不同林藥復合經營模式對錐栗林下物種多樣性的影響

劉躍鈞，彭小博,，姚理武，吳應齊，葛永金，謝建秋，何金訓，袁德義

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不同林藥復合經營模式對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，吳應齊3，葛永金1，謝建秋1，何金訓4，袁德義2

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

為研究不同整地強度、不同覆蓋物、不同藥材對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水平田間正交試驗和對角線調查方法，調查統計分析林下物種多樣性，并根據Shannon-Wiener物種多樣性指數、Margalef物種豐富度指數、Pielou物種均勻度指數、物種重要值4個指標對處理的物種多樣性綜合指數進行分析和評價。結果表明，影響物種多樣性綜合指數的次序為：套種作物>覆蓋物>整地強度。整地強度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最高，套種一年林下物種數平均達12種，是不整地、不套種、不覆蓋處理平均物種數的4倍。

錐栗林；多花黃精；三葉崖爬藤；復合經營；物種多樣性

林下經營在提高林地綜合經濟效益的同時，也會造成嚴重的水土流失、林下物種多樣性的降低等問題[1-3]。因此，發展林下經濟要加強林地生態的保護，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，如何平衡經濟效益與生態效益是一個亟需解決的難題[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構。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]。我國是個農業大國，基本形成了以農田林網為主體，帶、網、片相結合，時間上有序列、空間上有層次，多樹種、多類型、多功能的林農復合生態體系[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，獲得更高的經濟效益和生態效益是復合經營的一個主要方向[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濟效益與生態效益有機結合的最佳種植模式。“錐栗林下多花黃精復合經營”是浙江省林下經濟十大典型模式之一，加強研究推廣生態化、標準化、高效化錐栗林下多花黃精復合經營核心技術顯得尤為需要。國內關于多花黃精復合經營的研究，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等；毛竹材用林林下植被群落結構對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[10-12]，但關于錐栗-多花黃精復合經營模式的研究很少。因此開展了以不同整地強度、不同覆蓋物、不同套種藥材為試驗內容的3因素3水平田間正交試驗，其目的是為下一步優選經濟效益和生態效益實現共贏的“錐栗-多花黃精”復合經營模式與技術提供支撐，同時對提升生態化、標準化、高效化“錐栗-多花黃精”復合經營技術具有重要的現實意義。

1 試驗地概況

試驗地位于浙江省麗水市慶元縣屏都鎮洋背村，118°50′ ~ 119°30′ E，27°25′ ~ 27°51′ N，總面積約8 hm2，屬亞熱帶季風區，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，土質肥沃。土壤類型為紅壤。試驗區錐栗品種以“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 正交試驗設計

采用3因素3水平正交試驗設計。其中3因素為整地強度（A）、覆蓋物（B）、套種模式（C）；整地強度設不整地（A1）、整地40%（A2）、整地60%（A3）3個水平；覆蓋物設不覆蓋（B1）、稻草（B2）、竹屑（B3）3個水平。套種作物設不套種（C1）、套種多花黃精（C2）、套種多花黃精+三葉崖爬藤（C3）3個水平。試驗共設9個處理，在試驗地從上坡到下坡依次布置處理，每個處理在同一個水平帶上，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。多花黃精種質材料為經過篩選的慶元當地種源，以2年生地下根莖按帶芽兩節切段后條播，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；開播種溝時每株施入腐熟有機肥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。三葉崖爬藤種質為經過選優的蓮都種源，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。容器為口徑25 cm，高30 cm的無紡布袋。基質為有機肥+5%磷肥+5%草木灰。有機肥有機質≥35%，總養分中N+P2O5+K2O≥6.0%.。鈣鎂磷肥總養分中P2O5≥15%，MgO≥8%，CaO≥30%。磷肥總養分中P205≥12%。試驗所用有機肥、鈣鎂磷肥、磷肥均由福建超大集團有限公司生產。

表1 正交試驗設計和樣地基本情況

Table 1 Orthogonal experimental design and location of sample plots

2.2 物種多樣性調查

在未人工除草的情況下，于2016年6月20日，對各處理進行實地物種多樣性調查。在每個處理（試驗組）按對角線方向，取3個樣方，每個樣方1 m2，共27個樣方。每個樣方調查物種數、物種個體數量、總蓋度、種蓋度、平均高度、種高度、種株數。同時調查各處理海拔、坡向、坡位和土壤類型等（表1）。

2.3 調查數據處理

2.3.1 重要值計算 物種重要值反映了其在群落中的地位和作用，重要值越大，說明在群落中優勢越明顯。一般情況，物種重要值的計算是通過高度、蓋度、頻度等多個指標進行綜合評定。基于復合經營中目的經濟作物黃精、三葉崖爬藤的高生長是一項重要的評價指標。因此，本研究采用物種相對高度（A）、相對蓋度（B）、相對頻度（C）3個指標進行評價，物種重要值＝(A+B+C)/3[13]。

