不同坡位3年生崗梅根系分布及年生長(zhǎng)規(guī)律

曾淑燕,陳佛傳,簡(jiǎn)耀彩,張冬生,葉雪蘭,王德州,黃添榮

(1.梅州市農(nóng)林科學(xué)院林業(yè)研究所,廣東 梅州 514011; 2.廣東省林下特色資源(梅州)開發(fā)應(yīng)用工程技術(shù)研究中心,廣東 梅州 514011; 3.廣東興源農(nóng)林有限公司,廣東 梅州 514427;4.蕉嶺縣國(guó)有皇佑筆林場(chǎng)(皇佑筆市級(jí)自然保護(hù)區(qū)),廣東 蕉嶺 514178)

崗梅(Ilexasprella)為冬青科冬青屬落葉灌木,別名秤星樹、百解茶、苦梅根、山梅根等[1-4],主要分布于廣東、江西、福建、湖南等地的丘陵地灌木叢中和疏林中。崗梅的根、莖、葉皆可入藥,其味苦甘,性寒,歸肺肝胃經(jīng),具有清熱解毒、生津止渴、利咽消腫、散瘀止痛等功效,為嶺南地區(qū)常用配方中藥材,亦是三九感冒靈等清熱解毒類中成藥的主要成分,藥用價(jià)值高,具有廣闊的開發(fā)前景[5-6]。隨著生物科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,崗梅的藥用價(jià)值不斷得以開發(fā),市場(chǎng)對(duì)崗梅的需求越來(lái)越大,而現(xiàn)階段崗梅的市場(chǎng)供給主要依靠野生資源和少量人工種植,資源匱乏,難以滿足市場(chǎng)需求[7-9]。因此,為解決市場(chǎng)對(duì)崗梅的廣泛需求,掌握崗梅的生長(zhǎng)規(guī)律,探索崗梅根系的生長(zhǎng)特征,對(duì)崗梅人工種植技術(shù)的掌握具有重要的理論價(jià)值和實(shí)踐意義。

根系是植物吸收水分和養(yǎng)分的主要器官。發(fā)達(dá)的根系是植物茁壯成長(zhǎng)的根本保障。植物根的數(shù)量,根的長(zhǎng)度和粗細(xì)表征植物獲取養(yǎng)分和水分能力的強(qiáng)弱,對(duì)植物的健康生長(zhǎng)起著非常重要的作用[10]。因此,了解崗梅根系在不同坡位和不同土層深度下的生長(zhǎng)特征對(duì)崗梅的種植栽培管理具有重要意義。

目前,國(guó)內(nèi)關(guān)于崗梅種植栽培技術(shù)方面已有相關(guān)研究[11-15],但仍未見(jiàn)有關(guān)于崗梅根系生長(zhǎng)特征的研究。因此本文通過(guò)調(diào)查上坡、中坡、下坡等3個(gè)坡位崗梅根系數(shù)量、根長(zhǎng)和根粗等指標(biāo),開展崗梅根系在不同坡位的生長(zhǎng)特征研究,以期獲得崗梅根系的生長(zhǎng)規(guī)律,為人工種植崗梅提供參考。

1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地設(shè)在梅州市平遠(yuǎn)縣熱柘鎮(zhèn)熱柘村3年生[13]的崗梅林中,地處北緯24°23′—24°56′、東經(jīng)115°43′—116°07′。海拔188 m的丘陵地,坡度為15°～20°,林地土壤為赤紅壤。受太平洋和山地的特定地形影響,試驗(yàn)地夏日長(zhǎng),冬日短,全年氣溫高、冷熱懸殊、光照充足、雨水豐盈且集中。年降水量在1282.7～1632.1 mm之間,總?cè)照諘r(shí)間在1665.1～1873.3 h之間,年均氣溫在21.0～22.7 ℃之間,屬亞熱帶季風(fēng)氣候。崗梅林郁閉度為0.2～0.4,林下植被主要為芒草(Miscanthussinensis)、芒箕(Dicranopterisdichoyoma)及灌木等。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)樣地的崗梅林種植時(shí)間為2018年3月11日,種植的崗梅苗為同一批2年生實(shí)生苗,種植株行距為2.0 m×2.5 m。林地條件及撫育管理措施基本一致,每年在春秋兩季進(jìn)行劈草,在秋季每株施復(fù)合肥0.25 kg。

