光葉紅豆種苗質量分級研究※

●劉 銘 秦惠珍，2 梁 慧 唐健民※※，3 鄒 蓉 韋 霄

（1.廣西壯族自治區中國科學院廣西植物研究所 廣西 桂林 541006；2.鹿兒島大學 大學院聯合農學研究科 日本 鹿兒島 890-0065；3.廣西大學林學院 廣西 南寧 530004）

光葉紅豆（Ormosia glaberrimaY.C.Wu ）是豆科紅豆屬植物，是優良珍貴用材，可作為多種工業用材，在樂器及高級家具制造上可代替昂貴的進口紅木[1]。2021年被列為國家二級野生保護植物，主產于中國湖南（江華）、江西、廣東西部、海南、廣西東南部。光葉紅豆天然資源少，且其種子萌發比較困難，天然狀態下更新不良[2]，在保護好現有資源的同時，應大力積極發展。制定光葉紅豆的質量分級標準，增加其規范化生產的可行性，可以更加有效地推進光葉紅豆的保護及相關行業大規模產業化進程。本試驗采用主成分分析結合K均值聚類分析的方法對1年生光葉紅豆實生種苗進行質量分級。

1 材料與方法

1.1 試驗地及試驗材料

試驗地位于廣西壯族自治區中國科學院廣西植物研究所，地理位置25°01'N，110°17'E，屬中亞熱帶季風氣候，海拔約180 m，全年平均氣溫19.2℃。選用中國科學院廣西植物研究所種植園1年生種苗100株。

1.2 試驗方法

1.2.1 種苗質量相關指標的測定

分別測定每株光葉紅豆種苗的株高、冠幅、地徑、葉片數、根長、根粗、地上鮮重、地下鮮重。地徑測定，采用游標卡尺測量苗木地際直徑，即苗干基部土痕處粗度； 株高測定，采用卷尺測量自地徑至頂芽基部的苗干長度； 根長測定，用卷尺測量自根莖基部到最長根須末端的長度； 根粗測定，用游標卡尺測量根基部粗度；用電子秤稱量地上地下鮮重和地上地下干重。

1.2.2 種苗質量分級

采用主成分分析結合K均值聚類分析法對種苗進行分級。采用SPSS Statistics 26對各光葉紅豆種苗的株高、冠幅、地徑、葉片數、根長、根粗、地上鮮重、地下鮮重等8個測定指標進行相關分析與主成分分析，提取出主成分，并根據結果對種苗進行K均值聚類分析，得到光葉紅豆種苗聚類結果，結合實際情況制定光葉紅豆種苗分級標準。

2 結果與分析

2.1 1年生光葉紅豆種苗的統計描述

對1年生光葉紅豆種苗的測定結果進行統計學描述，結果見表1。由表1可知，株高15～25 cm、均值為20.52 cm；地徑2.40～4.39 mm，均值為3.27 mm；冠幅5.34～19.00 cm，均值為12.78 cm；葉片數3～31，均值為10.73；根長15～30 cm，均值為21.80 cm；根粗3.08～3.70 cm，均值為3.25 mm；地上鮮重1.80～3.10 g，均值為2.28 g；地下鮮重1.00～1.70 g，均值為1.38 g。變異系數排序為葉片數＞冠幅＞根長＞地上鮮重＞地下鮮重＞地徑＞株高＞根粗。

表1 1年生光葉紅豆種苗的統計學描述

2.2 1年生光葉紅豆種苗主要參數相關性分析

由表2可知，株高、地徑2個參數顯著相關（P＜0.05），冠幅和葉片數2個參數極顯著相關（P＜0.01），說明株高、冠幅、地徑、葉片數4個指標可以真實反映種苗質量信息，具有代表性。

表2 1年生光葉紅豆種苗質量指標相關分析

2.3 1年生光葉紅豆種苗主成分分析

由表3可知，株高、冠幅、地徑、葉片數4個主成分累積方差貢獻率可達到100%，故可認為這4個主成分可代表全部指標信息。

表3 1年生光葉紅豆種苗主成分變量解釋

由表4主成分矩陣內的數據計算獲得的特征根，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+地徑×0.202-冠幅×0.426-葉片數×0.484；

F2=株高×0.512+地徑×0.554+冠幅×0.370-葉片數×0.162。

因此，種苗評價因子F計算公式為：

F=F1×0.48564+F2×0.34146。

計算所有種苗的評價因子F，并采用K均值聚類分析分為二等，初步獲得聚類中心（表5）。

表5 1年生光葉紅豆種苗聚類分析

2.5 1年生光葉紅豆種苗聚類分析分級標準

使用SPSS 26對1年生光葉紅豆種苗的株高、地徑、冠幅、葉片數、根長和根粗6個指標數據進行聚類分析，主成分分析結合K均值聚類分析所得分級標準見表6。

表6 主成分分析結合K均值聚類分析所得分級標準

由表3可知，Ⅰ級種苗株高≥23.14 cm，地徑≥3.46 mm，冠幅≥14.21 cm，葉片數≥28.80張，Ⅱ級種苗株高20.34～23.14 cm，地徑3.23～3.46 mm，冠幅5.66～14.21 cm，葉片數12.12～28.80張。同一等級種苗的任一指標若達不到標準則降為下一級。

3 討論與結論

近年來，種苗分級標準多采用主成分因子結合K均值聚類分析法和標準差法對種苗質量進行分級[3-4]。通過對光葉紅豆種苗主要農藝性狀進行測定，其中苗高和地徑是種苗質量優劣的直觀體現；根長是根系發達程度的體現，決定了栽植后對土壤中水分和營養物質吸收能力強弱；冠幅和葉片影響植株成活以后光合作用的強弱。因此，選用這幾個典型的農藝性狀作為指標結合K均值聚類分析制定種苗的分級標準，能達到簡便、高效和易操作的目的。綜上，光葉紅豆種苗質量等級劃分的標準為：Ⅰ級種苗株高≥23.14 cm；地徑≥3.46 mm；冠幅≥14.21 cm；葉片數≥28.80張；Ⅱ級種苗株高20.34～23.14 cm；地徑3.23～3.46 mm；冠幅5.66～14.21 cm，葉片數12.12～28.80張。