不同因素對林下參保存率的影響

羅 也，李奎友，李雪萌，李逵全，王秀琴，董淑英，王云龍，劉 迪，王元興

(1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院，吉林 長春 130033；2.露水河林業(yè)局，吉林 白山 134500；3.吉林森工集團(tuán)，吉林 長春 130012)

人參(Panaxginseng)，五加科人參屬多年生草本植物，素有“百草之王”的美譽(yù)，是大宗名貴中藥材[1]，加之人參具有良好的藥用價值和保健功能而備受人們的青睞，在長白山地區(qū)，林下參種植為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。但是，由于林下參種植周期長，土壤養(yǎng)分消耗大，對于土壤等相關(guān)因素的要求較高[2]，所以，準(zhǔn)確了解林下參生長所處的土壤及相關(guān)林分因素情況至關(guān)重要。

土壤是林下參賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，良好的土壤環(huán)境不僅能夠?yàn)榱窒聟⒌纳L提供水和養(yǎng)分，同時決定著林下參保存率和生長質(zhì)量，因此，了解林下參土壤元素變化情況變得越來越重要。許多學(xué)者針對種植林下參的土壤元素進(jìn)行了相關(guān)研究[3]，閆毅等通過對林下參土壤物理性質(zhì)的研究表明，林下參土壤中團(tuán)粒、微團(tuán)聚體、總孔隙度和土壤容重等與林下參產(chǎn)量存在顯著相關(guān)性，其中，總孔隙度在56.92 %～73.52 %、土壤容重為0.85 g·cm-3時，林下參產(chǎn)量最好[4]。李星碩通過不同立地條件對林下參生長影響的研究發(fā)現(xiàn)，在東北坡向，坡度為24°左右，土壤容重在0.85～0.95 g·cm-3時，林下參生長最好[5]。程海濤等對土壤化學(xué)性質(zhì)與人參生長關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn)，氮、磷、鉀的配合作用對于林下參的生長與保存非常重要[6]。同時相關(guān)研究同樣探討了種植林下參后，土壤營養(yǎng)元素的變化情況[7,8]。但是，關(guān)于土壤化學(xué)性質(zhì)和林型等相關(guān)因素的共同作用對林下參保存率的影響鮮有報道。

本研究主要分析不同林型及土壤營養(yǎng)因素下林下參保存率情況，以及各因素之間相互作用對其影響。從而更好地掌握影響林下參保存率的主要因素，為林下參的合理種植提供理論基礎(chǔ)。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于吉林省靖宇縣，地理位置為126°30′～127°16′E，42°06′～42°48′N，地處長白山山脈西北部，屬北溫帶東亞季風(fēng)氣候。冬季漫長寒冷，夏季潮熱多雨，春秋兩季干燥，無霜期110 d左右，屬典型的長白山地帶氣候。研究區(qū)內(nèi)喬木樹種主要為紅松(Pinuskoraiensis)、樟子松(Pinussylvestris)、落葉松(Larixgmelinii)、核桃楸(Juglansmandshurica)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、黃檗(Phellodendronamurense)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、春榆(Ulmuspumila)、懷槐(Maackiaamurensis)、色木槭(Acermono)、山楊(Populusdavidiana)、紫椴(Tiliaamurensis)、白樺(Betulaplatyphylla)等。灌木樹種主要有胡枝子(Lespedezabicolor)、平榛(Corylusheterophylla)、山荊子(Malusbaccata)、衛(wèi)矛(Euonymusalatus)、刺五加(Acanthopanaxsenticosus)、忍冬(Lonicerajaponica)等。草本植物主要有鈴蘭(Convallariamajalis)、莎草(Cyperusrotundus)、細(xì)葉苔草(Carexrigescens)、蕁麻(Urticafissa)、小葉芹(Aegopodiumalpestre)、早熟禾(Poaannua)等。

