施肥措施與植物凋落葉基質(zhì)及林下套種對(duì)白及產(chǎn)質(zhì)量的影響

夏 科，吳巧芬，馬曉雅，趙志國(guó)，仇 碩，*

(1.廣西植物功能物質(zhì)研究與利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣西壯族自治區(qū)中國(guó)科學(xué)院 廣西植物研究所，廣西 桂林 541006；2.桂林理工大學(xué) 旅游與風(fēng)景園林學(xué)院，廣西 桂林 541006)

0 引言

【研究意義】林下經(jīng)濟(jì)是一種人工生態(tài)經(jīng)濟(jì)復(fù)合系統(tǒng)，投入小、見效快。大力發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)對(duì)促進(jìn)現(xiàn)代林業(yè)建設(shè)、拓寬農(nóng)民增收渠道和鞏固生態(tài)建設(shè)成果具有十分重要的意義，其中林藥模式是最具林業(yè)特色的林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，是林業(yè)發(fā)展與中藥材生產(chǎn)相結(jié)合的產(chǎn)物，同時(shí)也是實(shí)現(xiàn)生態(tài)林業(yè)和綠色中藥材可持續(xù)發(fā)展的重要途徑。國(guó)務(wù)院頒發(fā)《關(guān)于加快林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展的意見》，為林下經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展提供了政策支持。林藥復(fù)合模式是近年來最具特色發(fā)展模式之一，不僅提高林地利用率、增加林地收益，還能夠改善林地生態(tài)環(huán)境、提高林木生產(chǎn)力[1]。因此，開展林藥復(fù)合模式深入研究對(duì)林下經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義。【前人研究進(jìn)展】白及(Bletillastriata)作為蘭科白及屬(Bletilla)藥賞兩用的經(jīng)濟(jì)植物，用途廣泛，市場(chǎng)需求量很大，具有收斂止血、補(bǔ)肺、消腫生肌等功效[2]，還具有較強(qiáng)的抗氧化和抗衰老作用[3-4]，又可做觀賞地被植物以及工業(yè)上用作糊料或涂料等[5-6]。近年來，白及規(guī)模化栽培越來越多，林地套種或間作也越來越受到重視，不同種植方式與栽培措施對(duì)白及產(chǎn)量與品質(zhì)影響顯著[7]，噴施油菜素內(nèi)酯能夠顯著提高其產(chǎn)量和品質(zhì)[8]。張金霞等[9]研究發(fā)現(xiàn)，施用蚯蚓糞肥有利于提高白及產(chǎn)量和多糖含量；不同施用方式對(duì)其藥用指標(biāo)有影響。草甘膦以及重金屬Cd、Pb均容易引起白及殘留量超標(biāo)，進(jìn)而影響藥材質(zhì)量和使用安全[10]。楊平飛等[11]報(bào)道了貴州喀斯特山地林下種植白及較大田種植更利于其生長(zhǎng)，而邱瓊等[12]發(fā)現(xiàn)林下種植的白及植株長(zhǎng)勢(shì)差于大田種植。馮嘉雨[13]報(bào)道白及光合性能隨著毛竹林密度的下降而上升，僅適合在低密度毛竹林下套種。【研究切入點(diǎn)】目前，未見有關(guān)植物凋落葉分解物對(duì)白及產(chǎn)量和品質(zhì)影響的報(bào)道，而對(duì)廣西地區(qū)林下白及栽培的研究也較少。【擬解決的關(guān)鍵問題】在調(diào)查白及常見林下復(fù)合種植基礎(chǔ)上，研究白及的施肥措施、常見植物凋落葉以及林藥套種對(duì)其生長(zhǎng)發(fā)育的影響，旨在為其規(guī)模化栽培以及林下復(fù)合種植提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料均為本課題培養(yǎng)的白及(紫花三叉白及，Bletillastriata)組培苗，以白及分株大苗為材料進(jìn)行施肥試驗(yàn)，以2年生組培苗為材料進(jìn)行植物凋落葉基質(zhì)處理試驗(yàn)以及不同林下套種白及試驗(yàn)。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在廣西桂林市雁山區(qū)廣西植物研究所苗圃分別進(jìn)行不同施肥措施、不同植物凋落葉基質(zhì)以及不同林下種植模對(duì)白及品質(zhì)(蛋白質(zhì)、氨基酸和多糖含量)與產(chǎn)量(平均單株干重)的影響試驗(yàn)，同時(shí)調(diào)查分析廣西全州縣、資源縣、龍勝縣和融水縣等北部山區(qū)白及林下種植模式對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。

