不同林藥復(fù)合經(jīng)營模式對(duì)錐栗林下物種多樣性的影響

劉躍鈞，彭小博,，姚理武，吳應(yīng)齊，葛永金，謝建秋，何金訓(xùn)，袁德義

?

不同林藥復(fù)合經(jīng)營模式對(duì)錐栗林下物種多樣性的影響

劉躍鈞1，彭小博1,2，姚理武3，吳應(yīng)齊3，葛永金1，謝建秋1，何金訓(xùn)4，袁德義2

（1.麗水市林業(yè)科學(xué)研究院，浙江 麗水 323000；2.中南林業(yè)科技大學(xué)，湖南 長沙 410000；3.慶元縣林業(yè)局，浙江 慶元 323800；4.麗水市白云生態(tài)林場，浙江 麗水 323000）

為研究不同整地強(qiáng)度、不同覆蓋物、不同藥材對(duì)2003年建立的錐栗林下物種多樣性的影響，于2016年6月采用3因素3水平田間正交試驗(yàn)和對(duì)角線調(diào)查方法，調(diào)查統(tǒng)計(jì)分析林下物種多樣性，并根據(jù)Shannon-Wiener物種多樣性指數(shù)、Margalef物種豐富度指數(shù)、Pielou物種均勻度指數(shù)、物種重要值4個(gè)指標(biāo)對(duì)處理的物種多樣性綜合指數(shù)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。結(jié)果表明，影響物種多樣性綜合指數(shù)的次序?yàn)椋禾追N作物>覆蓋物>整地強(qiáng)度。整地強(qiáng)度60%、覆蓋竹屑2 cm厚、套種多花黃精模式，多花黃精生長良好，多樣性綜合物種指數(shù)最高，套種一年林下物種數(shù)平均達(dá)12種，是不整地、不套種、不覆蓋處理平均物種數(shù)的4倍。

錐栗林；多花黃精；三葉崖爬藤；復(fù)合經(jīng)營；物種多樣性

林下經(jīng)營在提高林地綜合經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也會(huì)造成嚴(yán)重的水土流失、林下物種多樣性的降低等問題[1-3]。因此，發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)要加強(qiáng)林地生態(tài)的保護(hù)，提高林下草本覆蓋度，減少林地水土流失[4-5]。在林下種植過程中，如何平衡經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益是一個(gè)亟需解決的難題[6]。國外普遍采用多層間作模式，即采用高稈木本植物和多種高矮不同的植物間作套種，形成多層次的種植結(jié)構(gòu)。尼日利亞普遍采用人工幼齡和糧食作物間作模式，泰國普遍采用杧果與作物間作，地中海沿岸國家則普遍采用木犀欖，柑橘等與稻，普通小麥間作模式等[7-8]。我國是個(gè)農(nóng)業(yè)大國，基本形成了以農(nóng)田林網(wǎng)為主體，帶、網(wǎng)、片相結(jié)合，時(shí)間上有序列、空間上有層次，多樹種、多類型、多功能的林農(nóng)復(fù)合生態(tài)體系[9]。采用多層次的種植模式，充分利用土地資源，合理利用有效空間，獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益是復(fù)合經(jīng)營的一個(gè)主要方向[4]。

