全 文 ：Vol. 32 No. 5
May 2012
第 32卷 第 5期
2012年 5月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
台湾相思 Acacia confusa是自然分布于我国唯
一的相思类树种，对立地条件要求不高，尤其具
根瘤固氮的速生树种特性，对土壤适应性强，其
生长量、制浆性能和纤维质量都表现出较优异的
性能，在我国南方水土保持、防护林、薪炭林、
短周期工业原料林发展等方面具有很重要的地位
和作用 [1-6]。台湾相思研究国内己见多篇相关文献
的报道，但多集中在树种特征特性、育苗造林技术、
种群生态等方面，因此，探索台湾相思选优标准，
对该树种的保护、恢复、经营管理及提高造林工
主成分分析在台湾相思优树选择
标准和方法中的应用研究
肖泽鑫 1，彭剑华 1，詹潮安 1，赖焕武 1，罗 超 1，邹桂逢 1，谢少鸿 2
（1.汕头市林业科学研究所，广东 汕头 515041；2.汕头市林业局种苗站，广东 汕头 515031）
摘 要： 应用样圆标准地法在汕头市潮阳区西环山森林公园的台湾相思人工林中选优，按预定要求对树高、胸径、
冠形等 10个因子进行测定。分析结果表明，样圆较合理的调查半径在 15~20 m，胸径、材积、尖削度、通直度、
冠幅、侧枝粗则对台湾相思选优具有较大的贡献量。计算得出综合评分入选最低分数线为 63.1分，5株预选树
最终有 4株确定为优树，选择率为 0.7%。
关键词： 台湾相思；选优标准；主成分分析；综合评分
中图分类号： S722.5 文献标识码： A 文章编号： 1673-023X (2012)05-0054-05
Application of principal component analysis in plus-tree
selection criteria and methods of Acacia confusa
XIAO Ze-xin1, PENG Jian-hua1, ZHAN Chao-an1, LAI Huan-wu1, LUO Chao1, ZOU Gui-feng1,XIE Shao-hong2
(1.Shantou Forestry Research Institute, Shantou 515041, Guangdong, China;
2. Shantou Forestry Bureau, Shantou 515031, Guangdong, China)
Abstract: Potential plus-trees have been classifi ed in plantation of Acacia confusa in Xihuanshan Forest Park in Chaoyang district
of Shantou city, based on the method of small sample plot. The main 10 factors were determined in the survey including tree height,
diameter in breast height, tree crown and so on. The results show that the suitable range of investigation was 15~20 meters, the diameter
in breast height, stem volume, tapering, stem straightness, crown width and lateral branches had greater contribution rate to the plus-
tree selection of Acacia confuse than other factors. The calculated results show that the lowest borderline of plus-trees selection was 63.1
points, of the fi ve per-selected trees, four potential plus-trees were selected as plus-trees, and the selection rate was 0.7%.
Key words: Acacia confusa；selection standard；principal component analysis；comprehensive score
收稿日期：2012-02-22
基金项目：广东省林业科技创新项目 (2010KJCX006、2011KJCX005)；广东省科技计划项目（2011B060400002）
作者简介：肖泽鑫 (1977-),男 ,广东汕头人 ,工程师 ,主要从事森林培育方面的研究；E-mail: st3084@126.com
通讯作者： 詹潮安 (1956-), 男 , 研究员 , 国务院政府特殊津贴获得者；E-mail: zhca@21cn.com
程林木质量具有重要意义。
1983年，杜天理等 [7]介绍了台湾相思造林技
术及经济效益，随后农民新 [8] 在飞播马尾松、台湾
相思混交林试验成功；1995年胡荣春等 [9] 在对干
