多種栽培措施對油茶林下套種多花黃精產量和品質的影響

柳鋼峰，鄭國良，王震明，于姍君，賈巧珍

（1.浦江縣資源管理站，浙江 金華 322200；2.金華市林業技術推廣站，浙江 金華 321000；3.浦江縣林業生態工程建設站，浙江 金華 322200）

林農復合經營，指在同一土地上，建立以林業為主體，林農牧漁等多種產業結合，多物種共棲，多層次配置，多時序組合的高效生產體系，是一種高效化、集約化、生態化的土地生產經營方式。尤其是通過林下土地資源和林蔭優勢開展林下種植，已成為我國林下經濟的主要形式[1]。近年來，浙江省浦江縣以國家林業產業扶持政策為基礎，把油茶Camellia oleifera良種推廣作為全縣林業增效、林農增收的主導產業之一大力推進，目前全縣累計發展油茶220 hm2。但油茶產業存在周期長、見效慢、后期管護投入大等問題，因此，通過在油茶林內套種適合生長的經濟作物，能顯著提高經濟效益。多花黃精Polygonatum cyrtonema為百合科Liliaceae黃精屬Polygonatum多年生草本植物，以根莖入藥，具有補氣養陰、健脾、潤肺、益腎之效，種植3年即可收獲，主要分布在我國四川、安徽、浙江、貴州、湖南、湖北和福建等地；同時，其耐陰性也較強，可與錐栗Castanea henryi、栗C.mollissima、杉木Cunninghamia lanceolata、毛竹Phyllostachys edulis、香榧Torreya grandis‘Merrillii’、油茶等進行林分套種[2]。為此，在林下開展多花黃精栽培不僅能實現油茶和作物的雙豐收，增加林地經濟效益，還能為浦江縣轉變林業增長方式、促進林業可持續發展提供新思路和新方法。

研究表明，具體的經營技術，包括種植密度、栽培方式、覆蓋物差異等對林農復合經營作物的產量和品質具有關鍵性的影響[3]。類似研究在玉蜀黍Zea mays和大豆Glycine max等主要農作物種植方面較多，對多花黃精復合經營方面的研究還相對較少。因此，本文對不同坡度、坡向、栽培密度和施肥量條件下的油茶林套種多花黃精的塊莖質量、產量、總多糖和總皂苷等指標進行比較，探索不同栽培方式對套種黃精產量和品質的影響，以期為油茶林下套種多花黃精的經營提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于浙江省金華市浦江縣中余鄉五星村的油茶基地，地理坐標為119°42′～ 120°7′E，29°21′～ 29°41′N，屬亞熱帶季風氣候，年平均氣溫為16.6℃，年均降水量為1 412 mm，無霜期為238 d，土層厚度在40～ 79 cm，海拔為360 m。

該試驗地為2012年種植的油茶林基地，油茶苗為中國林科院亞熱帶林業研究所的長林系列良種。至2018年測定時，油茶林的種植密度為2 250 株·hm-2，矩形配置，平均樹高為303.5 cm，平均地徑為14.6 cm，平均冠幅為26.8 cm×25.7 cm，長勢基本一致，林分結構簡單，林下植被稀少，總體生長狀況良好，油茶林的郁閉度在40%～ 60%，符合《油茶林下經濟作物種植技術規程》（LY/T 3046—2018）中關于林下套種黃精的相關要求[4]。此外，土壤條件、環境空氣質量等均符合《土壤環境質量 農用地土壤污染風險管控標準（試行）》GB 15618—2018和《環境空氣質量標準》GB 3095—2012的相關規定[5-6]。

1.2 試驗材料

供試的多花黃精種苗為由麗水市林業科學研究院選育的新品種‘麗精1號’。2018年11月，選擇長勢良好、大小一致，芽眼飽滿、頂芽壯實、無損傷和病蟲害的3年生多花黃精植株根莖，采用網格法定位栽植于油茶林下。移栽前測定其根莖長和根莖鮮質量。在種植多花黃精前，全面清理林地中的雜木、雜草、藤本、枯枝等雜物，挖除過密、退化、病弱油茶，并修剪油茶的病殘枝與干枯枝。栽植前先耕作松土1次，整地深度為20 cm，耙細土塊，按“平擺倒種法”（根莖平放、芽頭朝下）栽種，每段種莖約30 g，1節1芽。多花黃精喜濕、怕旱，栽種3～ 5 d后應澆水1次，以加快出苗；如遇連續10天以上的干旱天氣，應按照“少量多次”的原則及時灌溉，一次性澆透水，保證土壤濕度。

