全 文 ：第 31卷 第 4期
2009年 12月 延 边 大 学 农 学 学 报Journal o f Ag ricul tural Science Yanbian University Vo l.31N o.4 Dec.2009
收稿日期:2009-09-11 基金项目:国家林业局标准化项目(2009-LY-168).
作者简介:周景全(1960—), 男 ,吉林森林工业集团有限责任公司高级工程师.刘继生为通讯作者 ,
Tel:13500911133 , E-mail:jsliu@ybu.edu.cn
东北刺人参苗木分级研究
周景全1 , 陈树华2 , 何延治3 , 刘迪3 , 刘继生3＊
(1.吉林森林工业集团有限责任公司;2.吉林省林业调查规划院:吉林 长春 130022;
3.延边大学农学院 , 吉林 龙井 133400)
摘要:采用逐步聚类分析方法 ,探讨东北刺人参当年生容器苗苗木的分级标准 ,以地径和根系
长度作为分级的质量指标 ,得出 3级分级标准 ,即 Ⅰ级苗:地径≥0.83 cm ,根长≥23.67 cm;Ⅱ
级苗:0.75 cm≤地径<0.83 cm ,15.10 cm≤根长<23.67 cm ;Ⅲ级苗:地径<0.75 cm ,根长<
15.10 cm.在生产中 ,可将地径>0.75 cm ,根系长度>15.0 cm 的苗木视为合格苗用于造林.
关键词:东北刺人参;容器苗;苗木分级;逐步聚类分析
中图分类号:S567.51 文献标识码:A 文章编号:1004-7999(2009)04-0243-04
东北刺人参(Oplopanaxs elatus)系五加科刺人参属多年生落叶灌木 ,高可达 2 m;根呈
棒状 ,似人参;茎具刺;单叶互生 ,掌状 3 ～ 5 裂 ,密生针刺.刺人参根 、根茎 、茎等部位均含有
皂甙 、香豆精 、蛋白质 、糖类等多种有效成分 ,有人参样作用 ,有补气 、助阳 、兴奋中枢神经 、强
心利尿 、降低血压 、兴奋呼吸 、解热 、镇咳等功能[ 1～ 3] .东北刺人参主产于东北长白山林区 ,分
布范围窄 ,种群数量也很小[ 4 ～ 10] .因此 ,许多人进行刺人参的引种栽培试验[ 4～ 9] ,但基本上限
于野生苗移栽和扦插 、压条 、分株等方面.只有一项[ 6] 涉及有性繁殖 ,但没有得出结果.作者
从 1998年开始东北刺人参的有性繁殖技术研究 ,发现刺人参通过种子繁殖可行 ,用种子培
育出的移植苗都生长正常.采用适当的容器育苗方法 ,在温室培育东北刺人参也获得了成
功[ 10] .为制定东北刺人参播种育苗技术规程 ,特开展东北刺人参容器苗分级研究.
1 材料与方法
1.1 当年生容器苗苗木培育概况
于 3月末 ～ 4月初开始利用温室培育东北刺人参容器苗.将经过催芽处理的已萌发的
东北刺人参种子播于塑料育苗盘内(腐殖土∶细沙=3∶1 ,高压灭菌锅消毒 15 min);5 月下
旬当东北刺人参幼苗长出 2片真叶时移栽到容器内 ,选择高 10 cm ,口宽 12 cm 的花盆作为
育苗容器 ,每盆移栽 1株;9 月上旬连同花盆移到室外树荫下 ,每天浇水 1 次 ,保持土壤湿
润;11月上旬苗木落叶后进行室外越冬埋藏.
1.2 分级指标确定与调查方法
东北刺人参容器苗苗木的全株鲜重和干重最能体现苗木质量 ,但在生产上应用比较麻
烦 ,可操作性差.其它相关的最为紧密的指标是地径和根系长度 ,在生产实践中容易测定;而
苗木分级中常用的苗高 ,由于东北刺人参 1年生植株高度生长量很小不易测定 ,难以作为分
DOI :10.13478/j.cnki.jasyu.2009.04.007
延 边 大 学 农 学 学 报 第 31卷
级因子.因此选择地径 、根系长度作为主要因子.在 10月中旬苗木即将落叶时 ,首先按叶片
大小将苗木分为大 、中 、小 3个等级 ,统计数量并计算所占比例;然后按比例在大 、中 、小 3个
等级的苗木中随机抽取调查 50株.最后从容器中挖出苗木测量地径和根系长度.
