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白刺花苗木的质量评价指标分级



全 文 :书 [收稿日期] 2014-09-02;2014-12-16修回
 [基金项目] 贵州省社发攻关项目“白刺花在石漠化地区的高效利用技术研究与示范”[黔科合SZ字(2009)3028];中科院“西部之光”人才
培养计划项目“白刺花定向培育技术研究”[科发人字(2013)165]
 [作者简介] 赵 敏(1988-),女,在读硕士,研究方向:植物生理学。E-mail:386596270@qq.com
 *通讯作者:李苇洁(1977-),女,副研究员,从事林学及石漠化生态治理方面的研究。E-mail:lwj024333@163.com
[文章编号]1001-3601(2015)02-0083-0123-04
白刺花苗木的质量评价指标分级
赵 敏1,罗开源1,罗 充1,李苇洁2*
(1.贵州师范大学 生命科学学院,贵州 贵阳550001;2.贵州省山地资源研究所,贵州 贵阳550001)
  [摘 要]为喀斯特地区石漠化治理中白刺花的高效利用提供科学依据,采用抽样调查法对不同时间地
点培育的白刺花质量指标进行调查,并采用主成分分析法、均值±1/2标准差法对1年生白刺花苗木质量评
价指标进行筛选和分级。结果表明:地径和Ⅰ级侧根数涵盖白刺花苗木大部分质量信息,可以确定为喀斯特
地区白刺花造林苗木质量评价指标。1年生白刺花苗木质量分级标准为地径>0.70cm,Ⅰ级侧根数>18为
Ⅰ级苗;地径0.45~0.70cm,Ⅰ级侧根数8~18为Ⅱ级苗;地径<0.45cm,Ⅰ级侧根数≤7为Ⅲ级苗。其中
Ⅰ级苗、Ⅱ级苗为合格苗。
[关键词]白刺花;苗木质量;分级
[中图分类号]S722.33 [文献标识码]A
Quality Evaluation Indicators Grading of Sophora david Seedlings
ZHAO Min1,LUO Kaiyuan1,LUO Chong1,LI Weijie2*
(1.School of Life Science,Guizhou Normal University,Guiyang,Guizhou550001;2.Guizhou Institute of
Mountain Resources,Guiyang,Guizhou550001,China)
  Abstract:The quality indexes of S.david seedlings in different nurseries were analyzed by the
sampling survey method and the quality evaluation indexes of S.davidseedlings with a year old were
screened and graded by the principle component method and mean 1/2standard deviation method to provide
the scientific basis for efficient utilization of S.davidin treatment of stony desertification in karst region.
Ground diameter and first lateral roots can be used as the indexes to evaluate quality of S.davidseedlings
because ground diameter and first lateral roots contain most quality information of S.davidseedlings.The
grading standards ofⅠ,ⅡandⅢS.davidseedlings are>0.70cm ground diameter and>18first lateral
roots,0.45~0.70cm ground diameter and 8~18first lateral roots,and<0.45cm ground diameter and
≤7first lateral roots respectively.Ⅰ and Ⅱ S.david seedlings are used as the qualified S.david
seedlings.
