皂荚穴盘苗分级标准研究

赵育鹏

(山西省林业科学研究院，山西 太原 030012)

皂荚(Gleditsiasinensis)为豆科(Leguminosae sp.)皂荚属(GleditsiaLinn)落叶乔木或小乔木，又名皂荚树、皂角等，是山西省乡土树种之一，具有耐旱节水、耐热、耐寒、抗逆性强、抗污染、固氮改土、树型优美等特点。对土壤要求不严，在石灰质及盐碱甚至粘土或砂土中均能正常生长。皂荚是典型的生态经济型树种，皂仁、皂刺、果荚、根皮、叶、木材等都可被开发利用，具有很高的综合利用价值。此外，皂荚还被广泛应用于城乡景观绿化、水土保持、农田防护等，发挥着良好的生态效益。近年来，随着对皂荚生态经济价值的深入研究，皂荚在生态建设、经济生产中的作用日益显著。但资源日趋减少、市场供应苗木质量参差不齐等问题，也制约了皂荚产业的健康发展。与常规育苗方法相比，穴盘育苗技术具有省工、省时、省力、便于规模化管理及工厂化生产、运输简便高效、能够多季节造林等优点，被广泛应用于生产实践中。由于苗木质量直接影响造林成活率和林分生产力，苗木分级方法是否合理、苗木质量的检验结果是否科学准确对造林成效具有不可忽视的作用。目前，针对皂荚穴盘苗质量分级的研究鲜有报道，皂荚穴盘苗缺乏统一、科学、严密的苗木标准。为此，笔者采用逐步聚类法对4个月苗龄的皂荚穴盘苗进行苗木分级标准研究，以期为皂荚穴盘苗分级标准的制定提供参考，为皂荚穴盘苗的培育、造林及产业可持续发展奠定良好的基础。

1 试验地概况

试验地位于山西省襄汾县邓庄镇西侯村北的山西碧秀农林开发有限公司苗木培育基地，地理坐标为北纬35°57′51″，东经111°31′53″.属于温带季风气候，海拔490 m，年均气温11.5 ℃，最热月均温26 ℃，最冷月均温-4.5 ℃.年降雨量550 mm左右，无霜期185 d.属平川地区，土壤为褐土，土层厚度>1 m.

2 材料和方法

2.1 试验材料

以4个月苗龄的皂荚穴盘苗为试验材料。2016年3月初播种，7月初出圃，育苗穴盘选用32孔穴规格的穴盘。育苗基质为草炭、蛭石和珍珠岩按2∶1∶1的体积比例配置而成。

2.2 研究方法

评定苗木质量时，由于各质量指标间密切相关，其信息往往是重叠的，因而有必要通过分析研究，提取少数既能反映苗木质量，又易于测量和较直观的指标用于苗木质量分级，同时还要考虑其在生产实践中的可操作性。在之前的研究中，黎明等运用逐步聚类、快速聚类和平均值±标准差法对降香黄檀容器苗进行苗木分级的研究表明，采用苗高和地径作为苗木的分级指标是合理的；杨斌、王俊、江军等的研究也表明，苗高和地径作为苗木分级的主要指标，其结果较为可靠。因此，笔者选取苗高和地径作为皂荚穴盘苗质量分级指标，运用逐步聚类法对皂荚穴盘苗分级标准进行初步研究。

2.3 调查分析方法

随机抽取4个月苗龄的皂荚穴盘苗50株，测定其苗高(H)和地径(D)。为使不同量纲的数据能在同一水平上进行比较分析，笔者将原始数据用公式(1)进行极差法标准化处理，然后用欧式距离公式(2)，(3)进行逐步聚类，最终将苗木划分为3级。其中，I，Ⅱ级苗为合格苗，Ⅲ级苗为不合格苗。

(1)

式中：Z——标准化值；

i——苗高或地径；

j——所观测的样本苗号；

xi(max)——所观测的总体样本中苗高或地径的最大值；

xi(min)——所观测的总体样本中苗高或地径的最小值。

.

(2)

因仅采用苗高(H)和地径(D)两个分级指标，因此n=2，所以公式变为：

(3)

式中：Hi——各样苗苗高的标准化值；

Di——各样苗地径的标准化值；

3 结果与分析

3.1 数据标准化

采用公式(1)进行数据标准化处理，得出苗高和地径的标准化值，见表1.

表1 苗高和地径标准化值

3.2 初始分级

一般来说，苗木的苗高和地径呈正相关关系，苗高较高的苗木，其地径一般也较粗。由于苗木分化现象及管理等因素的影响，存在高而细、粗而矮的苗木，但数量较少。为综合考察苗木的质量，以苗高、地径标准化值的和∑标进行初始分级，将样苗按∑标值由大到小在一维坐标上进行排序，在小群距离较明显的地方，将它们分为3级，完成苗木的初始分级，结果见表2.

表2 初始分级结果

3.3 修改分级

为避免初始分级中人为主观因素的影响，需要利用欧氏距离公式(3)对其进行修改。其原理是按照初始分级结果，分别计算各级苗高、地径标准化值的平均值，并以该值作为该级的凝聚中心，计算各样苗与相邻凝聚中心的距离d，将样苗划归距离凝聚中心最近的一级(最短距离法)。每次修改后，如有变化，则按新的分级重新计算凝聚中心和距离d.如此反复进行，直到完全没有变化，分级即结束。

表3 修改分级结果 cm

3.4 临界值的确定

逐步聚类分级的结果是各级苗木聚集在以该级最终凝聚中心为圆心，以d为半径的圆内，过大的苗木在Ⅰ级苗的上方，过小的苗木在Ⅱ级苗的下方。因此，只要求出Ⅰ，Ⅱ级苗的下限，就可准确地确定各级别的界限。其计算方法是将最终分级的Ⅰ，Ⅱ级凝聚中心绘在方格纸上，求出半径d，在图上即可读出Ⅰ，Ⅱ级苗的下限值。其中，半径d的计算公式为：

式中：SH标——苗高标准化值的标准差；

SD标——地径标准化值的标准差；

K——常数，为1.

图1 临界值的确定

凡苗高和地径均达以上标准的，即为合格苗，其中一项不达标者，则降一级，最终分级结果见第30页表4.

4 结论与讨论

1)笔者选择苗高和地径作为质量分级指标，采用逐步聚类分析方法对4个月苗龄的皂荚穴盘苗进行分级标准研究，得出该苗龄下的苗木分级标准为：Ⅰ级苗，苗高H≥26.5 cm，地径D≥0.48 cm；Ⅱ级苗，26.5 cm>苗高H≥22.8 cm，0.48 cm>地径D≥0.42 cm；Ⅲ级苗，苗高H<22.8 cm，地径D<0.42 cm.

2)除苗高和地径指标外，在进行苗木选择时还应考虑苗木茎干直立、叶片色泽正常、长势良好、木质化程度高、无机械损伤、无病虫害等情况，可根据具体情况增加分级指标。

表4 最终分级结果 cm

3)黎明、郭俊杰等开展了不同等级苗木的造林效果试验研究，将苗木分级与造林生产衔接起来，使得分级标准更全面可靠。笔者尚未进行皂荚穴盘苗各级苗木的造林效果试验。因此，在今后的研究中，可将苗木分级与造林生产结合起来，进一步完善皂荚穴盘苗的分级标准。