2研究方法

2.1樣地選擇

在靖宇縣選取種植林下參的3種不同林分類型的樣地共6塊，分別為樟子松林下參樣地2塊(林下參年齡為7年和12年)、落葉松林下參樣地2塊(林下參年齡為7年和12年)和雜木林下參樣地2塊(林下參年齡為7年和12年)，樣地基本情況見表1。

隨后在每塊樣地對角線上分別重復(fù)采集土樣3次，用土壤袋儲存并標(biāo)號，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)化學(xué)性質(zhì)測定。

表1 林地基本情況

2.2研究方法

主要測定土壤中有機(jī)質(zhì)、pH、全氮、全磷和全鉀含量的變化情況，土壤測定采用常規(guī)分析方法[9]。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定，土壤pH采用精密pH計(jì)測定，土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定，土壤全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法測定，土壤全鉀含量采用火焰光度計(jì)法測定。并應(yīng)用通徑分析法對林下參保存率和各影響因素之間關(guān)系進(jìn)行分析。

2.3數(shù)據(jù)處理

主要應(yīng)用SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析，應(yīng)用SifmaPlot12.5進(jìn)行繪圖。

3結(jié)果與分析

3.1林型對林下參保存率的影響

通過對不同林分類型下林下參保存率研究發(fā)現(xiàn)(見表2)，在樟子松林、落葉松林和雜木林下分別種植林下參后，其保存率存在顯著差異(P<0.05)，平均保存率大小關(guān)系為樟子松林(52.53 %)>落葉松林(46.07 %)>雜木林(15.38 %)。此外，同一林型下，隨著林下參種植年齡的增大，其保存率會發(fā)生明顯改變。其中，樟子松林中隨著林下參年齡的增加，林下參保存率由84.42 %下降到20.63 %，保存率減少了63.79 %；落葉松林中隨著林下參年齡的增加，林下參保存率由67.58 %下降到24.55 %，保存率減少了43.03 %；雜木林中隨著林下參年齡的增加，林下參保存率由21.00 %減少到9.75 %，保存率減少了11.25 %。

表2 不同林型下林下參保存率

3.2土層和腐殖層深度對林下參保存率的影響

分別測定各樣地內(nèi)土層深度和腐殖層深度，測定的土層深度在48～57 cm之間，腐殖層深度在11～23 cm之間，通過研究各土層深度和腐殖層深度下林下參保存率情況(見表3)，可以發(fā)現(xiàn)，二者對于林下參的保存率無顯著影響。

表3 不同土層和腐殖層深度下林下參保存率

3.3土壤化學(xué)性質(zhì)對林下參保存率的影響

通過土壤各化學(xué)性質(zhì)變化對林下參保存率影響的研究發(fā)現(xiàn)(見圖1)，土壤pH在4.91～5.39之間，土壤整體呈弱酸性，土壤pH為5.02時，林下參保存率最低，但從整體水平看，隨著土壤pH的增加，林下參保存率逐漸增加，pH達(dá)到5.39時，林下參保存率最大，保存率可達(dá)到84.42 %。土壤全氮含量在2.34～3.38 g·kg-1之間，隨著含氮量的增加，林下參保存率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢，含氮量為2.61～3.26 g·kg-1時，林下參保存率最大。土壤全磷含量測量值在0.26～0.41 g·kg-1之間，隨著含磷量的增加，林下參保存率逐漸增加，含磷量在0.35 g·kg-1時，林下參保存率最高。土壤全鉀測定量在0.62～0.80 g·kg-1之間，全鉀含量為0.79 g·kg-1時，林下參保存率最低，但從整體來看，隨著含鉀量的增加，林下參保存率逐漸增加，含鉀量為0.8 g·kg-1時，林下參保存率最高。