1.3 試驗設計

1.3.1 坡度試驗 選擇立地條件、油茶生長勢基本一致的油茶林為試驗林，分別設置10°、20°、30°三個坡度梯度，每個梯度3個重復，一共9塊樣地，每塊樣地面積約為30 m2，多花黃精種植株行距為30 cm×30 cm。

1.3.2 坡向試驗 在油茶林中選擇人為干擾較少的地段，在陽坡、陰坡、半陰坡（朝向東）3個不同坡向，選擇上、中、下3個坡位，一共設置9塊樣地，每塊樣地面積約為30 m2，多花黃精種植株行距為30 cm×30 cm。

1.3.3 密度試驗 選擇立地條件、油茶生長勢基本一致，坡度均為20°左右半陰坡油茶林，設置25 cm×30 cm（D1，13株·m-2）、30 cm×30 cm（D2，11株·m-2）、25 cm×40 cm（D3，10株·m-2）、35 cm×30 cm（D4，9株·m-2）、30 cm×40 cm（D5，8株·m-2）、35 cm×40 cm（D6，7株·m-2）6個處理密度梯度，每個梯度3個重復，一共18塊樣地，每塊樣地面積約為30 m2。

1.3.4 氮磷鉀肥配方施肥試驗 選擇立地條件、油茶生長勢基本一致，坡度均為20°左右的半陰坡油茶林，研究合理的氮磷鉀肥施肥量。如表1所示，CK為對照組，不施肥；T1為少量施肥；T2為中等施肥量（當地推薦施肥量）；T3處理為最大施肥量。每個處理3個重復，一共12塊樣地，每塊樣地面積約為30 m2，多花黃精種植株行距為30 cm×30 cm。供試肥料來源：尿素（含N 46%，江蘇宜興靈谷化工集團）、過磷酸鈣（含P2O512%，浙江銘隆化工有限公司）、硫酸鉀（含K2O 52%，山東史丹利農業集團股份有限公司）。每種施肥處理分兩次施肥，第一次施肥將氮肥、磷肥和鉀肥的1/2總施肥量作為基肥施入，剩余的1/2施肥量于2019年11月初做追肥施入。

表1 多花黃精氮肥、磷肥、鉀肥施用水平Table 1 Fertilization treatment for P.cyrtonema

1.4 樣品采集與分析

樣品于2020年10月下旬收獲。在每個樣地隨機采集10株完整的3年生多花黃精，帶回室內分析，測定多花黃精的株高、地徑、根莖總長（不含種莖）、根莖直徑（包括長軸直徑和短軸直徑）、根莖鮮質量（不含種莖），計算保存率和生物量。用直尺測量多花黃精的株高；用游標卡尺測量多花黃精根莖以上1 cm處的地莖。將多花黃精分成地上部分（莖、葉）和地下部分（根莖）兩部分，105℃殺青30 min，60℃烘干至恒質量，用電子天平稱干質量，用粉碎機粉碎，過100目篩，裝入塑封袋保存備用；計算地上部分生物量比和地下部分生物量比，其中地上部分生物量比=地上部分干質量/整株植株干質量，地下部分生物量比=地下部分干質量/整株植株干質量。各小區采收1 m2的多花黃精，稱量其根莖鮮質量，用于估算產量；取其根莖，采用蔥酮-硫酸法比色法測定多糖的含量，采用香草醛-冰醋酸-高氯酸比色法測定其總皂苷含量[7-9]。

1.5 數據處理

運用SPSS 16.0對數據進行統計分析，進行單因素（One way ANOVA）、Duncan’s方差分析和多重比較，并在0.05水平上進行顯著性檢驗，利用Origin 2017軟件進行制圖。

2 結果與分析

2.1 坡度對油茶林下多花黃精產量和品質的影響

2.1.1 坡度對多花黃精形態指標的影響

坡度對油茶林下套種的3年生多花黃精的地上和地下部分形態均有顯著影響（P＜0.05），主要體現在株高、地徑和根莖鮮質量等指標（表2）。當坡度為20°時，3年生多花黃精的各形態指標均達到最高值，株高、地徑和根莖鮮質量與其它兩個坡度處理之間均表現出顯著性差異（P＜0.05）。在20°坡度上，多花黃精的各項指標與10°和30°坡度上的相比，株高分別增加了20.0%與18.5%，地徑分別增加了19.0%與16.3%，根莖總長分別增加了6.9%與10.7%，根莖直徑分別增加了15.4%與36.4%，根莖鮮質量分別增加了28.8%與79.1%。同時，在20°坡度種植2年后的保存率也是最高的，達98.44%的。因此，當坡度為20°時，套種的3年生多花黃精的株高、地徑、根莖總長、根莖直徑、根莖鮮質量與保存率分別達到最高。

