張孟亮， 彭 超， 彭凌云， 楊 明， 劉玉平， 何珊珊， 艾文勝

(1. 永州市林業(yè)科學(xué)研究所， 湖南 永州 425000； 2.湖南省林業(yè)科學(xué)院， 湖南 長沙 410004)

苗木是人工造林的基礎(chǔ)，優(yōu)質(zhì)的苗木不僅能顯著提高造林成活率，同時(shí)能保證造林植株的整齊度和生長量，減少個(gè)體生長分化[1]。確定性狀評(píng)價(jià)指標(biāo)及標(biāo)準(zhǔn)是對(duì)苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)的關(guān)鍵[2-4]。目前，已針對(duì)不同的苗木品種開展了質(zhì)量評(píng)價(jià)的報(bào)道[5-6]。所涉及的指標(biāo)一般包括形態(tài)和生理兩個(gè)方面，形態(tài)指標(biāo)主要包括苗高、地徑、頂芽狀況、病蟲害發(fā)生率、物理損傷情況等[6-8]；而生理指標(biāo)主要包括光合效率、有機(jī)物質(zhì)儲(chǔ)量、根生長潛力、植株水勢等[9]。形態(tài)指標(biāo)由于操作簡單被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐，然而在實(shí)踐過程中，生理指標(biāo)并不適用，因此多數(shù)研究仍以形態(tài)指標(biāo)為主。

苗木質(zhì)量分級(jí)的方法主要有國家標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)方法、聚類分析法、主成分分析法、標(biāo)準(zhǔn)差法、綜合應(yīng)用分析法5種常用的方法[4]，其中國家標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)方法及其過程較繁鎖，主成分分析法、聚類分析法、綜合應(yīng)用分析法相對(duì)簡單但專業(yè)性較強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)差法盡管精度不夠，但操作簡單易掌握，因此在基層科技人員中廣泛使用[10]。目前，我國已建立了國家標(biāo)準(zhǔn)《主要商品竹苗質(zhì)量分級(jí)》GB/T 35242-2017，該標(biāo)準(zhǔn)主要從母株株數(shù)、年齡、土球直徑、健壯芽數(shù)、保留枝葉和起苗時(shí)間6個(gè)方面進(jìn)行了詳細(xì)的等級(jí)劃分，為竹苗質(zhì)量分級(jí)提供了指標(biāo)參考，但所涉及的質(zhì)量分級(jí)指標(biāo)具體到單一竹種時(shí)可能存在很大的質(zhì)量差異。本研究旨在通過1年生闊葉箬竹容器苗開展苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)研究，為闊葉箬竹良種苗木出圃提供分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖南省株洲市炎陵縣十都鎮(zhèn)青石崗村。該村地理坐標(biāo)為114°1′—114°3′ E，26°31′—26°33′ N，平均海拔636 m。屬亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，無霜期288 d，年平均溫度12.1～17.2 ℃，平均太陽輻照度86.6～105.0 kcal·cm-1，平均降雨量1 761.5 m。該地區(qū)土壤為典型的黃棕壤，土層深厚但石礫含量較高，土壤呈弱酸性。試驗(yàn)苗圃地位于16年生厚樸(Magnoliaofficinalis)人工林林下，林分平均郁閉度0.90，厚樸株行距2 m× 3m，林分平均高度9.6 cm，平均胸徑7.9 cm，能為容器苗生長提供必要的遮光降溫條件。

1.2 育苗方法

1.2.1 供試材料 采用黑色聚乙烯塑料材質(zhì)的營養(yǎng)杯，高15 cm×直徑18 cm。營養(yǎng)基質(zhì)肥由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)湘暉農(nóng)業(yè)技術(shù)研究所提供，基質(zhì)肥pH值 5.5～7.0，有機(jī)質(zhì)含量≥20%。