Key words:Sophora david;seedling’s quality;grading
  白刺花(Sophora david)为豆科槐属植物,又称
白花刺[1],广泛分布于贵州、云南、四川等西南岩溶
地区[2],可作为保健食品、药材、饲料、蜜源、肥料等
利用[3],具有突出的耐干旱、耐贫瘠等特性,而且造
林容易、成林时间短、根系发达,能固土保水,在石漠
化治理植被群落演替中起过渡作用[4],在喀斯特山
区植物群落演替、物种多样性维持及土壤改良与防
治水土流失等方面有着重要意义,是喀斯特石漠化
区灌丛草地改良及石漠化治理的先锋树种之一。目
前,在黔中石漠化区广泛培育白刺花作为造林和蜜
源植物,并已经凸显出较高的生态效益和经济效
益[5]。幼苗是种群更新不可逾越的重要阶段[6],苗
木质量直接关系到造林的成败[7],因此,制定科学的
白刺花苗木质量分级标准,有助于提高造林质量[8]。
为此,笔者等采用样方抽样调查法和主成分分析法
(PCA)对各白刺花苗木质量指标进行调查和分析,
筛选白刺花苗木质量评价指标,并采用均值±1/2
标准差法对苗木进行分级,旨在为喀斯特地区石漠
化治理中白刺花的高效利用提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于贵州省关岭县上关镇冬足村黄泥哨
试验苗圃、贵州大学苗圃和贵州师范大学苗圃,分别
记为1号苗圃、2号苗圃、3号苗圃。1号苗圃位于
东经105°37′50″,北纬25°49′57″,为中亚热带季风湿
润气候,光热资源丰富,年均气温18.4℃,≥10℃积
温达6 542.9℃,年降水量680~1 100mm,季节分
配极不均,冬春旱及伏旱严重,全年无霜期在337d
以上;属于典型的喀斯特地貌,海拔 1 060~
1 079m。土壤为石灰土,pH7.1~7.6[5],苗圃面积
1 000m2,播种时间为2013年7月。2号苗圃位于
东经106°40′07″,北纬26°25′34″,苗圃面积200m2,
播种时间为 2012 年 5 月。3 号苗圃位于东经
106°43′11″,北纬26°35′31″,苗圃面积300m2,播种
时间为2011年5月。2号、3号苗圃地处贵阳市,海
 贵州农业科学 2015,43(2):123~126
 Guizhou Agricultural Sciences
拔1 100m左右,属于亚热带湿润温和型气候,年平
均气温为15.3℃,年平均相对湿度为77%,年平均
总降水量为1 129.5mm。
1.2 调查方法
播种6个月后,采用对角线取样法进行抽样调
查,在各苗圃里分别设5个样方,共15个样方,样方
面积为1m×1m,每块苗圃地取苗木30株分别对
每个样方苗木的地径、苗高、Ⅰ 级侧 根 数 (长
度>5cm)、冠幅、叶片重、分枝数等11个质量指标
进行测量,用电子天平测全重、地上重和地下重、叶
片重、生物量(精确到0.01g),用卷尺测量苗高、冠
幅、主根长(精确到0.1cm),用游标卡尺测量地径
(精确到0.01cm),然后用自封袋分开装好标记带
回实验室,用烘干法测其累积生物量。待苗木生长
1年后进行分级调查,选具有代表意义且与生产实
际相结合的苗高、地径、Ⅰ级侧根数、分枝数、全重作
为调查指标,测量方法同上。
1.3 评价指标确定与分级
用软件Spss17.0对白刺花的苗高、地径、Ⅰ级
侧根数、分枝数、总重进行主成分分析,明确白刺花
苗木质量评价指标。然后采用平均值±1/2标准差
法对白刺花苗木质量进行分级。计算出样地苗木评
价指标的平均值和标准差,平均值+1/2标准差为
Ⅱ级苗与Ⅰ级苗的界线,平均值-1/2标准差为Ⅱ
级苗与Ⅲ级苗的界线[9]。为操作上使用方便,需对
数据进行整化,综合确定白刺花苗木等级[10]。
2 结果与分析
2.1 苗木质量
从图示看出,白刺花苗木各指标的标准差较大,
说明种子之间存在差异,种子萌发不整齐。在人为
调控管理下,白刺花种子萌发时间缩短,发芽率提
高,但苗木生长速度不一致的现象仍不可避免,因此
造林前有必要对白刺花苗木质量进行分级。
0


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lu
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5
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40
45
1 2 3 均值
苗圃
Nursery
1 2 3 均值
苗圃
Nursery
1 2 3 均值
苗圃
Nursery
1 2 3 均值
苗圃
Nursery
0


Va
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50
100
200
150