1.2.1 施肥試驗(yàn) 以不同施肥措施為處理對(duì)象，設(shè)置8個(gè)處理(T1～T8)。T1處理(CK)：不施任何肥料；T2～T6處理：分別以生物肥、豬糞、牛糞、羊糞、復(fù)合肥為基肥，其中，生物肥(有機(jī)質(zhì)≥60%，氮磷鉀≥5%，有效活菌數(shù)≥2.0億/g)購(gòu)買于廣西茂肥農(nóng)業(yè)科技有限公司，施用量為500 kg/667m2，豬糞、牛糞、羊糞施用量均為1 000 kg/667m2，復(fù)合肥(N-P2O5-K2O為15-15-15，總養(yǎng)分≥45%)施用量為100 kg/667m2；T7：羊糞+復(fù)合肥，即以羊糞為基肥(1 000 kg/667m2)，生長(zhǎng)期追施復(fù)合肥，每半月1次，共追施6次，每次施用量為15 kg/667m2；T8：羊糞+油菜素內(nèi)酯，即以羊糞為基肥(1 000 kg/667m2)，7—8月份，利用1.6×10-4mmol/L油菜素內(nèi)酯(凈含量0.0075%)的溶液噴施葉面。每個(gè)處理3次重復(fù)，小區(qū)面積3 m2，每小區(qū)種植50株。以白及分株苗為材料，2019年10月種植于大田，按照試驗(yàn)設(shè)計(jì)進(jìn)行施肥管理，其余田間管理一致。2020年10月取樣，隨機(jī)取6株，洗凈，煮沸10 min，切片，烘箱烘干至恒重，計(jì)算平均單株干重；然后粉碎機(jī)粉碎，取樣10 g，檢測(cè)氨基酸、蛋白質(zhì)和多糖含量。

1.2.2 植物凋落葉栽培基質(zhì)試驗(yàn) 以不同植物凋落葉(其中包括甘蔗渣)為白及栽培基質(zhì)，設(shè)置10個(gè)處理，以V黃壤土︰V泥炭土︰V珍珠巖︰V河沙=5︰2︰1︰1配比基質(zhì)為對(duì)照(CK)，植物凋落葉分別為油茶(Camelliaoleifera)、桂花(Osmanthusfragrans)、毛竹(Phyllostachysheterocycla)、松樹(Pinus)、杉樹(TaxodiaceaeWarming)、錐栗(Castaneahenryi)、樂昌含笑(Micheliachapensis)、任豆樹(Zeniainsignis)、甘蔗渣(Bagasse)。白及為2年生組培苗，采用口徑30 cm、高25 cm的一次性黑色塑料杯種植；凋落葉為栽培基質(zhì)的1/5(體積比)，剪碎后與栽培基質(zhì)混勻，3～5 d澆水1次，保持土壤濕潤(rùn)，放置大棚內(nèi)4個(gè)月，凋落葉充分分解后種植白及。每個(gè)處理3次重復(fù)，每個(gè)重復(fù)種植6盆，每盆2株。于2020年4月種植，10月每個(gè)處理采收12株，洗凈，煮沸10 min，切片，烘箱烘干至恒重，稱取平均單株干重;粉碎機(jī)粉碎，取樣10 g，檢測(cè)氨基酸、蛋白質(zhì)和多糖含量。

1.2.3 白及林下種植模式篩選

1) 不同樹種不同郁閉度林下白及產(chǎn)量的調(diào)查。調(diào)查廣西北部山區(qū)白及主要林下種植模式，選擇種植地海拔為600～800 m的位置，考察不同樹種林下不同郁閉度對(duì)白及產(chǎn)量的影響。樹種包括幼齡期油茶、杉樹林、毛竹林、厚樸樹、松樹林和錐栗林6種；郁閉度包括10%<郁閉度<20%和20%≤郁閉度<50%，以各樹種非林下種植地段或者林間距離10 m以上的種植為對(duì)照區(qū)(郁閉度<10%)。白及為分株苗，種植2年，土質(zhì)為沙壤土。分別于樹下不同位置取3個(gè)小區(qū)采樣，小區(qū)面積2 m2，種植白及35株，隨機(jī)選擇其中9株，洗凈，稱取鮮重，計(jì)算單位面積白及產(chǎn)量。

