桐藥間作對(duì)林地土壤物理性質(zhì)影響研究

杜洋文 鄧先珍 李雙龍

摘要：研究了5種套種模式（油桐+玉竹、油桐+黃精、油桐+桔梗、油桐+麥冬、油桐+石蒜）下油桐林地土壤物理性質(zhì)的變化。結(jié)果表明：不同套種模式間土壤物理性質(zhì)存在顯著差異，相同套種模式不同土層間也存在一定差異，不同套種模式間總體變化趨勢(shì)基本相同，但在不同時(shí)期也存在一定差異。套種黃精、玉竹和麥冬能顯著降低土壤容重和比重，增加土壤孔隙度，套種麥冬土壤容重降低率最大達(dá)1823%，套種黃精土壤孔隙度和土壤毛管持水量不降反增，最大增加率分別為332%和2557%。

關(guān)鍵詞：套種模式；土壤；理化性質(zhì)；油桐

中圖分類號(hào)：S727.32；S794.3文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1004-3020（2017）02-0005-06

Effects of Different Intercropping Patterns on Soil Physical Characters of Vernicia fordii

Du Yangwen（1）Deng Xianzhen（1）Li Shuanglong（2）

（1.Hubei Academy of ForestryWuhan430075；2.Enshi Autonomous Prefecture Forestry Research InstituteEnshi445000）

Abstract： In this paper， taking the five interplanting patterns which are Polygonatum odoratum， P. sibiricum， Lycoris radiata， Ophiopogon japonicas， Platycodon grandiflorus as the test objects， the experiment is to explore the effects of different interplanting pattern on soil physical and chemical properties. The results showed that the physical and chemical properties were significant difference among different interplanting patterns， it was different the physical and chemical properties among different soil layers of the same interplanting pattern， the overall change trend was alike， but the difference was existence in different growth period. The interplanting patterns “V. fordii+ P. sibiricum” ， “V. fordii+ P. odoratum” and “V. fordii+ O. japonicas” reduced soil bulk density and soil specific weight ，increased soil total porosity， the soil bulk density of the pattern “V. fordii+ O.japonicas” reduced 18.23%； the soil total porosity and capillary capacity of the pattern“V. fordii+ P. sibiricum” wan not reduced， rather than increased 3.32% and 25.57%.

Key words：intercropping trees with medicinal plants；medicinal plants；soil physical and chemical characters；Vernicia fordii

油桐Vernicia fordii是中國(guó)特有的木本油料樹種，主要分布在長(zhǎng)江流域及其以南地區(qū)[1-3]，以四川、湖南、湖北和貴州較為集中。中國(guó)桐油品質(zhì)優(yōu)良，出口產(chǎn)量和質(zhì)量均居世界第一[4]。林藥間作是指兩種或兩種以上生育季節(jié)相近的林木和藥用植物，在同一塊田地上成行或成帶（多行）間隔種植的方式。林藥立體復(fù)合種植能實(shí)現(xiàn)對(duì)自然資源的充分吸收和轉(zhuǎn)化，能夠合理地組合成能充分利用土地、光能、空氣、水肥和熱量等自然資源的立體種植群體模式，讓所經(jīng)營(yíng)的生物群體有足夠的資源轉(zhuǎn)化空間，使投入的能量和物質(zhì)盡可能多的轉(zhuǎn)化為經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品，從而大幅度地提高土地經(jīng)濟(jì)益[1]；采用合理的林藥間作模式，都能有效解決林、藥爭(zhēng)地的矛盾，這對(duì)促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展和農(nóng)民增收具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

