林下種植3種藥材對土壤理化性質和養分的影響

楊開太 韓小美 梁燕芳 劉軍 陳寶玲 陳爾 杜鈴 毛純

摘要 ［目的］探究林下生態高效栽培3種藥材對土壤理化性質和養分的影響。［方法］在加勒比松林下種植百部、砂仁和天冬，在種植時、種植后180 d和種植后360 d取樣進行土壤pH和營養元素檢測。［結果］3種藥材種植后對土壤pH的影響小；有機質、全氮和速效鉀的含量先增大后減小，但百部種植下的土壤全氮含量呈緩慢升高；硝態氮和有效磷含量逐漸增加；全磷和全鉀逐漸減少，但天冬在種植后360 d土壤全鉀含量有所升高；銨態氮含量先減少后升高。［結論］在林下種植百部、砂仁和天冬，應根據不同作物實行不同的施肥方案，在松樹-百部的種植模式下，種植前期宜多施氮、磷、鉀肥料，隨著種植時間的增加，可以減少氮肥的施用量；在松樹-砂仁的種植模式下，種植前期可以適量少施氮肥和磷肥，適當施用鉀肥，在種植后期應多施氮肥、磷肥和鉀肥；在松林-天冬的種植模式下，在種植前后期應多施磷、鉀等肥料，施用少量氮肥，種植后期增加氮、磷肥的施用，適當施用鉀肥。

關鍵詞 林下種植；生態高效栽培；土壤性質；營養元素

中圖分類號 S714 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2023）09-0083-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.020

Abstract ［Objective］To explore the effects of ecological and efficient cultivation of three medicinal materials under the forest on soil physicochemical properties and nutrients.［Method］Stemona japonica，Amomum villosum and Asparagus cochinchinensis were planted under the Pinus caribaea Morelet forest.Soil samples were taken during planting，6 months and 12 months after planting to detect soil pH and nutrient elements.［Result］The results showed that the three herbs had little effect on soil pH after planting;The contents of organic matter，total nitrogen and available potassium increased first and then decreased after planting，but the content of soil total nitrogen increased slowly under Stemona japonica planting;The content of NO3N and available phosphorus increased gradually;Total phosphorus and total potassium decreased gradually，but the content of total potassium in soil increased from 6 months after planting Asparagus cochinchinensis;The content of ammonium nitrogen decreased first and then increased.［Conclusion］When planting Stemona japonica，Amomum villosum and Asparagus cochinchinensis under the forest，different fertilization schemes should be implemented according to different crops.Under the planting mode of pine Stemona japonica，it is appropriate to apply more nitrogen，phosphorus and potassium fertilizer in the early stage of planting.With the increase of planting time，the application amount of nitrogen fertilizer can be reduced; Under the planting mode of pine and Amomum villosum，an appropriate amount of nitrogen and phosphorus fertilizer can be applied less and potassium fertilizer can be applied appropriately in the early stage of planting，and more nitrogen，phosphorus and potassium fertilizer should be applied in the late stage of planting; Under the planting mode of pine and Asparagus cochinchinensis，more phosphorus，potassium and other fertilizers should be applied before and after planting，and a small amount of nitrogen fertilizer should be applied.In the later stage of planting，the application of nitrogen and phosphorus fertilizer should be increased，and potassium fertilizer should be applied appropriately.

Key words Planting under the forest; Ecological and efficient cultivation; Soil properties; Nutrient elements

基金項目 廣西重點研發計劃項目“廣西林下經濟特色種質資源收集保存與生態高效栽培及利用研究”（桂科AB21238014）。

作者簡介 楊開太（1973—），男，云南鎮雄人，高級工程師，從事林下經濟、園林花卉栽培研究。*通信作者，工程師，從事森林培育研究。

近年來，大力發展林下經濟已越來越被重視，其中林下生態高效種植已成為發展的主要方式，結合林區實際情況，合理利用林地資源，根據其土壤結構、植被分布、土壤肥力等選擇適合林下種植的作物，在保護生態環境的前提下將有限的林地資源實現最大化的經濟效益、生態效益和社會效益［1-2］。在林下種植作物中，以中藥材尤為興盛，林下藥材生態高效的種植模式能使中藥材達到一種仿野生生態生長的過程［3］，因此也能提高藥材的品質和產量。