2) 不同樹種林下套種白及試驗(yàn)。以不同樹種套種白及為處理對(duì)象，設(shè)置5個(gè)處理。套種樹種包括桂花、董棕、樂昌含笑、樟樹和任豆樹。以白及2年生組培苗為材料，種植地海拔200 m，種植2年后，分別于樹冠下(距離樹中心半徑1.5 m以內(nèi)，郁閉度約100%)和樹冠邊緣(樹冠垂直到地面的邊緣位置，郁閉度20%～40%)取樣30株，洗凈，煮沸10 min，切片，烘箱烘干至恒重，稱取平均單株干重；粉碎機(jī)粉碎，取樣10 g，檢測(cè)氨基酸、蛋白質(zhì)和多糖含量。

1.3 品質(zhì)指標(biāo)測(cè)定

利用氨基酸自動(dòng)分析儀測(cè)定17種水解氨基酸，凱氏定氮儀測(cè)定粗蛋白質(zhì)；利用分光光度計(jì)法測(cè)定多糖，以葡萄糖計(jì)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2007和SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施肥措施白及的單株干重與品質(zhì)

由表1看出，各施肥處理白及的平均單株干重及品質(zhì)均較對(duì)照高。各施肥處理白及平均單株干重在5.03～5.89 g/株，其中，羊糞+油菜素內(nèi)酯施肥效果最好，平均單株干重達(dá)5.89 g/株；其次是牛糞、羊糞和羊糞+復(fù)合肥處理，分別為5.37 g/株、5.62 g/株和5.76 g/株；生物肥、豬糞和復(fù)合肥施肥效果稍差，顯著低于羊糞+油菜素內(nèi)酯處理。蛋白質(zhì)含量最高的是羊糞+復(fù)合肥處理，達(dá)12.9%，顯著高于其余處理；其次是復(fù)合肥和羊糞處理，分別為11.6%和11.4%，兩者差異不顯著。氨基酸含量最高的也是羊糞+復(fù)合肥處理，達(dá)10.11%；其次是復(fù)合肥和羊糞+油菜素內(nèi)酯處理，分別為9.36%和9.08%；生物肥和豬糞處理與對(duì)照無顯著差異。施肥處理多糖含量均高于對(duì)照，以羊糞處理最高，達(dá)4.29%；其次是牛糞、羊糞+復(fù)合肥和羊糞+油菜素內(nèi)酯處理，分別為4.01%、4.05%和3.94%，這4種施肥效果明顯好于單獨(dú)施用生物肥、豬糞和復(fù)合肥處理。

綜合干重、蛋白質(zhì)、氨基酸和多糖4個(gè)指標(biāo)，施用羊糞+復(fù)合肥處理的效果最好，平均單株干重、蛋白質(zhì)、氨基酸和多糖含量均比對(duì)照顯著提高，分別提高26.2%、24.2%、49.3%和33.8%。

表1 不同施肥處理白及的干重及其內(nèi)含物含量Table 1 Dry weight and composition content of B. striata with different fertilization patterns

2.2 不同植物凋落葉基質(zhì)處理白及的單株干重與品質(zhì)

由表2看出，不同植物凋落葉基質(zhì)對(duì)白及平均單株干重與品質(zhì)的影響不同。所有植物凋落葉處理的平均單株干重均高于對(duì)照，其中，松樹凋落葉對(duì)白及生物量的影響最大，2年生組培苗種植1年后，平均單株干重達(dá)9.99 g/株，比對(duì)照提高67.89%，也遠(yuǎn)高于其他幾種植物凋落葉處理；其次是甘蔗渣和杉樹凋落葉處理，分別為8.51 g/株和8.31 g/株，分別較對(duì)照提高43.25%和39.66%；油茶、毛竹、錐栗和樂昌含笑凋落葉處理的效果較差。油茶、桂花、毛竹、杉樹、錐栗、樂昌含笑和任豆樹等幾種凋落葉處理的白及蛋白質(zhì)含量均在10%左右，顯著高于對(duì)照；松樹和甘蔗渣凋落葉處理的相對(duì)較低，僅8.21%和7.0%，顯著低于對(duì)照組。氨基酸含量與蛋白質(zhì)含量基本保持一致，錐栗凋落葉處理的白及氨基酸含量最高，達(dá)8.07%；其次是樂昌含笑凋落葉處理，達(dá)7.93%；松樹凋落葉和甘蔗渣處理較低，分別為5.37%和5.15%，也顯著低于對(duì)照組。杉樹凋落葉處理的白及多糖含量較高，達(dá)4.98%，顯著高于對(duì)照和其他處理；其次是任豆樹凋落葉處理，為4.27%，顯著高于錐栗和樂昌含笑外的其余處理；桂花、毛竹、松樹凋落葉處理和甘蔗渣處理相對(duì)較低，分別為3.33%、2.94%、2.68%和2.16%，顯著低于對(duì)照。