近年來，油桐造林[4-5]、病蟲害防治[6-7]等方面研究較多，在復(fù)合經(jīng)營(yíng)桐農(nóng)套種方面有少量報(bào)道[8-9]，但關(guān)于桐藥間作方面的研究未見報(bào)道。油桐造林密度一般為3 m×4 m～4 m×4 m，即使成林后林間空隙仍較大，土地利用率不高。中國(guó)藥材種類眾多，諸如黃精、玉竹等藥材喜陰，在陰濕環(huán)境生長(zhǎng)較好。針對(duì)這一情況，開展了油桐林下套種藥材系列試驗(yàn)研究，主要針對(duì)套種藥材對(duì)土壤物理性質(zhì)的影響研究，篩選出能改善土壤物理性質(zhì)，擬為油桐林下套種藥材的選擇提供理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于湖北省恩施州來鳳縣百福司鎮(zhèn)（109°09′～109°27′ E，29°04′～29°07′ N），位于湖北省恩施州西邊陲，地處鄂、湘、渝三?。ㄊ校┙唤缰?，全鎮(zhèn)平均海拔389 m，最高海拔1 12700 m，最低海拔33990 m。土壤主要為紅壤、黃壤和沙壤。屬亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤(rùn)型山地氣候，年日照時(shí)數(shù)1 260 h，無霜期269 d，年平均降雨量1 494 mm，年平均氣溫168～185 ℃ ，年極端最低氣溫-7～-15 ℃，極端最高溫389 ℃，年≥10 ℃積溫3 310～4 200 ℃，無霜期293～207 d，相對(duì)濕度81%。

1.2試驗(yàn)材料與方法

試驗(yàn)地為6年生油桐成林地，主要為金絲油桐。油桐高4～5 m，冠幅3～4 m×3～4 m，株距4～5 m，長(zhǎng)勢(shì)旺盛，林相基本整齊。2014年3月，選擇土壤質(zhì)地相似的5個(gè)地塊，分別套種玉竹Polygonatum odoratum、黃精P. sibiricum、石蒜Lycoris radiata、麥冬Ophiopogon japonicas和桔梗Platycodon grandiflorus。玉竹、黃精、石蒜和桔梗均采用根莖栽種，麥冬分株栽植。各藥材具體種植要求如下：①玉竹：采用根莖繁殖，在試驗(yàn)地開溝，溝深6 cm，溝寬10 cm，溝間距33～35 cm，株距10～13 cm，覆土4～5 cm，當(dāng)天挖出當(dāng)天切下頂芽根莖段，當(dāng)天栽培。②麥冬：采用分株繁殖，將麥冬須根剪去，只留一指的須根，穴栽，栽深7～10 cm，行距20 cm，株距10 cm，每穴栽3～4株，栽后覆土，壓緊踏實(shí)，穩(wěn)固。③黃精：采用根莖繁殖，栽植選取5～7 cm 長(zhǎng)小段，芽段2～3節(jié)。按行距25 cm開橫溝，溝深8～10 cm，每隔10～12 cm平放一段。覆土，踩壓緊實(shí)。④桔梗：采用根莖繁殖，按行距20～25 cm，溝深10～15 cm，株距6 cm，栽后覆細(xì)土，壓實(shí)。⑤石蒜：采用分球繁殖，株行距15 cm×20 cm，栽植深度以鱗莖頂部略蓋入土表為宜。

1.3土樣采集

土壤采樣為“S”形混合法，在每個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)5個(gè)樣點(diǎn)，每個(gè)樣點(diǎn)挖60 cm×60 cm×60 cm坑，分別在0～20 cm和20～40 cm剖面處用100 cm3環(huán)刀取原狀土樣，以測(cè)定土壤容重、比重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度、最大持水量、毛管持水量等物理性質(zhì)。

1.4指標(biāo)測(cè)定

土壤物理性質(zhì)測(cè)定：用環(huán)刀法測(cè)定土壤容重、毛管孔隙度、非毛管孔隙度、總孔隙度等指標(biāo)，具體方法參照森林土壤水分-物理性質(zhì)的測(cè)定（LY/T 1215-1999）。用比重瓶法測(cè)定土壤比重。

1.5數(shù)據(jù)分析

每個(gè)取樣點(diǎn)3次重復(fù)，取值平均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析及制作圖表，主要運(yùn)用Excel 2003進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2結(jié)果分析

2.1桐藥間作對(duì)土壤容重變化影響

土壤容重、比重和孔隙度是土壤松緊狀況的反映，而土壤的松緊狀況與土壤一系列理化性質(zhì)，耕作情況等密切相關(guān)，因此測(cè)定土壤容重、比重與孔隙度的大小，可以作為判斷土壤肥力高低的一項(xiàng)重要指標(biāo)[10]。