百部（Stemona japonica （Bl.） Miq），為百合目百部科多年生草本藥用植物，在兩廣及云貴地區分布廣泛，并且產量較高，入藥可用于治療咳嗽、肺癆、頭虱、體虱等［4］。砂仁（Amomum villosum Lour），為姜科豆蔻屬多年生草本植物，果實供藥用，是我國四大傳統南藥之一，主治脾胃氣滯，宿食不消，腹痛痞脹，噎膈嘔吐，寒瀉冷痢，藥用價值極高，在我國兩廣地區和云南等南亞熱帶地區均有分布，屬于熱帶亞熱帶作物［5-6］。天冬（Asparagus cochinchinensis（Lour .）Merr.），又稱天門冬，為百合科天冬屬植物，原產非洲熱帶荒漠，人工栽培易成功，食用部分為地下塊狀莖，多數呈紡錘形，是冬季儲藏養分的重要器官，具有較高的藥用價值，可鎮咳去痰、滋腎潤燥，可用于治療肺熱咳嗽、肺痿腫癰、骨痿等［7］。不同的營養物質對作物的品質與產量具有一定影響，作物的生長對營養物質的吸收也具有偏好性與選擇性，有著特定的需求種類和吸收比例［8］。影響淫羊藿總黃酮含量的主導因子為全鉀、全氮，影響淫羊藿苷含量的主導因子為有效磷［9］；在花生的長期栽培生長中，從土壤中吸收的氮素會逐漸減少，而對磷、鉀、硼、鐵、鈣等元素的吸收量較多［10］，致使土壤中營養元素失衡，同時還能影響土壤的理化性質［11］，進而影響作物的生長發育，導致產量減少，品質變差。為了解林下生態高效種植百部、砂仁和天冬的生態高效栽培對土壤理化性質和營養元素含量變化的影響，采用林下生態高效種植試驗樣地，定期取土樣檢測，比較不同林藥林下生態高效種植土壤理化性質及營養元素含量的差異，以期為百部、砂仁和天冬林下生態高效種植過程中肥料的施用提供指導，對林藥林下生態高效種植栽培方案的制訂及林地土壤的保護提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于108°12′E，22°41′N的廣西國有七坡林場立新站12林班林下經濟產業示范區。試驗林下土壤以赤紅壤為主，土壤pH為4.31～4.59，質地較輕，土層厚。發育母巖主要以砂巖、砂頁巖、硅質巖或四紀紅土母質為主，土層厚度在70～120 cm，土壤含水量27.34%，土壤總孔隙度50.04%。

1.2 試驗材料 2020年5月在加勒比松林下采用開梯帶式種植，林下試驗總面積0.1 hm2，采用完全隨機區組設計，選擇3種林下藥材砂仁、百部和天冬。每種藥材種植3個重復，小區面積為2 m×15 m～2 m×20 m。3種林藥均為林下生態高效栽培，苗的培育在林場育苗基地完成，移栽時挑選長勢一致且無明顯異常的幼苗。

1.3 試驗方法

1.3.1 取樣方法與樣品保存。

于藥材種植前進行采樣，測定土壤pH和養分含量作為對照（CK），對比林藥種植180 d和林藥種植360 d的土壤pH和養分含量。分別在不同藥材種植林下，每個隨機區組距離中草藥20 cm處采集0～20 cm深度的土壤，每取3個點混合成一個土樣，每個林藥設置3個重復。采集樣本后，進行分批陰干，去除土樣中的葉片、石塊等，然后研磨過2 mm篩，最后密封存放于-20 ℃冰箱中待測。測定土壤pH、有機質、全氮、銨態氮、硝態氮、全磷、有效磷、全鉀和速效鉀含量。