本研究在高稈木本植物與低矮草本植物間作套種，旨在尋找錐栗與多花黃精間作套種中經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益有機(jī)結(jié)合的最佳種植模式?！板F栗林下多花黃精復(fù)合經(jīng)營”是浙江省林下經(jīng)濟(jì)十大典型模式之一，加強(qiáng)研究推廣生態(tài)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化錐栗林下多花黃精復(fù)合經(jīng)營核心技術(shù)顯得尤為需要。國內(nèi)關(guān)于多花黃精復(fù)合經(jīng)營的研究，有陡坡地毛竹‘Pubescens’林下多花黃精種群生長和生物量分配的坡位效應(yīng)等；毛竹材用林林下植被群落結(jié)構(gòu)對(duì)套種多花黃精生長影響；毛竹林下多花黃精仿野生栽培技術(shù)[10-12]，但關(guān)于錐栗-多花黃精復(fù)合經(jīng)營模式的研究很少。因此開展了以不同整地強(qiáng)度、不同覆蓋物、不同套種藥材為試驗(yàn)內(nèi)容的3因素3水平田間正交試驗(yàn)，其目的是為下一步優(yōu)選經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益實(shí)現(xiàn)共贏的“錐栗-多花黃精”復(fù)合經(jīng)營模式與技術(shù)提供支撐，同時(shí)對(duì)提升生態(tài)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化“錐栗-多花黃精”復(fù)合經(jīng)營技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于浙江省麗水市慶元縣屏都鎮(zhèn)洋背村，118°50′ ~ 119°30′ E，27°25′ ~ 27°51′ N，總面積約8 hm2，屬亞熱帶季風(fēng)區(qū)，溫暖濕潤，四季分明，年平均氣溫17.4℃，年降水量1 760 mm，無霜期245 d，海拔500 ~ 520 m，地勢較平緩，土質(zhì)肥沃。土壤類型為紅壤。試驗(yàn)區(qū)錐栗品種以“處暑紅”為主，2003年栽種，密度600株·hm-2，郁閉度0.6 ~ 0.7，樹體呈開心型，生長良好，樹高（4±1）m，冠幅4 m×4 m，生長勢大體一致。

2 材料與方法

2.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用3因素3水平正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)。其中3因素為整地強(qiáng)度（A）、覆蓋物（B）、套種模式（C）；整地強(qiáng)度設(shè)不整地（A1）、整地40%（A2）、整地60%（A3）3個(gè)水平；覆蓋物設(shè)不覆蓋（B1）、稻草（B2）、竹屑（B3）3個(gè)水平。套種作物設(shè)不套種（C1）、套種多花黃精（C2）、套種多花黃精+三葉崖爬藤（C3）3個(gè)水平。試驗(yàn)共設(shè)9個(gè)處理，在試驗(yàn)地從上坡到下坡依次布置處理，每個(gè)處理在同一個(gè)水平帶上，面積80 ~ 130 m2不等（表1）。

整地深度約20 cm，覆蓋物厚度2 cm。多花黃精和三葉崖爬藤均在2015年冬季種植。多花黃精種質(zhì)材料為經(jīng)過篩選的慶元當(dāng)?shù)胤N源，以2年生地下根莖按帶芽兩節(jié)切段后條播，每段約40 ~ 50 g，行距30 cm，播種溝深8 ~ 10 cm、寬20 ~ 25 cm，段與段間隔約20 cm；開播種溝時(shí)每株施入腐熟有機(jī)肥0.15 ~ 0.5 kg、鈣鎂磷肥5 ~ 15 g，肥料與適量泥土拌勻；種莖平擺倒種法（根莖平放、芽頭朝下），覆土高出地面2 ~ 3 cm，澆水后再覆蓋稻草或竹屑。三葉崖爬藤種質(zhì)為經(jīng)過選優(yōu)的蓮都種源，種苗為1年生扦插苗。三葉崖爬藤種植在離錐栗主干周圍50 cm左右的位置，選擇容器種植法，每個(gè)容器均勻定植3株，容器植入挖好的穴中后高出地面15 cm左右，然后壓實(shí)土壤澆水；三葉崖爬藤種容器植穴深15 cm左右、直徑30 cm左右；土塊耙細(xì)。容器為口徑25 cm，高30 cm的無紡布袋?；|(zhì)為有機(jī)肥+5%磷肥+5%草木灰。有機(jī)肥有機(jī)質(zhì)≥35%，總養(yǎng)分中N+P2O5+K2O≥6.0%.。鈣鎂磷肥總養(yǎng)分中P2O5≥15%，MgO≥8%，CaO≥30%。磷肥總養(yǎng)分中P205≥12%。試驗(yàn)所用有機(jī)肥、鈣鎂磷肥、磷肥均由福建超大集團(tuán)有限公司生產(chǎn)。