綜合干重、蛋白質(zhì)、氨基酸和多糖4種指標(biāo)看，杉樹凋落葉分解物有利于白及產(chǎn)量和

表2 不同植物凋落葉基質(zhì)處理白及的干重及其內(nèi)含物品質(zhì)指標(biāo)含量Table 2 Dry weight and quality indexes of B. striata with different leaf litter substrates

品質(zhì)提高，可以用來調(diào)整土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)；其次是任豆樹凋落葉；松樹凋落葉和甘蔗渣可以提高產(chǎn)量，但營(yíng)養(yǎng)成分可能不足，可配合施用其他有機(jī)肥。

2.3 不同林下郁閉度白及的產(chǎn)量

從表3看出，不同林下郁閉度套種白及對(duì)其產(chǎn)量的影響較大，當(dāng)郁閉度為10%～20%時(shí)，幼齡期的油茶、杉樹、毛竹、厚樸、松樹和錐栗等林下套種的白及產(chǎn)量在731.26～1 012.7 kg/667m2，與相應(yīng)的對(duì)照(郁閉度<10%)相比，產(chǎn)量雖有降低，但受到的影響很小，僅有毛竹林套種的白及產(chǎn)量較其對(duì)照降低24.78%，受到顯著影響(P<0.05)。當(dāng)郁閉度增大為20%～50%時(shí)，5種林下套種白及的產(chǎn)量在533.06～800.12 kg/667m2，較其對(duì)照均顯著降低(P<0.05)，其中毛竹林郁閉度的增大對(duì)白及產(chǎn)量影響最顯著，僅為其相應(yīng)對(duì)照的54.83%，減產(chǎn)近50%。因此，不同林下套種白及時(shí)，應(yīng)選擇郁閉度<20%的林下種植。

表3 林下不同郁閉度套種白及的產(chǎn)量Table 3 Yield of B. striata under intercropping modes with different under-forest canopy density kg/667m2

2.4 不同樹種林下套種白及的單株干重與品質(zhì)

從表4看出，所有林下套種模式樹冠下白及的平均單株干重在2.60～3.64 g/株，均遠(yuǎn)低于樹冠邊緣(5.16～11.02 g/株)，其中樟樹樹冠下白及單株干重是樹冠邊緣的60.5%，其余林下套種模式的白及單株干重樹冠下僅為樹冠邊緣的30%左右。白及蛋白質(zhì)和氨基酸含量均是樹冠下遠(yuǎn)低于樹冠邊緣，與單株干重結(jié)果一致。白及多糖含量相反，樹冠下均明顯高于樹冠邊緣。

表4 不同種植環(huán)境白及的干重及其內(nèi)含物品質(zhì)指標(biāo)含量 Table 4 Dry weight and quality indexes of B. striata with different planting environment

3 討論

3.1 不同施肥措施對(duì)白及產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

白及常見栽培環(huán)境為露地、林下或大棚，也有覆膜栽培[9]。種植白及對(duì)基肥的施用要求較高，常用基肥有羊糞、雞糞、豬糞、生物肥，也有蚯蚓糞。種植過程中，常見覆蓋稻草、竹霄、杉樹葉及雜草等[11,14]。施用一定濃度的油菜素內(nèi)酯、硼、鉬等能夠促進(jìn)生長(zhǎng)發(fā)育及多糖累積[8,15]。合理的氮磷鉀配比能促進(jìn)白及生長(zhǎng)、提高產(chǎn)量和增加效益[16]。施肥結(jié)果表明，施用羊糞+復(fù)合肥的效果最好，其白及生物量(單株干重)、蛋白質(zhì)、氨基酸和多糖含量均顯著提高，分別比對(duì)照(不施肥)提高26.2%、24.2%、49.3%和33.8%，與肖廣達(dá)等[14,17]的研究結(jié)果基本一致。

