膠藥復(fù)合系統(tǒng)生態(tài)功能評(píng)價(jià)

周勁松 李芹 只佳增

摘 要 通過(guò)構(gòu)建橡膠—黃精的人工群落，研究土壤的容重、田間持水量、土壤養(yǎng)分含量、雜草防除效果和藥材的主要有效成分含量。結(jié)果表明，膠藥間種后的土壤容重、田間持水量、土壤養(yǎng)分含量等生態(tài)指標(biāo)均有改善，雜草防除效果明顯。膠藥復(fù)合系統(tǒng)對(duì)于生態(tài)環(huán)境具有積極的調(diào)節(jié)功能。

關(guān)鍵詞 生態(tài) ；評(píng)價(jià) ；橡膠 ；黃精 ；系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào) S718 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2019.01.016

Abstract Through constructing artificial community of rubber and Polygonatum，studying soil bulk density， field water holding capacity，soil nutrient content， weed control effect and contents of main active ingredients in medicinal materials. The results showed that the ecological indexes such as soil bulk density， field water holding capacity and soil nutrient content have improved effects after interplanting， the effect of weed control is obvious. Rubber and medicinal plant compound system has a positive regulation function on the ecological environment.

Keywords ecology ； evaluation ； rubber ； Polygonatum ； system

黃精（Polygonatum sibiricum Red.）別名“老虎姜”“節(jié)節(jié)高”“仙人飯”等，為百合科黃精屬多年生草本植物，最高可達(dá)3 m。黃精根狀莖肥厚橫走，呈塊狀膨大或串珠狀，其莖直立，頂端常呈攀援狀，其葉輪生或互生，條形無(wú)柄。黃精是中國(guó)傳統(tǒng)中藥，屬于藥食同源中草藥[1]，其始載于《名醫(yī)別錄》。黃精多糖具有增強(qiáng)機(jī)體免疫功能、降血糖、降血脂、延緩衰老等多種藥理作用[2]。目前入藥的品種包括黃精（Polygonatum sibiricum Red.）、滇黃精（Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl）和多花黃精（Polygonatum cyrtonema Hua）3種[3]。

橡膠種植非生產(chǎn)期長(zhǎng)、單位產(chǎn)值偏低、產(chǎn)品市場(chǎng)價(jià)格波動(dòng)較大等一系列不利因素長(zhǎng)期以來(lái)一直困擾和制約著中國(guó)天然橡膠產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展[4]。同時(shí)，單一膠林模式不能充分開(kāi)發(fā)利用當(dāng)?shù)氐淖匀毁Y源和維護(hù)生態(tài)平衡[5]。為了解決單一膠林凸顯出來(lái)的問(wèn)題，同時(shí)充分發(fā)揮膠園的資源利用效率，提高膠園的綜合效益，膠園間作已成為提高橡膠生產(chǎn)效益的一項(xiàng)重要措施[6]。與橡膠間作形成的復(fù)合系統(tǒng)主要有：橡膠—茶、橡膠—甘蔗、橡膠—菠蘿、橡膠—胡椒、橡膠—咖啡、橡膠—肉桂、橡膠—砂仁和橡膠—益智等[7]。

橡膠—黃精復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)，是以人工橡膠林為建群種，黃精為優(yōu)勢(shì)種的人工群落，目的是為在有限的資源下獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益和更好的生態(tài)效益。目前對(duì)于橡膠林間作研究多集中于產(chǎn)量、生長(zhǎng)量、病害、水肥、化感等方面的研究，對(duì)于一個(gè)膠林間作群落的完整復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)較為全面的研究鮮有報(bào)道，對(duì)于橡膠—黃精復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)研究未見(jiàn)報(bào)道。本文在橡膠—黃精間作一個(gè)生長(zhǎng)周期（1年），對(duì)其構(gòu)成的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)作出綜合性評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗(yàn)區(qū)在紅河?xùn)|北岸，海拔95～200 m，地勢(shì)為略有起伏的緩坡，土壤為沖積土發(fā)育的黃色磚紅壤，土層較厚。試驗(yàn)區(qū)屬于熱帶雨林季風(fēng)氣候，極端最高溫度40.9℃，極端最低溫度1.9℃，平均溫度22.0℃，平均降水1 587.3 mm，日照1 605 h。間種膠林地塊為兩塊，2003年定植的膠木兼優(yōu)林，已開(kāi)割；2010年定植的抗逆高產(chǎn)林，未開(kāi)割。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在行距為8 m的橡膠林保護(hù)帶除草后深翻，開(kāi)畦間種多花黃精，畦沿保護(hù)帶走勢(shì)呈帶狀，開(kāi)畦盡量不碰觸橡膠樹(shù)的根莖。以株距20 cm、行距30 cm、點(diǎn)穴深15 cm種植多花黃精種苗，每平方米種植15株。本實(shí)驗(yàn)為了作對(duì)比研究，分為橡膠單植和橡膠—黃精復(fù)合種植2種模式處理，每個(gè)處理都3次重復(fù)，共6個(gè)種植區(qū)組，區(qū)組隨機(jī)排列。作為對(duì)比的橡膠單植模式保護(hù)帶同間作模式的一樣除草后深翻。單作種植與復(fù)合種植處理均按橡膠林生產(chǎn)日常管理，期間不清除雜草。