2.2 調(diào)查內(nèi)容與方法

從2021年3月—2022年2月,每月中旬左右調(diào)查1次根長(zhǎng)和根粗的生長(zhǎng)量。選擇立地條件較一致的崗梅種植林地,隨機(jī)在上坡、中坡和下坡各調(diào)查3株崗梅(株高80～100 cm)的根系,并對(duì)已經(jīng)調(diào)查的崗梅植株進(jìn)行掛牌標(biāo)識(shí)。

3 數(shù)據(jù)調(diào)查與處理

采用挖掘法,在離崗梅主干1.5 m范圍內(nèi),自地表垂直向下依次在0—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm的5個(gè)土層中挖出根系,計(jì)算各土層中生長(zhǎng)根的數(shù)量,測(cè)量其長(zhǎng)度及根徑并逐條登記。求出上坡、中坡、下坡各調(diào)查數(shù)據(jù)的平均值,分析崗梅根系垂直分布特征及根系年生長(zhǎng)變化規(guī)律。

崗梅屬于直根系植物,其根主要由主根和側(cè)根組成。在試驗(yàn)中,主要測(cè)量崗梅的主根及相對(duì)較粗的側(cè)根。不同坡位和不同土層深度的崗梅根系分布差異性采用雙因素方差分析;不同坡位崗梅根長(zhǎng)和根粗年生長(zhǎng)量差異性采用單因素方差分析;崗梅根長(zhǎng)和根粗年生長(zhǎng)變化規(guī)律采用曲線擬合法,本文采用的曲線為二次曲線:Y=-k+aT-bT2,式中:Y為崗梅根長(zhǎng)(根粗)生長(zhǎng)量;T為生長(zhǎng)時(shí)間;k、a、b為待估參數(shù)。

數(shù)據(jù)采用SPSS 19.0與Microsoft Excel 2007進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,不同坡位和不同土層深度崗梅根生長(zhǎng)量的差異選用Duncan法進(jìn)行多重比較。

4 結(jié)果與分析

4.1 崗梅根系垂直分布特征分析

為探討不同坡位和不同土層深度下崗梅生長(zhǎng)根數(shù)(表1)的差異性,對(duì)不同坡位和不同土層深度的崗梅根數(shù)進(jìn)行雙因素方差分析。為確保結(jié)果的準(zhǔn)確性,在方差分析前,對(duì)方差分析的前提假設(shè)(正態(tài)性和方差齊性)進(jìn)行驗(yàn)證。

表1 不同坡位和土層深度下的崗梅根數(shù)

通過(guò)驗(yàn)證,不同坡位和不同土層深度的崗梅根數(shù)均滿足正態(tài)性和方差齊性,方差分析結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可知,土層深度的F值為200.895,顯著性概率P值為0.000,即遠(yuǎn)小于0.05,說(shuō)明崗梅生長(zhǎng)根數(shù)在不同土層深度間存在顯著差異;而坡位的F值為0.737,顯著性概率P值為0.508,說(shuō)明崗梅根數(shù)在不同坡位間不存在顯著性差異。

表2 不同坡位和土層深度崗梅根數(shù)的方差分析

進(jìn)一步選用Duncan法,比較不同土層深度各水平間的差異性,結(jié)果見(jiàn)表3。由表3可知,崗梅根數(shù),土層深度0—20 cm與80—100 cm不存在顯著差異,土層深度0—20(80—100)、20—40、40—60、60—80 cm間存在顯著差異,說(shuō)明崗梅根數(shù)受土層深度的影響顯著。從表1可知,崗梅根數(shù)主要分布在土層深度20—60 cm處,0—20、60—100 cm深度的土層根數(shù)分布較少。

表3 不同土層深度崗梅根數(shù)均值的Duncan多重比較分析

4.2 崗梅根長(zhǎng)和根粗年生長(zhǎng)量特征分析

4.2.1 不同坡位崗梅根長(zhǎng)和根粗的差異分析 為探討不同坡位崗梅根長(zhǎng)和根粗年生長(zhǎng)量(表4)的差異性,對(duì)根長(zhǎng)和根粗進(jìn)行單因素方差分析。在方差分析前,同樣對(duì)方差分析的前提假設(shè)(正態(tài)性和方差齊性)進(jìn)行驗(yàn)證。

表4 不同坡位崗梅根長(zhǎng)和根粗年生長(zhǎng)情況

通過(guò)驗(yàn)證,崗梅根長(zhǎng)和根粗在不同坡位的分布均滿足正態(tài)性和方差齊性,方差分析結(jié)果見(jiàn)表5。由表5可知,崗梅的根長(zhǎng)和根粗在不同坡位間的顯著性概率P值分別為0.999和0.983,說(shuō)明此次調(diào)查,在不同坡位的崗梅根長(zhǎng)和根粗沒(méi)有顯著差異。

