兩面針苗木分級標準的研究-逐步聚類

兩面針苗木分級標準的研究逐步聚類

論文導讀:：運用隨機抽樣、因子分析和逐步聚類分析等方法，對兩面針當年生苗和一年生苗的分級標準進行調查研究。結果表明，地徑(D)和苗高(H)對兩面針苗木質量有很好的表達，可以作為苗木分級的質量指標。按照3個等級,對兩面針當年生苗和一年生苗提出了相應的分級標準,并將分類結果與實際情況進行比較。結果發(fā)現(xiàn)該分級標準與苗木實際情況相符,可為生產提供參考。

論文關鍵詞：兩面針，苗木分級，逐步聚類

兩面針Zanthoxylumnitidum(Roxb.)DC為蕓香科花椒屬木質藤本植物。其干燥根是我國南方地區(qū)常用中藥材,具有活血、行氣、祛風、消腫、止痛的功效,主治跌打損傷、風濕痹痛、胃痛、牙痛,毒蛇咬傷；外用治湯火燙傷。是外感風痧沖劑、金雞系列、骨刺片、跌打萬花油、兩面針中藥牙膏等藥品和日用品的重要原料。主要分布于我國廣西、廣東、云南、福建、湖南、臺灣等地,生于山野坡地灌木叢中,以廣西的資源最為豐富。近年來，由于毀林開荒活動日益頻繁，兩面針生境受到嚴重破壞,加上過度采挖,野生藥材蘊藏量急劇下降。為了實現(xiàn)兩面針資源的可持續(xù)利用，保障藥材供應，發(fā)展兩面針人工種植勢在必行。優(yōu)良的苗木是兩面針獲得高產、優(yōu)質的關鍵,是確保其大規(guī)模種植推廣的前提。為此，兩面針苗木出圃時應具備科學的苗木質量參數(shù)標準，并據(jù)此進行合理的質量分級論文的格式。筆者根據(jù)實際調查數(shù)據(jù)對兩面針苗木質量的表現(xiàn)因子進行研究,提出兩面針苗木分級的參考標準,旨在為兩面針規(guī)范化、規(guī)?；N植奠定基礎。1試驗地自然地理條件概況試驗地位于廣西植物研究所實驗場內。該地地處桂林市南郊逐步聚類，25°01′N，110°17′E，海拔167m。屬中亞熱帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫19.1℃，最冷月1月平均氣溫8.4℃，最熱月7月平均氣溫28.4℃，極端最高溫38℃，極端最低溫-4.2℃。年降雨量約1900mm，多集中于春夏，占全年降雨量的70%以上，年平均相對濕度78%，干濕季明顯。年日照時數(shù)約1700h。土壤為砂頁巖及第四紀紅土發(fā)育而成的酸性紅壤。土層厚度＞2m，土壤肥力特征見如下（表1）：表1試驗地土壤肥力特征

pH有機質全氮全磷全鉀水解氮有效磷速效鉀（%）（g/kg）（mg/kg）（%）（mg/kg）（mg/kg）（mg/kg）5.32.701.621180.00.58110.090.260.02實驗材料與方法2.1材料：兩面針苗木來源于廣西植物研究所苗圃。自2007年～2009年每年3月播種，每批次苗木于當年6月（當年生苗）和次年6月（一年生苗）分兩次抽樣調查測定。2.2方法：在苗圃地按照隨機抽樣法設置樣方，每樣方面積為1m×1m(1﹕50比例)逐步聚類，實測每一個樣方內樣本苗木的苗高(H)、地徑(D)、葉片數(shù)量（L）和主根長度（R）4個數(shù)量指標,作為質量分級指標提取因子計算。應用SPSS11.0軟件，通過因子分析法進行指標簡化，確定主成分分級指標；通過逐步聚類分析，將主成分分級指標因子聚成3類，作為苗木的劃分等級；采用聚類分級臨界點法和聚類中心±標準差法，確定苗木的各分級標準。3結果與分析3.1苗木分級指標的確定：從理論上講,測定的指標越多,則所得苗木質量的信息就越完整。但在實際生產中,苗木出圃時很難對每株苗木的多個指標都進行測定。因此，在制定苗木分級標準時,必須選擇既能反映苗木質量,又容易測量的簡單直觀因子,作為苗木的質量分級指標。生產中,苗高和地徑是人們習慣用來衡量苗木規(guī)格的數(shù)量指標。為確定影響兩面針苗木質量的主導因子,采用因子分析法對當年生和一年生兩面針苗的苗高、地徑、葉片數(shù)量和主根長度4個指標進行計算（表2）。結果表明：當年生和一年生兩面針苗的苗木質量主成分指標均為地徑和苗高，該2個主成分的累計方差貢獻率分別達到90.564%和87.201%,可以很好地對兩面針苗木質量進行表達論文的格式。因此選擇地徑和苗高作為兩面針苗木分級的主要指標,這與生產上習慣使用因子相符。表2兩面針苗木質量指標的特征值與方差貢獻率分析結果

