不同仿生態(tài)種植方式對(duì)鐵皮石斛生長(zhǎng)的影響

田海平，李雙龍，向 偉，胡鈞恩，郭 濤

(恩施土家族苗族自治州林業(yè)科學(xué)研究院，湖北 恩施 445000)

1 引言

鐵皮石斛為附生植被,由于生境特殊,對(duì)氣候條件要求也非常嚴(yán)苛。天然生境下,其通常生長(zhǎng)在空氣濕度大、散射光豐富的樹(shù)干和石灰?guī)r上。其須從植物的根部附著在樹(shù)皮或石塊上獲取水份和養(yǎng)料,而暴露空氣中的須根也可以從霧氣和露水中汲取水分,并通過(guò)葉片完成光合作用。鐵皮石斛作為一種名貴中藥材,其獨(dú)特的藥效得到消費(fèi)者的認(rèn)可。為了保護(hù)與開(kāi)發(fā)利用鐵皮石斛資源,各相關(guān)科研院所及企業(yè)展開(kāi)了諸多工作。通過(guò)幾年的試驗(yàn)研發(fā),鐵皮石斛速繁技術(shù)基本完善,為大面積的種植奠定了基礎(chǔ)[1，2]，但也存在一些不足。

在種植基質(zhì)方面,對(duì)基質(zhì)的篩選方式并不嚴(yán)謹(jǐn),通常依靠株高等外觀指標(biāo)來(lái)確定基質(zhì)的好壞,并沒(méi)有結(jié)合其有效成分含量;在對(duì)鐵皮石斛施肥方面,并不是按照一定的科研方式,逐一深入實(shí)驗(yàn)并作橫向比較,而只是選用了多種按比例施肥方式作為對(duì)比;在施肥品種的選用上,則一般采用牛糞、羊糞等農(nóng)家肥以及奧綠緩控釋肥料等商品化肥,成本較高[3]。此外,有關(guān)生長(zhǎng)年限對(duì)設(shè)施和立體仿生種植石斛的影響較少,多集中在不同生長(zhǎng)期多糖含量比較方面,鮮有涉及多糖外其它化學(xué)成分。

2 試驗(yàn)區(qū)概況

樣地坐落在湖北省恩施州,此試驗(yàn)區(qū)天氣比較溫暖,年平均溫度為16.4 ℃，極端溫度-2 ℃；無(wú)霜期較長(zhǎng),累計(jì)無(wú)霜期為265 d。海拔一般在820 m以下,為針葉混交、針闊混交林,林分成中熟林或近熟林,主要優(yōu)勢(shì)樹(shù)木為馬尾松、密葉杉屬等,主要伴生樹(shù)木有櫟類(lèi)、楓香樹(shù)屬、五倍子等,南京大學(xué)林下詩(shī)社植被種類(lèi)比較豐富。加之起伏較大的山區(qū)地形,產(chǎn)生了氣候和地形之間的立體關(guān)系,局地生境也特別適宜于蘭科的植被生長(zhǎng)[4]。

3 主要研究?jī)?nèi)容和研究方法

3.1 鐵皮石斛生態(tài)種植

2020年2～4月份,向?qū)幉ㄒ字泻蜕锟萍加邢薰竟?yīng)幼苗,規(guī)格為:葉2個(gè)以上,葉子生長(zhǎng)正常且開(kāi)展;根量為2～3個(gè),株高≥2.5 cm,氣根莖量粗≥0.2 cm以上,可再生長(zhǎng),不爛氣根莖和爛根。采取仿生態(tài)種植方法,在通氣較好、向陽(yáng)的天然林中,選用樹(shù)皮較厚的不同種類(lèi)15年樹(shù)齡以上大樹(shù)種植,用生石灰進(jìn)行滅菌,在離地120 cm以上的樹(shù)干部位和樹(shù)杈部位按20 cm距離,采取用苔蘚覆蓋或黃麻繩條捆綁的方法種植石斛幼苗。同時(shí),在林下帶有較多青苔的石塊表面開(kāi)展石斛種植[5]。石蓿的移植管理除了在干旱季節(jié)進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃盅a(bǔ)充外，其余時(shí)間全部堅(jiān)持“生態(tài)原則”,讓其基本遵循最自然的方法繁殖。