1.2.2 分株育苗 選擇土壤條件良好的林地表土(0～10 cm土層)破碎后建堆，與營養(yǎng)基質(zhì)肥按體積比1∶1混合均勻備用。將闊葉箬竹按照每盆種植2株，育苗時(shí)將采挖的苗木用枝剪截稈和剪除所有枝葉，保留2節(jié)，剪除多余鞭根，保留母株鞭長15 cm。打泥漿后移植入營養(yǎng)杯中后壓實(shí)，整齊擺放于苗圃地中，最后澆定根水。在生長期加強(qiáng)除草、澆水和除蟲管護(hù)。

1.3 數(shù)據(jù)采集與分析

以1年生闊葉箬竹分株擴(kuò)繁容器苗為研究對(duì)象，在苗圃地隨機(jī)抽取500株，調(diào)查其新葉數(shù)(LN)、新竹數(shù)(BN)、鞭徑(RD)、鞭長(RL)和萌鞭數(shù)(RN)，其中新葉以葉片展開為標(biāo)準(zhǔn)；新竹以出土為標(biāo)準(zhǔn)；鞭徑以接近萌鞭基部測定。然后從母株基部剪斷所有新鞭根，放入自封袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，在65 ℃恒溫干燥箱中烘干至恒重，稱取后作為鞭根生物量。

鞭徑比(LDR)=RL/RD

(1)

鞭總生物量(RTB)=∑RB

(2)

式(1)(2)中，RB為單鞭生物量。

采用因子分析與標(biāo)準(zhǔn)差法相結(jié)合的方法。在因子分析之前，首先對(duì)樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行KMO檢驗(yàn)和Bartlett’s 球形檢驗(yàn)。KMO檢驗(yàn)用于檢查變量間的相關(guān)性和偏相關(guān)性，取值范圍0～1，值越接近于1.0說明變量的相關(guān)性越高，因子分析的效果越好。一般而言，KMO值>0.7時(shí)效果比較好；當(dāng)KMO值<0.5，則不適合采用因子分析，需重新考慮變量結(jié)構(gòu)。Bartlett’s 球形檢驗(yàn)用于檢驗(yàn)變量各自是否獨(dú)立，若拒絕原假設(shè)，則說明可以做因子分析，若不拒絕原假設(shè)，則說明這些變量可能獨(dú)立提供一些信息，不適合做因子分析。Bartlett’s 球形檢驗(yàn)的P值<0.05，則數(shù)據(jù)呈球形分布，變量可用于因子分析。

數(shù)據(jù)采用Excel 2010軟件對(duì)性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，SPSS 21.0 軟件進(jìn)行相關(guān)性分析、因子分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 容器苗性狀描述統(tǒng)計(jì)

對(duì)1年生闊葉箬竹容器苗的新竹、新葉和新鞭性狀進(jìn)行描述統(tǒng)計(jì)，結(jié)果表明，平均新葉萌發(fā)數(shù)量(LN)18.62片·株-1，新竹萌發(fā)數(shù)(BN)為1.36株·盆-1。而地下鞭根性狀中，平均鞭徑(RD)為2.85 mm、鞭長(RL)29.8 cm、萌鞭數(shù)量(RN)為1.54鞭·盆-1，鞭徑比(LDR)和鞭總生物量(RTB)則分別為124.1和4.08 g·盆-1(見表1)。從標(biāo)準(zhǔn)誤差可知，個(gè)體間性狀差異較大，這可能與母株個(gè)體間性狀差異大密切相關(guān)。

表1 1年生容器苗生長性狀描述統(tǒng)計(jì)

2.2 容器苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的相關(guān)分析

從表2可知，新葉與新鞭生物量(R2=0.343)、萌鞭數(shù)有極顯著正相關(guān)性(R2=0.219)，葉片越多，光合作用效率越高，能夠提供了萌鞭的營養(yǎng)更多，從而促進(jìn)萌鞭生長。新竹數(shù)僅與鞭徑比有正顯著相關(guān)性(R2=0.185)，與鞭徑和鞭長并沒有顯著相關(guān)性(RRD2=-0.116；RRL2=0.086)，這可能與調(diào)查時(shí)間限制有關(guān)，在調(diào)查期間萌鞭主要以生長為主，鞭徑僅與鞭徑比有極顯著負(fù)相關(guān)(R2=-0.312)，而鞭長則與此相反(R2=0.245)。萌鞭數(shù)量與鞭總生物量有顯著正相關(guān)關(guān)系。