表2 不同坡度對多花黃精形態指標的影響Table 2 The morphological index of P.cyrtonema at different slopes

2.1.2 坡度對多花黃精生物量積累和根莖產量的影響 坡度對油茶林下套種的多花黃精生物量積累和根莖產量的影響見圖1。如圖1所示，坡度對3年生多花黃精總生物量積累和根莖產量具有顯著影響（P＜0.05）。在20°坡度下，3年生多花黃精的總生物量和產量達到最高，顯著高于其它兩個坡度的（P＜0.05）。20°坡度上的多花黃精與10°和30°坡度上的相比，總生物量積累分別增加了43.8%和29.8%；產量分別增加了26.3%和23.0%。坡度為10°與30°下，多花黃精總的生物量與產量之間均不存在顯著差異。

圖1 不同坡度對多花黃精總生物量和根莖產量的影響Figure 1 Effect of different slopes on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.1.3 坡度對多花黃精根莖有效成分的影響 由圖2可知，坡度對油茶林下套種的3年生多花黃精根莖中有效成分的含量具有顯著影響（P＜0.05）。在20°坡度下，3年生多花黃精根莖中的總多糖和總皂苷含量達到最高，顯著高于其它兩個坡度（P＜0.05）。在20°坡度上，多花黃精的根莖的總多糖和總皂苷含量與10°和30°的相比，總多糖分別增加29.5%和23.9%，總皂苷分別增加26.3%和23.0%；在10°與30°坡度上，多花黃精根莖中的總多糖和總皂苷之間均差異不顯著。

圖2 不同坡度對多花黃精根莖中總多糖和總皂苷含量的影響Figure 2 Effect of different slopes on the content of total polysaccharides and total saponins in the rhizomes of P.cyrtonema

2.2 坡向對油茶林下多花黃精產量和品質的影響

2.2.1 坡向對多花黃精形態指標的影響 不同坡向對油茶林下套種多花黃精形態指標的影響，見表3。

表3 不同坡向對多花黃精的形態指標的影響Table 3 The morphological index of P.cyrtonema in different aspect

由表3可知，坡向對油茶林下套種的多花黃精的形態指標具有顯著影響（P＜0.05）。當坡向為半陰坡時，3年生多花黃精的各形態指標均達到最高值，與其它兩個處理間均表現出顯著性差異（P＜0.05）。3年生多花黃精在半陰坡的各項指標與陰坡、陽坡的相比，株高分別增加了4.3%與20.1%，地徑分別增加了12.5%與20.0%，根莖總長分別增加了6.7%與14.3%，根莖直徑分別增加了23.1%與33.3%，根莖鮮質量分別增加了20.9%與26.8%。同時，栽種2年后的多花黃精在半陰坡上的保存率也達到99.57%，明顯高于其它兩個坡向上的保存率。

2.2.2 坡向對多花黃精生物量積累和根莖產量的影響 如圖3可知，坡向對油茶林下套種的3年生多花黃精總生物量積累和根莖產量具有顯著影響（P＜0.05），其中，在半陰坡條件下，3年生多花黃精的總生物量和根莖產量達到最高，且顯著高于陰坡和陽坡（P＜0.05），而陰坡與陽坡上的3年生多花黃精的總生物量積累和根莖產量之間亦存在顯著差異（P＜0.05），陰坡的顯著高于與陽坡。半陰坡的3年生多花黃精與陰坡和陽坡的相比，總生物量積累分別增加25.7%和34.2%；根莖產量分別增加14.1%和33.2%。