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

Margalef豐富度指數：

Shannon-Wiener多樣性指數：

Pielou均勻度指數：

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

2.2.3 數據統計分析 用Microsoft Excel軟件進行試驗數據的整理及圖表制作，用SPSS 16.0軟件進行正交試驗的統計分析。考慮到田間試驗的復雜性且影響試驗結果的環境因素難以人為控制，對不在9個處理中的最優組合不進行驗證。

3 結果與分析

3.1 不同處理物種數和物種重要值分析與比較

圖1 不同處理物種數顯著差異性比較

Figure 1 Diversity of species in different treatments

試驗因素A，C對物種數具有極顯著性影響（<0.01），B（=0.196）對物種數不具極顯著性影響（>0.01）。各試驗因素對物種數影響主次序為A>C>B。A因素中各水平物種數均數大小次序為：A3>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均數大小次序為B3>B2>B1；C因素中各水平物種數均數大小次序為C2>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個處理中最優組合為A3B3C2，并與其它8個組合間均存在極顯著差異（<0.01）。物種數平均值高低次序為：A3B3C2＞A3B1C3＞A2B1C2＞A2B2C3＞A1B2C2＞A3B2C1＞A2B3C1＞A1B3C3＞A1B1C1。A3B3C2平均物種數12種，是A1B1C1平均物種數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濟植物主要有稻，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，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分析與比較

試驗因素A（p=0.000 3），C（p=0.000 2）對Ma具有極顯著性影響（<0.01），B（p=0.040 3）對Ma不具極顯著性影響（>0.01）。各試驗因素對Ma影響主次序為C>A>B。A因素中各水平Ma大小次序為A3>A2>A1，A1與A3之間存在極顯著差異；B因素中各水平Ma大小次序為B3>B1>B2；C因素中各水平Ma大小次序為C2>C3>C1，C2和C1之間都存在極顯著性差異（<0.01）。從表3可知，9個試驗組中最優組合為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個組合均存在極顯著差異。

試驗因素A（p=0.001 1），B（p=0.000 1）對有極顯著性（<0.01）影響，C（p=0.010 1）對的影響不顯著。各因素對影響主次序為B>A>C（<0.01）。A因素中各水平大小次序為：A1>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為：B1>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為：C2>C3>C1。從表3可知，9個處理中以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正交試驗結果

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1%極顯著水平。

3.3 錐栗林下物種多樣性綜合指數分析與比較

=（Ⅰ+Ⅱ+Ⅲ+Ⅳ）/4

式中，Ⅰ~Ⅳ=Ⅰ~Ⅳ/*1，Ⅰ~Ⅳ為每個處理在各組評價指標中的具體指標值，為同一組評價指標中的最大值，1表示綜合指數滿分為1分。

分析結果顯示，影響物種多樣性綜合指數的主次序為C>B>A。9個處理的物種多樣性綜合指數高低次序為A3B3C2>A3B1C3>A2B1C2>A2B3C1>A1B2C2>A1B3C3>A1B1C1>A2B2C3>A3B2C1，即整地強度60%、覆蓋竹屑2 cm厚、套種多花黃精和三葉崖爬藤，為9個處理中的最優組合，原因是較高強度的整地和覆蓋竹屑后，有效地改善了土壤結構和土壤保水性能，有利于套種植物生長的同時，也使林下各種草本植物更容易發芽和生長，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比較

Figure 2 Comprehensive species diversity index of different treatments

4 結論與討論

（1）不同處理平均物種數高低次序為：A3B3C2＞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12種，是A1B1C1（不整地、不套種、不覆蓋）平均物種數的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。影響物種數的主次序為：A（整地強度）>C（套種作物）>B（覆蓋物）。套種后錐栗林下物種數隨整地強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）試驗因素A（整地強度），B（覆蓋物），C（套種作物）對錐栗林下物種多樣性造成了顯著影響。根據Shannon-Wiener多樣性、Pielou均勻度、Margalef豐富度指數、物種重要值的分析與評價，9個處理物種多樣性綜合指數高低次序為：A3B3C2>A3B1C3>A2B1C2>A2B3C1>A1B2C2>A1B3C3>A1B1C1>A2B2C3>A3B2C1。影響物種多樣性綜合指數的主次序為：C（套種作物）>B（覆蓋物）>A（整地強度）。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，遇到干旱季節疏于水分管理所致。本試驗重點分析比較了一年時間不同整地強度、不同覆蓋物、不同套種藥材對錐栗林下物種多樣性的影響，不同處理一個生產周期林下物種多樣性和經濟生態效益的分析比較還有待進一步研究。

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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

麗水市農業新品種選育專項（2014XPZ01）；麗水市高層次人才培養專項（2015RC02）；中央財政林業科技推廣示范資金項目（2016）TS 16號）

劉躍鈞，教授級高工，從事林藥復合經營栽培技術研究與推廣；E-mail：lslyj66@163.com。

10.3969/j.issn.1001-3776.2018.05.014