热河谷台湾相思造林技术进行研究；朱国飞等 [10-11]
也介绍了台湾相思育苗造林技术以及在园林绿化
中的应用；2005年，谢少鸿等 [12]在对南澳岛台湾
相思群落与植物多样性、种群生态位进行分析。
杨晓伟等 [13]在 2010年调查了亚热带台湾相思次
生林林隙边缘木高径分布特征；还有学者研究了
DOI:10.14067/j.cnki.1673-923x.2012.05.032
55第 32卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
台湾相思种群生命过程及谱分析、组织培养等方面
内容 [14-15]，但对台湾相思优树系统选育等方面的研
究未见报道。本文将从优良度、缩差值分析优树优
劣程度和选择强度入手，论述台湾相思优树选择的
标准和方法，为台湾相思选优提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料来源
研究数据来自汕头市潮阳区西环山森林公园
内保存较好的台湾相思人工纯林，林龄已超过 20
年，郁闭度在 0.6以上，无严重病虫害。该区域地
理位置为 23°15′45′′～ 23°15′57′′N， 116°34′26′′～
116°34′39′′E，坡度 20°～ 35°，海拔 106～ 222 m。
土壤主要为赤红壤，由花岗岩发育而成，土层中，
夹杂石块。该地区属南亚热带海洋性气候，年平
均气温为 21.5℃，日照时数 2 000～ 3 000 h，最
高温度出现在 7～ 8月份，最低温度出现在 1月份。
年均降雨量为 1 721 mm，降雨主要集中在 4～ 9
月份，约占全年降雨 量的 80%。
1.2 调查与数据处理
在对林分进行全面踏查的基础上按表型及选
优目标筛选出预选树 XS-1、XS-2、XS-3、XS-4、
XS-5，以预选树为圆心，分别以 5、10、15、20 m
为半径设置样圆进行每木检尺，并挑选出 5株仅
次于预选树作为优势木，把预选树、优势木与样
圆内的林木按选标准项目逐项观侧评定，当预选
树综合评分达到样地林木规定标准时定为优树。
优良度 K=(X优－ X )/X 。 (1)
选择强度 I=(X优－ X )/Sx 。 (2)
选择率 P(%)=n/N×100 。 (3)
式（1）～（3）中：K、I、P分别是优树某一性状
(X)的优良度、选择强度及选择率；X优、X与 Sx分
别是优树某一性状值、样圆内全部台湾相思某一性
状均值和标准差；n、N表示优树中选个体数、供
选林木群体总株数 [16]。一般数据处理由 EXCEL完
成，方差分析及主成分分析均由 SPSS软件完成。
2 方法与分析
2.1 生长量指标分析
选择强度是以标准差为单位的选择差，用于权
衡所选优树在正态分布中的位置，也是权衡优树优
劣的指标，并能用于估价入选优树的力度 [16-17]。
从表 1可看出，预选树树高、胸径、材积等 3个
因子在半径 10、15、20 m样圆内选择强度的变异
系数较小，即较稳定。为了比较不同半径样圆对
预选树选择强度的影响，对树高、胸径、材积等 3
个因子的选择强度进行方差分析，表 2说明 3个
因子在 10～ 20 m半径样圆内的选择强度并无显
著差异。通常统计学上大样本是指样本单元数不
少于 50个，其抽查结果的代表性更强，因此调查
样圆的大小应根据环境条件和工作实际合理选择，
而本研究样地内要达到大样本数量，其样圆半径
一般在 15～ 20 m。
表 1 台湾相思选择强度及其变异系数
Table 1 The selection intensity and variation
coefficient of Acacia confusa
性状 范围 /m XS-1 XS-2 XS-3 XS-4 XS-5 均值 变异系数
胸径
5 1.824 1.263 1.690 1.160 2.773 1.742 0.368
10 1.210 1.994 0.754 1.726 1.420 1.421 0.336
15 1.291 1.790 1.048 1.466 1.730 1.465 0.210
20 1.358 1.950 0.903 1.485 1.578 1.455 0.261
树高
5 0.255 1.257 2.147 0.961 2.830 1.490 0.678
10 0.479 1.591 1.509 1.309 1.824 1.342 0.385
15 0.592 1.415 1.513 1.087 1.829 1.287 0.365
20 0.643 1.558 1.505 1.067 1.841 1.323 0.355
材积
5 1.754 1.471 2.716 1.390 4.943 2.455 0.606
10 1.319 2.492 1.056 2.410 2.133 1.882 0.348
15 1.420 2.246 1.466 1.920 2.700 1.950 0.277
20 1.479 2.580 1.239 1.875 2.416 1.918 0.302
优良度是评判所选预选树能否入选为优树，
并和同类立地条件下与其他优树互相比较优劣的
数量或品质指标，用百分率表示 [16-17]。根据上述
分析，计算 15、20 m样圆内预选树的优良度及变