1.2.2 測(cè)定方法

1.2.2.1 土壤容重和田間持水量

采樣時(shí)間為2017年的春夏秋冬每個(gè)季節(jié)一次；具體時(shí)間為2017年3、6、9、12月。在條形間種的保護(hù)帶上，按S型布置10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)重復(fù)5次取樣。

環(huán)刀取樣法，用已知重量和容積的環(huán)刀編號(hào)后，在每個(gè)取樣點(diǎn)分兩個(gè)層次采集土樣，0～20 cm為一層，20～40 cm為一層，取樣后加蓋密封，以免水分蒸發(fā)。同時(shí)另備鋁盒在同層采取對(duì)應(yīng)的土樣用于土壤含水量測(cè)定，取樣后加蓋密封，以免水分被蒸發(fā)。將環(huán)刀連同土壤準(zhǔn)確稱(chēng)重并記錄；待測(cè)含水量土壤樣品烘干后稱(chēng)重并記錄。

土壤容重=濕土重×（1-土壤含水量）/環(huán)刀容積。

田間持水量取樣與土壤容重取樣一致，要注意的是取樣前需在環(huán)刀底部放等大濾紙一張。帶回實(shí)驗(yàn)室后放入事先鋪有2～3層濾紙的托盤(pán)中，使濾紙保持濕潤(rùn)狀態(tài)至水分沿毛管上升而全部充滿達(dá)到恒重為止，取出一部分土壤放入已知重量的鋁盒內(nèi)稱(chēng)重，放入105～110℃烘箱中烘干稱(chēng)重，水分占干土重百分?jǐn)?shù)即為土壤田間持水量。

田間持水量=（濕重-干重）/干重×100%。

1.2.2.2 營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保持能力

在條形間種的保護(hù)帶上，按S型布置10個(gè)觀測(cè)點(diǎn)，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)重復(fù)5次取樣。在每個(gè)取樣點(diǎn)按0～20 cm和20～40 cm兩個(gè)層次取樣。土壤樣品的全氮用半微開(kāi)式法測(cè)定；速效鉀用1 mol/L醋酸氨光焰光度計(jì)法；速效磷用碳酸氫鈉提鉬銻抗比色法；有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定用油浴加熱重鉻酸鉀容量法；pH值用pH計(jì)測(cè)定。

1.2.2.3 雜草防效調(diào)查

在條形間種的保護(hù)帶上，按倒“W”9點(diǎn)取樣[8]，每個(gè)觀測(cè)點(diǎn)在1 m×1 m的樣方面積內(nèi)觀測(cè)。每個(gè)月觀測(cè)一次，記錄雜草的種類(lèi)、數(shù)量，分為冬春季統(tǒng)計(jì)與夏秋季統(tǒng)計(jì)。以重要值來(lái)評(píng)價(jià)間種多花黃精在群落中的地位和雜草防除效果。

重要值Iv=（相對(duì)密度+相對(duì)頻度+相對(duì)蓋度）×100/3。

1.2.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

調(diào)查與測(cè)量的數(shù)據(jù)采用Excel 2003、SPSS 19.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

橡膠林下間種試驗(yàn)的的生態(tài)效益主要體現(xiàn)在林下土壤質(zhì)量的改善、雜草有效防控，經(jīng)濟(jì)效益體現(xiàn)在藥用植物生產(chǎn)。

2.1 林下間作后對(duì)土壤容重和田間持水量的影響

土壤容重的大小反映土壤的透水性、透氣性和作物根系伸展阻力的狀況，土壤容重過(guò)大妨礙植物根系正常生長(zhǎng)，使土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)難以被吸收，從而降低土地的生產(chǎn)力[9]，它是衡量土壤肥力質(zhì)量高低的輔助標(biāo)準(zhǔn)[10]。橡膠與黃精間作一年后的土壤容重與橡膠單作的對(duì)比如圖1所示。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，不管是未割林還是開(kāi)割林，0～20 cm與20～40 cm兩個(gè)層次的土壤，間種黃精后的土壤容重均小于單作橡膠林土壤的，間作后土壤的透氣性、透水性優(yōu)于單作。黃精以地下莖為產(chǎn)品的淺根植物，豐富的須根對(duì)土壤物理性質(zhì)具有改善作用。

田間持水量是土壤所能穩(wěn)定保持的最高土壤含水量，它的數(shù)值反映土壤保持水能力的大小，常作為灌水定額的最高指標(biāo)，可作為土壤中對(duì)植物有效水的上限和計(jì)算灌溉水定額的依據(jù)[11]，也是反映土壤物理性質(zhì)是否改變的另一輔助指標(biāo)，對(duì)灌溉和植物生長(zhǎng)具有現(xiàn)實(shí)的指導(dǎo)意義。橡膠與黃精間作一年后的田間持水量與橡膠單作的對(duì)比如圖2所示。

