全 文 ：西北林学院学报 2006, 21( 1): 85～ 89
Journal of No r thw est Fo r estry Univ e rsity
铁力木苗木分级研究
⒇
杨　斌 ,　周凤林 ,　史富强 ,　徐玉梅 ,　李玉媛
(云南省林业科学院 , 云南昆明 650204)
摘　要: 采用逐步聚类分析方法 ,对铁力木容器苗苗木的分级标准进行了探讨。提出了以苗高和地
径作为该树种苗木分级的质量指标 ,并得出铁力木苗木的 3级分级标准 ,即: Ⅰ级苗:树高≥ 19. 4
cm,地径≥ 0. 25 cm、Ⅱ级苗: 19. 4 cm> 树高≥ 12. 3 cm , 0. 25 cm> 地径≥ 0. 16 cm、Ⅲ级苗:树高 <
12. 3 cm ,地径 < 0. 16 cm。
关键词: 铁力木 ; 苗木分级 ; 逐步聚类
中图分类号: S723. 11　　　文献标识码: A　　　文章编号: 1001-7461( 2006) 01-0085-05
A Study of Seedling Grading of Mesua f errea L.
YANG Bin,　 ZHOU Feng-l in,　 SHI Fu-qiang,　 XU Yu-mei,　 LI Yu-yuan
( Yunnan Academy of Forestry , Kunm ing Yunnan 650204,Ch ina )
Abstract: The standard of seedling g rading o f Mesua ferrea L. was studied by using the methods o f g radual
cluster analysis. Seedling heigh t and basal diameter were propo sed as the main indexes of quali ty fo r
seedling grading o f this species. The follow ing standa rds were produced fo r seedlings of the fi rst to the
thi rd g rades. The seedling s wi th the heigh t of 19. 4cm or above, basal diameter of 0. 25cm or above w ere
classi fied as g rade one, those with h eight low er than 19. 4cm but higher than o r equal to 12. 3cm, basal di-
ameter low er than 0. 25cm but higher than o r equal to 0. 16cm were classified as g rade tw o, those w ith
height low er than 12. 3cm and basa l diameter low er than 0. 16cm were classi fied as g rade three.
Key words: M esua fer rea L. ; seedling g rading; g radual cluster ana lysis
　　铁力木 (Mesua ferrea L. )属藤黄科 ,为热带珍
贵用材树种 ,目前我国只在云南耿马县孟定海拔 540
～ 600 m的低山尚有成片的小面积纯林。其木材为
亚洲热带著名的硬木 ,铁力木枝密叶浓 ,新叶紫红 ,
异常艳丽 ,花大香浓 ,是很好的观赏绿化树种。 本文
结合云南省“十五”攻关课题 ,对铁力木的苗木分级
提出标准。
1　试验地概况
试验地位于西双版纳普文试验林场 ,北纬 22°
24′～ 26′,东经 101°04′～ 06′之间 ,属热带北缘季风
气候类型 ,一年之中受湿润的西南季风和干暖的西
风南支急流交替控制 ,年平均气温 20. 1℃ ,≥ 10℃积
温 7 459℃ ,最热月均温 23. 9℃ ,最冷月均温 13. 9℃ ,
极端最高气温 38. 3℃ ,极端最低温- 0. 7℃。年降水
量 1 655. 3 mm,年平均相对湿度 83% 。土壤为赤红
壤 ,呈酸性 , pH值 4. 3～ 6. 3,有机质含量低 ,缺氮 ,
尤其少磷 ,而钾较丰富。
2　研究方法
在同一育苗点随机抽取 50株苗龄 150 d的铁力
木容器苗 ,测定苗高、地径、全株鲜重、地上重、地下