由圖1和圖2可知，5種藥材生長(zhǎng)對(duì)同一土層和套種同種藥材對(duì)不同土層土壤容重影響均存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材的林地土壤容重均表現(xiàn)增大，對(duì)土壤容重影響大小及增加率分別為桔梗（3314%）>麥冬（1834%）>玉竹（1715%）>石蒜（484%）>黃精（-205%），僅套種黃精的油桐林地土壤容重減小。20～40cm土層，各套種藥材對(duì)林地土壤容重影響較小，影響大小及增加率分別為桔梗（1316%）>石蒜（1009%）>黃精（-657%）>玉竹（-1438%）>麥冬（-1823%），套種黃精、玉竹和麥冬的油桐林地土壤容重有所降低。可知，油桐林下種植桔梗和石蒜會(huì)使土壤容重增加，種植黃精會(huì)使土壤容重降低。

套種不同的藥材對(duì)油桐林地相同時(shí)期土壤容重的影響變化基本一致，0～20 cm土層土壤容重總的變化趨勢(shì)是“升-降-升-升-降”。20～40 cm土層土壤容重總的變化趨勢(shì)呈“降-降-升-降-降”。

2.2桐藥間作對(duì)土壤非毛管孔隙度變化影響

非毛管孔隙度是土壤空氣流動(dòng)的通道，是土壤快速儲(chǔ)水的場(chǎng)所，非毛管孔隙度越大，表明土壤中可能吸持的無效水容量小，有效水的儲(chǔ)存容量越大，是衡量土壤質(zhì)量?jī)?yōu)劣的指標(biāo)之一。非毛管孔隙度能使土壤通氣、透水，土壤非毛管孔隙度的大小反映了土壤接納降雨量，減少地表徑流量的能力[11]，土壤耕層最適宜的非毛管孔隙度占總孔隙度的50%～60%。

由圖3和圖4可知，5種藥材生長(zhǎng)對(duì)同一土層土壤非毛管孔隙度影響有所差異，同種藥材對(duì)不同土層土壤非毛管孔隙度影響也存在差異。0～20 cm土層，各套種藥材對(duì)油桐林地土壤非毛管孔隙度影響大小及降低率分別為桔梗（16984%）>麥冬（14755%）>玉竹（4688%）>黃精（4514%）>石蒜（1771%）。20～40 cm土層，各套種藥材對(duì)油桐林地土壤非毛管孔隙度影響大小及降低率分別為桔梗（8686%）>麥冬（6043%）>石蒜（1737%）>黃精（-3013%）>玉竹（-5390%），其中套種黃精和玉竹的油桐林地土壤非毛管孔隙度不降反增?？芍?，油桐林下種植桔梗、麥冬和石蒜會(huì)導(dǎo)致土壤非毛管孔隙度降低。

套種不同的藥材對(duì)不同土層土壤非毛管孔隙度總體變化趨勢(shì)是由大變小，但在不同時(shí)期也有所不同，套種同種藥材對(duì)不同土層非毛管孔隙度也存在差異。0～20 cm土層非毛管孔隙度總體變化趨勢(shì)為“降-降/升-升-降-升”，20～40 cm土層非毛管孔隙度總體變化趨勢(shì)為“升/降-降-升-降-升”。

2.3桐藥間作對(duì)土壤毛管孔隙度變化影響

毛管孔隙度是土壤毛管水所占據(jù)的孔隙，主要用于植物根系吸收和土壤蒸發(fā)，是土壤孔隙的重要組成部分之一[12]。毛管孔隙越大，越有利于植物根系吸收土壤中的水分[11]。