表5 不同坡位崗梅根長(zhǎng)和根粗的方差分析

4.2.2 崗梅根長(zhǎng)和根粗年凈增長(zhǎng)量的比較分析 崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量及凈增長(zhǎng)量和累計(jì)增長(zhǎng)量見(jiàn)表6,為更直觀考察其生長(zhǎng)變化過(guò)程,將崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量曲線繪于圖1中,其凈增長(zhǎng)量曲線繪于圖2中。

圖1 崗梅根長(zhǎng)與根粗的年生長(zhǎng)量曲線

圖2 崗梅根長(zhǎng)與根粗的年凈增長(zhǎng)量曲線

表6 崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)過(guò)程

由圖1可見(jiàn),崗梅根長(zhǎng)、根粗的年生長(zhǎng)量呈線性增長(zhǎng)趨勢(shì)。由圖2可見(jiàn),崗梅根長(zhǎng)、根粗1 a中各月的凈增長(zhǎng)量呈曲線變化的特征。1 a中,崗梅根長(zhǎng)、根粗的生長(zhǎng)均有2次增長(zhǎng)高峰,第一次生長(zhǎng)高峰出現(xiàn)在4—8月,這一時(shí)期,雨水充沛,根長(zhǎng)和根粗增長(zhǎng)速度快;第二次高峰出現(xiàn)在10—12月之間,這一時(shí)期,南方雨量減少,但溫度適宜,露水豐富,因而能促使根長(zhǎng)和根粗進(jìn)一步增長(zhǎng),但較第一次高峰增長(zhǎng),增長(zhǎng)速度明顯較低。12月以后,南方冬季干燥寒冷,崗梅根長(zhǎng)和根粗的生長(zhǎng)速度極慢。由此可見(jiàn),崗梅根長(zhǎng)與根粗的年生長(zhǎng)過(guò)程基本一致,且具有明顯的季節(jié)特征。

4.2.3 崗梅根長(zhǎng)、根粗生長(zhǎng)的曲線擬合 研究崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量變化特征,擬合相應(yīng)的曲線方程。以崗梅種植時(shí)間(d)為自變量T,以崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量作為因變量Y進(jìn)行擬合。擬合結(jié)果顯示,崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量具有顯著的二次曲線(弧線)特征,結(jié)果見(jiàn)表7—表9。

表7 崗梅根長(zhǎng)和根粗生長(zhǎng)量的二次曲線擬合優(yōu)度檢驗(yàn)

由表7可知,根長(zhǎng)和根粗的二次曲線擬合優(yōu)度統(tǒng)計(jì)量R2分別為0.992和0.991,說(shuō)明根長(zhǎng)的二次曲線模型能解釋根長(zhǎng)99.2%的變異量,根粗的二次曲線模型能解釋根粗99.1%的變異量,模型擬合效果很好。由表8根長(zhǎng)和根粗二次曲線擬合方程的方差分析結(jié)果可知,根長(zhǎng)和根粗的二次曲線擬合方程顯著性概率P值均遠(yuǎn)小于0.001,F值均達(dá)到極顯著水平,擬合方程顯著成立,說(shuō)明曲線方程擬合效果很好,能很好地反映崗梅根長(zhǎng)和根粗1 a內(nèi)隨時(shí)間變化的生長(zhǎng)規(guī)律。由表9可擬合出崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量二次曲線方程,根長(zhǎng):Y=-405.892+0.637T-0.0002T2,對(duì)稱軸T=1590;根粗:Y=-10.749+0.017T-0.000006T2,對(duì)稱軸T=1520。

表8 崗梅根長(zhǎng)和根粗生長(zhǎng)量的二次曲線擬合方差分析表

表9 崗梅根長(zhǎng)和根粗生長(zhǎng)量的二次曲線擬合系數(shù)表

崗梅根長(zhǎng)和根粗年生長(zhǎng)量的二次曲線結(jié)果表明,二次曲線開口向下,對(duì)稱軸分別為1590 d和1520 d。從2018年3月11日種植開始計(jì)算,到2022年2月16日最后一次調(diào)查,崗梅生長(zhǎng)時(shí)間為1438 d,正好處在二次曲線對(duì)稱軸左側(cè)。開口向下的二次曲線在對(duì)稱軸左側(cè)是單調(diào)遞增的,說(shuō)明崗梅苗根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量隨時(shí)間的推移而不斷增加,處于不停的生長(zhǎng)過(guò)程中。由圖3、圖4崗梅根長(zhǎng)和根粗生長(zhǎng)量實(shí)際值與擬合值的比較圖可見(jiàn),擬合值與實(shí)際值吻合得很好。