表1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)和樣地基本情況

Table 1 Orthogonal experimental design and location of sample plots

2.2 物種多樣性調(diào)查

在未人工除草的情況下，于2016年6月20日，對(duì)各處理進(jìn)行實(shí)地物種多樣性調(diào)查。在每個(gè)處理（試驗(yàn)組）按對(duì)角線方向，取3個(gè)樣方，每個(gè)樣方1 m2，共27個(gè)樣方。每個(gè)樣方調(diào)查物種數(shù)、物種個(gè)體數(shù)量、總蓋度、種蓋度、平均高度、種高度、種株數(shù)。同時(shí)調(diào)查各處理海拔、坡向、坡位和土壤類型等（表1）。

2.3 調(diào)查數(shù)據(jù)處理

2.3.1 重要值計(jì)算 物種重要值反映了其在群落中的地位和作用，重要值越大，說明在群落中優(yōu)勢越明顯。一般情況，物種重要值的計(jì)算是通過高度、蓋度、頻度等多個(gè)指標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)定?；趶?fù)合經(jīng)營中目的經(jīng)濟(jì)作物黃精、三葉崖爬藤的高生長是一項(xiàng)重要的評(píng)價(jià)指標(biāo)。因此，本研究采用物種相對(duì)高度（A）、相對(duì)蓋度（B）、相對(duì)頻度（C）3個(gè)指標(biāo)進(jìn)行評(píng)價(jià)，物種重要值＝(A+B+C)/3[13]。

2.3.2 物種多樣性計(jì)算 物種多樣性是生物多樣性重要指標(biāo)之一，主要衡量一定區(qū)域內(nèi)物種的豐富程度。通常采用豐富度指數(shù)（Margalef豐富度指數(shù)）、多樣性指數(shù)（Shannon-Wiener指數(shù)）、均勻度指數(shù)（Pielou指數(shù)）[14-15]來衡量不同物種多樣性的變化情況。各計(jì)算公式如下：

Margalef豐富度指數(shù)：

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

Pielou均勻度指數(shù)：

式中，i為第種的個(gè)體數(shù)占所有種個(gè)體總數(shù)的比例，i為第i種的個(gè)體數(shù)，為所有種的個(gè)體總數(shù)，即ii/，=1，2，3……，，為物種數(shù)[16]。

2.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析 用Microsoft Excel軟件進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理及圖表制作，用SPSS 16.0軟件進(jìn)行正交試驗(yàn)的統(tǒng)計(jì)分析?？紤]到田間試驗(yàn)的復(fù)雜性且影響試驗(yàn)結(jié)果的環(huán)境因素難以人為控制，對(duì)不在9個(gè)處理中的最優(yōu)組合不進(jìn)行驗(yàn)證。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同處理物種數(shù)和物種重要值分析與比較

圖1 不同處理物種數(shù)顯著差異性比較

Figure 1 Diversity of species in different treatments

試驗(yàn)因素A，C對(duì)物種數(shù)具有極顯著性影響（<0.01），B（=0.196）對(duì)物種數(shù)不具極顯著性影響（>0.01）。各試驗(yàn)因素對(duì)物種數(shù)影響主次序?yàn)锳>C>B。A因素中各水平物種數(shù)均數(shù)大小次序?yàn)椋篈3>A2>A1，A1與A3之間存在極顯著差異（<0.01）；B因素中各水平物種數(shù)均數(shù)大小次序?yàn)锽3>B2>B1；C因素中各水平物種數(shù)均數(shù)大小次序?yàn)镃2>C3>C1，C1、C2和C3之間均存在極顯著性差異（<0.01）。

由圖1和表2可知，9個(gè)處理中最優(yōu)組合為A3B3C2，并與其它8個(gè)組合間均存在極顯著差異（<0.01）。物種數(shù)平均值高低次序?yàn)椋篈3B3C2＞A3B1C3＞A2B1C2＞A2B2C3＞A1B2C2＞A3B2C1＞A2B3C1＞A1B3C3＞A1B1C1。A3B3C2平均物種數(shù)12種，是A1B1C1平均物種數(shù)3種的4倍。