圖1 不同土壤化學(xué)性質(zhì)下林下參保存率

3.4林下參保存率與各因素之間影響關(guān)系分析

為進(jìn)一步了解林下參保存率和各因素之間的相互關(guān)系，應(yīng)用通徑分析進(jìn)行相關(guān)研究，在進(jìn)行通徑分析之前，需要對統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)(表4)，從表4中可以看出，正態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果有2種，分別為Kolmogorov-Smirnova檢驗(yàn)和Shapiro-Wilk檢驗(yàn)，Kolmogorov-Smirnova檢驗(yàn)適用于大樣本檢驗(yàn)，而Shapiro-Wilk檢驗(yàn)適合小樣本檢驗(yàn)，本試驗(yàn)樣本數(shù)為6，屬于小樣本數(shù)，因此，使用Shapiro-Wilk檢驗(yàn)，顯著性0.893>0.05。林下參保存率服從正態(tài)分布，可進(jìn)行通徑分析研究。

表4 正態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果

通過對林下參保存率和各因素之間通徑分析的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)(表5)，各因素對林下參保存率的直接影響最大的是全磷含量，直接通徑系數(shù)達(dá)到1.553，且屬于正相關(guān)關(guān)系，其次為pH、全氮含量和全鉀含量。通過分析各因素間接通徑系數(shù)發(fā)現(xiàn)，全鉀通過全磷對林下參保存率的作用最大，其間接通徑系數(shù)達(dá)到0.889 9，其次是全氮通過全磷對林下參保存率的影響，對林下參保存率的作用最小的是pH通過全鉀的間接作用。因此，結(jié)合直接和間接通徑分析發(fā)現(xiàn)，影響林下參保存率最主要的因素是全磷含量，其次是土壤pH、全氮含量和全鉀含量。

表5 林下參保存率與各因素之間通徑分析

4討論與結(jié)論

本研究通過選取種植林下參的不同林分類型(樟子松林、落葉松林、雜木林)，測定其林下參保存率，同時對其林下土壤進(jìn)行相關(guān)因素分析，測定土壤土層深度、腐殖層深度、pH、全氮、全磷和全鉀的含量，分析不同林型和不同因素對林下參保存率的影響。結(jié)果表明，在不同林分類型下，林下參平均保存率大小關(guān)系為樟子松林(52.53 %)>落葉松林(46.07 %)>雜木林(15.38 %)，這與阮曉佳研究的在不同林型下種植林下參優(yōu)先選擇樟子松林結(jié)果相一致[10]。在同一林型下，隨著林下參種植年齡的增大，林下參保存率均會降低。此外，土層深度和腐殖層深度對林下參保存率的變化無明顯影響。土壤各化學(xué)性質(zhì)變化對林下參保存率影響研究的結(jié)果表明，在一定區(qū)間范圍內(nèi)，土壤pH、全氮含量、全磷含量和全鉀含量的增加均會提高林下參的保存率，以往也做過類似的研究，孟祥穎等研究發(fā)現(xiàn)氮、磷、鉀對人參生長有促進(jìn)作用[11]，而趙壽經(jīng)等研究發(fā)現(xiàn)林下參高產(chǎn)的pH在5.4左右[12]，這均與本研究結(jié)果相一致。

通徑分析作為遺傳學(xué)方面的多元統(tǒng)計(jì)技術(shù)，對于自變量和因變量之間的直接和間接相關(guān)性分析極為重要和準(zhǔn)確，在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[13]。為了進(jìn)一步了解林下參保存率和各因素之間的相互關(guān)系，找出對林下參保存率最主要的影響因子，本試驗(yàn)應(yīng)用通徑分析進(jìn)行了相關(guān)研究，結(jié)果表明，結(jié)合直接和間接通徑分析發(fā)現(xiàn)，影響林下參保存率最主要的因素是全磷含量，其次是土壤pH、全氮含量和全鉀含量。因此，為提高林下參種植的成活率和保存率，初步建議在樟子松林下種植人參，土壤pH保持在5.39左右，適當(dāng)增加土壤內(nèi)氮、磷含量。

通過本試驗(yàn)的研究分析，能夠較好地了解靖宇縣不同林型下林下參的土壤營養(yǎng)元素變化情況及提高林下參保存率的因素條件，可為林下參的種植提供參考數(shù)據(jù)。