐步聚類分級方法確定分級聚類中心不同，本研究由于樣本量大，采用快速聚類方法對大樣本進行迭代計算得出聚類中心，結(jié)果可靠。Ⅰ 級 苗：苗高 ≥28.3 cm，地徑≥0.41cm，主根長＞28.2cm，根幅＞14.2cm，≥5 cm 側(cè) 根 數(shù)9 條；Ⅱ 級 苗：28.3 cm ＞ 苗高≥14.8cm，0.41 cm ＞ 地 徑 ≥0.32 cm，28.2cm＞ 主 根 長 ≥15.7 cm，14.2 cm ＞ 根幅≥10.9cm，9條＞5cm 側(cè)根數(shù)≥4 條。與楠木（Phoebe bournei）苗木質(zhì)量分級國家標(biāo)準(zhǔn)[19]相比，本標(biāo)準(zhǔn)制定的苗高比國標(biāo)稍低，但地徑已超過國標(biāo)。GB6000－1999 在貴州的實際應(yīng)用中，由于閩楠苗木的地理分布格局及氣候條件存在差異[20]，貴州自然環(huán)境遠不及四川和廣西，培育的閩楠苗很多達不到國家標(biāo)準(zhǔn)的要求，尤其是苗高質(zhì)量指標(biāo)偏高。因而本研究的分級結(jié)果可能更適合評價貴州閩楠苗木，也希望國家標(biāo)準(zhǔn)在修訂時考慮地區(qū)之間的差異，分地區(qū)確定閩楠苗木的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。

[1]中國樹木志編輯委員會.中國植物志[M].北京：中國林業(yè)出版社，1982（31）：797.

[2]傅立國，金鑒明.中國植物紅皮書——稀有瀕危植物[M].北京：科學(xué)出版社，1991：358－359.

[3]王 藝，王秀花，吳小林，等.緩釋肥加載對浙江楠和閩楠容器苗生長和養(yǎng)分庫構(gòu)建的影響[J].林業(yè)科學(xué)，2013，49（12）：57－63.

[4]王櫻琳，韋小麗，段如雁，等.閩楠幼苗對大量元素缺乏的響應(yīng)[J].西北林學(xué)院學(xué)報，2014，29（2）：61－65.

[5]劉 寶，陳存及，陳世品，等.福建明溪閩楠天然林群落種間競爭的研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報，2005，25（2）：117－120.

[6]吳大榮，吳永彬.閩楠種群的天然更新[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報，1998，7（3）：8－12

[7]吳大榮.閩楠生態(tài)學(xué)研究初報[D].南京：南京林業(yè)大學(xué)，1995.

[8]張 怡，韋小麗，段如雁，等.不同育苗基質(zhì)對閩楠容器苗生長的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，41（12）：72－75.

[9]劉 軍，姜景民，陳益泰，等.閩楠種子輕基質(zhì)容器育苗及優(yōu)良家系選擇[J].西北林學(xué)院學(xué)報，2011，26（6）：70－73.

[10]江香梅，肖復(fù)明，葉金山，等.閩楠種源苗期生長性狀地理變異及遺傳參數(shù)估算[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報，2008，30（4）：666－670.

[11]劉 寶，陳存及，陳少杰，等.閩楠種源苗期試驗初步研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報，2007，27（3）：213－216.

[12]唐小燕，袁位高，沈愛華，等.閩楠容器苗評價指標(biāo)及分級標(biāo)準(zhǔn)研究[J].浙江 林 業(yè)科技，2011，31（6）：39－44.

[13]徐玉梅，王衛(wèi)斌，景躍波，等.南方紅豆杉容器苗苗木分級研究[J].林業(yè)調(diào)查規(guī)劃，2008，33（1）：126－129.

[14]楊 斌，周鳳林，史富強，等.鐵力木苗木分級研究[J].西北林學(xué)院學(xué)報，2006，21（1）：85－89.

[15]曾郁珉，劉金鳳，蘇俊武，等.高阿丁楓苗木分級研究[J].西部林業(yè)科學(xué)，2006，35（3）：43－48.

[16]董春英，陳明皋，黃守成，等.閩楠大田播種育苗及富根壯苗培育技術(shù)研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報，2014，30（16）：48－52.

[17]陳存及，劉春霞，陳長雄，等.乳源木蓮苗木生物量的研究[J].福建林學(xué)院學(xué)報，2004，24（2）：107－110.

[18]周國模，吳家勝，應(yīng)葉青，等.喜樹種源苗期生物量研究[J].林業(yè)科學(xué)研究，1999，12（4）：386－391.

[19]全國林木種子標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會.GB6000—1999，主要造林樹種苗木質(zhì)量分級[S].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社出版，2000.

[20]葛永金，王軍峰，方 偉，等.閩楠地理分布格局及其氣候特征研究[J].江西農(nóng)業(yè)大學(xué)報，2012，34（4）：749－753.