3.2 種植季節(jié)對(duì)鐵皮石斛成活率影響

不同的移栽日期,有3個(gè)處理,處理1：2月15日;處理2：3月15日;處理3：4月15日。試實(shí)驗(yàn)每個(gè)處理50株,反復(fù)試驗(yàn)3次。并分別在定植后的10 d、20 d、和30 d內(nèi)檢查新種植的完成率。完成率:以幼苗葉全面干枯后,無(wú)新芽萌動(dòng)計(jì)為死亡。

3.3 郁閉度對(duì)鐵皮石斛生長(zhǎng)的影響

不同郁閉度下,設(shè)2個(gè)處理,處理1:郁閉度低(0.2～0.4);處理2:郁閉度高(0.6～0.8);試驗(yàn)時(shí)每次處理50株,反復(fù)3次。不同郁閉度的幼苗可于4月份種植,在11月份觀察幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育狀況(株數(shù)、株長(zhǎng)、莖粗)。株數(shù):每叢萌發(fā)的新梢直徑不低于1 cm者,計(jì)算該叢的總株數(shù);株長(zhǎng):以被測(cè)株叢的最大莖稈高度為準(zhǔn),從根頸部至頂梢基部的高度為準(zhǔn);莖粗:以被測(cè)株叢的最大莖稈或其最粗部位高度為準(zhǔn)。長(zhǎng)度和粗度用分別用直尺和游標(biāo)卡尺測(cè)得[6，7]。

3.4 不同種植模式對(duì)鐵皮石斛生長(zhǎng)影響

試驗(yàn)均在地理位置相近、自然環(huán)境相似的林分進(jìn)行。根據(jù)不同種植模式,設(shè)5個(gè)處理,處理1：板栗;處理2:密葉杉屬;處理3:馬尾松;處理4:五倍子;處理方法5:石灰?guī)r。不同種類(lèi)的幼苗可于4月份種植,在11月份觀察幼苗的生長(zhǎng)發(fā)育狀況(株數(shù)、株長(zhǎng)、莖粗)[8，9]。有效株數(shù):每叢萌發(fā)的新梢直徑不低于1 cm者,計(jì)算為該叢的有效株數(shù);株長(zhǎng):以被測(cè)株叢的最大莖稈高度為準(zhǔn),從根頸部至頂梢基部之間的高度為準(zhǔn);莖粗:以被測(cè)株叢的最大莖稈或其最粗部位高度為準(zhǔn)。長(zhǎng)度和粗度分別用直尺和游標(biāo)卡尺測(cè)得[10]。

3.5 不同種植模式對(duì)鐵皮石斛產(chǎn)量的影響

不同的種植模式下,設(shè)5個(gè)處理,處理1：板栗;處理2:杉木;處理3:馬尾松;處理4:五倍子;處理5:石灰?guī)r。試驗(yàn)中每次處理50株,反復(fù)3次。在栽植約7個(gè)月后,觀察種苗的生長(zhǎng)情況(株數(shù)、株長(zhǎng)、莖粗),檢查根、莖、葉片的含水量、鮮重和干重。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同栽植時(shí)間對(duì)鐵皮石斛成活率的影響

由表1可知，移栽10 d后，處理3的成活率最高，達(dá)96.7%，處理2次之，為85.2%，處理1(71.7%)最低，3種處理間差異均達(dá)極顯著水平；移栽20 d后，處理3的成活率(93.2%)依然高于處理2(80.9%)，二者在極顯著水平上有差異，且二者均與處理1(68.8%)差異達(dá)極顯著水平；移栽30 d后，處理3高于處理2和處理1，分別為91.6%、79.3%和67.4%，差異達(dá)極顯著水平。因此,處理3最適在實(shí)際生產(chǎn)中運(yùn)用。其主要因素為,由于2月份時(shí)天氣陰冷,相對(duì)于溫度恒定的溫棚環(huán)境條件及外地天氣變化,移栽生存率相對(duì)較差,即使進(jìn)入3月份后溫度逐步回升但仍不固定,因此移栽需視當(dāng)年的具體天氣條件而定,但在適當(dāng)氣溫下進(jìn)行移栽則可以大大提高幼苗栽植的完成率。