圖3 不同坡向對多花黃精總生物量和根莖產量的影響Figure 3 Effect of different aspects on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.2.3 坡向對多花黃精有效成分的影響 不同坡向對油茶林下套種的多花黃精品質存在顯著差異（P＜0.05），其中半陰坡條件下3年生多花黃精根莖的總多糖和總皂苷含量均達到最高，顯著高于陰坡與陽坡（P＜0.05），并且陰坡與陽坡之間也存在顯著差異（P＜0.05），陰坡的顯著高于陽坡的。半陰坡的多花黃精根莖的總多糖和總皂苷含量與陰坡和陽坡相比，總多糖分別增加了33.92%和42.88%，總皂苷分別增加22.22%和37.49%。

圖4 不同坡向對多花黃精根莖中總多糖和總皂苷含量的影響Figure 4 Effect of different aspects on the content of total polysaccharides and total saponins in the rhizomes of P. cyrtonema

2.3 栽培密度對油茶林下多花黃精根莖產量和品質的影響

2.3.1 栽培密度對多花黃精形態的影響 不同栽培密度對油茶林下套種多花黃精形態指標的影響，見表3。

由表4可知，栽培密度顯著影響油茶林下套種的3年生多花黃精的各形態指標（P＜0.05）。在D2處理下，3年生多花黃精的株高達49.0 cm，地徑達0.59 cm，根莖總長達3.5 cm，根莖直徑達0.67 cm，根莖鮮質量達40.1 g，與其他栽培密度相比，各項指標均顯著提高（P＜0.05）；在D5處理下，3年生多花黃精地上部分生長量顯著降低，但是根莖的生長變化不顯著（P＜0.05）。3年生多花黃精的保存率以D2處理達到最高，為95.21%。以上結果說明，株行距30 cm×30 cm即栽培密度為11株·m-2時能夠顯著促進多花黃精的生長。

表4 不同栽培密度對多花黃精形態指標的影響Table 4 Effect of different densities on morphological index of P.cyrtonema

2.3.2 栽培密度對多花黃精生物量積累和根莖產量的影響 由圖5可知，栽培密度對油茶林下套種的3年生多花黃精總生物量積累和根莖產量都有一定的影響。當栽培密度小于D2處理時，多花黃精總生物量積累均顯著大于D1和D3處理（P＜0.05），D3、D4、D5、D6四個處理之間沒有顯著差異。3年生多花黃精總生物量積累在D2處理下達到最大值；同時，根莖產量在D2處理下也達到最高。D2處理下3年生多花黃精的生物量達11.7g·株-1，比D1、D3、D4、D5、D6分別高出31.46%、30.00%、23.81%、20.61%、27.87%；根莖產量為2 829 kg·hm-2，比D1、D3、D4、D5、D6分別高出67.78%、50.70%、34.34%、23.77%、41.92%。

圖5 不同栽培密度對多花黃精總生物量和根莖產量 的影響Figure 5 Effects of different densities on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.3.3 栽培密度對多花黃精根莖有效成分的影響 由圖6可知，栽培密度對油茶林下套種的3年生多花黃精根莖的有效成分有顯著影響（P＜0.05）。在D2處理下，3年生多花黃精根莖中的總多糖含量為11.84%，比D1、D3、D4、D5、D6處理分別高出35.31%、57.66%、32.88%、39.46%、40.78%，并與其他5組處理之間存在顯著性差異（P＜0.05）；總皂苷含量達28.56 mg·g-1，比D1、D3、D4、D5、D6分別高出26.32%、14.56%、14.61%、14.10%、19.60%。除了D2處理下3年生多花黃精的總多糖和總皂苷含量顯著增加以外，其它處理之間均沒有顯著差異。

圖6 不同栽培密度對多花黃精總多糖和總皂苷含量的影響Figure 6 Effects of different densities on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.4 氮磷鉀配方施肥對油茶林下多花黃精產量和品質的影響

2.4.1 氮磷鉀配方施肥對多花黃精形態指標的影響 由表5可知，不同氮磷鉀配方施肥量對油茶林下套種的3年生多花黃精的形態指標影響顯著（P＜0.05），主要體現在株高、地徑和根莖鮮質量等方面。特別是在氮磷鉀配方施肥T2處理下，3年生多花黃精的各形態指標均達到最高值，且與其它兩個處理間均表現出顯著性差異（P＜0.05）。T2處理下的3年生多花黃精各項指標與T1、T3和CK相比，株高分別增加了5.3%、8.4%與20.0%，地徑分別增加了7.8%、14.6%與22.2%，根莖總長分別增加了6.5%、17.9%和32.0%，根莖直徑分別增加了5.9%、20.0%和28.6%，根莖鮮質量分別增加了10.7%、11.3%和29.7%。同時，T2的保存率也高于其它3個水平，達98.99%。

