不同立地環(huán)境對(duì)芳樟精油產(chǎn)量及質(zhì)量的影響

蘇寶川

(泉州市國(guó)有林場(chǎng)發(fā)展中心，福建 泉州 362000)

樟樹(shù)(Cinnamomumcamphora)隸屬于樟科(Lauraceae)樟屬(Cinnamomum)，是我國(guó)熱帶、亞熱帶地區(qū)常綠闊葉林的優(yōu)勢(shì)樹(shù)種，有著重要的用材、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)用途[1-3]。芳樟(Cinnamomumcamphoravar.LinalooliferaFujita)是香樟的變種[4]，其枝葉精油主含成分為芳樟醇[5]，是芳香醇精油生產(chǎn)的原料。精油利用是芳樟生產(chǎn)與發(fā)展中的重要價(jià)值所在，如何促進(jìn)油用芳樟林高效培育，提高精油產(chǎn)量和品質(zhì)是當(dāng)前需要解決的問(wèn)題。

樟樹(shù)精油成分及含量受多種因素的影響，不但因品種、品系(無(wú)性系)的不同而異[6-8]，也因采收時(shí)間而變化[9]，并且不同的立地條件及人為措施對(duì)樟樹(shù)精油含量和芳樟醇含量也有明顯的影響[10-11]。此外，泉州市明道農(nóng)林開(kāi)發(fā)有限公司經(jīng)認(rèn)證的、仿自然栽培的、高品質(zhì)的芳樟精油價(jià)格(45～50萬(wàn)元·t-1)也遠(yuǎn)高于人工大量施用化肥的低質(zhì)芳樟精油價(jià)格(7～12萬(wàn)元·t-1)。因此，回歸探索立地環(huán)境、農(nóng)資及耕作措施對(duì)植物生長(zhǎng)的影響，成為當(dāng)前研究重要的問(wèn)題。本研究探索了芳樟生長(zhǎng)的高效培育立地條件及措施，旨在提高油用芳樟林的經(jīng)營(yíng)效益，為芳樟林的可持續(xù)經(jīng)營(yíng)提供參考。

1 樣地概況

福建省安溪半林國(guó)有林場(chǎng)位于福建省安溪縣東南部，北緯24°55′—25°00′、東經(jīng)117°57′—118°01′，海拔250～1100 m。樣地所在區(qū)域受亞熱帶季風(fēng)型氣候影響，夏季高溫多雨，冬季溫和濕潤(rùn)，年均氣溫18～19 ℃，最高氣溫39 ℃，最低氣溫0 ℃，全年無(wú)霜期260 d，年均降水量1600～1800 mm。試驗(yàn)地為桉樹(shù)采伐跡地，坡度較緩，土層疏松，地力較肥沃，適合芳樟種植。

于2017年引種芳樟“MD1”共30 hm2。水平帶穴狀整地，株行距1.2 m×1.2 m，穴規(guī)格為50 cm×40 cm×30 cm，挖明穴、每穴施復(fù)合肥基肥2 kg，然后回少部分表土。4月，采用半年生的容器苗(營(yíng)養(yǎng)袋口徑6 cm、高8 cm，采用主要成分為泥炭、椰糠、珍珠巖和腐殖質(zhì)的蔬菜育苗基質(zhì))造林，苗高(22±1) cm，地徑4～6 mm。造林當(dāng)年進(jìn)行2次除草和松土，第1次在5—6月，第2次在9—10月。以后每年進(jìn)行2次除草和松土，第1次在4—5月進(jìn)行，清理雜草后離樹(shù)頭20～30 cm處挖小穴追施有機(jī)肥和復(fù)合肥0.15 kg·穴-1；第2次在9—10月進(jìn)行除草和松土。

選擇經(jīng)營(yíng)水平一致，林相比較整齊的地段，在東南、西北2個(gè)坡向的上、中、下坡位，分6個(gè)類(lèi)別設(shè)置樣地，標(biāo)記為Ⅰ—Ⅵ；每個(gè)類(lèi)別按20 m×20 m設(shè)3個(gè)重復(fù)標(biāo)準(zhǔn)地，標(biāo)準(zhǔn)地四周設(shè)置3 m左右的緩沖帶。在標(biāo)準(zhǔn)地內(nèi)每株檢測(cè)。樣地概況見(jiàn)表1。

表1 樣地概況

2 試驗(yàn)材料與方法

2.1 植物生長(zhǎng)量及芳樟醇含量測(cè)定

于2018年11月測(cè)定植物生長(zhǎng)量及芳樟醇含量。幼樹(shù)生長(zhǎng)與生物量指標(biāo)：用游標(biāo)卡尺在距地面1.5 cm測(cè)量地徑，用卷尺測(cè)量植株株高，用卷尺測(cè)量樹(shù)冠東西、南北兩端長(zhǎng)度并求出平均值。在Ⅰ—Ⅱ 6個(gè)類(lèi)別的標(biāo)準(zhǔn)地中，按每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)地1棵的方式確定標(biāo)準(zhǔn)株。采集樣品時(shí)，標(biāo)準(zhǔn)株連根挖起，分別將根、枝、葉等洗凈，稱(chēng)重；帶回實(shí)驗(yàn)室烘干，測(cè)定含水率；根據(jù)含水量，計(jì)算出不同樹(shù)體部位生物量及總生物量；并保存植株各部位樣品，待測(cè)其它指標(biāo)。揮發(fā)油提取及芳樟醇含量測(cè)定參考倪林等[12]的測(cè)定方法。