由圖5和圖6可知，5種藥材生長(zhǎng)對(duì)同一土層土壤毛管孔隙度影響有所差異，同種藥材對(duì)不同土層土壤毛管孔隙度影響也存在差異。0～20 cm土層，各套種藥材對(duì)油桐林地土壤毛管孔隙度影響大小及降低率分別為玉竹（5741%）>桔梗（3341%）>黃精（1624%）>石蒜（422%）>麥冬（-1392%），其中套種麥冬會(huì)使油桐林地土壤毛管孔隙度增加。20～40 cm土層，各套種藥材對(duì)油桐林地土壤毛管孔隙度影響大小分別為玉竹（1855%）>石蒜（908%）>麥冬（278%）>桔梗（-126%）>黃精（-1201%），其中套種桔梗和黃精會(huì)使油桐林地土壤毛管孔隙度增加?？芍?，油桐林下種植玉竹和石蒜會(huì)導(dǎo)致土壤毛管孔隙度降低。

5種藥材在不同土層毛管孔隙度總體變化趨勢(shì)表現(xiàn)為由大變小，相同土層不同種類藥材變化趨勢(shì)一致。其中，0～20 cm土層總體變化趨勢(shì)表現(xiàn)為“降/升-升-降-升-降”，20～40 cm土層土壤毛管孔隙度總體表現(xiàn)為“降-升-降-降/升-升”。

2.4桐藥間作對(duì)土壤總孔隙度變化影響

土壤孔隙狀況是表明土壤結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo)，總孔隙度受容重間接影響，植物生長(zhǎng)尤其是根系生長(zhǎng)和殘留物提高土壤有機(jī)質(zhì)是提高孔隙度的根本原因[13]。

可知，油桐林下套種的5種藥材對(duì)同一土層土壤總孔隙度影響有所差異，同種藥材對(duì)不同土層土壤總孔隙度影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對(duì)土壤總孔隙度影響大小及降低率分別為桔梗（3358%）>玉竹（1809%）>麥冬（1538%）>石蒜（771%）>黃精（457%）。20～40 cm土層，各套種藥材對(duì)土壤總孔隙度影響大小及降低率分別為麥冬（2764%）>石蒜（2592%）>玉竹（2447%）>桔梗（1208%）>黃精（-344%）?？芍?，油桐林下種植桔梗、玉竹、麥冬和石蒜會(huì)使土壤總孔隙度降低。

5種藥材對(duì)土壤總孔隙度影響變化表現(xiàn)為由大變小，同種藥材在不同土層總孔隙度變化趨勢(shì)也基本一致。其中0～20 cm土層土壤總孔隙度總體表現(xiàn)為“降-升-升-升-降”， 20～40 cm土層土壤總孔隙度總體表現(xiàn)為“降-升-升-升-降”。

2.5桐藥間作對(duì)土壤比重變化影響

土壤比重是單位體積土壤固體顆粒（不包括空隙在內(nèi)）的烘干重量。土壤比重決定于構(gòu)成土壤顆粒的比重，因此不同土壤類型的比重也不一樣。土壤比重的大小主要取決于土壤固相組成物質(zhì)的種類和相對(duì)含量。

由圖9和圖10可知，油桐林下套種的5種藥材對(duì)同一土層土壤比重影響有所差異，同種藥材對(duì)不同土層土壤比重影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對(duì)土壤比重影響大小及降低率分別為玉竹（1965%）>黃精（1432%）>石蒜（1418%）>麥冬（974%）>桔梗（067%）。20～40cm土層，各套種藥材對(duì)土壤比重影響大小及降低率分別為黃精（2220%）>玉竹（1437%）>麥冬（391%）>石蒜>（289%）桔梗（191%）?？芍?，油桐林下種植麥冬、玉竹、黃精、石蒜和桔梗會(huì)使土壤比重降低，這可能和較長(zhǎng)時(shí)間的雨水淋洗，未耕作等原因有關(guān)。

5種藥材土壤比重總體變化趨勢(shì)基本一致，但在不同時(shí)期內(nèi)土壤比重變化方向及變化程度也存在一定差異。其中0～20 cm土層土壤比重總體變化趨勢(shì)表現(xiàn)為“降/升-降-降-降-降”，在20～40 cm土層土壤比重總體趨勢(shì)表現(xiàn)為“降/升-升/降-升-降-降”。