异系数。从表 3可以看出，台湾相思胸径、树高、
材积变异系数都比较小，与表 1结果接近，其优
良度载荷量主要集中在材积和胸径两因子，预选
树与林分平均木的树高优良度差异较小、与优势
木基本持平，这与实地观察相吻合。
表 2 台湾相思生长量选择强度的方差分析
Table 2 The variance analysis for selection intensity
of growth of Acacia confusa
变异源 自由度
树高 胸径 材积
均方 P值 均方 P值 均方 P值
组间 3 66.475 0.348 13.763 0.977 94.466 0.988
组内 16 56.235 204.679 2 241.277
总计 19
肖泽鑫，等：主成分分析在台湾相思优树选择标准和方法中的应用研究56 第 5期
2.2 形质指标分析
形质指标的评价是在对整体林分踏查、实测
的基础上，根据台湾相思生长的特点和选育目标，
选取树干枝下高、通直度、尖削度、枝叶浓密度、
侧枝粗、冠幅、结实情况、健康状况等 8个因子
进行分析，根据这些基础数据，采用主成分分析
方法，确定影响台湾相思形质的主要成分。分析
碎石图 1可以看出，主成分 1、2、3之间的特征
值之差比较大，主成分 3～ 7之间的差值相对较小，
明显的拐点为主成分 3，结核表 4可知，前 3个主
成分能解释原始 8个因子 62.7%的变异，主成分
1中，侧枝粗、冠幅、结实情况的载荷量最大，分
别为 0.847、0.620、-0.607；主成分 2中，枝下高、
通直度、尖削度的载荷量最大，分别为 0.680、
-0.703、0.688；主成分 3中，浓密度的载荷量最大，
为 -0.769。综合各因子对各主成分的贡献量，尖削
度、通直度、冠幅、侧枝粗对台湾相思候选树和
优势木的质量性状有较大的代表性。
2.3 综合评价
采用评分法对台湾相思生长量指标和形质指
表 3 台湾相思优良度及其变异系数
Table 3 The fine degree and variation
coefficient of Acacia confusa
性状范围 /m XS-1 XS-2 XS-3 XS-4 XS-5 均值 变异系数
胸径
15 36.052 66.715 38.328 40.902 63.272 49.054 0.300
20 39.535 67.318 31.774 42.910 55.537 47.415 0.296
树高
15 11.199 27.317 22.564 20.840 27.278 21.840 0.302
20 11.650 28.790 20.756 20.582 25.401 21.436 0.301
材积
15 79.782 177.067 99.193 109.457 182.707 129.641 0.364
20 87.414 189.581 79.016 112.316 154.072 124.480 0.375
表 4 台湾相思主成分分析
Table 4 The principal component analysis of Acacia confusa
因 子 主 1 主 2 主分 3 主 4 主 5
枝下高 -0.458 0.680 -0.010 0.029 0.147
通直度 -0.128 -0.703 -0.259 -0.275 0.432
尖削度 0.531 0.688 0.014 0.182 0.187
枝叶浓密度 0.256 0.179 0.554 -0.769 0.019
侧枝粗 0.847 -0.021 0.094 0.079 0.165
冠幅 0.620 -0.410 0.403 0.378 0.136
结实情况 -0.607 0.081 0.350 0.169 0.617
健康状况 -0.525 -0.251 0.578 0.229 -0.322
贡献率 28.998 21.233 12.536 11.639 9.664
累积贡献率 28.998 50.231 62.768 74.407 84.071
图 1 台湾相思特征值
Fig. 1 The characteristic value of Acacia confusa
标进行综合评价。为了避免立地条件对生长量指
标的影响，该部分采用优良度和评分权重制定评
分标准；形质指标根据主成分分析确定因子权重
制定评分标准，权重的确定是在林分调查的基础
上，多人参加讨论制定的，评分标准见表 5。对两
部分指标得分相加，即可得出综合评分。
对预选树和优势木进行综合评分，结果见表
6。在确定选优最低分数线时，可采用预选树的得
分值显著高于预选树平均分数线的下限作为入选
的基本标准。由公式：G=G′-1.64σ/N1/2(可信度
95%)。式中 G为选优最低分数线，G′为优势木平
均值，σ为优势木标准差，N为优势木株数。计
算可得选优最低分数线 G=63.1分，比优势木平均
分 50.9分高出 24%，且入选树生长量指标得分大
于 19.6分，形质指标得分大于 31.4分。计算结果
表明，XS-2、XS-3、XS-4、XS-5均可入选，选择
率为 0.7%。不能入选的候选树主要是生长量因子
调查林分中优势不明显，得分较低。从预选树和
优势木各指标的得分平均值可以看出，通直度、
胸径、材积拥有较高的遗传估计值 [18]，树高其次。