1.3 分级标准计算公式
1)标准化值 为使计算分析在同一水平上进行 ,对所有原始观测数据进行标准化 ,采
用标准化值(Z ij)进行分析.
Zij=(X ij-Xi(min))/(Xi(max)-Xi(min)) (1)
式中 , i—地径或根长;j—样苗号(1 , 2 , … ,50);Xi(max)、Xi(min)—地径或根长的最大值 、最小值.
2)不同级别苗木个体间相似程度 采用欧式距离确定不同级别苗木个体间相似程度 ,
距离越小其相似程度越大.
dij= (H i-H j)2 +(Di-Dj)2 (2)
3)苗木分级 根据样苗调查结果 ,采用聚类分析的数学方法分级[ 11] ,进而确定苗木分
级标准.
2 结果与分析
2.1 逐步聚类苗木分级
2.1.1 数据标准化和初始分级
对地径和根系长度原始观测数值进行标准化转化 ,根据公式(1)求得标准化值(D, H)
(表 1).根据标准化值 ,对东北刺人参样苗的地径(D)和根长(H)进行初始分级.按照 标i =
D+H的大小对样苗排序 ,在小群距离较明显的地方 ,将容器苗苗木分为 3 群即 3级 ,完成
苗木的初始分级(表 2).
表 1 地径和根长标准化值
Table 1 The standarzed value of diameter root basic and length of root
样苗号
Sample No. D H
样苗号
Sample No. D H
样苗号
Sample No. D H
1 0.36 0.95 18 0.84 0.26 35 0.01 0.10
2 0.45 0.58 19 0.12 0.00 36 0.57 0.74
3 0.32 0.39 20 0.62 0.58 37 0.33 0.06
4 0.52 0.61 21 0.58 0.26 38 0.74 0.16
5 0.35 0.19 22 0.54 0.16 39 0.88 0.15
6 0.71 0.39 23 0.72 0.39 40 0.04 0.21
7 0.93 0.58 24 0.00 0.02 41 0.46 0.26
8 0.65 0.58 25 0.68 0.32 42 0.25 0.26
9 0.27 0.13 26 0.63 0.39 43 0.55 0.48
10 1.00 1.00 27 0.09 0.06 44 0.70 0.89
11 0.20 0.35 28 0.13 0.06 45 0.09 0.11
12 0.43 0.16 29 0.51 0.65 46 0.63 0.42
13 0.21 0.06 30 0.41 0.29 47 0.13 0.23
14 0.47 0.55 31 0.50 0.34 48 0.45 0.19
15 0.20 0.23 32 0.30 0.24 49 0.34 0.26
16 0.64 0.42 33 0.51 0.35 50 0.25 0.23
17 0.24 0.13 34 0.42 0.52
244
第 4期 周景全 ,等:东北刺人参苗木分级研究
表 2 容器苗初始分级结果
Table 2 The results of vessel seedl ing primly grade
Ⅰ级苗样苗号
Sample No.of g rade I
Ⅱ级苗样苗号
Sample No.of g rade II
Ⅲ级苗样苗号
Sample No.o f grade III
1 、7 、8 、10 、
20 、36 、44 、
2 、3 、4 、5 、6 、11 、12 、14 、15 、16 、17 、18 、
21 、22 、23 、25 、26 、29 、30 、31 、32 、33 、34 、
37 、38 、39 、41 、42 、43 、46 、47 、48 、49 、50
9 、13 、19 、24 、27 、
28 、35 、40 、45
2.1.2 容器苗的修改分级
由于初始分级是人为的 ,避免不了产生误差 ,因此必须利用数学公式加以修正.其原理
是按照初始分析结果 ,分别计算各级地径 、根长标准化值的平均数 ,并以此作为该级的凝聚
中心.计算各样苗与相邻凝聚中心的距离 d ,样苗距离哪个凝聚中心的距离最近 ,即判为哪
一级.每次修改后 ,如有变化 ,需按新的分级重新计算凝聚中心和距离.如此反复进行 ,直到
完全没有变化 ,分级即结束.利用标准化值使用公式(2)对其进行修改.开始分级修改时 ,按
照表 2的原始分级 ,分别计算各级容器苗苗木的地径和根长标准化值的平均值作为该级的
凝聚中心.第 1 次修改分级时的 Ⅰ 、Ⅱ 、Ⅲ级苗的凝聚中心为 A1(0.65 , 0.73)、B1(0.53 ,
0.33)、C1(0.15 , 0.13);利用第 1次修改分级结果 ,计算出第 2次修改分级的凝聚中心 ,分别
是 A2(0.63 , 0.72)、B2(0.57 , 0.32)、C2(0.17 , 0.15);利用第 2次修改分级结果 ,计算出第 3
次修改分级的凝聚中心 ,分别是 A3(0.62 , 0.70)、B3(0.55 , 0.31)、C3(0.19 , 0.17).分级修改
结果如表 3 ,由表 3得最终分级 ,如表 4.