3.2 植物凋落葉基質(zhì)對(duì)白及生長(zhǎng)發(fā)育的影響

植物凋落葉分解是陸地生態(tài)系統(tǒng)化學(xué)及營(yíng)養(yǎng)循環(huán)中的重要環(huán)節(jié)，凋落葉在土壤中分解釋放化感物質(zhì)影響植物化感作用。目前未見報(bào)道有關(guān)植物凋落葉分解對(duì)白及生長(zhǎng)發(fā)育的影響。研究模擬幾種植物凋落葉在土壤中的分解，并將其與栽培基質(zhì)按1/5(體積比)配合，分析不同凋落葉基質(zhì)對(duì)白及的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照(未添加植物凋落葉)比，經(jīng)凋落葉處理后，白及平均單株干重均有明顯提高，其中松樹凋落葉基質(zhì)處理比對(duì)照提高68.3%，但品質(zhì)指標(biāo)蛋白質(zhì)、氨基酸及多糖的含量均明顯降低。綜合白及平均單株干重、蛋白質(zhì)含量、氨基酸含量和多糖含量4種指標(biāo)，杉樹凋落葉基質(zhì)對(duì)白及生長(zhǎng)發(fā)育最好，平均單株干重、蛋白質(zhì)、氨基酸和多糖分別提高39.66%、8.81%、23.02%和32.80%。錐栗、樂昌含笑和任豆樹植物凋落葉也有利于白及發(fā)育。因此，杉樹、錐栗、樂昌含笑和任豆樹等均可以用來調(diào)整白及土壤肥力，改善土壤結(jié)構(gòu)；而松樹和甘蔗渣可以提高產(chǎn)量，但營(yíng)養(yǎng)成分不足，可以配合施用其他有機(jī)肥。

3.3 適宜白及的林下套種模式

近年來，隨著白及價(jià)格回落，利用耕地進(jìn)行規(guī)模化種植帶來的經(jīng)濟(jì)效益相對(duì)較差。相反，林藥復(fù)合發(fā)展模式卻越來越受到重視，在不破壞原有林地基礎(chǔ)上，林下套種中藥材，既能達(dá)到以藥養(yǎng)林、以短養(yǎng)長(zhǎng)的目的，又能提高林地利用率、增加林地收益。但林地種類、郁閉度大小、土壤類型、種植密度等均對(duì)白及產(chǎn)生不同影響[12,18]。毛竹林下套種白及需要25%的郁閉度，而厚樸林套種白及需要40%～60%的郁閉度[19]。調(diào)查結(jié)果表明，郁閉度為10%～20%的幼齡期油茶林、杉樹林、厚樸林、松樹林及錐栗林均對(duì)白及影響較小，但郁閉度增大到20%～50%則顯著影響產(chǎn)量。研究結(jié)果表明，桂花、董棕、樂昌含笑、樟樹和任豆樹等套種白及，種植于樹冠下的白及生長(zhǎng)發(fā)育受到嚴(yán)重影響，長(zhǎng)勢(shì)較差，植株矮小；樹冠周圍種植的白及生長(zhǎng)發(fā)育相對(duì)良好，影響較小，單株干重、蛋白質(zhì)和氨基酸均高于樹冠下，但多糖含量較低。這可能是樹冠下光照太弱，影響植株生長(zhǎng)發(fā)育；同時(shí)，樹冠下的根系發(fā)達(dá)而影響肥料吸收，還可能這些樹的凋落葉分泌物含有毒害物質(zhì)，進(jìn)而影響白及生長(zhǎng)。

4 結(jié)論

林下套種白及能充分利用植物凋落葉分解物促進(jìn)其生長(zhǎng)，既節(jié)約種植成本又能提高白及產(chǎn)量，但應(yīng)選擇郁閉度較低的林下環(huán)境，特別是在高海拔山區(qū)，需要直射光才有利于生長(zhǎng)，適合與幼齡期的油茶林套種，也適合與厚樸林、杉樹林或松樹林等套種，但要求郁閉度不能太高，應(yīng)在20%以下。因此，在林下套種白及時(shí)，冬季在地面最好鋪蓋杉樹或者松樹凋落葉，但單一的植物凋落葉分解物可能造成白及營(yíng)養(yǎng)不足，應(yīng)配合羊糞+復(fù)合肥等復(fù)合施肥模式提高白及產(chǎn)量和品質(zhì)。