2.6桐藥間作對(duì)土壤最大持水量變化影響

最大持水量也叫飽和持水量、全蓄水量。即土壤完全為水所飽和時(shí)的含水量。

由圖11和圖12可知，油桐林下套種的5種藥材對(duì)同一土層土壤最大持水量影響有所差異，同種藥材對(duì)不同土層土壤最大持水量影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對(duì)土壤最大持水量影響大小及降低率分別為桔梗（4281%）>玉竹（3214%）>麥冬（3090%）>石蒜（1218%）>黃精（-1242%）。20～40 cm土層，各套種藥材對(duì)土壤最大持水量影響大小及降低率分別為石蒜（3706%）>麥冬（3680%）>桔梗（2365%）>玉竹（1361%）>黃精（-4906%）?？芍?，油桐林下種植桔梗、玉竹、石蒜和麥冬會(huì)使土壤最大持水量降低，種植黃精會(huì)使土壤最大持水量增加。

5種藥材對(duì)土壤最大持水量總體變化趨勢(shì)是由大到小，0～20 cm土層與20～40 cm土層土壤最大持水量變化趨勢(shì)差異較大，0～20 cm土層5種藥材土壤最大持水量變化趨勢(shì)基本一致，20～40 cm土層土壤最大持水量變化差異較大。0～20 cm土層土壤最大持水量變化趨勢(shì)表現(xiàn)為“降-升-升/降-降-升”，20～40 cm土層土壤最大持水量基本表現(xiàn)為“降-升-降-降-升/降”。

2.7桐藥間作對(duì)土壤毛管持水量變化影響

毛管持水量又稱最大毛管水量，是指當(dāng)土壤毛管上升水達(dá)到最大量時(shí)的土壤含水量。

由圖13和圖14可知，油桐林下套種的5種藥材對(duì)同一土層土壤毛管持水量影響有所差異，同種藥材對(duì)不同土層土壤毛管持水量影響也存在差異。在0～20 cm土層，各套種藥材對(duì)土壤毛管持水量影響大小及降低率分別為桔梗（5268%）>玉竹（4329%）>石蒜（870%）>黃精（839%）>麥冬（514%）。20～40 cm土層，各套種藥材對(duì)土壤毛管持水量影響大小及降低率分別為麥冬（3396%）>石蒜（2212%）>桔梗（1205%）>玉竹（1046%）>黃精（-3436%）?？芍?，種植桔梗、玉竹、麥冬和石蒜會(huì)導(dǎo)致土壤毛管持水量降低。

5種藥材土壤毛管持水量總體變化趨勢(shì)表現(xiàn)為由大到小，不同土層土壤毛管持水量變化差異較大。其中0～20 cm土層土壤毛管持水量總體變化趨勢(shì)表現(xiàn)為“降-升-降-降-升/降”，20～40 cm土層土壤毛管持水量表現(xiàn)為“降-升-降-升-降/升”。

3結(jié)論與討論

不同套種模式間土壤物理性質(zhì)存在顯著差異，同一套種模式不同土層間也存在一定差異，不同套種模式間各物理性質(zhì)總體變化趨勢(shì)基本相同，但在不同時(shí)期也存在一定差異。

黃精、玉竹和麥冬相比桔梗和石蒜有更發(fā)達(dá)的須根系，而且前者生長(zhǎng)期長(zhǎng)，無休眠期，對(duì)土壤的物理結(jié)構(gòu)影響力度更大，這是黃精、玉竹和麥冬對(duì)土壤容重降低率、孔隙度增加率較大的主要因素。而且，不同時(shí)期不同土層土壤孔隙度都在50%以上，甚至高達(dá)150%，說明土壤的通氣透水性和持水性能較好[14]，套種黃精、玉竹、麥冬、桔梗和石蒜有利于改良油桐林地土壤板結(jié)現(xiàn)狀。

本研究中，5種套種模式藥材對(duì)土壤物理性質(zhì)影響各有差異，其中套種黃精、玉竹和麥冬能顯著降低土壤容重和比重，對(duì)土壤孔隙度和持水量影響較小，套種桔梗和石蒜會(huì)使土壤容重和比重顯著增加，對(duì)土壤孔隙度和持水量影響較大。

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（責(zé)任編輯：夏劍萍）