1.3.2 測定指標及方法。

各測試指標采用如下方法進行檢測：pH，水土比為1∶5，采用便攜式多參數數字化分析儀測定；土壤有機質采用灼燒法測定；土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定；硝態氮、銨態氮采用流動分析儀法測定；土壤全磷含量采用氫氧化鈉堿熔-鉬銻抗比色法測定；有效磷含量采用浸提法測定；土壤全鉀含量用氫氧化鈉堿熔-火焰光度計法測定；速效鉀含量采用乙酸銨浸提-火焰光度計法測定。

1.4 數據處理

所有試驗數據均采用SPSS 16.0軟件進行整理和分析，使用單因素方差分析（oneway ANOVA）分析數據的顯著性，采用Duncan檢驗對數據進行顯著性檢驗。

2 結果與分析

2.1 林下種植藥材對土壤pH變化的影響

由圖1可知，在松林下種植百部、砂仁和天冬，林地土壤pH的變化趨勢基本一致。種植開始時，3種藥材的土壤pH存在一定的差異，但差異不大；種植后180 d，土壤pH均下降，其中種植砂仁的變化率小于百部和天冬；種植后360 d時，pH均上升，以砂仁的上升變化率為最大，pH為4.65±0.07，高于種植時土壤的平均pH 4.59±0.16。種植3種藥材對林下土壤pH的影響較小，百部、砂仁和天冬種植后土壤pH的變異系數分別為1.18%、1.16%和1.42%。

2.2 林下種植藥材對土壤有機質和全量養分含量變化的影響

林下生態高效栽培種植3種藥材對土壤有機質和全量養分（全氮、全磷和全鉀）含量的影響見表1。3種藥材種植后土壤有機質的含量均先升高后降低，其含量排序為種植180 d＞360 d＞種植0 d，且不同時間段的含量間均差異顯著（P＜0.05），其中種植天冬對土壤有機質的影響變化率最大，種植后180 d時較初始增加了94.86%，到種植后360 d時有機質含量下降了33.10%。

種植百部后，土壤中全氮含量逐漸上升，且不同時間段的含量間差異顯著（P＜0.05），種植砂仁和天冬后土壤全氮含量均先上升后下降，且表現為種植后180 d＞種植后360 d＞種植0 d。

全磷在土壤含量較其他全量養分低，種植百部和砂仁180 d時土壤全磷含量較初始時含量幾乎穩定，且無顯著差異（P＜0.05），但在種植后360 d含量急速下降，分別下降了38.89%和28.95%，種植天冬后土壤全磷含量持續下降，種植180 d時下降47.50%，種植360 d較初始含量下降57.50%。

種植百部和砂仁后土壤全鉀含量逐漸降低，3個時間段的含量間差異顯著（P＜0.05），在種植360 d時，土壤全鉀含量分別下降了46.86%和32.12%，但種植天冬后，土壤中全鉀含量先降低后升高，含量變化表現為種植0 d＞種植360 d＞種植180 d。

2.3 林下種植藥材對土壤速效養分含量變化的影響

土壤中速效養分包括硝態氮、銨態氮、有效磷和速效鉀，林下種植3種藥材對土壤中速效養分含量的影響見表2。種植3種藥材后，土壤中硝態氮均呈升高趨勢，種植180 d時較種植時含量升高最多，種植360 d的升高速率變緩，種植0～180 d以天冬硝態氮增長最快，種植180～360 d時以砂仁土壤硝態氮增長速率最快。

土壤中銨態氮的變化規律均先下降再升高，在種植百部和天冬的土壤中銨態氮含量表現為種植0 d＞種植360 d＞種植180 d，種植砂仁處理中表現為種植360 d＞種植0 d＞種植180 d，在3種藥材中，不同時間段的含量之間均差異顯著（P＜0.05）。

