杉木林下套種華山姜生長(zhǎng)情況研究

吳淑梅

(福州市林業(yè)局，福建 福州 350007)

杉木(Cunninghamialanceolata)是南方重要的優(yōu)良用材樹(shù)種，在福建各地大面積種植。其木材具有材質(zhì)較軟、紋理直、耐腐蝕等特點(diǎn)，是建筑、橋梁和家具制造的重要原材料。福州地區(qū)現(xiàn)有杉木林91 524.56 hm2，占全市有林地面積的14.35%，其中生態(tài)林面積占20.05%，商品林面積占79.95%。近年來(lái)，為改革創(chuàng)新經(jīng)營(yíng)機(jī)制，激活集體林業(yè)生產(chǎn)力，優(yōu)化資源結(jié)構(gòu)，大力發(fā)展現(xiàn)代立體林業(yè)，福建各地開(kāi)展了大量杉木林下套種中藥材的試驗(yàn)，如林下套種草珊瑚、多花黃精、雷公藤等[1-3]，但杉木下種植華山姜的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。華山姜(Alpiniachinensis)為姜科山姜屬多年生草本植物，根莖可供藥用，能治胃寒冷痛、噎膈嘔吐、腹痛泄瀉、消化不良等癥，葉鞘纖維可制人造棉；5—7月為花期，開(kāi)白色花，清新淡雅；成熟果為紅棕色，兼具藥用及觀賞價(jià)值；分布于福建、江蘇、云南、貴州等地[4]。國(guó)內(nèi)學(xué)者對(duì)其化學(xué)成分、藥用價(jià)值進(jìn)行研究，而對(duì)栽培技術(shù)研究較少。在杉木林下套種中草藥可以改良土壤，增加有機(jī)質(zhì)含量，豐富林下生物量，實(shí)現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益雙贏。本文對(duì)不同郁閉度杉木林下套種的華山姜葉、根莖、果、種子的生長(zhǎng)情況進(jìn)行觀測(cè)，測(cè)定華山姜的葉面積、葉長(zhǎng)寬比和比葉面積(SLA)等葉片性狀，通過(guò)對(duì)比試驗(yàn)，尋求最適宜華山姜的種植林分環(huán)境，總結(jié)華山姜林下仿野生種植技術(shù)，為發(fā)展福建林下經(jīng)濟(jì)提供新的經(jīng)營(yíng)模式。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)區(qū)位于福建省連江縣，北緯26°03′～26°27′、東經(jīng)119°17′～120°31′，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候，年均氣溫21 ℃，年平均降水量1 500 mm，初霜12月上旬，終霜2月中旬，嚴(yán)霜半個(gè)月左右。冬末至夏初多霧，7—9月份常有臺(tái)風(fēng)襲擊，風(fēng)力一般8～9級(jí)，最大達(dá)12級(jí)以上。森林植被主要類(lèi)型有針葉林、闊葉林、竹林、灌叢等?，F(xiàn)有森林植被絕大部分為人工林，常見(jiàn)的喬木樹(shù)種有濕地松(Pinuselliottii)、杉木、木荷(Schimasuperba)、毛竹(Phyllostachysheterocycla)、火力楠(Micheliamacclurei)等，常見(jiàn)草本主要有五節(jié)芒(Miscanthusfloridulus)、芒萁(Dicranopterisdichotoma)、狗脊(Cibotiumbarometz)等。

2 研究方法

2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)地位于福建省連江國(guó)有林場(chǎng)大樟工區(qū)，為1987年春季營(yíng)造的杉木純林，林分平均胸徑16.9 cm，平均樹(shù)高11.4 m；腐殖質(zhì)層厚7 cm，土層厚度80 cm，立地質(zhì)量Ⅱ級(jí)；海拔290～638 m，坡向西北，平均坡度14°，土壤為紅壤；常見(jiàn)植被有冬青(Ilexchinensis)、琴葉榕(Ficuspandurata)、五節(jié)芒、芒萁等。

2014年對(duì)杉木林進(jìn)行間伐，將林分郁閉度保留為0.4、0.6、0.8。2015年3月開(kāi)展套種華山姜試驗(yàn)。姜種采用相同工區(qū)內(nèi)的健康野生華山姜，株行距1 m×1.2 m，密度約8 000株·hm-2。每穴放帶芽姜種1塊，芽頭向上，覆細(xì)土厚5～6 cm。套種后當(dāng)年8月進(jìn)行除草撫育，之后每年5月和8月進(jìn)行撫育管理。

2.2 樣地設(shè)置與調(diào)查

2016年4月對(duì)不同郁閉度杉木林下套種的1年生華山姜的生長(zhǎng)情況及成活率進(jìn)行觀測(cè)。2020年11月在試驗(yàn)地內(nèi)分別設(shè)立20 m×20 m的固定樣地3塊，在每個(gè)樣地內(nèi)設(shè)立5 m×5 m的樣方測(cè)定華山姜鮮果、種子及地下根莖鮮重。在每個(gè)樣方中全面采收鮮果，選取具有代表性的5叢植株，測(cè)量株高、每叢萌蘗數(shù)、鮮果千粒重等；每個(gè)樣方采挖3～4叢植株并測(cè)量華山姜每叢地下根狀莖鮮重。