表2 容器苗性狀間的Spearman相關(guān)性分析

2.3 容器苗質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)的因子分析

使用因子分析方法進(jìn)行計(jì)量分析前，首先對(duì)樣本分析采用此方法的可信度進(jìn)行檢驗(yàn)。從 KMO 和 Bartlett’s 球形檢驗(yàn)結(jié)果來看，KMO值為0.583>0.5，表明可做因子分析，而Bartlett’s 球形檢驗(yàn)系數(shù)為0.000，代表拒絕檢驗(yàn)的零假設(shè)，表明適合進(jìn)行因子分析。綜合認(rèn)為，可以用以下幾種指標(biāo)對(duì)表述容器苗質(zhì)量效果理想。因子分析結(jié)果表明，鞭徑比、鞭根生物量的貢獻(xiàn)率分別是34.09%、27.97%，二者的累計(jì)貢獻(xiàn)率為62.06%，其次為RL11.59%和RN9.63%(見表3)。因此，將鞭徑比和鞭總生物量可用于定義 1年生闊葉箬竹容器苗苗木分級(jí)的指標(biāo)。

2.4 苗木質(zhì)量分級(jí)

采用平均值±標(biāo)準(zhǔn)差法對(duì)LDR和RTB進(jìn)行分級(jí)，并對(duì)苗木比例和兩個(gè)分級(jí)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析(見表4)。結(jié)果表明，鞭總生物量以5.95 g和3.21 g為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而鞭徑比則以189.86和78.5為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)苗圃地的分級(jí)后得到容器苗木的各級(jí)的占比，其中以Ⅱ級(jí)苗木占比最高，達(dá)到62%，Ⅰ級(jí)苗次之，為26%，Ⅲ級(jí)苗最少，為12%，綜合Ⅰ級(jí)苗和Ⅱ級(jí)苗的比例達(dá)到了88%，說明1年生闊葉箬竹容器苗品質(zhì)較優(yōu)良。統(tǒng)計(jì)各級(jí)苗木的鞭總生物量和鞭徑比發(fā)現(xiàn)，鞭總生物量在各級(jí)間差異顯著，其中Ⅰ級(jí)苗達(dá)到8.59 g·盆-1，為Ⅱ級(jí)苗的2.14倍，Ⅰ級(jí)苗的3.56倍；鞭徑比在各級(jí)間有顯著差異，其中Ⅰ級(jí)苗的鞭徑比達(dá)到了234.04，為最小的Ⅲ級(jí)苗的4.29倍。整體上而言，合格苗木達(dá)到88%，占比高，說明絕大多數(shù)苗木可在第二年出圃造林。

表3 闊葉箬竹容器苗不同性狀的特征值、貢獻(xiàn)率和累計(jì)貢獻(xiàn)率

表4 1年生闊葉箬竹容器苗分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及等級(jí)間的植株評(píng)價(jià)

盡管RTB和LDR兩個(gè)指標(biāo)用于苗木分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)較為準(zhǔn)確，但在生產(chǎn)應(yīng)用上較為繁瑣，且對(duì)苗木的破壞性較大，不利于在實(shí)際生產(chǎn)中推廣。從表3可知，鞭根的長度(RL)和萌鞭數(shù)(RN)為僅次于鞭徑比和鞭根生物量的兩個(gè)重要指標(biāo)，因此，本研究嘗試以該兩種指標(biāo)劃分。結(jié)果表明，采用RL和RN兩個(gè)指標(biāo)劃分，其Ⅰ級(jí)苗數(shù)量有所下降，Ⅲ級(jí)苗數(shù)量有所上升，Ⅱ級(jí)苗的占比變化不大，Ⅰ級(jí)苗和Ⅱ級(jí)苗的占比達(dá)到了71%。說明盡管RL和RN在苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)上不如RTB和LDR，但與后者在反映苗木質(zhì)量上具有很高的相似性。

