李 芳， 寧選爭， 王 進， 霍 達， 朱亞艷， 楊 冰， 徐嘉娟， 許 杰， 羅 揚

(1.貴州省林業(yè)科學研究院， 貴陽 550005； 2.威寧縣林業(yè)科學技術(shù)推廣服務站， 貴州 威寧 553100；3.貴州省林業(yè)局科技推廣站， 貴陽 550005)

油茶是我國重要的木本食用油料樹種，發(fā)展油茶產(chǎn)業(yè)，對增加食用油供給、保障糧油安全、緩解耕地壓力、促進林農(nóng)增收、改善生態(tài)環(huán)境以及推動社會新農(nóng)村建設(shè)等方面具有十分重要的意義[1-2]。2019年2月貴州省委印發(fā)《省委省政府領(lǐng)導領(lǐng)銜推進農(nóng)村產(chǎn)業(yè)革命工作制度》，提出把油茶產(chǎn)業(yè)作為貴州生態(tài)、經(jīng)濟、社會效益兼?zhèn)涞闹匾a(chǎn)業(yè)，要擴大油茶基地規(guī)模。油茶苗木培育和苗木質(zhì)量分級標準是油茶種植推廣、生產(chǎn)造林的技術(shù)保障。

威寧短柱油茶(CamelliaweiningensisY.K.Li.sp.nov.)[3]是云貴高原特有優(yōu)良木本油料樹種，是珍貴的高原特色油茶物種，是高原山區(qū)發(fā)展油茶產(chǎn)業(yè)的重要種質(zhì)資源，具有抗寒、抗旱、耐瘠薄、早熟、種仁含油率高、油質(zhì)好等優(yōu)良特性和經(jīng)濟性狀[4]，主要分布在以貴州省威寧縣為中心的烏蒙山區(qū)溫涼氣候區(qū)，集中分布在海拔1 700～2 600 m的林下、林緣或山頂灌叢中，種質(zhì)資源豐富[5]。威寧短柱油茶作為我國唯一納入油茶生產(chǎn)的高海拔山茶屬，對高原山區(qū)油茶產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要的意義[6]。

苗木質(zhì)量的優(yōu)劣將直接影響造林后的成活率和林分的生產(chǎn)力[7-8]。培育成本低、滿足當前的育苗水平，并能夠達到預期的成活率和生長狀況的苗木為優(yōu)質(zhì)苗木[9]。苗木分級是造林前評價苗木質(zhì)量的一項技術(shù)措施，苗木質(zhì)量評價指標的確定是苗木分級的關(guān)鍵[10]。苗木質(zhì)量由眾多指標綜合決定，在質(zhì)量分級時，指標越多，分級結(jié)果越精確。但苗木質(zhì)量指標的測定是一項繁雜的工作，且部分指標(如生物量、根系等)的測定將對苗木造成不可逆的損傷，評價和篩選既能反映苗木質(zhì)量，又便于生產(chǎn)上實際應用的少數(shù)共性指標，是苗木分級研究的重要內(nèi)容[11]。苗木質(zhì)量分級方法主要有主成分分析法、標準差法、聚類分析法和綜合應用分析法[12-15]。

目前，在油茶苗木質(zhì)量分級研究方面報道較少，僅有彭邵鋒等[16]研究了湖南、江西、廣西等油茶主產(chǎn)區(qū)油茶苗木質(zhì)量分級標準。關(guān)于威寧短柱油茶的苗木質(zhì)量評價未見報道，現(xiàn)有相關(guān)科技成果報道或國家苗木質(zhì)量分級標準[17]和油茶苗木質(zhì)量分級[18]等都是參照普通油茶而制定。普通油茶和威寧短柱油茶兩個物種的差異太大，普通油茶的標準和規(guī)程中很多質(zhì)量等級指標在威寧短柱油茶上無法運用。為此，本研究在貴州貴陽、玉屏、威寧等地，選取二年生嫁接容器苗、一年生播種容器苗、二年生播種容器苗、三年生播種容器苗、二年生播種裸根苗為調(diào)查對象，采用K-均值聚類和方法，對威寧短柱油茶苗木分級標準進行分析和研究，初步制定威寧短柱油茶苗木分級標準，為威寧短柱油茶育苗提供指導，為威寧短柱油茶苗木造林提供技術(shù)保障。

1 材料與方法

1.1 試驗時間、地點

試驗地點選在威寧縣、玉屏縣、貴陽市，調(diào)查樣地6個。其中，威寧縣2個：分別位于威寧縣陜橋街道花果山組，威寧縣兔街鎮(zhèn)新光村；貴陽市3個，均位于貴州省林業(yè)科學研究院林場；玉屏縣1個，位于玉屏縣茅坡油茶實驗基地。調(diào)查時間為2019年10月、2020年12月。各樣點基本情況見表1。

表1 威寧短柱油茶育苗試驗地點基本信息Tabe 1 Basic information seedling experiment site of Camellia weiningensis Y.K.Li.sp.nov.

