不同種植模式對香榧生長及水土保持的影響

田 原，李靈欣，佘新松，劉 政，劉 璇，姚荷婷，汪春霞，羅 毅

（黃山學(xué)院生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院，安徽 黃山 245041）

香榧（Torreya grandisvar.merrilliiHu）是皖南地區(qū)重要的干果樹種之一，具有很高的經(jīng)濟(jì)價值［1］。在香榧林經(jīng)營過程中，復(fù)合種植模式改變了傳統(tǒng)的單一植物種植模式，為復(fù)合種植的植物營造了良好的適生環(huán)境［2］，是具有可持續(xù)經(jīng)營特征的集約型經(jīng)濟(jì)林經(jīng)營方式［3］。其與香榧經(jīng)濟(jì)林純林種植模式相比，具有更高的生態(tài)效益及經(jīng)濟(jì)效益［4］。采用復(fù)合種植模式可以改善土壤養(yǎng)分水平［5］，香榧林下土壤養(yǎng)分情況雖然不會直接影響到香榧樹體養(yǎng)分的化學(xué)計(jì)量［6］，但可以有效改善香榧生長狀況［7-8］。復(fù)合種植模式可以改變土壤水分入滲能力［9］，對生態(tài)環(huán)境加以改善，減少水土流失［4］，避免山體滑坡等現(xiàn)象發(fā)生，起到水土保持的效果。

皖南地區(qū)是香榧擴(kuò)大栽培的重點(diǎn)區(qū)域［10］，該地區(qū)適生多種中藥材［11］。香榧-中藥材的復(fù)合種植模式適宜在皖南地區(qū)采用［12］，該復(fù)合種植模式可以提高種植的直接經(jīng)濟(jì)效益并且可以避免中藥材種植過程中產(chǎn)生連作障礙［13］。目前，香榧復(fù)合種植多種中藥材的林藥復(fù)合種植模式已被廣泛使用，但不同林藥復(fù)合種植模式的香榧生長變化及林下土壤水分變化特征有所不同，促進(jìn)香榧生長、水土保持效果最佳的林藥復(fù)合種植模式尚不清楚。本研究通過測定4種香榧-中藥材復(fù)合種植模式的香榧生長變化指標(biāo)及土壤含水量變化特征，探究香榧生長最佳、水土保持能力最優(yōu)的復(fù)合種植模式，為香榧復(fù)合種植不同中藥材的合理性提供借鑒，為林藥復(fù)合種植模式經(jīng)營管理提供支持。

1 研究區(qū)概況及研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于安徽省黃山市休寧縣鶴城鄉(xiāng)的雜木降香榧基地（117°39′55′′ E， 29°37′26′′ N）。該地區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫為16.2 ℃，年平均空氣相對濕度為72%。年降水量為1 600～1 800 mm，降水主要集中在春夏兩季，年蒸發(fā)量1 400～1 550mm，年平均日照時數(shù)1 931.4 h。雜木降香榧基地為低山地貌，海拔200～800 m，土壤為山地黃壤，開闊度小，適宜栽培香榧，香榧經(jīng)濟(jì)林面積40.3 hm2。