苗齡質量指標特征值顯示方差百分比（%）累計方差百分比（%）當年生苗高3.02775.66575.665地徑0.59614.89990.564葉片數(shù)量0.2466.14796.712主根長度0.1323.288100.000一年生苗高3.13778.43578.435地徑0.3518.76687.201葉片數(shù)量0.3117.77694.977主根長度0.2015.023100.0003.2苗木等級的劃分：聚類分析是決定某一樣本性質的多元統(tǒng)計分析方法,其基本指導思想是從一批樣本的多個觀測指標中找出能度量樣本之間相似程度的統(tǒng)計數(shù),構成一個相似矩陣,在此基礎上計算樣本之間的相似程度或距離,按其相似程度或距離的大小將樣本逐一歸類。將關系密切的歸類聚集到一個小分類單位,關系疏遠的聚集到一個大的分類單位,直至把所有樣本都聚集完畢。對于兩面針的苗木分級而言,是利用其苗木的地徑和苗高2個主要質量指標來劃分苗木個體的相似程度。苗木個體的相似程度是以苗木個體間的距離而定,即距離越小其相似程度越大。按照生產實際,苗木一般分為3級。因此在對兩面針苗高和地徑進行逐步聚類分析時，事先規(guī)定聚成3類。分析結果（表3）表明，當年生兩面針Ⅰ級苗地徑與苗高的最終聚類中心分別為0.23cm、9.74cm,Ⅱ級苗地徑與苗高的最終聚類中心分別為0.18cm、7.71cm,Ⅲ級苗地徑與苗高的最終聚類中心分別為0.14cm、5.95cm,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級苗個體數(shù)量所占總樣本的比例分別為41.11%、28.89%、30.00%；一年生兩面針Ⅰ級苗地徑與苗高的最終聚類中心分別為1.00cm、75.21cm,Ⅱ級苗地徑與苗高的最終聚類中心分別為0.77cm、49.53cm,Ⅲ級苗地徑與苗高的最終聚類中心分別為0.50cm、25.30cm,Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級苗個體數(shù)量所占總樣本的比例分別為37.50%、24.17%、38.33%。一年生苗與當年生苗相比，地徑、株高均有大幅增長，但Ⅰ、Ⅱ級苗所占比例有所下降，而Ⅲ級苗所占比例上升，這反映出隨著苗圃地的苗木留床時間延長，密度不斷增加逐步聚類，空間競爭加劇，導致弱小群體的相應擴大。表3兩面針苗木分級的最終聚類中心及個體所占比例

苗齡Ⅰ級苗Ⅱ級苗Ⅲ級苗地徑（cm）苗高（cm）

個體比例（%）地徑（cm）苗高（cm）個體比例（%）地徑（cm）苗高（cm）個體比例（%）當年生苗0.239.7430.000.187.7141.110.145.9528.89一年生苗1.0075.2124.170.7749.5337.500.5025.3038.333.3苗木分級標準的確定：對通過聚類的各級苗木進行統(tǒng)計量分析（表4），其平均數(shù)、中位數(shù)與該各級聚類中心基本一致，表明聚類分析結果與實際調查情況相符。一年生的各級苗的標準差較當年生的大，反映出隨著苗木留床時間的延長，苗木個體間的分化加大。當前，苗木分級標準，即苗木分級臨界值的確定往往采用下列兩種方法：其一是聚類分級臨界點法，即苗木分級后，參考臨界點附近的樣苗的質量指標值,作為各級苗木分級的臨界值；其二是聚類中心（或平均值）±標準差法，即以各級苗木的聚類中心（或平均值）減去該級苗木標準差作為該級苗木分級標準的下限值。本項研究分別運用該兩種方法進行兩面針苗木等級標準的確定（表5，表6）。根據(jù)聚類分級臨界點的苗木分級標準為：當年生苗：Ⅰ級苗D≥0.21cm，H≥9.00cm；Ⅱ級苗0.21cm＞D≥0.15cm，9.00cm＞H≥7.00cm；Ⅲ級苗0.15cm＞D≥0.10cm，7.00cm＞H≥4.50cm。一年生苗：Ⅰ級苗D≥0.90cm逐步聚類，H≥63.00cm；Ⅱ級苗0.90cm＞D≥0.61cm；63.00cm＞H≥39.00cm；Ⅲ級苗0.61cm＞D≥0.26cm，39.00cm＞H≥12.00cm。根據(jù)聚類中心±標準差的苗木分級標準為：當年生苗：Ⅰ級苗D≥0.21cm，H≥9.05cm；Ⅱ級苗0.21cm＞D≥0.16cm，9.05cm＞H≥7.16cm；Ⅲ級苗0.16cm＞D≥0.12cm，7.16cm＞H≥5.00cm。一年生苗：Ⅰ級苗D≥0.84cm，H≥64.93cm；Ⅱ級苗0.84cm＞D≥0.69cm；64.93cm＞H≥42.65cm；Ⅲ級苗0.69cm＞D≥0.40cm，42.65cm＞H≥19.29cm論文的格式。表4兩面針各級苗木的統(tǒng)計量

