喬草組合林地中不同種類草本植物的生長差異

吳夢真 任曉琴 龐志蕊 楊靜慧 張超 馮國華 汪海霞

摘 ? ?要：為了研究喬草組合林中不同種類草本植物的生長變化，本試驗以天津市武清區4種純喬木林（裸地、國槐林、金葉槐林、金葉白蠟林）為樣地，在其林下分別種植草本植物（大豆、苜蓿、萬壽菊），通過測定不同喬草組合中草本植物的生物量（鮮質量、干質量）及生長指標（株高、單株葉片數、單株總葉面積等），研究了不同種類草本植物在不同喬木林下生長的狀況。結果顯示，在3種不同的喬木林下，大豆在國槐林的生長量最高，在金葉白蠟林下的最低;苜蓿和萬壽菊在金葉槐林下的生物量最高，在國槐林下的次之，在金葉白蠟林下的最低。不同草本植物在相同喬木林下生長狀況均是與大豆組合較好且生物量較高，而苜蓿和萬壽菊相對較低;3種喬木林下草本植物的生長狀況最優組合為國槐+大豆、金葉槐+苜蓿、金葉槐+萬壽菊;因此，在喬草組合中，大豆與國槐林組合較好，苜蓿和萬壽菊與金葉槐組合較好，且生物量高。

關鍵詞：林地;草本植物;生長;生物量

中圖分類號：S718 ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2020.07.003

Abstract： In order to study the growth changes of different types of herbaceous plants in the arbor-and-grass combination forest， this experiment took four pure arbor forests （bare land， national locust forest， golden leaf locust forest， and golden leaf ash forest） as sample plots in Wuqing District， Tianjin. Under the forest， herb plants （soybean， alfalfa， marigold） and growth index （plant height， number of leaves per plant， total leaf area per plant， etc.） are planted separately. By measuring the biomass （fresh weight， dry weight） and growth indicators （plant height， number of leaves per plant， total leaf area per plant， etc.） of herbaceous plants in different arbor and grass combinations， the impact of growth was studied. The test results showed that：under the three different tree forests， soybeans had the highest growth in the national locust forest and the lowest under the golden leaf ash forest; alfalfa and marigold had the highest biomass under golden leaf forest and the second among them， the lowest under the golden leaf ash forest. Under the same arbor forest，.the growth status of different herbaceous plants under the same arbor forest was better in combination with soybeans and their biomass was higher， while alfalfa and marigold were relatively low; the optimal combination of growth status of the three kinds of arbor forest herbs was locust + soybean， locust + alfalfa and locust + marigold; therefore， among the combinations of arbor， soybean and locust forest were better， and alfalfa and marigold and golden leaf locust were better， and the biomass was higher.

Key words： forest land; herbaceous plants; growth; biomass

喬草組合林的發展在生態林建設中有著不容小覷的作用[1] 。據統計，雖然當前我國的人工林中單一樹種的林地占比達90%[2] ，但是，人工林出現生態系統不穩定和生態保護作用較小的現象[3-4]。 因此，采用喬草組合進行人工栽植有利于林地植物的生長和增加多樣性[5-7]，提高群落的穩定性，較人工純林和混交林有更大的優勢[8]。 因此，本研究以天津市武清區4種純喬木林為樣地，在林下分別種植草本植物—豆科固氮植物和驅蟲（大豆、苜蓿、萬壽菊），通過其生長的分析，研究喬草組合對草本植物生長的影響，了解植物間相生相克的關系，為人工林的間作選擇提供依據。

1 材料和方法

試驗地位于天津市武清區陳咀鎮的天津市公路苗木繁殖中心。地理位置為116°46'43″—117°19'59″E、39°07'05″—39°42'20″N[10]。土壤為砂性土。選擇生長一致的5年生純林國槐林、金葉槐林、金葉白蠟林為樣地，以裸地為對照，每處理面積為667 m2，株行距3 mx3 m。2018年4月下旬分別在行間種植大豆、苜蓿、萬壽菊，每個處理3次重復。用“S型”取樣法確定供試方，每種喬草組合中選擇3個樣方（9 m2），共15個樣方。2018年10月6—8日先用測高器測量株高，然后將草本地上部分全部收集，分類稱量其鮮質量，即為鮮質量。帶回樣品于 80 ℃烘箱內恒溫烘干至恒質量，稱量其干質量，即為干質量[11]。草本葉面積使用CAD軟件面積測量、葉綠素含量采用乙醇浸提法、丙二醛含量采用硫代巴比妥酸法、SOD酶活性采用氮藍四啡（NBT）光還原法[12];數據用Microsoft Excel 2010和SPSS Statistics18.0分析。差異顯著性用多重比較法，顯著性水平為 P=0.05。隸屬函數用夏凱麗的方法計算[13]，