各處理主要物種（重要值≥0.1）的重要值如表2所示。重要值較大的非目的經(jīng)濟(jì)植物主要有稻，馬唐，喜旱蓮子草，狗尾草，垂序商陸，鴨趾草，藎草，臂形草等。處理A1B2C2，A1B3C3，A3B3C2物種重要值最高的均為多花黃精，處理A2B1C2，A2B2C3，A3B1C3其它物種重要值高于多花黃精。處理A1B1C1，A2B3C1，A3B2C1未套種多花黃精和三葉崖爬藤，重要值最高的分別為狗尾草，喜旱蓮子草和旱稻。因水分管理不及時(shí)，套種的三葉崖爬藤長勢均不好。各處理多花黃精重要值的變化趨A1B3C3>A3B3C2>A1B2C2>A2B1C2> A2B2C3> A3B1C3。

表2 各處理樣地主要物種及重要值

Table 2 Major species and their important values in each treatment

3.2 錐栗林下物種多樣性指數(shù)分析與比較

試驗(yàn)因素A（p=0.000 3），C（p=0.000 2）對(duì)Ma具有極顯著性影響（<0.01），B（p=0.040 3）對(duì)Ma不具極顯著性影響（>0.01）。各試驗(yàn)因素對(duì)Ma影響主次序?yàn)镃>A>B。A因素中各水平Ma大小次序?yàn)锳3>A2>A1，A1與A3之間存在極顯著差異；B因素中各水平Ma大小次序?yàn)锽3>B1>B2；C因素中各水平Ma大小次序?yàn)镃2>C3>C1，C2和C1之間都存在極顯著性差異（<0.01）。從表3可知，9個(gè)試驗(yàn)組中最優(yōu)組合為A3B3C2，其Ma為6.28，比平均值高出85.79%，是A1B1C1組合的5.28倍，并與其它8個(gè)組合均存在極顯著差異。

試驗(yàn)因素A（p=0.001 1），B（p=0.000 1）對(duì)有極顯著性（<0.01）影響，C（p=0.010 1）對(duì)的影響不顯著。各因素對(duì)影響主次序?yàn)锽>A>C（<0.01）。A因素中各水平大小次序?yàn)椋篈1>A2>A3，A3與A1存在極顯著性差異（<0.01），A2和A1之間不存在極顯著性差異；B因素中各水平大小次序?yàn)椋築1>B3>B2，其中A2與A1和A3存在極顯著性差異（<0.01），A1與A3之間不存在極顯著性差異；C因素中各水平大小次序?yàn)椋篊2>C3>C1。從表3可知，9個(gè)處理中以A2B3C1組合最高，比平均值高出20.36%，高出A1B1C1組合的4.65%。與A1B2C2、A2B2C3、A3B2C13個(gè)組合均存在極顯著差異（<0.01），其為0.90，比平均值高出20.36%，高出A1B1C14.65%。

表3 不同處理林下物種多樣性指數(shù)正交試驗(yàn)結(jié)果

Table 3 Orthogonal test results of species diversity index under different treatments

說明：同一列所注不同英文字母表示差異性測驗(yàn)1%極顯著水平。

3.3 錐栗林下物種多樣性綜合指數(shù)分析與比較

=（Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ）/4

式中，Ⅰ~Ⅳ=Ⅰ~Ⅳ/*1，Ⅰ~Ⅳ為每個(gè)處理在各組評(píng)價(jià)指標(biāo)中的具體指標(biāo)值，為同一組評(píng)價(jià)指標(biāo)中的最大值，1表示綜合指數(shù)滿分為1分。

