光叶红豆种苗质量分级研究※

●刘 铭 秦惠珍，2 梁 慧 唐健民※※，3 邹 蓉 韦 霄

（1.广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所 广西 桂林 541006；2.鹿儿岛大学 大学院联合农学研究科 日本 鹿儿岛 890-0065；3.广西大学林学院 广西 南宁 530004）

光叶红豆（Ormosia glaberrimaY.C.Wu ）是豆科红豆属植物，是优良珍贵用材，可作为多种工业用材，在乐器及高级家具制造上可代替昂贵的进口红木[1]。2021年被列为国家二级野生保护植物，主产于中国湖南（江华）、江西、广东西部、海南、广西东南部。光叶红豆天然资源少，且其种子萌发比较困难，天然状态下更新不良[2]，在保护好现有资源的同时，应大力积极发展。制定光叶红豆的质量分级标准，增加其规范化生产的可行性，可以更加有效地推进光叶红豆的保护及相关行业大规模产业化进程。本试验采用主成分分析结合K均值聚类分析的方法对1年生光叶红豆实生种苗进行质量分级。

1 材料与方法

1.1 试验地及试验材料

试验地位于广西壮族自治区中国科学院广西植物研究所，地理位置25°01'N，110°17'E，属中亚热带季风气候，海拔约180 m，全年平均气温19.2℃。选用中国科学院广西植物研究所种植园1年生种苗100株。

1.2 试验方法

1.2.1 种苗质量相关指标的测定

分别测定每株光叶红豆种苗的株高、冠幅、地径、叶片数、根长、根粗、地上鲜重、地下鲜重。地径测定，采用游标卡尺测量苗木地际直径，即苗干基部土痕处粗度； 株高测定，采用卷尺测量自地径至顶芽基部的苗干长度； 根长测定，用卷尺测量自根茎基部到最长根须末端的长度； 根粗测定，用游标卡尺测量根基部粗度；用电子秤称量地上地下鲜重和地上地下干重。

1.2.2 种苗质量分级

采用主成分分析结合K均值聚类分析法对种苗进行分级。采用SPSS Statistics 26对各光叶红豆种苗的株高、冠幅、地径、叶片数、根长、根粗、地上鲜重、地下鲜重等8个测定指标进行相关分析与主成分分析，提取出主成分，并根据结果对种苗进行K均值聚类分析，得到光叶红豆种苗聚类结果，结合实际情况制定光叶红豆种苗分级标准。

2 结果与分析

2.1 1年生光叶红豆种苗的统计描述

对1年生光叶红豆种苗的测定结果进行统计学描述，结果见表1。由表1可知，株高15～25 cm、均值为20.52 cm；地径2.40～4.39 mm，均值为3.27 mm；冠幅5.34～19.00 cm，均值为12.78 cm；叶片数3～31，均值为10.73；根长15～30 cm，均值为21.80 cm；根粗3.08～3.70 cm，均值为3.25 mm；地上鲜重1.80～3.10 g，均值为2.28 g；地下鲜重1.00～1.70 g，均值为1.38 g。变异系数排序为叶片数＞冠幅＞根长＞地上鲜重＞地下鲜重＞地径＞株高＞根粗。

表1 1年生光叶红豆种苗的统计学描述

2.2 1年生光叶红豆种苗主要参数相关性分析

由表2可知，株高、地径2个参数显著相关（P＜0.05），冠幅和叶片数2个参数极显著相关（P＜0.01），说明株高、冠幅、地径、叶片数4个指标可以真实反映种苗质量信息，具有代表性。

表2 1年生光叶红豆种苗质量指标相关分析

2.3 1年生光叶红豆种苗主成分分析

由表3可知，株高、冠幅、地径、叶片数4个主成分累积方差贡献率可达到100%，故可认为这4个主成分可代表全部指标信息。

表3 1年生光叶红豆种苗主成分变量解释

由表4主成分矩阵内的数据计算获得的特征根，可以得到以下主成分公式：

表4 主成分的特征根

F1=株高×0.243+地径×0.202-冠幅×0.426-叶片数×0.484；

F2=株高×0.512+地径×0.554+冠幅×0.370-叶片数×0.162。

因此，种苗评价因子F计算公式为：

F=F1×0.48564+F2×0.34146。

计算所有种苗的评价因子F，并采用K均值聚类分析分为二等，初步获得聚类中心（表5）。

表5 1年生光叶红豆种苗聚类分析

2.5 1年生光叶红豆种苗聚类分析分级标准

使用SPSS 26对1年生光叶红豆种苗的株高、地径、冠幅、叶片数、根长和根粗6个指标数据进行聚类分析，主成分分析结合K均值聚类分析所得分级标准见表6。

表6 主成分分析结合K均值聚类分析所得分级标准

由表3可知，Ⅰ级种苗株高≥23.14 cm，地径≥3.46 mm，冠幅≥14.21 cm，叶片数≥28.80张，Ⅱ级种苗株高20.34～23.14 cm，地径3.23～3.46 mm，冠幅5.66～14.21 cm，叶片数12.12～28.80张。同一等级种苗的任一指标若达不到标准则降为下一级。

3 讨论与结论

近年来，种苗分级标准多采用主成分因子结合K均值聚类分析法和标准差法对种苗质量进行分级[3-4]。通过对光叶红豆种苗主要农艺性状进行测定，其中苗高和地径是种苗质量优劣的直观体现；根长是根系发达程度的体现，决定了栽植后对土壤中水分和营养物质吸收能力强弱；冠幅和叶片影响植株成活以后光合作用的强弱。因此，选用这几个典型的农艺性状作为指标结合K均值聚类分析制定种苗的分级标准，能达到简便、高效和易操作的目的。综上，光叶红豆种苗质量等级划分的标准为：Ⅰ级种苗株高≥23.14 cm；地径≥3.46 mm；冠幅≥14.21 cm；叶片数≥28.80张；Ⅱ级种苗株高20.34～23.14 cm；地径3.23～3.46 mm；冠幅5.66～14.21 cm，叶片数12.12～28.80张。