2.2 土壤養(yǎng)分測(cè)定

于2018年11月采集土壤測(cè)定土壤養(yǎng)分。用100 cm3不銹鋼環(huán)刀取原狀土樣，每土層3次重復(fù)，帶回室內(nèi)測(cè)定土壤物理性質(zhì)；同時(shí)，各土層采集土壤混合樣約500 g帶回室內(nèi)風(fēng)干，測(cè)定土壤化學(xué)性質(zhì)。土壤堿解氮的測(cè)定采用堿解氮分析法[13]；土壤速效磷測(cè)定采用碳酸氫鈉浸提-鉬銻抗比色法[14]；土壤速效鉀測(cè)定采用醋酸銨浸提-火焰分光光度計(jì)法[15]；全P含量的測(cè)定用堿熔-鉬銻抗比色法[16]；全K含量的測(cè)定用堿熔-火焰光度法[17]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

采用PASW 18.0和Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

3 結(jié)果與分析

3.1 坡向?qū)Ψ颊辽锪考爱a(chǎn)油品質(zhì)的影響

從表2可見(jiàn)，芳樟的地徑，東南坡顯著大于西北坡，以東南下坡位的地徑最大，為2.7 cm；最差的是西北上坡位，為0.9 cm。平均株高，東南坡92.7cm，西北坡僅71.3 cm。冠幅，東南坡平均達(dá)到81.2 cm，西北坡僅63.3 cm。綜上，說(shuō)明坡向是影響芳樟生長(zhǎng)的重要因子，東南坡比西北坡更適宜種植芳樟。

不同坡向的芳樟林分生物量有明顯差異。東南坡向上、中、下坡的地上生物量分別為7343.28、7665.67、8225.37 kg·hm-2，平均為7744.77 kg·hm-2；而西北坡向上、中、下坡的地上生物量分別為3598.51、3649.25、4273.13 kg·hm-2，平均為3840.30 kg·hm-2。由此可見(jiàn)，芳樟的平均生物量，東南坡向比西北坡向高出3904.47 kg·hm-2。

不同坡向?qū)Ψ颊林θ~含油率、產(chǎn)油量和精油中芳香醇含量的影響較大。東南下坡位產(chǎn)油量最高，達(dá)到175.80 kg·hm-2；西北上坡位最低，僅76.57 kg·hm-2；東南坡平均產(chǎn)油量168.15 kg·hm-2，西北坡平均產(chǎn)油量?jī)H81.80 kg·hm-2。東南下坡位的精油含醇率最高，為93.39%；西北中坡位精油含醇率最低，僅86.12%；東南坡平均精油含醇率為90.43%，西北坡平均精油含醇率為89.09%。東南坡平均芳樟醇含量為152.14 kg·hm-2，西北坡平均芳樟醇含量為72.88 kg·hm-2。說(shuō)明坡向?qū)彤a(chǎn)量和品質(zhì)的影響頗大，東南坡優(yōu)于西北坡。

表2 2年生芳香樟生長(zhǎng)及精油品質(zhì)分析

3.2 坡位對(duì)芳樟生長(zhǎng)及產(chǎn)油品質(zhì)的影響

對(duì)西北坡、東南坡不同坡位的芳樟生長(zhǎng)量(表2)分析發(fā)現(xiàn)，東南坡，芳樟的地徑和樹(shù)高均為下坡位顯著大于中坡位、上坡位，地徑最大達(dá)到2.74 cm，最小的僅1.69 cm；樹(shù)高最高達(dá)到109 cm，最低僅80 cm；冠幅差異也較大，最大冠幅為88.6 cm，最小為70.3 cm。而西北坡，芳樟的株高在上、中、下坡位間差異不顯著，以中坡位的株高最高(76 cm)，上坡位最小(66 cm)；芳樟的地徑中、下坡顯著大于上坡，以中坡位最大(1.31 cm)，上坡位最小(0.87 cm)；冠幅下坡位顯著大于中、上坡位。綜上，在東南坡種植芳樟，下坡位的各項(xiàng)平均指標(biāo)要優(yōu)于中坡位、上坡位；而在西北坡，芳樟的生長(zhǎng)指標(biāo)在不同坡位之間的差異性較小。