1.2 數(shù)據(jù)采集

雜木降香榧基地香榧已于2016年進(jìn)行香榧的種植。2020年開始采用復(fù)合經(jīng)營模式進(jìn)行林藥復(fù)合種植模式探索，在香榧林下分別復(fù)合種植艾蒿（Artemisia argyiLévl.et Van.）、黃精（Polygonatum sibiricumDelar.ex Redoute）、前胡（Peucedanum praeruptorumDunn）、掌葉覆盆子（Rubus chingiiHu）等中藥材。以香榧-艾蒿、香榧-黃精、香榧-前胡、香榧-掌葉覆盆子4種復(fù)合種植模式展開研究調(diào)查。每種復(fù)合種植模式均設(shè)置1塊40 m×40 m的固定觀測樣地。采用“Z”字式系統(tǒng)抽樣的方式從每個樣地中各選取10株樣樹。使用鐵絲固定帶有序號的鋁制樹牌，對所有樣樹進(jìn)行編號，便于樣樹本底數(shù)據(jù)調(diào)查及每木檢尺復(fù)測工作的開展。于2021年4月20日、2022年1月2日對全部樣樹的株高、樹干基徑、新生枝枝長生長量、分枝新芽數(shù)4項(xiàng)生長變化指標(biāo)進(jìn)行測量與觀測。樹干基徑為采用游標(biāo)卡尺測量的香榧地表處樹干直徑，新生枝枝長生長量為4個方向新生枝枝長生長量的均值。于2021年9月25日使用土鉆、鋁盒等進(jìn)行4種復(fù)合種植模式的香榧林土壤的取樣。每種復(fù)合經(jīng)營種植模式在坡上、坡中、坡下各設(shè)置1塊10 m×10 m的土壤取樣臨時實(shí)驗(yàn)樣地，共設(shè)置12塊樣地。每個土壤取樣臨時實(shí)驗(yàn)樣地均采用“Z”字式系統(tǒng)抽樣的方式進(jìn)行15個20 cm深度的土壤樣品的采集。土壤樣品采集后當(dāng)場稱重，后期烘至恒重記錄干重，通過水分差值計(jì)算土壤含水量。

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

進(jìn)行不同復(fù)合種植模式的香榧生長變化指標(biāo)及林下土壤含水量的描述性統(tǒng)計(jì)，計(jì)算不同復(fù)合種植模式下的香榧株高、基徑年增長量、新生枝枝長生長量、分枝新芽數(shù)、土壤含水量的均值、標(biāo)準(zhǔn)差、變異系數(shù)。進(jìn)行不同復(fù)合種植模式下的香榧生長變化指標(biāo)的單因素方差分析及多重比較。使用雙因素方差分析及多重比較的方法分析不同年份、不同復(fù)合種植模式下的香榧基徑的差異性以及不同坡位、不同復(fù)合種植模式下的林下土壤含水量的差異性。使用最小顯著差異法進(jìn)行數(shù)據(jù)的多重比較。采用SPSS 18.0、Origin 9.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與制圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同林藥復(fù)合種植模式下的香榧生長

不同林藥復(fù)合種植模式下的香榧生長變化存在異同點(diǎn)，如表1所示。香榧-艾蒿與香榧-掌葉覆盆子、香榧-黃精與香榧-掌葉覆盆子間的香榧基徑年增長量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），香榧-掌葉覆盆子復(fù)合種植模式下香榧基徑年增長量低于香榧-艾蒿、香榧-黃精復(fù)合種植模式，其他復(fù)合種植模式間的香榧基徑年增長量差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05）。香榧-黃精復(fù)合種植模式下的香榧基徑年增長量的株間變異最高，變異幅度達(dá)76.96%，該復(fù)合種植模式下的香榧間的基徑生長量可能會有較大的空間異質(zhì)性，而香榧-黃精復(fù)合種植模式下的香榧基徑年增長量的株間變異相對較小，變異幅度為61.23%。香榧-前胡種植模式下的香榧新生枝枝長生長量與其他3種復(fù)合種植模式下的香榧新生枝枝長生長量的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），香榧-前胡種植模式下的香榧新生枝枝長生長量低于其他3種模式下的香榧新生枝枝長生長量，其他復(fù)合種植模式間的香榧新生枝枝長生長量差異均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05）。香榧-艾蒿、香榧-黃精、香榧-前胡、香榧-掌葉覆盆4種復(fù)合種植模式下，不同林藥復(fù)合種植模式下的香榧株高及分枝新芽數(shù)均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05）。香榧-掌葉覆盆子復(fù)合種植模式下的香榧基徑年增長量相對較低、株間生長差異較大，香榧-前胡復(fù)合種植模式下的香榧新生枝枝長生長量較小，以香榧保持較好的生長狀態(tài)為復(fù)合經(jīng)營目標(biāo)時，均不是理想的復(fù)合種植模式。香榧-艾蒿、香榧-黃精是4種復(fù)合種植模式中香榧生長效果最好的2種模式。