圖3 根長(zhǎng)年生長(zhǎng)量二次曲線擬合值與實(shí)際值的效果比較

圖4 根粗年生長(zhǎng)量二次曲線擬合值與實(shí)際值的效果比較

5 討論與結(jié)論

5.1 不同坡位崗梅根系的生長(zhǎng)特征

本研究所用崗梅幼苗為3年生苗[15],研究結(jié)果表明,各坡位(上坡、中坡、下坡)崗梅的生根數(shù)量、根長(zhǎng)、根粗沒(méi)有顯著差異。這與張鵬浩等[16-17]關(guān)于不同坡位下檸條錦雞兒根系的研究結(jié)果(檸條錦雞兒的根長(zhǎng)和根粗均是坡下>坡中>坡上)不一致。崗梅和檸條錦雞兒為同屬灌木,但試驗(yàn)結(jié)果卻大不相同,主要原因是試驗(yàn)地土壤不同。張鵬浩等[16-17]的試驗(yàn)地土壤為粟鈣土和風(fēng)沙土,透水性強(qiáng),含水性差,坡位越高,土壤失水越快,植物能吸收的水分越少,因此不同坡位根系生長(zhǎng)存在顯著差異。而崗梅的試驗(yàn)土壤為赤紅壤,赤紅壤持水性能好,不同坡位土壤含水量幾乎沒(méi)有差別。此外,本次崗梅試驗(yàn)林地是海拔高度為188 m的丘陵地,上坡、中坡和下坡的立地條件基本一致,即林地氣候環(huán)境、光照條件、土壤環(huán)境和林分郁閉度等因素基本一致,使得崗梅根系生長(zhǎng)沒(méi)有差異。因此,在土壤為赤紅壤的條件下,只要種植林地的其它立地條件基本一致,管理一致,崗梅的種植無(wú)需考慮坡位因素,在山坡或丘陵地帶的上坡、中坡、下坡種植均能良好生長(zhǎng)。

5.2 不同土層深度崗梅根系的生長(zhǎng)特征

本研究結(jié)果顯示,同一坡位不同土層深度的崗梅根系數(shù)量存在顯著差異。在0—100 cm的土層深度中,崗梅的根系分布隨土層加深呈先增加后減少的變化趨勢(shì)。大部分根系集中分布在20—60 cm土層中,而在0—20 cm及60—100 cm土層中根系分布較少。地表層(0—20 cm)可能因太陽(yáng)光照的原因,土層中水分蒸發(fā)快,使崗梅根系不能很好地吸收水分,因而根系分布較少。60—100 cm土層根系分布較少,一方面原因是試驗(yàn)地土壤為赤紅壤,土壤粘性高,深層次土壤相對(duì)板結(jié);另一方面赤紅壤透水性差,深層土壤含水量低,不利于崗梅根系生長(zhǎng)。

5.3 崗梅根長(zhǎng)與根粗生長(zhǎng)的曲線擬合

本研究關(guān)于崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)量數(shù)學(xué)模型擬合結(jié)果顯示,崗梅根長(zhǎng)和根粗的年生長(zhǎng)過(guò)程呈二次曲線趨勢(shì),年生長(zhǎng)量隨時(shí)間的推移而不斷增加,處于生長(zhǎng)上升階段,1 a中均有1次明顯的高峰生長(zhǎng)期,主要在4—8月期間。這一時(shí)期,南方雨水充沛。雨水不僅可促進(jìn)土壤中雜質(zhì)的分解和有機(jī)質(zhì)的礦化,而且雨水中的氮化物可促進(jìn)土壤中養(yǎng)分的溶解,可提高植物新陳代謝,使崗梅根長(zhǎng)和根粗得到快速增長(zhǎng);10—12月,崗梅根長(zhǎng)和根粗也有1次小高峰生長(zhǎng)期,這一時(shí)期,雨量減少,但氣溫適宜,且南方秋季露水多,因而能促進(jìn)根長(zhǎng)和根粗的進(jìn)一步生長(zhǎng),但較第一次高峰生長(zhǎng)要弱。根據(jù)崗梅根系的生長(zhǎng)特征,可在3—4月和11月對(duì)崗梅進(jìn)行撫育施肥。施肥的方法應(yīng)在離崗梅主干1.5 m范圍外的周圍挖深坑填埋肥料,促進(jìn)其根系往垂直和水平2個(gè)方向生長(zhǎng),使其根系發(fā)展壯大。