表 3 欧式距离修改表
Table 3 The modificative table of European space
样苗号
Sample No.
第 1 次修订 The 1st modification
A 1 B1 C1
原级
I nitial
变动
Mended
第 2次修订 The 2nd modification
A 2 B2 C2
原级
I nitial
变动
Mended
第3 次修订 The 3rd modification
A3 B3 C3
原级
Initial
变动
Mended
2 0.26 0.27 0.54 Ⅱ Ⅰ 0.23 0.28 0.50 Ⅰ 0.21 0.31 0.49 Ⅰ
4 0.18 0.29 0.61 Ⅰ 0.15 0.29 0.58 Ⅰ 0.13 0.31 0.56 Ⅰ
14 0.26 0.23 0.63 Ⅱ 0.24 0.25 0.49 Ⅱ 0.21 0.27 0.47 Ⅰ
29 0.17 0.32 0.63 Ⅱ Ⅰ 0.14 0.33 0.59 Ⅰ 0.12 0.34 0.58 Ⅰ
36 0.09 0.42 0.74 Ⅰ 0.07 0.42 0.72 Ⅰ 0.07 0.43 0.69 Ⅰ
……
6 0.35 0.19 0.61 Ⅱ 0.34 0.15 0.59 Ⅱ 0.33 0.13 0.56 Ⅱ
12 0.61 0.19 0.28 Ⅱ 0.59 0.20 0.26 Ⅱ 0.57 0.21 0.25 Ⅱ
16 0.31 0.15 0.57 Ⅱ 0.29 0.12 0.54 Ⅱ 0.28 0.12 0.52 Ⅱ
30 0.50 0.12 0.31 Ⅱ 0.47 0.16 0.29 Ⅱ 0.46 0.18 0.26 Ⅱ
33 0.40 0.03 0.42 Ⅱ 0.38 0.06 0.39 Ⅱ 0.31 0.10 0.37 Ⅱ
……
3 0.48 0.22 0.31 Ⅱ 0.45 0.25 0.24 Ⅱ Ⅲ 0.46 0.29 0.25 Ⅲ
11 0.59 0.33 0.23 Ⅱ Ⅲ 0.56 0.37 0.21 Ⅲ 0.55 0.40 0.19 Ⅲ
15 0.68 0.35 0.11 Ⅱ Ⅲ 0.66 0.38 0.08 Ⅲ 0.64 0.41 0.06 Ⅲ
17 0.73 0.35 0.09 Ⅱ Ⅲ 0.70 0.38 0.07 Ⅲ 0.69 0.40 0.06 Ⅲ
42 0.62 0.29 0.16 Ⅱ Ⅲ 0.59 0.32 0.13 Ⅱ 0.58 0.35 0.11 Ⅲ
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延 边 大 学 农 学 学 报 第 31卷
表 4 容器苗最终分级结果
Table 4 The results of vessel seedling final grade
Ⅰ级苗样苗号
No.of g rade I
Ⅱ级苗样苗号
No.of g rde II
Ⅲ级苗样苗号
No.of g rade III
1 、2 、4 、7 、8 、10 、
14 、20 、29 、36 、44
6 、12 、16 、18 、21 、22 、23 、
25 、26 、30 、31 、33 、34 、38 、
39 、41 、43 、46 、48
3 、5 、9 、11 、13 、15 、17 、19 、
24 、27 、28 、32 、35 、37 、
40 、42 、45 、47 、49 、50
2.1.3 容器苗苗木分级临界值的确定
逐步聚类分级的结果 ,东北刺人参各级容器苗苗木的聚集 ,要落入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.求出
Ⅰ 、Ⅱ级苗的下限 ,即可准确地确定苗木的级别界限.其中 ,半径 d的计算公式如下:
d= KS2D+S2H
式中 , S2D, S2H—各级苗中地径 、根长标准化值的标准差 ,K 值取 1.