分析結(jié)果顯示，影響物種多樣性綜合指數(shù)的主次序?yàn)镃>B>A。9個(gè)處理的物種多樣性綜合指數(shù)高低次序?yàn)锳3B3C2>A3B1C3>A2B1C2>A2B3C1>A1B2C2>A1B3C3>A1B1C1>A2B2C3>A3B2C1，即整地強(qiáng)度60%、覆蓋竹屑2 cm厚、套種多花黃精和三葉崖爬藤，為9個(gè)處理中的最優(yōu)組合，原因是較高強(qiáng)度的整地和覆蓋竹屑后，有效地改善了土壤結(jié)構(gòu)和土壤保水性能，有利于套種植物生長的同時(shí)，也使林下各種草本植物更容易發(fā)芽和生長，從而提高了林下物種的多樣性。

圖2 不同處理物種多樣性綜合指數(shù)比較

Figure 2 Comprehensive species diversity index of different treatments

4 結(jié)論與討論

（1）不同處理平均物種數(shù)高低次序?yàn)椋篈3B3C2＞A3B1C3＞A2B1C2＞A2B2C3＞A1B2C2＞A3B2C1＞A2B3C1＞A1B3C3＞A1B1C1。A3B3C2即整地60%、覆蓋竹屑2 cm厚、套種多花黃精和三葉崖爬藤，平均物種數(shù)12種，是A1B1C1（不整地、不套種、不覆蓋）平均物種數(shù)的4倍，套種的多花黃精生長勢最好。三葉崖爬藤在各處理中普遍長勢不好。影響物種數(shù)的主次序?yàn)椋篈（整地強(qiáng)度）>C（套種作物）>B（覆蓋物）。套種后錐栗林下物種數(shù)隨整地強(qiáng)度的提高而顯著增加，水平A3（整地60%）平均物種8.9種，分別比水平A2（整地40%）和水平A1（不整地）高40.4%和110.5%。

（2）試驗(yàn)因素A（整地強(qiáng)度），B（覆蓋物），C（套種作物）對(duì)錐栗林下物種多樣性造成了顯著影響。根據(jù)Shannon-Wiener多樣性、Pielou均勻度、Margalef豐富度指數(shù)、物種重要值的分析與評(píng)價(jià)，9個(gè)處理物種多樣性綜合指數(shù)高低次序?yàn)椋篈3B3C2>A3B1C3>A2B1C2>A2B3C1>A1B2C2>A1B3C3>A1B1C1>A2B2C3>A3B2C1。影響物種多樣性綜合指數(shù)的主次序?yàn)椋篊（套種作物）>B（覆蓋物）>A（整地強(qiáng)度）。合理的套種和整地使錐栗林下物種多樣性更加豐富。

（3）試驗(yàn)中三葉崖爬藤的長勢普遍不好，可能是種植袋埋入土壤不夠深，遇到干旱季節(jié)疏于水分管理所致。本試驗(yàn)重點(diǎn)分析比較了一年時(shí)間不同整地強(qiáng)度、不同覆蓋物、不同套種藥材對(duì)錐栗林下物種多樣性的影響，不同處理一個(gè)生產(chǎn)周期林下物種多樣性和經(jīng)濟(jì)生態(tài)效益的分析比較還有待進(jìn)一步研究。

[1] SCHROTH G.Tree root characteristics as criteria for species selection and system design in agroforesty[J].Agrofor Sys，1995，30（1）：125－143.

[2] 倪榮新，葛永金，洪小平，等.油茶-川西小黃菊復(fù)合經(jīng)營中根系分布特征研究[J].浙江林業(yè)科技，2016，36（4）：10－14.

[3] 邰姍姍，胡遠(yuǎn)滿，張洪生，等.遼東山區(qū)林權(quán)制度改革中林下種植模式對(duì)林下植物物種多樣性的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2010，29（02）：238－243.

[4] KARLEN D L，Mausbach M J，Doran J W，.Soil quality：A concept，definition, and framework for evaluation (a guest editorial) [J].Soil Sci Soc Am J，1997，61：4－10.

[5] 曾清蘋，何丙輝，秦華軍，等.西南山地不同林下經(jīng)濟(jì)模式對(duì)植物多樣性的影響[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，24（5）：660－667.