1.2 調(diào)查方法與苗木年齡

調(diào)查方法：在每個調(diào)查樣地內(nèi)隨機設(shè)置3個小樣方，每個小樣方面積為0.5 m×0.5 m，實測每個樣方內(nèi)所有苗木的苗高、地徑；在每個小樣方內(nèi)隨機取出3株苗木，洗凈根系后測定主根長、側(cè)根數(shù)量、側(cè)根長；然后將洗凈的苗木帶回實驗室烘干，分別測定地上部分和地下部分生物量。苗高指地際至頂芽基部的苗干長度；地徑指苗干基部土痕處的粗度，嫁接苗為嫁接口以上正常粗度處的直徑。苗高用鋼卷尺測量，精確到0.1 cm；地徑用游標卡尺測量，精確到0.01 mm。

苗木年齡：苗木以經(jīng)歷1個完整的年生長周期作為1個苗齡單位[19]。本研究參與試驗的苗木分為二年生嫁接容器苗、一年生播種容器苗、二年生播種容器苗、三年生播種容器苗、二年生播種裸根苗。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

1.3.1數(shù)據(jù)標準化處理

為使所有觀測數(shù)據(jù)值能夠在同一水平上進行比較分析，采用極差公式進行數(shù)據(jù)標準化處理[20]，計算公式為：

Zij=(Xij-Xi(min))/(Xi(max)-Xi(min))

式中，Zij為i指標(苗高或地徑)的第j個標準化值，Xij是個體i指標(苗高或地徑)的第j個變量值，Xi(max)和Xi(min)分別為個體i指標的最大值和最小值。

1.3.2均值+標準差方法

1.3.3聚類分析方法

采用聚類分析法中的K-均值聚類分析方法[21]，將苗木聚集為三類。選用苗高和地徑2個指標作為評價威寧短柱油茶苗木質(zhì)量分級的主要指標，因此歐式距離公式為:

利用歐氏距離對威寧短柱油茶苗木質(zhì)量進行聚類時，各等級苗木會聚集在以各級最終凝聚中心為圓心的圓內(nèi)，且各等級苗木以d為半徑聚集成一個圓，圓的界限即為各等級苗木的分布范圍，Ⅰ級苗的值應大于Ⅰ級圓的下限值，Ⅲ級苗的值應小于Ⅱ級圓的下限值，Ⅱ級苗則處于二者之間。因此，確定Ⅰ級圓和Ⅱ級圓的下限值就可以得出不同苗木質(zhì)量等級的界限，從而確定等級劃分。

凝聚半徑d公式為：

式中：K=1，SH2、SD2為苗高、地徑標準值的方差。

2 結(jié)果與分析

2.1 分級指標確定

苗木質(zhì)量是眾多指標綜合決定的，且各質(zhì)量指標間存在一定的相關(guān)性,開展苗木質(zhì)量評價時所有指標均測定不僅會出現(xiàn)信息重疊增加測量者工作量[11]，而且會對苗木造成不可逆的損傷增加苗木損耗。因此，對威寧短柱油茶各苗木質(zhì)量指標進行相關(guān)性分析，篩選出既能夠充分體現(xiàn)其苗木質(zhì)量，又能在生產(chǎn)實際中易于測定的少量指標來評價威寧短柱油茶苗木質(zhì)量，從而開展威寧短柱油茶苗木分級研究。

將詳細測得的90株威寧短柱油茶苗木的苗高、地徑、主根長、側(cè)根數(shù)量、側(cè)根長、地上生物量、地下生物量等7個因子進行相關(guān)性分析。由表2可以看出，威寧短柱油茶苗木各質(zhì)量指標之間均存在顯著的相關(guān)關(guān)系，其中苗高(X1)除與地徑相關(guān)性不顯著、與主根長顯著正相關(guān)外，與其他指標均呈極顯著正相關(guān)；地徑(X2)與側(cè)根數(shù)量(X4)、地下生物量(X6)顯著正相關(guān)，與側(cè)根數(shù)量(X5)極顯著正相關(guān)，與其他指標之間相關(guān)性不顯著；主根長(X3)除與側(cè)根數(shù)量(X4)相關(guān)性不顯著外，與其余各指標之間的相關(guān)性均達顯著水平；側(cè)根數(shù)量(X4)與側(cè)根長(X5)相關(guān)性不顯著；生物量和其他各指標均達到顯著正相關(guān)或極顯著正相關(guān)關(guān)系。

表2 威寧短柱油茶苗木各指標相關(guān)系數(shù)Table 2 Correlation coefficients indexes of seedlings of Camellia weiningensis Y.K.Li.sp.nov.