表1 香榧生長變化指標(biāo)的描述性統(tǒng)計(jì)及差異顯著性檢驗(yàn)

2.2 不同林藥復(fù)合種植模式下的香榧基徑特征

不同年份、不同復(fù)合種植模式對香榧基徑生長的影響不存在交互作用，年份變化與采用不同的復(fù)合種植模式可以聯(lián)合解釋65.8%的香榧基徑變異，如表2所示。香榧-前胡復(fù)合種植模式下的香榧樹干基徑與香榧-掌葉覆盆子復(fù)合種植模式下的香榧樹干基徑差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05），其他復(fù)合種植模式間的香榧基徑差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。第2年的復(fù)合種植模式的香榧樹干基徑值與第1年的復(fù)合種植模式的香榧樹干基徑值相比，如圖1所示，不同復(fù)合種植模式的香榧樹干基徑值增長之間的差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。在不同復(fù)合種植模式下香榧樹干基徑增長率有所不同。第2年的香榧-艾蒿、香榧-黃精、香榧-前胡、香榧-掌葉覆盆子4種復(fù)合種植模式的香榧樹干基徑值與第1年的香榧樹干基徑值相比，第2年樹干基徑增長率分別為51.10%、51.16%、49.85%、28.18%。香榧-黃精種植模式下香榧樹干基徑增長率最高，香榧-艾蒿種植模式下香榧樹干基徑增長率略低于香榧-黃精種植模式下香榧樹干基徑增長率。4種復(fù)合種植模式在不同年份下的香榧樹干基徑的變異幅度為11.41%～25.11%。香榧-艾蒿、香榧-黃精、香榧-掌葉覆盆子的復(fù)合種植模式下，第2年的香榧樹干基徑的變異幅度相比第1年的香榧樹干基徑的變異幅度有所減小。香榧-前胡復(fù)合種植模式下2年的香榧樹干基徑的變異幅度較為接近。4種復(fù)合種植模式中，香榧-艾蒿、香榧-黃精是香榧樹干基徑增長率最高的2種模式，香榧-前胡是不同香榧株間基徑差異最小的復(fù)合種植模式。

圖1 不同林藥復(fù)合種植模式的香榧基徑特征

表2 不同林藥復(fù)合種植模式、不同年份的香榧基徑的主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)

2.3 不同林藥復(fù)合種植模式、不同坡位的林下土壤含水量變化

不同復(fù)合種植模式、不同坡位對林下土壤含水量變化的影響具有交互效應(yīng)，不同復(fù)合種植模式間的林下含水量的差異性隨著坡位的變化發(fā)生變化，如表3所示。不同坡位對林下土壤含水量變化作用的主效應(yīng)不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05）。不同復(fù)合種植模式對林下土壤含水量變化作用的主效應(yīng)影響具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。不同復(fù)合種植模式、不同坡位與不同的復(fù)合種植模式的中介效應(yīng)可以聯(lián)合解釋83.4%的林下土壤含水量變化。

表3 不同林藥復(fù)合種植模式、不同坡位的香榧林下土壤含水量的主體間效應(yīng)的檢驗(yàn)