250


Va
lu
e
叶片重/g 全重/g 地上重/g
地下重/g 生物量/g
Ⅰ级侧根数/条 分枝数/个 地上地下重量比
地径/mm 苗高/cm
冠幅/cm2
图示 不同苗圃白刺花6个月的苗木质量
Fig. Quality of S.davidseedlings with 6months old in different nurseries
2.2 苗木评价指标的确定
从表1看出,1年生白刺花苗木大部分质量指
标之间存在明显正相关性,说明各苗木指标之间信
息大量重叠,符合主成分分析的基本条件。经主成
分分析,第一主成分和第二主成分累计方差百分比
达91.23%(表2),能够解释原信息90%以上的方
差变量,故提取第一和第二主成分。使用具有Kai-
ser标准化的正交旋转法选择第一、第二主成分,旋
转在3次迭代后收敛,得到旋转成分矩阵(表3),选
择在第一、第二主成分中载荷最大的苗木质量指标
作为白刺花苗木质量评价指标,所以确定地径和Ⅰ
级侧根数为白刺花苗木质量评价指标。
表1 白刺花苗木质量指标的相关矩阵
Table 1 Correlation matrix of S.davidseedlings’quality
指标
Indexes
地径
Ground
diameter
苗高
Seedling
height
Ⅰ级侧根数
First lateral
roots
分枝数
Branching
number
全重
Total
weight
地径 Ground diameter  1.000
苗高Seedling height  0.712  1.000
Ⅰ级侧根数First lateral roots  0.412  0.677  1.000
分枝数Branching number  0.763  0.806  0.535  1.000
全重 Total weight  0.808  0.864  0.697  0.807  1.000
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                                        贵 州 农 业 科 学
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表2 白刺花苗木主成分特征值和方差贡献率
Table 2 Eigenvalue and contribution rate of principal component of S.davidseedlings
项目
Items
成分Components
1  2  3  4  5
特征值 Eigenvalue  3.859  0.629  0.240  0.172  0.096
方差百分比/% Variance percentage  79.811  11.419  3.552  3.301  1.917
累计方差贡献率% 77.185  89.763  94.578  98.007  100.000
 Accumulative variance contribution rate
表3 旋转后的白刺花苗木主成分指标矩阵
Table 3 The matrix of rotated principle component of S.davidseedlings
成分
Components
指标载荷Index loading
地径 全重 分枝数 苗高 Ⅰ级侧根数
1  0.930  0.920  0.919  0.880  0.542
2  0.332  0.697  0.515  0.714  0.982
2.3 白刺花苗木分级
白刺花1年生苗地径均值为0.60cm、标准差
为0.26cm,Ⅰ级侧根数均值为12.84、标准差为
11.13(表4)。采用平均值±1/2标准差法对苗木质
量评价指标进行分级,地径>0.72cm,Ⅰ级侧根
数>18.41为Ⅰ级苗;地径为0.47~0.72cm,Ⅰ级
侧根数7.28~18.41为Ⅱ级苗;地径<0.47cm,Ⅰ
级侧根数<7.28为Ⅲ级苗。
  经整化,1年生白刺花苗地径>0.70cm,Ⅰ级
侧根数>18为Ⅰ级苗;地径为0.45~0.70cm,Ⅰ级
侧根数为8~18为Ⅱ级苗;地径<0.45cm,Ⅰ级侧
根数≤7为Ⅲ级苗。将整化的各级苗分成3组(表
5),地径Ⅰ级苗占总调查苗数的20%,地径Ⅱ级苗
占58.89%,地径Ⅲ级苗占21.11%;Ⅰ级侧根数Ⅰ
级苗占总调查苗数的16.67%,Ⅰ级侧根数Ⅱ级苗
占61.11%,Ⅰ级侧根数Ⅲ级苗占22.22%。白刺花
育苗基地80%左右的1年生白刺花苗木为合格苗,
适合投入造林,可缩短成林时间,提高造林效率。
表4  1年生白刺花苗木分级指标调查
Table 4 Grading index of S.davidseedlings with a year old