经计算 , d1 =0.26 , d2 =0.18 ,将Ⅰ 、Ⅱ级苗的凝聚中心 A3(0.62 , 0.70)、B3(0.55 , 0.31)
绘在方格纸上 ,结合 d1 和 d2 可知Ⅰ 、Ⅱ级苗的下限点为(0.45 , 0.51)、(0.38 , 0.23),代回标
准化公式(1)可求出Ⅰ级苗的下限 D=0.83 cm , H=23.67 cm , Ⅱ级苗的下限 D=0.75 cm ,
H=15.1 cm.据此得出东北刺人参Ⅰ级苗的临界值为地径≥0.83 cm ,根长≥23.67 cm;Ⅱ
级苗的临界值为 0.75 cm≤地径<0.83 cm , 15.1 cm≤根长<23.67 cm;Ⅲ级苗的临界值为
地径<0.75 cm ,根长<15.1 cm.凡地径和根长均较达标的 ,即为某一级合格容器苗 ,其中某
一指标不合格的 ,生产实践中以地径为主 、根长为辅较较适宜 ,地径超过标准的即可视为合
格苗 ,地径不达标即降低一个等级.
3 讨论与结论
地径和根长是反映苗木质量的最重要指标 ,利用地径和根长指标对当年生刺人参容器
苗苗木进行逐步聚类分级 ,获得该苗龄分级标准:Ⅰ级苗:地径≥0.83 cm ,根长≥23.67 cm;
Ⅱ级苗:0.75 cm≤地径<0.83 cm , 15.10 cm≤根长<23.67 cm;Ⅲ级苗:地径<0.75 cm 、根
长<15.10 cm;在生产中 ,可将地径>0.75 cm ,根系长度>15.0 cm的苗木视为合格苗 ,用
于造林.
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Research on extraction technology of volatile oil of Perilla leaves
YANG Yong-jie , QUAN Wu-rong
(Agricultural Col lege o f Yanbian Universi ty , Long j ing J i lin 133400 , China)
Abstract:Ext raction technology of volatile oil of Peri lla leaves as raw materials w as stud-
ied.The influence of many factors on the ex traction yield of volatile oil f rom Peri lla leaves
were also inves tigated through single factor and o rthogonal experimental desig n.T he re-
sults showed that the optimum conditions of ex tracting volatile oil of Per illa leaves were as
follow ing:solid-liquid ratio 1∶40 , immersion temperature 60 ℃, immersion time 60 min ,
distillation time 120 min.Ex traction yield of Volatile oil w as 0.368% under the condition.
Key words:perilla leaves;volatile oil;extraction;orthog onal ex periment
[上接第 246页]
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Study of vessel seedlings gradation of annual Oplopanax elatus
ZHOU Jing-quan1 , CHEN Shu-hua2 , HE Yan-zhi3 , LIU Di3 , LIU Ji-sheng3＊
(1.Forest I ndustrial L im ited Liabi l ity Company of J i l in;
2.Forest I vest igat ion P lan Courtyard of J i lin:Changchun J i lin 130022 ,China;
3.Agricultural Col lege o f Yanbian University , Longj ing J i lin 133400 , China)
Abstract:The seedling g rade has been s tudied and the factors are diameter of root basic and
length of root by K -Means Cluster .T he result s showed that No.I is the diameter root
basic ≥0.38 cm , root length≥23.67 cm;No.II is 0.75 cm≤diameter root basic≤0.83 cm ,
15.10 cm ≤root leng th ≤23.67 cm;the No.III is diameter roo t basic<0.75 cm , root
length<15.10 cm .On stream , the seedling of diameter roo t basic>0.75 cm and the length
of roo t >15.0 cm is g ood for fo restation.
Key words:Oplopanax elatus;vessel seedlings;seedling g radation;K-Means cluster
270