重、根系长、高径比等 7个生长量指标 ,经相关分析
后确定质量指标 ,采用聚类分析的数学方法进行分
级 [1～ 4 ]。据此 ,提出铁力木苗木的分级标准。
3　苗木分级标准的计算
3. 1　分级指标的确定
苗木的质量是由一系列苗木性质组成的 ,壮苗
(或称合格苗 )的标志一般是指: 苗木通直、顶芽饱
⒇ 收稿日期: 2005-05-21　　修回日期: 2005-07-26项目基金:云南省“十五”科技攻关项目:红木类珍贵用材树种培育与示范 ( 2002NG10)作者简介:杨 斌 (1971-) ,男 ,云南会泽人 ,工程师 ,主要从事森林培育研究。
满、地径粗壮、枝叶繁茂、根系发达、有较多的侧根和
须根、主根粗且较短、重量大、色泽正常、木质化程度
高、无病虫害、无机械损伤等等 ,这些标志反映了苗
木质量指标的多样性。评定苗木质量时 ,由于各质
量指标间相关及为密切 ,利用多个指标 ,其信息往往
是重叠的 [5、 6 ] ,因而有必要对苗木质量指标的共性进
行研究 ,提取既能反映苗木质量 ,又易于测量 ,便于
应用的少数较直观指标 ,用以进行苗木分级。
为充分说明苗木各因子之间的相关性 [7 ] ,进行
相关分析。
表 1　铁力木容器苗各指标间的相关距阵
Tab le 1　 Correlation mat rix betw een di f feren t qualit y factors of Mesua fer rea L. con tainer s eedling
苗高 地径 冠幅 全株鲜重 地上部分重 地下部分重 根系长 高径比
苗高 1. 0　　
地径 0. 465 45 1
冠幅 0. 206 88 0. 364 54 1　　
全株鲜重 0. 545 67 0. 786 63 0. 535 96 1　　
地上部分重 0. 547 81 0. 697 43 0. 554 16 0. 955 29 1　　
地下部分重 0. 356 67 0. 716 89 0. 314 98 0. 760 46 0. 534 47 1　　
根系长 - 0. 137 80 0. 231 62 0. 183 96 0. 317 20 0. 220 59 0. 422 29 1　　
高径比 0. 673 59 - 0. 298 62 - 0. 087 9 - 0. 074 08 - 0. 012 32 - 0. 184 71 - 0. 334 8 1　
　　从表 1的相关距阵中可以清楚的看出:苗木全
株鲜重为相关的中心 ,最能体现苗木质量 ,同时也说
明在同一批苗木中 ,苗木重量越大 ,积累的干物质越
多 ,其质量就越好 ,因而用全株鲜重来评价苗木的质
量是最好的指标。
地径、苗高与全株鲜重相关性也较强 ,相关系数
分别为 0. 786 63和 0. 545 67,说明两者是评价苗木
质量的次主要指标。根系长、高径比与全株鲜重的相
关性均较差 ,而高径比仅是一个算术商 ,与苗木个体
的大小无关 ,只能描述苗木个体的均衡度 ,因而不能
用作苗木分级的评价指标。
苗木各指标间的相关性 ,一方面反映了苗木各
器官之间相对均衡的生长作用 ,即其整体性 ,另一方
面又说明了评价苗木质量时可选择较少的指标。
显然全株鲜重是评定苗木质量的一个比较可靠
的指标 ,但在确定苗木质量的指标时 ,既要考虑到有
足够多的信息量 ,也要考虑到在生产实践中的可操
作性 ,因此本文选择苗高与地径作为铁力木容器苗
苗木分级的指标。
3. 2　分级的原则
按照生产实际 ,苗木一般分为Ⅲ级 ,其中Ⅰ 、Ⅱ
级苗为合格苗 ,可出圃上山造林 ,Ⅲ级苗为不合格
苗 ,应留圃继续培养。
3. 3　苗木分级标准的计算
聚类分析所依据的基本原则是直接比较属性中
各样本反映出来的性质 ,将性质相近的属性 (性状、
变量 )分在同一类 ,而将差别较大的分在不同的类 ,
确定区分事物性质的聚类标志。而对于苗木分级来
说 ,即是利用质量指标来划分苗木个体的相似程度。
但如何确定苗木个体间的相似程度呢? 在统计学上
是以定义它们之间的距离来确定的 ,即距离越小则
其相似程度越大。本文所使用的为欧氏距离公式:
d ij = ∑n
k= 1
(x ik - x jk ) ①
因仅采用苗高 ( H )和地径 (D )两个分级指标 ,因此 n
= 2,从而①式变为:
dij = ( Hi - Hj ) + (Di - Dj ) ②
3. 3. 1　数据标准化　为了使数据值能够在同一水
平上进行比较和计算分析 ,必须对所有观测的数据
进行标准化。公式如下:
Zi j =
xi j - xi( min)