苗齡

統(tǒng)計量Ⅰ級苗Ⅱ級苗Ⅲ級苗地徑苗高地徑苗高地徑苗高當年生苗平均數(shù)0.249.740.197.710.135.95中位數(shù)0.239.500.187.600.136.00標準差0.024760.691340.016600.550840.013240.56301一年生苗平均數(shù)1.0975.210.7549.530.4625.30中位數(shù)1.0572.000.7649.000.4625.00標準差0.1558110.283060.081866.877500.096106.01062表5根據(jù)聚類分級臨界點的苗木分級標準(cm)

苗齡Ⅰ級苗Ⅱ級苗Ⅲ級苗地徑（D）苗高（H）地徑（D）苗高（H）地徑（D）苗高（H）當年生苗D≥0.21H≥9.000.21＞D≥0.159.00＞H≥7.000.15＞D≥0.107.00＞H≥4.50一年生苗D≥0.90H≥63.000.90＞D≥0.6163.00＞H≥39.000.61＞D≥0.2639.00＞H≥12.00表6根據(jù)聚類中心±標準差的苗木分級標準(cm)

苗齡Ⅰ級苗Ⅱ級苗Ⅲ級苗地徑（D）苗高（H）地徑（D）苗高（H）地徑（D）苗高（H）當年生苗D≥0.21H≥9.050.21＞D≥0.169.05＞H≥7.160.16＞D≥0.127.16＞H≥5.00一年生苗D≥0.84H≥64.930.84＞D≥0.6964.93＞H≥42.650.69＞D≥0.4042.65＞H≥19.29根據(jù)兩種不同方法獲得的兩面針苗木分級標準有所差異，這是因為前一方法將全部的樣苗劃歸到了各等級標準中，因而分級標準的臨界值較低；而后一種將各等級低于聚類中心剪去標準差的個體排除到了該等級之外，即部分Ⅰ級苗降歸到Ⅱ級苗，部分Ⅱ級苗降歸到Ⅲ級苗，而部分Ⅲ級苗則被摒棄在等級之外，所以分級標準的臨界值相對較高。通過統(tǒng)計聚類分級后的各級樣苗個體在相應的分級標準內的實際分布（表7），很明顯在按臨界點確定的分級標準內，其分布率為100%；而在按標準差確定的分級標準內逐步聚類，其分布率在71.11%～93.10%，即有6.90%～28.89%的苗木被降級或被摒棄在等級之外。根據(jù)生產實際，部分過于弱小的兩面針當年生苗或一年生苗不宜出圃移植，因此根據(jù)聚類中心±標準差的苗木分級標準更適合生產需要。表7兩種分級標準下的苗木實際分布

苗齡Ⅰ級苗Ⅱ級苗Ⅲ級苗臨界點分級標準標準差分級標準臨界點分級標準標準差分級標準臨界點分級標準標準差分級標準當年生苗100%74.07%100%75.68%100%84.62%一年生苗100%93.10%100%71.11%100%73.91%4結論通過調查測量和因子分析，地徑和苗高可作為兩面針苗木分級的主要指標。該兩項指標對苗木質量的表達性好，便于測量，且與生產習慣相符。通過逐步聚類分析，可將兩面針苗木分為3級，其中當年生兩面針Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級苗地徑的最終聚類中心分別為0.23cm、0.18cm、0.14cm，苗高的最終聚類中心分別為9.74cm、7.71cm、5.95cm；一年生兩面針Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ級苗地徑的最終聚類中心分別為1.00cm、0.77cm、0.50cm，苗高的最終聚類中心分別為75.21cm、49.53cm、25.30cm。各級聚類中心與相對應等級苗木的平均數(shù)、中位數(shù)數(shù)值基本一致，表明聚類分析結果與實際調查情況相符。通過聚類分級臨界點法和聚類中心±標準差法兩種方法的比較，由后一種方法確定的苗木分級標準更符合生產實際，因此，兩面針苗木分級標準為：當年生苗：Ⅰ級苗D≥0.21cm逐步聚類，H≥9.05cm；Ⅱ級苗0.21cm＞D≥0.16cm，9.05cm＞H≥7.16cm；Ⅲ級苗0.16cm＞D≥0.12cm，7.16cm＞H≥5.00cm。一年生苗：Ⅰ級苗D≥0.84cm，H≥64.93cm；Ⅱ級苗0.84cm＞D≥0.69cm；64.93cm＞H≥42.65cm；Ⅲ級苗0.69cm＞D≥0.40cm，42.65cm＞H≥19.29cm。在實際的苗木分選過程中，除依據(jù)上述的苗木分級標準外，還應具備生長充實、枝葉繁茂、色澤正常、木質化程度高、無病蟲害、無機械損傷、頂芽飽滿等條件，方可有效保證兩面針苗木質量。此外，由于各育苗地立地條件及育苗技術的差異地,造成苗木質量的參差不齊,故各地因應根據(jù)具體情況分析研究,以上分級標準僅供各地在確定兩面針苗木等級標準時作參照。

參考文獻：

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[2]中國