相關(guān)性分析結(jié)果表明，威寧短柱油茶苗木各指標間均存在著密切的關(guān)聯(lián)，這不僅說明威寧短柱油茶苗木各部分是相對平衡、相互影響、統(tǒng)一的生長情況，而且也表明可利用少數(shù)指標評價威寧短柱油茶苗木質(zhì)量，避免用全部指標進行評價而增加工作量。因苗高和地徑與其他各指標之間相關(guān)性較強，且苗高和地徑在實際生產(chǎn)中是最直觀、最易測得的指標，故在評價威寧短柱油茶苗木質(zhì)量時，可用苗高和地徑作為分級標準的主要指標。

2.2 苗木質(zhì)量分級

2.2.1調(diào)查與統(tǒng)計結(jié)果

由表3可知,各試驗點測得的威寧短柱油茶苗木的苗高、地徑精度均大于95%，符合數(shù)據(jù)分析的精度要求，表明各調(diào)查數(shù)據(jù)可靠，可以進行分析研究。

表3 威寧短柱油茶苗高、地徑調(diào)查結(jié)果及精度檢驗Table 3 Investigation results and precision test of height and ground diameter of seedlings of Camellia weiningensis Y.K.Li.sp.nov.

2.2.2聚類分析方法

采用聚類分析法中的K-均值聚類分析方法對威寧短柱油茶苗木進行質(zhì)量等級劃分，將苗木聚集為三類。經(jīng)統(tǒng)計分析后，得出威寧短柱油茶苗木苗高、地徑的標準值凝聚中心如表4所。

表4 威寧短柱油茶苗木最終聚類中心(標準化)Table 4 Final cluster center of Camellia weiningensis Y.K.Li.sp.nov.(Standardization)

確定各級最終凝聚中心后，各等級苗木以d為半徑聚集成一個圓，圓的界限為各等級苗木的分布范圍。各威寧短柱油茶苗木的凝聚半徑d如表5所。

表5 威寧短柱油茶苗木凝聚半徑(標準化)Table 5 The agglomeration radius of Camellia weiningensis Y.K.Li.sp.nov.(Standardization)

通過凝聚中心和凝聚半徑，計算得出Ⅰ、Ⅱ級圓下限的臨界值，即威寧短柱油茶苗木質(zhì)量分級的界限(表6)。

表6 威寧短柱油茶苗木各級臨界值(標準化)Table 6 Critical values at all levels of Camellia weiningensis Y.K.Li.sp.nov. (Standardization)

標準值經(jīng)轉(zhuǎn)化后，得出威寧短柱油茶苗木質(zhì)量分級標準如表7、表8所：編號1 威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥2.37 mm，H≥26.08 cm，占總株數(shù)的24%； Ⅱ級苗，2.19>D≥2.37 mm，21.51>H≥26.08 cm，占總株數(shù)的34%；Ⅲ級苗，D<2.19 mm，H<21.51 cm，占總株數(shù)的42%；編號2 威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥2.80 mm，H≥12.62 cm，占總株數(shù)的24%；Ⅱ級苗，2.80>D≥2.34 mm，12.62>H≥9.78 cm，占總株數(shù)的52%；Ⅲ級苗，D<2.34 mm，H<9.78 cm，占總株數(shù)的24%；編號3 威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥3.13 mm，H≥16.03 cm，占總株數(shù)的36%；Ⅱ級苗，3.13>D≥2.84 mm，16.03>H≥11.67 cm，占總株數(shù)的40%；Ⅲ級苗，D<2.84 mm，H<11.67 cm，占總株數(shù)的24%；編號4威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥5.76 mm，H≥32.71 cm，占總株數(shù)的18%；Ⅱ級苗，5.76>D≥4.77 mm，32.71>H≥25.08 cm，占總株數(shù)的34%；Ⅲ級苗，D<4.77 mm，H<25.08 cm，占總株數(shù)的48%；編號5 威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥2.52 mm，H≥16.78 cm，占總株數(shù)的46%；Ⅱ級苗，2.52>D≥2.21 mm，16.78>H≥13.04 cm，占總株數(shù)的30%；Ⅲ級苗，D<2.21 mm，H<13.04 cm，占總株數(shù)的24%。

表7 苗木質(zhì)量分級標準(聚類分析法)Table 7 Seedling quality grading standard (cluster analysis)