xi ( min) - xi( max)
③
式中: Zi j:标准化值 ; i: 苗高或地径 ; j:所观测的样
苗号 ( 1, 2, 3,…… , 50) ; X i( max)、X i( min): 所观测的总体
样本中的苗高或地径的最大值、最小值。
用③式计算得苗高及地径的标准化值 (表 2)。
3. 3. 2　初始分级　以苗高、地径值分级 ,苗木大体
上可按“高大→矮小”的顺序排列。较高大的苗木 ,应
有较粗的地径 ,由于苗木的分化现象 ,高而细、粗而
矮的苗木是存在的 ,但仅为少量 ,因此对苗木质量的
聚类就是对有序样本的聚类。经过简单的计算 ,样苗
可按“∑ 标”由大到小排序 (∑ 标 = H标+ D标 ,即∑
86 西北林学院学报 21卷　
标为苗高和地径标准化值的和 )。
根据各样苗的∑ 标值 ,在一维坐标上进行排
序 ,在小群距离较明显的地方 ,将它们分为三群 (即
三级 ) ,完成苗木的初始分级 (表 3)。
表 2　苗高及地径标准化值
Table 2　 Standardized values of s eedling heights and base diameters
样苗号 苗高 地径 样苗号 苗高 地径 样苗号 苗高 地径
1 0. 32 0. 46 18 0. 16 0. 50 35 0. 32 0. 42
2 0. 37 0. 42 19 0. 13 0. 31 36 0. 42 0. 50
3 0. 42 0. 50 20 0. 05 0 37 0. 68 0. 50
4 0. 26 0. 42 21 0. 58 0. 27 38 0. 68 0. 35
5 0. 34 0. 46 22 0. 76 0. 42 39 0. 79 0. 85
6 0. 16 0. 46 23 0. 61 0. 58 40 0. 42 0. 23
7 0. 47 0. 58 24 0. 37 0. 42 41 0. 26 1. 00
8 0. 84 0. 38 25 0. 42 0. 31 42 0. 66 0. 77
9 0. 39 0. 46 26 0. 47 0. 12 43 0. 58 0. 73
10 0. 21 0. 54 27 0. 71 0. 35 44 0. 32 0. 65
11 0. 09 0. 35 28 0. 82 0. 62 45 0. 55 0. 58
12 0. 13 0. 69 29 0. 58 0. 54 46 0. 34 0. 50
13 0. 21 0. 23 30 0. 66 0. 46 47 0. 71 0. 54
14 0 0. 27 31 0. 29 0. 19 48 0. 58 0. 62
15 0. 47 0. 31 32 0. 97 0. 77 49 0. 74 0. 69
16 0 0. 31 33 1. 00 0. 81 50 0. 79 0. 58
17 0. 18 0. 23 34 0. 84 0. 73
表 3　苗木初始分级结果
Table 3　 Preliminary grading result s of tes ted seedlings
Ⅰ 级苗样苗号 Ⅱ级苗样苗号 Ⅲ级苗样苗号
初始分级 43、 50、 28、 42、 49、 34、 39、 32、 33 1、 2、 3、 4、 5、 6、 7、 8、 9、 10、 12、 15、 18、 21、 22、 23、 24、 25、
26、 27、 29、 30、 35、 36、 37、 38、 40、 41、 44、 45、 46、 47、 48 20、 14、 16、 17、 11、 13、 31、 19
3. 3. 3　修改分级　由于初始分级是人为的 ,避免不
了错误 ,因此必须利用数学公式进行修改以改正错
误。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数 ,并以此平均数作为该级
的凝聚中心 ,计算各样苗与相邻凝聚中心的距离 d ,
样苗距离那个凝聚中心的距离最近 ,即判为那一级
(最短距离法 )。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。
开始分级修改时 ,按照表 3的原始分级 ,将样苗
的标准化值列入表 4进行修改 ,并分别计算各级苗
高、地径的标准化值的平均值 ,作为该级的凝集中
心。第一次修改时Ⅰ 、Ⅱ、Ⅲ级的凝聚中心分别记为
X
1Ⅰ ( 0. 80, 0. 73)、 X 1Ⅱ ( 0. 45, 0. 47)、 X 1Ⅲ ( 0. 12, 0.