3 结论与讨论
确定合理的样地范围，可以在保证抽样数据
较精准的基础上提高工作效率。对不同半径样圆内
的选择强度进行变异系数计算及方差分析，表明本
研究样圆较合理的调查半径在 15～ 20 m，若采用
更大半径进行选优，一方面受台湾相思林分大小
限制，同时也会增加工作量，另一方面分析表明，
在此范围内预选树优良度的变异系数较小，即较稳
定，这与陈祖松、周建云等人的研究较一致 [19-20]。
对其它地方的台湾相思调查，可根据立地条件和
林分密度等实际情况合理调整样地大小。
57第 32卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
表 5 台湾相思评分标准
Table 5 The grading standard of Acacia confusa
指标 标准划分
树高 ≤ 0 1~5 6~10 11~15 16~20 21~25 26~30 31~35 36~40 ≥ 41
评分 0 2 3 4 5 6 7 8 9 10
胸径 ≤ 0 1~10 11~20 21~30 31~40 41~50 51~60 61~70 71~80 ≥ 81
评分 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20
材积 ≤ 0 1~25 26~50 51~75 76~100 101~125 126~150 151~175 175~200 ≥ 200
评分 0 4 6 8 10 12 14 16 18 20
枝高比 占树高≤ 0.20 占树高 0.21~0.40 占树高 0.41~0.50 占树高 0.51~0.60 占树高≥ 0.61
评分 1 2 3 4 5
通直度 ≥ 4弯 3弯 2弯 1弯 通直
评分 2 4 6 8 10
尖削度 ≥ 7.0cm 5.5~6.9cm 4.0~5.4cm 2.5~3.9cm ≤ 2.4cm
评分 2 4 6 8 10
枝径比 ≥ 0.80 0.60~0.79 0.40~0.59 0.20~0.39 ≤ 0.19
评分 2 4 6 8 10
冠径比 ≥ 60 55~59 50~54 40~49 ≤ 39
评分 1 2 3 4 5
浓密度 稀疏 中等 浓密
评分 1 3 5
健康状况 严重病害 轻微病害 良好
评分 1 3 5
结实情况 分多、中、少 3类评价，但不参与评分。
表 6 台湾相思预选树和优势木综合评分
Table 6 The comprehensive scores of potential plus-trees and dominant trees of Acacia confusa
编号 类别 树高 胸径 材积 枝高比 通直度 尖削度 浓密度 枝径比 冠径比 健康 总分
XS-1 预选树 4.0 10.0 10.0 2.0 4.0 10.0 3.0 6.0 5.0 5.0 59.0
优势木 2.2 6.0 4.4 2.0 2.4 10.0 2.6 5.2 3.8 5.0 43.6
XS-2 预选树 7.0 16.0 18.0 3.0 6.0 4.0 3.0 6.0 5.0 5.0 73.0
优势木 3.2 9.6 8.4 2.2 2.8 7.2 3.0 4.8 4.6 3.8 49.6
XS-3 预选树 6.0 10.0 10.0 3.0 8.0 8.0 3.0 8.0 4.0 5.0 65.0
优势木 4.2 8.8 8.0 3.4 2.8 7.2 3.0 8.0 4.4 5.0 54.8
XS-4 预选树 6.0 12.0 12.0 4.0 6.0 8.0 3.0 8.0 5.0 5.0 69.0
优势木 3.2 10.4 9.6 2.8 3.6 4.8 3.0 5.6 4.8 5.0 52.8
XS-5 预选树 6.0 12.0 14.0 2.0 6.0 8.0 3.0 8.0 5.0 5.0 69.0
优势木 3.8 8.8 7.2 3.8 2.8 7.2 3.0 8.0 4.4 5.0 54.0
平均 预选树 5.8 12.0 12.8 2.8 6.0 7.6 3.0 7.2 4.8 5.0 67.0
优势木 3.3 8.7 7.5 2.8 2.9 7.3 2.9 6.3 4.4 4.8 50.9
优良度和主成分分析表明，生长量 3个因子
中，优良度的差异主要体现在胸径和材积两因子，
在同龄林中，预选树树高与林分均高的差异性较
小，与优势木基本持平；尖削度、通直度、冠幅、
侧枝粗则对台湾相思候选树和优势木的质量性状
产生的差异具有较大的贡献量。因此，在汕头台
湾相思人工林选优时，应以胸径、材积、尖削度、
通直度、冠幅、侧枝粗为主要因子。
由于我们的选优目标是较高的出材率，因此
适当提高形质指标权重。在进行综合评分时，通
过计算预选树与平均木标准差的倍数关系，以消
除因立地条件变化而引起的生长量差异；形质指
标则根据主成分分析及在林分调查的基础上，多
人参加讨论制定的。确定选优分数线要显著高于
肖泽鑫，等：主成分分析在台湾相思优树选择标准和方法中的应用研究58 第 5期
预选树平均分数线的下限，且入选树生长量指标
得分小计、形质指标得分小计均要大于优势木相
应得分。
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[本文编校：欧阳钦 ]