表8 各級苗木所占比例Table 8 Proportion of seedlings at all levels

2.2.3標準差法

通過標準差法得出的威寧短柱油茶苗木質(zhì)量分級標準如表9、表10所：編號1 威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥2.55 mm，H≥24.55 cm，占20%；Ⅱ級苗，2.55>D≥2.07 mm，24.55>H≥17.56 cm，占52% ；Ⅲ級苗，D<2.07 mm，H<17.56 cm，占28% 。編號2威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥2.90 mm，H≥12.10 cm，占26% ；Ⅱ級苗，2.90>D≥2.38 mm，12.10>H≥9.32 cm，占44%；Ⅲ級苗，D<2.38 mm，H<9.32 cm，占30% 。編號3 威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥3.51 mm，H≥17.69 cm，占26% ；Ⅱ級苗，3.51>D≥2.74 mm，17.69>H≥12.83 cm，占44% ；Ⅲ級苗，D<2.38 mm，H<12.83 cm，占30% 。編號4 威寧短柱油茶Ⅰ級苗，D≥5.30 mm，H≥32.97 cm，占24% ；Ⅱ級苗，5.30>D≥4.03 mm，32.97>H≥22.47 cm，占46%；Ⅲ級苗，D<4.03 mm，H<22.47 cm，占30% 。編號5 威寧短柱油茶I級苗，D≥3.06 mm，H≥18.39 cm，占30% ；Ⅱ級苗，3.06>D≥3.27 mm，18.39>H≥12.78 cm，占34%；Ⅲ級苗，D<2.37 mm，H<12.78 cm，占36% 。

表9 苗木質(zhì)量分級標準(標準差法)Table 9 Seedling quality grading standard (standard deviation method)

表10 各級苗木所占比例(標準差法)Table 10 Proportion of seedlings at all levels (standard deviation method)

3 結(jié)論與討論

在生產(chǎn)實踐中操作性強，最易且最無損傷苗木地獲取苗木質(zhì)量指標是苗高和地徑。本文采用聚類分析方法和標準差分析方法對威寧短柱油茶苗木進行質(zhì)量分級，獲得分級標準如表7表和表9所。結(jié)合目前威寧短柱油茶育苗水平，考慮出苗量和實際生產(chǎn)應用，綜合兩種分析方法所得結(jié)果，并對其分析結(jié)果取整，最終得到威寧短柱油茶苗木分級標準如下：二年生嫁接容器苗，Ⅰ級苗，D≥2.5 mm，H≥24.0 cm； Ⅱ級苗，2.0>D≥2.50 mm，24.0>H≥15 cm；Ⅲ級苗，D<2.0 mm，H<15.0 cm；一年生播種容器苗，Ⅰ級苗，D≥2.50 mm，H≥12.0 cm； Ⅱ級苗，2.50>D≥2.0 mm，12.0>H≥10.0 cm；Ⅲ級苗，D<2.0 mm，H<10.0 cm；二年生播種容器苗，Ⅰ級苗，D≥3.0 mm，H≥17.0 cm；Ⅱ級苗，3.0>D≥2.50 mm，17.0>H≥12.0 cm；Ⅲ級苗，D<2.50 mm，H<12.0 cm；三年生播種容器苗，Ⅰ級苗，D≥5.0 mm，H≥32.0 cm；Ⅱ級苗，5.0>D≥4.0 mm，32.0>H≥22.0 cm；Ⅲ級苗，D<4.0 mm，H<22.0 cm；二年生播種裸根苗，Ⅰ級苗，D≥2.50 mm，H≥15.0 cm；Ⅱ級苗，2.50>D≥2.0 mm，15.0>H≥10.0 cm；Ⅲ級苗，D<2.0 mm，H<10.0 cm。Ⅰ級苗、Ⅱ級苗為合格苗，Ⅲ級苗為不合格苗。

本分級標準中威寧短柱油茶各級苗木指標均比已頒布的油茶國家標準《油茶苗木質(zhì)量分級》[18]中的各級苗木指標低，這也印證了前文提到的普通油茶和威寧短柱油茶兩個物種的差異太大，普通油茶的標準和規(guī)程很多在威寧短柱油茶上無法運用的觀點。

本研究調(diào)查威寧短柱油茶苗木僅來自貴州玉屏縣、貴州貴陽市以及貴州威寧縣，由于貴州地形地貌復雜，各地水熱環(huán)境不同、立地條件不同、育苗水平也不同，如需制定貴州省威寧短柱油茶苗木質(zhì)量分級標準，還需擴大樣本量，從而制定更為科學合理的威寧短柱油茶苗木分級標準，此分級標準僅供參考。