24) ,括号内的数据分别是该级 (初始分级 )的苗高、
地径标准化的平均值。进行第二次修改时记为 X 2Ⅰ 、
X
2Ⅱ、X 2Ⅲ ,余类推。如第 43号样苗其苗高、地径标准
化值分别为 0. 58和 0. 73,与Ⅱ级苗的距离
dⅡ = ( 0. 58- 0. 45) 2+ ( 0. 73- 0. 47) 2= 0. 29
大于其与Ⅰ级苗的距离。
dⅠ = ( 0. 58- 0. 80) 2+ ( 0. 73- 0. 73) 2= 0. 22
因而 40号样苗应划为Ⅰ级苗。
第一次修改 ,Ⅰ 、Ⅱ级苗临界处 ,原Ⅱ级苗中第
47、 8号两株样苗划归Ⅰ 级苗 ;Ⅱ 、Ⅲ级苗临界处 ,原
Ⅱ级苗中第 6、 18号两株样苗划归Ⅲ级苗。利用第一
次分级修改结果后计算所得的凝集中心分别为 X 2Ⅰ
87第 1期 杨　斌等　铁力木苗木分级研究
( 0. 79 0. 68)、X 2Ⅱ ( 0. 45 0. 47)、X 2Ⅲ ( 0. 13 0. 29) ,再
次计算各样苗与凝集中心的距离 d ,经计算 ,第二次
修改后Ⅰ 、Ⅱ级苗临界处 ,样苗没有发生变化 ;Ⅱ 、Ⅲ
级苗临界处 ,原Ⅱ级苗中第 4号样苗划归Ⅲ级苗。利
用第二次分级修改结果 ,计算所得的凝集中心分别
为 X 2Ⅰ ( 0. 79 0. 68)、 X 2Ⅱ ( 0. 46 0. 47)、X 2Ⅲ ( 0. 14 0.
30) ,再次计算各样苗与凝集中心的距离 d ,经计算 ,
第三次修改后Ⅰ 、Ⅱ级苗临界处 ,Ⅱ 、Ⅲ级苗临界处 ,
均没有变化。此时聚类分级结束。
表 4　欧氏距离修改表
Table 4　 Grading resul ts revi sed by“ Minimum dis tance” method
样
苗
号
标准化值
H D
第一次修改 第二次修改 第三次修改
X 1Ⅰ ( 0. 80
0. 73)
X 1Ⅱ ( 0. 45
0. 47)
X 1Ⅲ ( 0. 12
0. 24)
判别
原级 变动
X 2Ⅰ ( 0. 80
0. 79)
X2Ⅱ ( 0. 45
0. 47)
X2Ⅲ ( 0. 13
0. 29)
判别
原级 变动
X3Ⅰ ( 0. 79
0. 68)
X3Ⅱ ( 0. 46
0. 47)
X3Ⅲ ( 0. 14
0. 30)
判别
原级 变动
33 1 0. 81
50 0. 79 0. 58 0. 15 0. 36 Ⅰ 0. 1 0. 36 Ⅰ 0. 1 0. 35 Ⅰ
43 0. 58 0. 73 0. 22 0. 29 Ⅰ 0. 21 0. 29 Ⅰ 0. 21 0. 29 Ⅰ
47 0. 71 0. 54 0. 21 0. 27 Ⅱ Ⅰ 0. 16 0. 27 Ⅰ 0. 16 0. 26 Ⅰ
8 0. 84 0. 38 0. 35 0. 40 Ⅱ Ⅰ 0. 30 0. 40 Ⅰ 0. 30 0. 39 Ⅰ
41 0. 26 1. 0 0. 60 0. 56 Ⅱ 0. 61 0. 56 Ⅱ 0. 61 0. 57 Ⅱ
48 0. 58 0. 62 0. 24 0. 20 Ⅱ 0. 22 0. 20 Ⅱ 0. 21 0. 19 Ⅱ

40 0. 42 0. 23 0. 24 0. 30 Ⅱ 0. 24 0. 30 Ⅱ 0. 24 0. 29 Ⅱ
26 0. 47 0. 12 0. 35 0. 37 Ⅱ 0. 35 0. 38 Ⅱ 0. 35 0. 38 Ⅱ
4 0. 26 0. 42 0. 19 0. 23 Ⅱ 0. 19 0. 18 Ⅱ Ⅲ 0. 20 0. 17 Ⅲ
6 0. 16 0. 46 0. 29 0. 22 Ⅱ Ⅲ 0. 29 0. 17 Ⅲ 0. 30 0. 16 Ⅲ
18 0. 16 0. 50 0. 29 0. 26 Ⅱ Ⅲ 0. 29 0. 21 Ⅲ 0. 30 0. 20 Ⅲ
31 0. 29 0. 19 0. 32 0. 18 Ⅲ 0. 32 0. 18 Ⅲ 0. 33 0. 19 Ⅲ
11 0. 09 0. 35 0. 38 0. 11 Ⅲ 0. 38 0. 07 Ⅲ 0. 39 0. 07 Ⅲ
　 代表初始分级　　　　 代表修改后分级
3. 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
则在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