有效磷含量在3種種植藥材的土壤中均表現為逐漸升高，種植百部后有效磷的含量呈逐步上升。種植砂仁的土壤有效磷含量在前180 d基本穩定，但在種植360 d時顯著增加（P＜0.05），較種植0 d含量增加了106.84%；種植天冬的土壤有效磷含量在種植180 d時較初始增長率較大，增加了81.79%，種植后360 d時較初始增加了131.36%。

土壤速效鉀含量先升高后降低，3種藥材種植后土壤速效鉀含量表現為種植180 d＞種植后360 d＞種植0 d，種植0～180 d時砂仁對土壤速效鉀含量的影響最大，增長率最高，種植180～360 d時百部和天冬對其影響大于砂仁，含量顯著降低，分別降低了37.27%和28.44%。

3 結論與討論

土壤pH對土壤結構和養分含量具有一定影響。酸度增大可致使土壤微龜裂密度增大、數量增多，加速水分運行，導致土壤耐旱性變差，肥力下降；土壤堿性增大導致土壤有機質含量低，質地黏重，土壤板結，肥力降低［12-13］。有研究表明，土壤pH與土壤全氮含量呈顯著負相關（P<0.05），與土壤全鉀、速效鉀含量呈極顯著正相關（P<0.01）［14］，在不同pH區間的土壤中，速效鉀、有效鋅、有效錳、有效鐵、有效硼、交換性鈣、交換性鎂的含量組間均存在顯著差異［15］。在該研究中，加勒比松林下種植百部、砂仁和天冬，分別在種植0 d、種植180 d和種植360 d取樣進行土壤pH測定，平均pH分別為4.39±0.05、4.60±0.05和4.43±0.06，百部、砂仁和天冬在整個試驗周期中對土壤pH的影響較小，因此，林下種植百部、砂仁和天冬因影響土壤pH而導致土壤結構和養分含量變化的可能性較小。

松林下種植百部，土壤有機質、速效鉀含量隨時間的變化先增加再減少，土壤全氮、硝態氮和有效磷含量隨種植時間增加而增加，土壤銨態氮含量隨種植時間的延長先減少再增加，土壤全磷和全鉀隨時間的變化而減少。因此，在松樹-百部的種植模式下，種植前期宜多施氮、磷、鉀肥，隨著種植時間的增加，可以減少氮肥的施用量。松樹下種植砂仁，土壤有機質、全氮、全磷、速效鉀含量隨時間的變化先增加再減少，土壤硝態氮和有效磷含量隨時間增加而增加，土壤銨態氮含量隨時間變化先減少再增加，全鉀含量隨時間增加而減少。因此，在松樹-砂仁的種植模式下，種植前期可以適量少施氮肥和磷肥，適當施用鉀肥，在種植后期應多施氮、磷、鉀肥。松林下種植天冬，土壤有機質、全氮、速效鉀含量隨時間的變化先增加再減少，土壤銨態氮、全鉀含量隨種植時間變化先減少再增加，土壤有效磷和硝態氮含量隨種植時間增加而增加，全磷含量隨著時間變化而減少。因此，在松樹-天冬的種植模式下，在種植前后期應多施磷、鉀等肥料，施用少量氮肥，種植后期增加氮、磷肥的施用，適當施用鉀肥。

在松林下進行林下種植，其林地主要植被為松樹，針葉凋落后周轉緩慢，易在土壤表面形成較厚的凋落物層，而較厚的凋落物層能有效減弱降雨對土壤的擊濺、侵蝕以及地表徑流的沖刷，減少土壤中水分蒸發，促進土壤團粒結構形成，改善土壤理化特性［16-17］，有助于林下藥材的生長，但是林地植被較為單一，穩定性弱，易發生林地系統退化或植被受損。長期大量施用化肥容易對土壤造成污染，且導致利用率減退，在實際種植過程中，化學肥料與外源有機肥料配施，可以有效提高土壤肥力及改善作物產量，實現林下中草藥種植產業與林業的可持續發展。

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