3 結(jié)論與討論

(1)苗木質(zhì)量評(píng)價(jià)為反映苗木生長活力的重要手段，在生產(chǎn)實(shí)踐中具有重要意義。一般而言，選擇的指標(biāo)越多所反映的苗木信息也越全面[11]。周新華等[9]認(rèn)為，形態(tài)指標(biāo)無法全面客觀反映苗木生命力強(qiáng)弱，需結(jié)合生理指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。但生理指標(biāo)的檢測存在諸多限制，并不適用于實(shí)際生產(chǎn)，因此，本研究主要選擇形態(tài)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)。相關(guān)性結(jié)果表明，闊葉箬竹新葉與新鞭生物量、萌鞭數(shù)有極顯著正相關(guān)性，說明新葉數(shù)量與新鞭生長具有協(xié)同促進(jìn)作用，葉片是植物體通過光合作用合成有機(jī)物質(zhì)的重要場所，葉片數(shù)的增多意味著單位有機(jī)物質(zhì)的生產(chǎn)效率提高，能夠提供給植株萌鞭充足的有機(jī)碳和內(nèi)源生長激素，加快其生長[12-13]。但新竹數(shù)與鞭徑、鞭長并沒有顯著相關(guān)性，而與鞭徑比有正相關(guān)關(guān)系，這可能與新鞭鞭徑差異不顯著有關(guān)，研究一定程度上反映了新竹與鞭徑間的關(guān)系。

(2)性狀間相互關(guān)聯(lián)，所反映的苗木信息也相互重疊，因此，一般選擇1～2種指標(biāo)用于反映苗木質(zhì)量。按照生產(chǎn)實(shí)際苗木的分級(jí)原則，可將闊葉箬竹苗木分為3 級(jí)，其中Ⅰ級(jí)苗和Ⅱ級(jí)苗為合格苗；Ⅲ級(jí)苗為不合格苗，需留圃繼續(xù)培育[14-15]。本研究中的因子分析表明，鞭徑比、鞭根生物量累計(jì)貢獻(xiàn)率為62.06%，可將長徑比和鞭總生物量定義 1年生闊葉箬竹容器苗苗木分級(jí)的指標(biāo)?？梢?，鞭根生長性狀是分株移植容器苗質(zhì)量分級(jí)的重要指標(biāo)。其中鞭總生物量以5.95g和3.21g為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，而鞭徑比則以189.86和78.5為分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)將苗木劃分為3級(jí)。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，苗圃地內(nèi)的闊葉箬竹Ⅰ級(jí)苗占比為26%，Ⅱ級(jí)苗62%，Ⅲ級(jí)苗最少，占比為26%，且各級(jí)之間兩種劃分指標(biāo)均有顯著或極顯著差異。按照前面所述的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，Ⅰ級(jí)苗和Ⅱ級(jí)苗的比例達(dá)到了88%，表明該苗圃地的苗木品質(zhì)良好，基本達(dá)到了出圃的要求。

(3)總生物量與單鞭生物量和萌鞭數(shù)量密切相關(guān)，而單鞭生物量與鞭長呈顯著正相關(guān)，容器苗鞭徑變化較小。盡管鞭長和萌鞭數(shù)在反映苗木質(zhì)量上不如鞭徑比和鞭根生物量，但前者具有不傷害苗木、分級(jí)效率高等優(yōu)點(diǎn)，且在實(shí)踐中更易操作，建議作為實(shí)際生產(chǎn)實(shí)踐中的分級(jí)指標(biāo)。

苗木質(zhì)量分級(jí)為人工造林環(huán)節(jié)的重要環(huán)節(jié)之一，造林后苗木的生長效果為檢驗(yàn)苗木質(zhì)量的最終目標(biāo)。本研究僅對(duì)1年生闊葉箬竹容器苗的質(zhì)量進(jìn)行了初步評(píng)價(jià)，篩選出鞭生物量和鞭徑比兩個(gè)指標(biāo)，但通過該指標(biāo)評(píng)價(jià)下的苗木造林效果并沒有進(jìn)一步探討，有必要針對(duì)分級(jí)目標(biāo)苗木開展造林試驗(yàn)，檢驗(yàn)該評(píng)價(jià)體系的可靠性。