修改分级的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 (图 1)。
图 1　临界值确定图
Fig. 1　 Cri tical values of gradeⅠ and g radeⅡ s eedling
　　图中Ⅰ 、Ⅱ分别为Ⅰ 、 Ⅱ级苗的最终凝聚中心 ,
dⅠ 、 dⅡ分别为Ⅰ 、Ⅱ 级苗的最终聚类圆半径 , Ⅰ 1、
Ⅱ 2分别为欲求的Ⅰ 、Ⅱ级苗的临界点。其中半径d=
k S2H标+ S2D标 ,式中 k= 1, S2H标、 S2D标分别是苗高和地
径的标准化值的标准差。 Ⅰ 、Ⅱ级苗的最终凝聚中心
分别是 X 2Ⅰ ( 0. 79 0. 68)、X 2Ⅱ ( 0. 46 0. 47) ,经计算 dⅠ
= 0. 18、 dⅡ = 0. 23,在方格纸中可读出Ⅰ 、Ⅱ级苗的
分级界限分别为Ⅰ 1 ( 0. 66 0. 56)、Ⅱ 2 ( 0. 28 0. 23) ,即
两级间的临界处相应的苗高、 地径的标准化值 , 把
Ⅰ 1、Ⅱ 2代回公式③中得出各级苗下限的值为:
Ⅰ级: H≥ 9. 4 cm　D≥ 0. 25 cm
Ⅱ级: H≥ 12. 3 cm　D≥ 0. 16 cm
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 (表 5)。
88 西北林学院学报 21卷　
表 5　苗木分级结果
Table 5　 Grading result of tes ted s eedlings cm
Ⅰ 级苗 Ⅱ级苗 Ⅲ级苗
样苗号 苗高 地径 样苗号 苗高 地径 样苗号 苗高 地径 样苗号 苗高 地径
28 22. 5 0. 26 1 13. 0 0. 22 29 18. 0 0. 24 4 12. 0 0. 21
32 25. 5 0. 30 2 14. 0 0. 21 30 19. 5 0. 22 6 10. 0 0. 22
33 26. 0 0. 31 3 15. 0 0. 23 35 13. 0 0. 21 10 11. 0 0. 24
34 23. 0 0. 29 5 13. 5 0. 22 36 15. 0 0. 23 11 8. 7 0. 19
39 22. 0 0. 32 7 16. 0 0. 25 37 20. 0 0. 23 12 9. 5 0. 28
42 19. 5 0. 30 8 23. 0 0. 20 38 20. 0 0. 19 13 11. 0 0. 16
49 21. 0 0. 28 9 14. 5 0. 22 40 15. 0 0. 16 14 7. 0 0. 17
50 22. 0 0. 25 15 16. 0 0. 18 43 18. 0 0. 29 16 7. 0 0. 18
21 18. 0 0. 17 44 13. 0 0. 27 17 10. 5 0. 16
22 21. 5 0. 21 45 17. 5 0. 25 18 10. 0 0. 23
23 18. 5 0. 25 46 13. 5 0. 23 19 9. 5 0. 18
24 14. 0 0. 21 47 20. 5 0. 24 20 8. 0 0. 10
25 15. 0 0. 18 48 18. 0 0. 26 26 16. 0 0. 13
27 20. 5 0. 19 31 12. 5 0. 15
41 12. 0 0. 36
4　结论
苗高和地径是反映苗木质量的最直观的指标。利
用苗高和地径对铁力木苗木进行逐步聚类分级 ,其最
终分级标准为Ⅰ 级苗: H≥ 19. 4 cm、 D≥ 0. 25 cm;
Ⅱ级苗: 19. 4> H≥ 12. 3 cm、 0. 25> D≥ 0. 16 cm。
除这两个评选指标外 ,在生产实践中 ,进行壮苗选择
时还应考虑到壮苗还应具备生长充实、枝叶繁茂、色
泽正常、木质化程度高、无病虫害、无机械损伤及饱满
的顶芽等等。由于各育苗地立地条件及育苗技术的差
异地 ,造成苗木质量的参差不齐 ,故各地因应根据具
体情况分析研究 ,以上分级标准仅供各地在确定铁力
木苗木等级时作参照。
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89第 1期 杨　斌等　铁力木苗木分级研究