公式為：

A：Xij=（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）;

B：Xij=1-（Xij-Xjmin）/（Xjmax-Xjmin）

式中： 表示第j個指標的隸屬函數值，Xj表示第j個單指標的相對值，Xmax;Xmin表示第j個單指標相對值的最大值和最小值。若不同處理的喬草組合各指標測定值與其生長特性呈正相關用 A 式，反之用 B 式。

2 結果和分析

2.1 不同喬木林中草本植物鮮質量的比較

由圖1可知，裸地和國槐林下的大豆鮮質量較高，分別為2 160.34 g·m-2和2 134.25 g·m-2，與金葉白蠟林下的大豆鮮質量差異顯著，與金葉槐林下的差異不顯著。金葉白蠟林下的大豆鮮質量最低為1 923.45 g·m-2。3種喬木林下的苜蓿鮮質量都顯著高于裸地上，金葉槐林下的苜蓿鮮質量最高為511.95 g·m-2，顯著高于金葉白蠟林下。金葉槐林下的萬壽菊鮮質量最高為780.45 g·m-2，顯著高于裸地（740.58 g·m-2）和金葉白蠟林下（738.93 g·m-2），國槐林下的萬壽菊鮮質量與金葉白蠟林下的差異不顯著。

2.2 不同草本植物在喬木林下干質量的比較

由圖2可知，國槐林（750.34 g·m-2）和金葉槐林（748.93 g·m-2）下的大豆干質量與裸地上（755.67 g·m-2）的差異不顯著，但均顯著高于金葉白蠟林下（736.29 g·m-2）。3種喬木林下的苜蓿干重均高于裸地上，金葉槐林（149.93 g·m-2）和國槐林（142.76 g·m-2）下的苜蓿干質量顯著高于金葉白蠟林（138.37 g·m-2）和裸地上（135.98 g·m-2）。金葉槐林下的萬壽菊干質量最高為125.67 g·m-2，與國槐林（118.13 g·m-2）、裸地（109.57 g·m-2）和金葉白蠟林（105.59 g·m-2）下的萬壽菊干質量差異顯著，金葉白蠟林下的萬壽菊干質量最低。

表1 顯示，大豆在裸地上生物量較高，在金枝槐林里生物量較低。苜蓿和萬壽菊都是在金葉槐林下生物量較高，裸地和金葉白蠟林下生物量較低。說明不同的喬木林對同種草本植物的生長有十分明顯的作用。

表2 顯示，不同草本植物在相同喬木林下生長，各林地中均是大豆生物量較高，苜蓿和萬壽菊生物量較低。

由表3可知，相同草本植物在裸地和3種不同喬木林下生長狀況可分為3類。第1類是裸地和國槐林下的大豆、金葉槐林下的苜蓿和萬壽菊，綜合隸屬函數值分別為1.128，1.093，0.964和1.035。說明國槐林下的大豆生長與裸地生長的一樣好，國槐喬木沒有影響林下大豆的生長。金葉槐林下的苜蓿和萬壽菊的生長均優于其他林地，甚至優于裸地。說明上層金葉槐喬木改善了小氣候，促進了林下苜蓿和萬壽菊的生長。再一次證明了喬草組合的優勢。

第2類生長居中，為金葉槐林下的大豆、國槐林下的苜蓿和萬壽菊、金葉白蠟林下的苜蓿，綜合隸屬函數值分別為0.654，0.422，0.514和0.346。

第3類生長最差，為金葉白蠟林下的大豆和萬壽菊、裸地上的苜蓿和萬壽菊綜合隸屬函數值分別為0.003，0.114，0.181，0.251。苜蓿和萬壽菊在裸地上生長情況最不好。可能與裸地上水分蒸發快，鹽堿在表層積累多，對萬壽菊和苜蓿的吸水造成了不良的影響。也與裸地上風大，植株表面水分蒸發快，蒸騰作用較強，植株失水等有關。

因此，3種喬木林下草本植物的生長狀況由好到差依次為國槐+大豆、金葉槐+苜蓿、金葉槐+萬壽菊>金葉槐+大豆、國槐+苜蓿、國槐+萬壽菊、金葉白蠟+苜蓿>金葉白蠟+大豆、金葉白蠟+萬壽菊。

綜合來看，由于國槐和金葉槐的冠幅適中，林內光照和通氣性好，對草本植物的生長有明顯促進作用。金葉白蠟的冠幅較大，林內郁閉度高，草本植物的生長狀況相對較差，但是林下種植草本植物對土壤理化性質有一定的改良作用。