表1 不同移栽時(shí)間對(duì)成活率的影響

4.2 不同郁閉度對(duì)鐵皮石斛生長(zhǎng)量影響

由表2可知，處理過(guò)程1(郁閉度低)可以促使鐵皮石斛的萌發(fā)。

表2 不同郁閉度對(duì)生長(zhǎng)量的影響

處理2中鐵皮石斛的平均株長(zhǎng)較高,為11.2 cm;處理1中鐵皮石斛的平均株高變化較小,僅為約7.3 cm,且與處理2相差達(dá)極明顯水平。所以,處理過(guò)程2(郁閉度高)可以提高鐵皮石斛莖稈的生長(zhǎng)高。

處理過(guò)程1(郁閉度低)可以提高鐵皮石斛莖稈的長(zhǎng)粗。

郁閉度較低的林分，遮光度較差，較強(qiáng)光照下易誘導(dǎo)植株提早封頂，故其莖稈較短但莖粗較大。郁閉度過(guò)高也會(huì)影響植株正常的光合作用，養(yǎng)分供給不足從而延緩生長(zhǎng)。因此在實(shí)際種植中，應(yīng)具體視樹(shù)冠的生長(zhǎng)狀態(tài)進(jìn)行種植。

4.3 不同種植模式對(duì)生長(zhǎng)量的影響

由表3可知，模式3中的每叢鐵皮石斛平均值株數(shù)最多,達(dá)到了16點(diǎn)1株,與模式1的差距已達(dá)到了極明顯水平;而模式1中的每叢鐵皮石斛平均值株數(shù)最小,僅僅10.6株;模式5中的每叢鐵皮石斛一般株數(shù)約為11點(diǎn)9棵,與模式3的差距已經(jīng)達(dá)到了明顯水平。所以,在模式2、3、4中的種植模式都可以帶動(dòng)鐵皮石斛的萌芽,而其中以模式3的種植模式效果最好。

表3 不同種植模式對(duì)生長(zhǎng)量的影響

模式2、5中的種植模式最有利于促進(jìn)鐵皮石斛莖稈的生長(zhǎng)。

在模式4中鐵皮石斛的莖粗最大,達(dá)到了4.9 mm,與模式的1、2、3鐵皮石斛的莖粗相比，模式4的種植模式適合鐵皮石斛莖粗的生長(zhǎng)，而模式1、2、3的莖粗,依次為3.8 mm、3.4 mm、3.6 mm,之間無(wú)明確區(qū)別。所以,從莖粗與生長(zhǎng)量綜合分析,模式4的種植模式最適合于鐵皮石斛。

4.4 不同種植模式對(duì)鐵皮石斛產(chǎn)量影響分析

表4顯示，模式5中的平均叢莖重量最大，達(dá)到6.16 g，模式1和模式4之間的距離達(dá)到顯著水平，然而這兩個(gè)的叢莖重量平均僅有3.54 g、3.28 g，其中的模式2和模式3中的叢莖重量為平均水平，因此，模式5的種植方式較為可取。

表4 不同種植模式對(duì)產(chǎn)量的影響 g

模式3的平均葉重為3.19 g，模式1和模式4之間存在顯著差異。模式5的平均葉重為3.11 g，與模式3沒(méi)有差異，但與模式4有顯著差異。在模式4中，鐵皮石斛的平均叢葉重量?jī)H為1.43 g。因此，模式3和模式5的種植模式產(chǎn)量客觀，是其中最高的。

模式5最大叢總重量為9.28 g，這與模式1和模式4非常不同，他們的平均總重量分別為5.10 g和4.71 g。因此，從平均叢總重量總體分析來(lái)看，模式5的種植模式適合鐵皮石斛的生產(chǎn)。