[6] 張國紅.我國水土流失現(xiàn)狀及其治理對(duì)策的探討[J].林業(yè)資源管理，1999，27（5）：30－33.

[7] 王恭祎，趙波.林地間作[M].北京：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)出版社，2009.

[8] 章泳，方貴平.林農(nóng)間（套）作高效種植模式[M].南京：東南大學(xué)出版社，2006.

[9] 朱玲，周玉新，唐羅忠，等.我國林農(nóng)復(fù)合經(jīng)營模式及其綜合評(píng)價(jià)方法[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2015，39（4）：150－154.

[10] 樊艷榮，陳雙林，楊清平，等.毛竹材用林林下植被群落結(jié)構(gòu)對(duì)多花黃精生長的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（6）：1471－1480.

[11] 戴琴，王曉霞，黃勤春，等.毛竹林下多花黃精仿野生栽培技術(shù)[J].中國現(xiàn)代中藥，2014，16（3）：205－207.

[12] 樊艷榮，陳雙林，楊清平，等.陡坡地毛竹林多花黃精種群生長和生物量分配的坡位效應(yīng)[J].熱帶亞熱帶植物學(xué)報(bào)，2012，20（6）：555－560.

[13] 劉中奇，朱清科，王晶，等.黃土丘陵溝壑區(qū)封禁流域立地因子對(duì)植物群落特征的影響[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，39（13）：8019－8022.

[14] 張繼義，趙哈林，張銅會(huì)，等.科爾沁沙地植被恢復(fù)系列上群落演替與物種多樣性的恢復(fù)動(dòng)態(tài)[J].植物生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，28（1）：86－92.

[15] 唐布依斯，埃侖伯格.植被生態(tài)學(xué)的目的和方法[M].北京：科學(xué)技術(shù)出版社，1986.

[16] 郝建鋒，王德藝，李艷，等.人為干擾對(duì)川西金鳳山楠木次生林群落結(jié)構(gòu)和物種多樣性的影響[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（23）：6930－6941.

Species Diversity under Agroforestry Ecosystem ofStand and Chinese Herbal

Liu Yue-jun1，Peng Xiao-bo1,2，Yao Li-wu3，Wu Ying-qi3，Ge Yong-jin1，Xie Jian-qiu1，He Jin-xun4，Yuan De-yi2

（1.Lishui Forestry Institute of Zhejiang, Lishui 323000, China; 2.Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410000, China; 3.Qingyuan Forestry Bureau of Zhejiang, Qingyuan 323800, China; 4.Lishui Baiyun Ecological Forest Farm of Zhejiang, Lishui 323000, China）

Experiments were implemented with different interplantation of different Chinese herbals, different soil preparation intension and different coverage for studying their effect on species diversity in thestands planted in 2003.Investigation on species underwith different treatments was carried out in June of 2016.Comprehensive evaluation on species diversity was analyzed by Shannon-Wiener diversity index, Margalef richness index, Pielou evenness index and important value index.The results showed that the treatment of interplantingwith 60% of soil preparation and covered with bamboo saw dust had the highest comprehensive species index.The order of factors influencing species diversity index was interplantation > coverage > soil preparation intension.The experiments showed that the optimal treatment was interplantingwith soil preparation intension of 60%, covered with 2 cm bamboo saw dust.It had 12 different species of plant under.

;;; interplantation; species diversity

S567.5

A

1001-3776（2018）05-0081-06

2018-01-15；

2018-07-12

麗水市農(nóng)業(yè)新品種選育專項(xiàng)（2014XPZ01）；麗水市高層次人才培養(yǎng)專項(xiàng)（2015RC02）；中央財(cái)政林業(yè)科技推廣示范資金項(xiàng)目（2016）TS 16號(hào)）

劉躍鈞，教授級(jí)高工，從事林藥復(fù)合經(jīng)營栽培技術(shù)研究與推廣；E-mail：lslyj66@163.com。

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.05.014