不同復(fù)合種植模式、不同坡位的林下土壤含水量有所不同，如表4所示。香榧-艾蒿、香榧-黃精、香榧-前胡、香榧-掌葉覆盆子復(fù)合種植模式的林下土壤含水量變化范圍分別為0.18～0.28、0.19～0.31、0.15～0.22、0.14～0.22。不同復(fù)合種植模式的林下土壤含水量空間變異系數(shù)的最大值、最小值均出現(xiàn)在下坡位。香榧-前胡復(fù)合種植模式在坡下位的土壤含水量變異幅度最小，為1.09%，香榧-黃精復(fù)合種植模式在坡下土壤含水量變異幅度最大，為19.13%。復(fù)合種植模式、坡位因素互作下的不同復(fù)合種植模式間的土壤含水量存在差異。上坡位的香榧-前胡復(fù)合種植模式與香榧-掌葉覆盆子復(fù)合種植間的林下土壤含水量差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05），其他上坡位的復(fù)合種植模式間的差異性均具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05）。中坡位的香榧-黃精復(fù)合種植模式與其他復(fù)合種植間的林下土壤含水量差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＜0.05），其他中坡位的復(fù)合種植模式間的差異性均不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05）。下坡位的不同復(fù)合種植模式間的林下土壤含水量差異不具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P≥0.05）。在香榧-艾蒿、香榧-黃精復(fù)合種植模式下，林下土壤含水量隨著坡位下降而降低。香榧-前胡、香榧-掌葉覆盆子復(fù)合種植模式下，坡中與坡下的林下土壤含水量水平要高于坡上的林下土壤含水量水平。香榧-艾蒿、香榧-黃精復(fù)合種植模式下的含水量整體水平較高，且土壤水分沒有隨著地勢作用快速流到下坡位，是4種復(fù)合種植模式中水土保持效果最好的2種模式。

表4 不同復(fù)合種植模式、不同坡位因素下的香榧林下土壤含水量描述性統(tǒng)計(jì)

3 討論與結(jié)論

香榧-艾蒿復(fù)合種植模式與香榧-黃精復(fù)合種植模式是4種復(fù)合種植模式中香榧生長、水土保持效果最好的2種模式。開展香榧林的林藥模式復(fù)合經(jīng)營時，可以根據(jù)實(shí)際情況，考慮采用艾蒿或黃精作為復(fù)合種植的藥材植物。香榧-黃精復(fù)合種植模式是一種廣泛采用的林藥復(fù)合經(jīng)營模式，該模式可以有效促進(jìn)香榧生長［14］、增加土壤含水量［15］，該結(jié)果與本研究一致。但香榧-黃精復(fù)合種植模式與香榧-艾蒿復(fù)合種植模式相比，在黃精收獲過程中，在水源涵養(yǎng)與水土保持方面具有一定的劣勢。黃精藥用部分為其根莖［16］，其在春季、秋季采收過程中，需要將其從種植的穴中挖取。盡管黃精收獲后進(jìn)行土壤回填，但仍會導(dǎo)致土壤緊實(shí)度降低，從而降低香榧-黃精林型的水土保持能力。香榧林下土壤有機(jī)質(zhì)會直接影響土壤肥力［17］，決定香榧的長勢。黃精收獲過程中對土壤結(jié)構(gòu)的破壞使土壤有機(jī)質(zhì)氧化，降低林下土壤對香榧的養(yǎng)分供給能力［6］。雖然皖南地區(qū)適宜黃精種植［18］，但研究區(qū)位于新安江源頭，復(fù)合種植模式的水源涵養(yǎng)作用是香榧林復(fù)合經(jīng)營模式選取過程中需要著重考慮的因素，香榧-艾蒿復(fù)合種植模式可能是最適宜在注重生態(tài)效益的區(qū)域開展林藥復(fù)合種植的經(jīng)營模式。

不同復(fù)合種植模式下的香榧生長變化有所不同、林下土壤含水量存在差異，本研究初步探討不同復(fù)合種植模式對香榧生長及林下不同坡位含水量的作用。香榧-艾蒿復(fù)合種植模式下的香榧生長情況、水土保持效果最好，開展香榧經(jīng)濟(jì)林的林藥模式復(fù)合經(jīng)營時，可以考慮采用艾蒿作為藥材植物。