在坡向相同的情況下，生物量下坡位的均要高于中坡位、上坡位，這可能是隨著坡位的下降土壤有機(jī)物質(zhì)積累豐富且水分充足，有利于幼樹(shù)的生長(zhǎng)。但芳樟的含油量在不同坡位間均無(wú)顯著差異，在東南坡，上坡位的含油量高于中、下坡位，原因是東南坡的上坡位受到陽(yáng)光的直射，光照強(qiáng)度大，溫度較高，使得含油量增高。平均精油得率和芳樟醇含量，上、中、下坡分別為24.5、24.2、23.4 mL·kg-1和88.74%、89.08%、92.46%。由此可見(jiàn)，高坡位強(qiáng)光照可以提高得油率；下坡位水肥條件好，精油含醇率較高。

3.3 芳樟生長(zhǎng)性狀與土壤養(yǎng)分的相關(guān)性

土壤是植物生長(zhǎng)發(fā)育的基礎(chǔ)，提供植物所需的各種養(yǎng)分。6個(gè)樣地土壤測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表3。速效鉀含量從高到低依次為：Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ>Ⅴ>Ⅳ；速效磷含量從高到低依次為：Ⅱ>Ⅲ>Ⅰ>Ⅵ>Ⅴ>Ⅳ，其中樣地Ⅱ的速效磷含量顯著高于其它5個(gè)樣地；全鉀、全磷含量均為樣地Ⅰ最高，與其它樣地差異顯著；全鉀含量樣地Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ間無(wú)顯著性差異；全磷含量樣地Ⅱ與Ⅳ、樣地Ⅴ與Ⅵ無(wú)顯著性差異。

表3 土壤理化性質(zhì)分析

土壤養(yǎng)分與植物的生長(zhǎng)發(fā)育密切相關(guān)，對(duì)各試驗(yàn)樣地的土壤養(yǎng)分含量與芳樟生長(zhǎng)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果見(jiàn)表4。芳樟的株高與土壤速效鉀含量有極顯著的相關(guān)性(α=0.01)；地徑與土壤速效鉀含量有極顯著的相關(guān)性(α=0.01)，與土壤全鉀含量在α=0.05水平顯著相關(guān)；冠幅與土壤全鉀和土壤速效鉀有顯著的相關(guān)性(α=0.05)。這說(shuō)明土壤速效鉀和全鉀在一定程度上對(duì)芳樟的生長(zhǎng)有直接影響；而芳樟枝葉含油量和芳樟醇含量與土壤養(yǎng)分相關(guān)性不顯著。

表4 土壤養(yǎng)分與生長(zhǎng)指標(biāo)相關(guān)性分析

4 結(jié)論與討論

芳樟的平均樹(shù)高、地徑、冠幅、生物量，東南坡均顯著高于西北坡。由此可見(jiàn)，芳樟種植在東南坡的生長(zhǎng)速度遠(yuǎn)高于西北坡，這與芳樟屬于陽(yáng)性樹(shù)種緊密相關(guān)，東南坡光照強(qiáng)度、時(shí)間和溫度優(yōu)于西北坡，對(duì)芳樟生長(zhǎng)具有很大的促進(jìn)作用。東南坡下坡位的幼樹(shù)樹(shù)高和地徑與上坡位、中坡位差異顯著，幼樹(shù)最高達(dá)到109.0cm，最低值為80.0cm；冠幅差異也較大，最大冠幅為88.6cm，最小為70.3cm。可見(jiàn)下坡位有利于芳樟的生長(zhǎng)。這可能與下坡位的土壤養(yǎng)分更適宜芳樟生長(zhǎng)有關(guān)，下坡位的速效鉀、堿解氮含量均較高，其中速效鉀含量與芳樟的株高、地徑生長(zhǎng)呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，與冠幅呈顯著正相關(guān)關(guān)系；而堿解氮?jiǎng)t與芳樟的生長(zhǎng)并無(wú)顯著性相關(guān)關(guān)系。因此，可以通過(guò)科學(xué)施肥促進(jìn)芳樟的高產(chǎn)。而西北坡上、中、下坡位芳樟的株高并沒(méi)有表現(xiàn)出差異性，可能與土壤養(yǎng)分含量的差異不大有關(guān)。

南坡平均產(chǎn)油量為168.15 kg·hm-2，西北坡平均產(chǎn)油量?jī)H為81.80 kg·hm-2。不同立地條件下種植芳樟對(duì)含油率影響較小，6個(gè)類(lèi)別樣地芳樟葉鮮樣精油提取率為22.9～25.2 mL·kg-1，含油量最高的為Ⅰ號(hào)樣地(東南上坡)，最差為Ⅵ號(hào)樣地(西北下坡)，變化幅度較小。不同立地條件下精油的芳香醇含量差異顯著，Ⅲ號(hào)樣地(東南下坡)的芳香醇含量最高，說(shuō)明立地條件好、光照充足是芳樟精油高產(chǎn)與高品質(zhì)的關(guān)鍵。由于坡向、坡位不同導(dǎo)致光照、溫度、風(fēng)速及水肥等因子的不同[18]，其綜合作用能夠?qū)Ψ颊恋纳L(zhǎng)及品質(zhì)產(chǎn)生較大的影響。

*：衷心感謝自然生物資源保育利用福建省高校工程中心、福建省安溪半林國(guó)有林場(chǎng)提供的開(kāi)放課題、試驗(yàn)條件和各種支持。