由表4可知，3種不同草本植物在相同喬木林下生長狀況可分為2類。第1類是國槐林、金葉槐林、金葉白蠟下的大豆，綜合隸屬函數值分別為0.843，0.800和0.855;第二類是3種林下的苜蓿和萬壽菊，綜合隸屬函數值分別為0.279，0.333和0.247;0.239，0.277和0.256。

綜合來看，大豆在喬木林下的生長狀況要好于苜蓿和萬壽菊，這與草本植物自身的生長特性有很大關系，大豆的生物量相對于苜蓿和萬壽菊都高很多，作為林下綠肥是很好的選擇。但林下種植苜蓿和萬壽菊也有各自的價值，苜蓿可廣泛用于牧草，作為豆科植物，對土壤有改良作用。萬壽菊作為一種農藥植物，有一定的驅蟲作用。

3 結論和討論

不同配置或組合中植物的生長有著顯著的差異。 這與植于體內分泌的化感物質有關，使得所生成的植物群落具有較高的調節作用[14-15]。本試驗中在3種不同的喬木林下，大豆在國槐林的生長量最高，在金葉白蠟林下的最低;這一現象是否說明大豆與國槐具有相生作用，兩者分泌的化感物質可以相互促進其生長發育。另外，苜蓿和萬壽菊在金葉槐林下的生物量最高，除可能的化感作用外，也有可能是金葉槐林的一定的遮光作用有利于苜蓿和萬壽菊的生長。因為有些植物更適宜在半光下生長[16-17]。該研究顯示某些化學物質可使植物無法攝入充足的氮、鈣以及鎂等化合物，如導致大豆的綠原酸等濃度提升，進而對其生長產生抑制作用[18]。

因此，在喬草組合中，大豆與國槐林組合較好，苜蓿和萬壽菊與金葉槐組合較好，且生物量高。這與其化感作用抑制配置植物根系對營養的吸收有關，也可能與林木的遮光擋雨的保護作用有關。

參考文獻：

[1]王云霖.我國人工林發展研究[J].林業資源管理，2019（10）：6-11.

[2]張亮，高輝，劉炳南.我國人工林發展存在的問題及對策[J].鄉村科技，2019（34）：70-71.

[3]吳文，李月輝，胡遠滿.不同營林措施對林下層多樣性和群落結構的影響[J].生態環境學報，2018，27（7）：1369-1376.

[4]TESFAYE M A， GARDI O， ANBESSA T B. Aboveground biomass， growth and yield for some selected introduced tree species， namely Cupressus lusitanica， Eucalyptus saligna， and Pinus patula in Central Highlands of Ethiopia[J].Journal of ?ecology and environment，2020，44（10）： 1763-1778.

[5]陳志堅.生態林建設模式與措施思考[J].現代園藝，2016（12）：169-170.

[6]程鳳剛.林分密度對白樺人工林林分生長及林下植物多樣性的影響[J].林業勘查設計，2017（2）：92-93.

[7]邊榮榮，孫兆軍，何俊.喬灌草組合對堿化鹽土改良效果的研究[J].北方園藝，2018（10）：119-126.

[8]雷定戰.不同松桉混交模式對林分生長和土壤理化性質的影響[D].南寧：廣西大學，2017.

[9]劉倩. 濱海圍墾區不同喬灌草光合特性及生長研究[D].上海：華東師范大學，2014.

[10]KONDRATOW F，CHAUVIN C， VILLENAVE C.Nematode communities after the reintroduction of silver fir in beech-dominated forests[J].European journal of forest research，2019，138（6）：957-965.

[11]沈瑞祥，駱有慶，楊旺.我國人工林病蟲害現狀及控制對策[J].世界農業，2000（9）：36-37.

[12]曹建康，姜微波，趙玉梅.果蔬采后生理生化實驗指導[M].北京：中國輕工業出版社，2007.

[13]夏凱麗，秦艷筠，楊靜慧，等.10個藍莓品種在天津溫室促成栽培下果實內在品質差異研究[J].中國果樹，2018（5）：39-42.

[14]齊楠，盧娜.植物化感作用機理及其在園林植物配置中的應用分析[J].現代園藝，2018（22）：111-112.

[15]冀馨寧，楊靜慧，龔無缺，等.日光溫室中不同櫻桃品種果實外在品質的比較[J].西南大學學報（自然科學版），2018，40（5）：46-52.

[16]明安剛，劉世榮，李華，等.近自然化改造對馬尾松和杉木人工林生物量及其分配的影響[J].生態學報，2017，37（23）：7833-7842.

[17]趙燕波.不同郁閉度馬尾松人工林林下植物多樣性及5種主要林下植物化學計量學特征[D].雅安：四川農業大學，2017.

[18]孫冬婧，溫遠光，羅應華，等. 近自然化改造對杉木人工林物種多樣性的影響[J].林業科學研究，2015，28（2）：202-208.