從統(tǒng)計(jì)結(jié)果來(lái)看，隨著土層深度的增加，田間持水量減?。婚_(kāi)割林同層土壤的田間持水量要小于未割林；膠林間種黃精后的同層土壤要大于橡膠單作的田間持水量。田間持水量與土壤的孔隙有關(guān)，孔隙度增大時(shí)，小的孔隙變大，大的孔隙增多，土壤孔隙間填充的水分就越多；土壤毛管對(duì)田間持水量大小也有貢獻(xiàn)，土壤毛管含水量在未達(dá)到飽和時(shí)，可以主動(dòng)把地下水吸收上來(lái)。間種黃精后，保護(hù)帶土壤生物活動(dòng)量增加，根系的生長(zhǎng)，及其與土壤間物質(zhì)能量的交換都有可能促進(jìn)孔隙與毛管的增大、增多，最終表現(xiàn)為對(duì)田間持水量具有積極的作用。

2.2 林下間作后的土壤肥力的評(píng)價(jià)

土壤肥力平均值見(jiàn)表1。

土壤養(yǎng)分評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn)《中國(guó)土壤普查技術(shù)》[12]和《配方施肥》[13]。從測(cè)量結(jié)果看，pH值均小于4.5，表現(xiàn)為極酸性，同層土壤開(kāi)割林酸性強(qiáng)于未割林，深沉土壤酸性強(qiáng)于淺層土壤，間作后同層土壤酸性弱于單作處理。有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷、速效鉀的含量均是間種后同層土壤略大于單作處理。從間種后不同土層土壤肥力差異顯著性檢驗(yàn)結(jié)果（表2）可知，間種后在土層深度為0～20 cm時(shí)肥力狀況差異顯著（p<0.05），土層深度為20～40 cm（p<0.05）時(shí)差異不顯著。

2.3 林下間作后的雜草防控效果

主要雜草重要值見(jiàn)圖3、4。

通過(guò)調(diào)查分析可知，主要雜草有22種，隸屬15科、21屬。橡膠—黃精間作與橡膠單作比較，對(duì)所有雜草均有抑制效果，其中冬春季對(duì)海芋、杠板歸、絞股藍(lán)、闊葉豐花草的抑制效果最為明顯；夏秋季對(duì)海芋、竹節(jié)菜、飛揚(yáng)草、求米草、藎草的抑制效果最為明顯。其中三葉鬼針草與闊葉豐花草在間種后重要值反而增加，可能由于是外來(lái)入侵雜草屬于先鋒雜草，生長(zhǎng)能力強(qiáng)，間種處理對(duì)其生長(zhǎng)抑制效果不明顯，在其他雜草生長(zhǎng)都被有效抑制的情況下，其重要值的百分比反而增加。在實(shí)際調(diào)查中，所有雜草的數(shù)量均是減少的。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

在自然界中，植物與植物之間的相互關(guān)系是普遍存在的。林藥復(fù)合系統(tǒng)的“林”和“藥”的選擇必須根據(jù)科學(xué)規(guī)律考慮種間關(guān)系，考慮它們之間的相互作用是促進(jìn)效應(yīng)、中性效應(yīng)，還是抑制效應(yīng)，物種選擇應(yīng)避免競(jìng)爭(zhēng)排斥、化學(xué)他感，盡量選擇互惠共生的種間關(guān)系。林下植物數(shù)量和種類(lèi)均增加，生物活動(dòng)頻繁，根際間物質(zhì)與能量交換加快，均有可能擴(kuò)寬營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的獲得渠道和加強(qiáng)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的保持能力。另外，土壤容重改善和田間持量加大也是土壤營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)保持能力增強(qiáng)的重要原因之一，它們之間是相輔相成、相互促進(jìn)的。

膠藥間種是在橡膠群落中人為扶持藥材植物作為優(yōu)勢(shì)種的復(fù)合系統(tǒng)，是一種多組分、多功能、多效益的人工復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)。膠藥有機(jī)結(jié)合、立體種植，既能彌補(bǔ)橡膠生產(chǎn)周期長(zhǎng)、見(jiàn)效慢的缺點(diǎn)，獲得較高的經(jīng)濟(jì)效益，又能解決藥材生產(chǎn)與大田作物爭(zhēng)地的矛盾，滿足市場(chǎng)需求，還能夠增加生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，提高生態(tài)保護(hù)功能。

3.2 結(jié)論

本研究表明：⑴ 橡膠林下環(huán)境適合黃精生長(zhǎng)，在種植過(guò)程中未出現(xiàn)明顯的化學(xué)他感與相互競(jìng)爭(zhēng)現(xiàn)象；⑵ 膠藥間種后的土壤容重、田間持水量、土壤養(yǎng)分含量這些生態(tài)指標(biāo)均有所改善，雜草防除效果明顯；⑶ 橡膠林—黃精復(fù)合系統(tǒng)對(duì)于林下生態(tài)小環(huán)境有積極的調(diào)節(jié)功能。

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