5 討論

(1)鐵皮石斛的仿生態(tài)化種植一般選用常綠闊葉林作種植場(chǎng)所,原因是常綠樹(shù)種能夠起到遮蔭和御寒作用,并且能夠有效抑制鐵皮石斛光照生長(zhǎng)。研究證實(shí),在湖北恩施板栗純林種植鐵皮石斛也能夠獲得了巨大成功,并且在混合林分的針葉樹(shù)種如黃杉木和馬尾松上種植,也獲得了不錯(cuò)成效;進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),在杉木上種植的鐵皮石斛具備了更快累積多糖的能力,在定植約7個(gè)月之后,其莖多糖的濃度能夠超過(guò)33%;這是由于杉木表面含水率較低,鐵皮石斛又常年處在特定脅迫環(huán)境,從而促進(jìn)了次要生產(chǎn)物多糖的累積。

(2)仿生態(tài)自然模式種植的鐵皮石斛,常年靠云、霧、雨、露水的濕潤(rùn)環(huán)境生長(zhǎng)發(fā)育,在管理過(guò)程中不用施肥、不用殺蟲(chóng)劑,所產(chǎn)鐵皮石斛性能與天然或野生條件下的一致,且明顯優(yōu)于傳統(tǒng)溫室大棚種植生產(chǎn)。因?yàn)樵谝吧淖匀粭l件下鐵皮石斛野生種群發(fā)芽率非常低,造成了單位面積產(chǎn)出的極低;采用了人工育苗技術(shù)進(jìn)行模擬生態(tài)種植后,在進(jìn)一步提高質(zhì)量的時(shí)候單位面積產(chǎn)出又得以提升。另外,仿生態(tài)種植僅須選取最理想的生境及小氣候條件,而不需要溫室蔬菜大棚、噴灌系統(tǒng)等設(shè)施設(shè)備支持,并且其后期的管護(hù)成本明顯小于溫室種植,因此能夠大大提高種植戶經(jīng)濟(jì)效益。既往鐵皮石斛仿生態(tài)種植大多在活立木上實(shí)施,但這項(xiàng)研究成果也首次透露出,比利用湖北恩施混合林下帶有豐富青苔的石灰?guī)r種植鐵皮石斛有更高的莖葉比,而且商品化度也更高。這些研究成果也證實(shí)了,在恩施州天保工程項(xiàng)目保育區(qū)構(gòu)成的針闊混交林中和林下帶有大量青苔的石灰石基底上發(fā)展鐵皮石斛立體化仿生態(tài)種植,能夠達(dá)到環(huán)境保護(hù)、培育新森林和生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)鐵皮石斛產(chǎn)品的雙重效果;尤為難得的是,恩施地區(qū)作為全球硒都,對(duì)發(fā)展自然富硒鐵皮石斛種植有著得天獨(dú)厚的資源優(yōu)勢(shì)。利用上述科技系統(tǒng),進(jìn)行自然富硒鐵皮石斛種植的工作已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)行,并獲得了初步成效;而充分利用湖北恩施得天獨(dú)厚的自然地理?xiàng)l件進(jìn)行鐵皮石斛仿生態(tài)種植,則能夠有效提高天保地區(qū)收入,是當(dāng)?shù)剞r(nóng)村經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的有效途徑。

6 結(jié)論

(1)率先在湖北恩施進(jìn)行了對(duì)鐵皮石斛的模擬生態(tài)種植研究,并通過(guò)引入優(yōu)良品種、采用符合當(dāng)?shù)刈匀坏乩硪蟮姆N植管護(hù)等措施,在天保工程混交林中成功進(jìn)行了鐵皮石斛種植。

(2)首次在湖北恩施開(kāi)展的鐵皮石斛模擬生態(tài)種植中,針葉林杉木種植方法將更好地促進(jìn)鐵皮石斛多糖物質(zhì)的有效累積,進(jìn)而縮短了商品化鐵皮石斛種植時(shí)間。

(3)首次在湖北恩施種植中,采用了鐵皮石斛立體種植提高綜合營(yíng)林效果的最有效途徑:以采用活立木的種植方法為主,同時(shí)在南京大學(xué)林下詩(shī)社表面含有青苔的石灰石基底上開(kāi)展了鐵皮石斛種植,從而有效增加了單面積增益。

(4)利用湖北恩施的小氣候多樣性,利用良種良法發(fā)展鐵皮石斛的仿生態(tài)種植技術(shù),對(duì)提高地方生態(tài)林業(yè)附加經(jīng)濟(jì)效益價(jià)值、帶動(dòng)地方經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展,有著良好技術(shù)可行性。