样地号
Plot number
地径/cm
Ground diameter
苗高/cm
Seedling height
Ⅰ级侧根数/条
First lateral roots
分枝数/个
Branching number
全重/g
Total weight
1  0.62  39.11  12.47  17.90  16.39
2  0.49  30.69  10.97  14.20  9.33
3  0.68  43.55  15.10  18.87  20.50
均值 Mean  0.60  37.78  12.84  16.99  15.41
均标准差 Mean SD  0.26  16.84  11.13  7.16  15.74
表5 白刺花不同地径与Ⅰ级侧根数的苗木比例
Table 5 Proportion of S.davidseedlings with different ground diameter and first lateral roots
样地号
Plot number
地径苗木比例/%
Proportion of seedlings with different ground diameter
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
Ⅰ级侧根数苗木比例/%
Proportion of seedlings with different first lateral roots
Ⅰ级 Ⅱ级 Ⅲ级
1  26.67  56.67  16.66  20.00  50.00  30.00
2  16.67  60.00  23.33  13.33  60.00  26.67
3  26.67  60.00  13.33  16.67  73.33  10.00
均值 Mean  20.00  58.89  21.11  16.67  61.11  22.22
3 结论与讨论
3.1 评价指标的确定
测定苗木质量指标越多,获得的苗木质量信息
越完整[11],但操作越复杂,本次对1年生白刺花苗
木的多项苗木质量指标进行调查,是为了掌握更全
面的苗木信息。调查结果显示,白刺花种子在人为
调控管理下,种子萌发时间缩短,发芽率提高,但苗
木生长速度不一致的现象仍不可避免,因此造林前
有必要对白刺花苗木质量进行分级。只选取地径、
苗高、Ⅰ级侧根数、分枝数、总重进行主成分分析,主
要是因为其他指标虽然可以代表白刺花苗木质量,
但操作时不符合实际,故主成分分析时不参与分析。
孙时轩选择地径和苗高作为苗木质量评价指标[12],
但本研究采用主成分分析法确定地径和Ⅰ级侧根数
作为白刺花苗木质量评价指标,选择地径与其观点
相一致,其不同之处是选取Ⅰ级侧根数,因为白刺花
是灌木树种,树高生长不明显,主要靠冠幅和根系评
价其生长状况。结果表明,白刺花地径和Ⅰ级侧根
数的载荷分别在第一和第二主成分中载荷最大,对
其苗木质量的代表性好,具有较强操作性和直观性。
3.2 苗木分级与实际应用
1年生白刺花苗地径>0.70cm,Ⅰ级侧根数>
18为Ⅰ级苗;地径为0.45~0.70cm,Ⅰ级侧根数为
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 赵 敏 等 白刺花苗木的质量评价指标分级
 ZHAO Min et al Quality Evaluation Indicators Grading of Sophora david Seedlings
8~18为Ⅱ级苗;地径<0.45cm,Ⅰ级侧根数≤7为
Ⅲ级苗。其中,Ⅰ级苗和Ⅱ级苗为合格苗,Ⅲ级苗为
不合格苗并不能用于造林。虽然地径和Ⅰ级侧根数
都反映苗木质量的评价指标,但在进行苗木分级实
际操作时还应考虑苗木生长健壮、木质化程度、病虫
害等其他综合指标,综合指标达不到要求的视为废
苗。综合指标合格条件:色泽正常,根系有一定长
度,上下均匀,充分木质化,生长健壮,无机械损伤,
无病虫害等。分级前首先观察综合指标,在综合指
标合格后按地径和Ⅰ级侧根数指标分级。
主成分矩阵中地径与苗高、分枝数、全重存在较
大重叠,但与Ⅰ级侧根数相关性较小,说明地径和Ⅰ
级侧根数作为评价指标能代表白刺花更全面的信
息。第一主成分的方差贡献率为79.81%,而地径
在第一主成分中载荷所占比例最大,故当地径和Ⅰ
级侧根数不处于同一等级时以地径所属等级为准。
与孙时轩等[12]的研究结果即苗高、地径不属同一等
级时,以地径所属级别为准的观点一致。
[参 考 文 献]
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(责任编辑:冯 卫)
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