表5 不同氮磷鉀配方施肥量對多花黃精形態指標的影響Table 5 Effect of fertilization with different N,P and K on the morphological index of P.cyrtonema

2.4.2 氮磷鉀配方施肥對多花黃精生物量積累和根莖產量的影響 不同氮磷鉀配方施肥對油茶林下套種的3年生多花黃精的總生物量積累和根莖產量具有顯著影響（P＜0.05）。T2處理下，3年生多花黃精的總生物量和根莖產量達到最高，顯著高于其他處理方式（P＜0.05）。T2處理下各項指標與T1、T3和CK相比，總生物量積累分別增加了15.82%、26.69%和35.87%；根莖產量分別增加了6.79%、9.82%和16.34%。

2.4.3 氮磷鉀配方施肥對多花黃精根莖有效成分的影響 由圖8可知，不同氮磷鉀配方施肥對3年生多花黃精的品質具有顯著影響（P＜0.05），其中T2處理下多花黃精根莖的總多糖和總皂苷含量達到最高，顯著高于其他3個水平（P＜0.05）。T2與T1、T3和CK相比，其總多糖含量分別增加了11.58%、25.05%和37.67%，總皂苷含量分別增加了8.44%、19.83%和38.10%。

圖7 不同氮磷鉀配方施肥對多花黃精的總生物量和根莖產量的影響Figure 7 Effect of fertilization with different N,P and K on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

圖8 不同氮磷鉀配方施肥對多花黃精總多糖和總皂苷含量的影響Figure 8 Effect of fertilization with different N,P and K on the total polysaccharide and total saponin content of P.cyrtonema

3 結論與討論

環境因子是影響植物生長發育的重要因素，在農林復合經營中，坡度、土壤等立地條件以及密度因素引起的光照、溫度等因素的變化對林下套種作物的生物量積累、產量和品質起著重要作用[10-11]。本研究結果表明，油茶林下套種多花黃精時，20°坡度或者半陰坡栽培可以顯著增加多花黃精的產量和多糖、皂苷等有效成分的含量。這與王邦富等、郭妮對毛竹林下多花黃精生長影響的研究結果一致[12-13]。前人研究發現，坡度對不少植物的生物量積累和分配具有顯著影響。李義強等研究發現60°邊坡的胡枝子Lespedeza bicolor和紫穗槐Amorpha fruticose的地上部分生物量和根系生物量均顯著低于30°邊坡的（P<0.05），而根冠比顯著高于30°邊坡的（P<0.05）[14]。另一方面，坡向往往與其它立地條件相互作用對植物產生交互影響。在立地因子的交互作用中，許昊等對寧夏中部干旱風沙區檸條錦雞兒Caragana korshinskii生物量分配規律進行研究后發現，坡向和坡度的交互作用對莖質比和根冠比的影響顯著（P<0.05）[15]。本研究還表明株行距為30 cm×30 cm即栽培密度為11株·m-2時，可以達到多花黃精產量和品質的平衡。這可能是由于種植密度可以影響植物對立地環境土壤礦質元素、水分和光照的利用。密度越高，植株間對光照、養分和水分的競爭可能越大，影響了多花黃精的生長和光合作用，進而影響營養物質的吸收轉運及分配等過程；低密度雖然有利于單個植物生物量的積累，但是限制了單位面積上的總產量。

合理的氮磷鉀配方施肥量可改善土壤肥力，提高植物對營養元素的吸收能力。本試驗發現，氮磷鉀肥的施用可以改善多花黃精的形態，提高其產量及有效成分含量，但并不是施肥量越多越好，其中以中等程度的施肥量（T2，N 150 kg·hm-2+P2O5150 kg·hm-2+K2O 150 kg·hm-2）效果最優。這可能是因為是鉀肥含量過高會限制多花黃精的生長，磷肥過量會抑制根莖中的多糖含量[16-18]。

因此，本試得出，坡度為20°、坡向為半陰坡、栽培密度（株行距為30 cm×30 cm）為11株·m-2、氮磷鉀配方施肥量為中等施肥量的經營條件最有利于油茶林下套種多花黃精根莖產量和品質的提高。鑒于以上為獨立試驗，實際生產中影響植物生長的環境因子具有交互作用，今后可以開展坡度、坡向、栽培密度及施肥量的交互作用對套種多花黃精生長的研究。