在三個(gè)樣地內(nèi)各選取3株長(zhǎng)勢(shì)良好、無(wú)病害的植株，在每株?yáng)|西南北四個(gè)方向各采集5片健康無(wú)病害葉子，每個(gè)樣地共取60片，密封保存，帶回實(shí)驗(yàn)室測(cè)定。使用繪圖尺測(cè)量所有葉片葉長(zhǎng)(除去葉柄，從葉基到葉尖)、葉寬(直尺垂直葉面最寬處)，稱葉鮮重。隨機(jī)選取30片葉子，測(cè)得每片葉片的長(zhǎng)l和寬w，計(jì)算其乘積m；通過(guò)稱紙測(cè)重法[5]算出每片葉面積a，求得30片葉片a/m的均值c，作為測(cè)算葉面積的矯正系數(shù)；用系數(shù)法[6]計(jì)算葉片面積[s=(l×w)×c]；最后將葉片用烘箱進(jìn)行烘干，溫度保持80℃，烘干約48h至恒重后測(cè)量干重。植物的比葉面積公式：SLA=葉片面積(cm2)/葉片干重(g)[7]。

2.3 數(shù)據(jù)處理

使用IBM SPSS Statistics 25對(duì)不同郁閉度林下華山姜的生長(zhǎng)數(shù)據(jù)、葉片性狀進(jìn)行分析，使用Microsoft Office Excel 2007進(jìn)行圖表制作。

3 結(jié)果與分析

3.1 不同郁閉度杉木林下套種當(dāng)年華山姜的成活率及生長(zhǎng)情況

統(tǒng)計(jì)表明，郁閉度0.4、0.6、0.8的杉木林下套種華山姜當(dāng)年成活率都接近100%。郁閉度0.8的杉木林下華山姜的平均每株葉片數(shù)、株高、地下根莖新芽數(shù)等均高于其它兩種，且每株生長(zhǎng)情況較一致；郁閉度0.4的生長(zhǎng)最差。這表明在杉木林下套種華山姜初期，上層林分的郁閉度宜高不宜低。

3.2 不同郁閉度杉木林下套種5 a華山姜的生長(zhǎng)情況

不同郁閉度林下套種華山姜每叢萌蘗數(shù)、株高、每叢根狀莖鮮重、鮮果千粒重、種子千粒重各項(xiàng)指標(biāo)都存在顯著或極顯著差異，表明杉木林郁閉度對(duì)林下種植的華山姜生長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生顯著影響(表1)。

表1 不同郁閉度杉木林下華山姜的生長(zhǎng)情況方差分析

種植5 a的華山姜各項(xiàng)觀測(cè)指標(biāo)均隨著郁閉度的升高而先升高再降低。多重檢驗(yàn)表明，郁閉度0.6和0.4的華山姜每叢萌蘗數(shù)、每叢根狀莖鮮重、株高、鮮果千粒重、種子千粒重均達(dá)到顯著差異，郁閉度0.6和0.8的每叢萌蘗數(shù)、每叢根狀莖鮮重、鮮果千粒重、種子千粒重達(dá)顯著差異。郁閉度0.6時(shí)，林下套種5 a的華山姜生長(zhǎng)效果最好。

表2 不同郁閉度杉木林下華山姜的生長(zhǎng)情況及多重檢驗(yàn)

3.3 不同郁閉度杉木林下套種華山姜的葉片性狀分析

葉是植物進(jìn)行光合作用和制造養(yǎng)分的重要器官，也反映植物對(duì)不同環(huán)境的適應(yīng)所形成的生存策略[7-8]。葉片性狀之間有著相互促進(jìn)或抑制關(guān)系。葉面積大小影響植物光合作用強(qiáng)弱，葉長(zhǎng)寬比反映了植物對(duì)所處環(huán)境溫度和濕度的適應(yīng)力。比葉面積(SLA)是葉屬性中最重要的指標(biāo)之一，直接影響葉面積及葉長(zhǎng)寬比等葉片形態(tài)性狀[7]。比葉面積與植物的生長(zhǎng)速率、葉片光合能力有緊密的正相關(guān)關(guān)系[7-9]。不同郁閉度下華山姜比葉面積、葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬為樣地2>樣地3>樣地1，郁閉度0.4與郁閉度0.6林下華山姜差異顯著(P<0.05)，與郁閉度0.8林下華山姜差異不顯著；葉長(zhǎng)寬比為樣地1>樣地3>樣地2，不同郁閉度間林下華山姜葉長(zhǎng)寬比差異不顯著(表3)?？傮w而言，郁閉度0.6的林下華山姜比葉面積、葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬均最高，葉片生產(chǎn)力均高于其他處理。

表3 不同郁閉度杉木林下華山姜葉片性狀及多重檢驗(yàn)

4 討論

華山姜較耐陰，喜散射光，根系淺，生物量以地上部分為主。本試驗(yàn)中，華山姜在郁閉度為0.8的林下套種成活率最高。5年生華山姜直立莖生物量平均占總量63.54%，葉生物量占9.36%，地下根狀莖生物量占27.05%。地下根莖分布于10～20 cm的土層中，因此華山姜主要吸收土壤上層的水分和養(yǎng)分。不同林下遮陰條件影響華山姜生物量累積，過(guò)高會(huì)因光照不足限制姜的生長(zhǎng)，過(guò)低會(huì)因高溫或強(qiáng)光照灼傷葉片，嚴(yán)重的會(huì)致全葉枯焦、生長(zhǎng)不佳。不同郁閉度杉木林下套種的5年生華山姜各項(xiàng)指標(biāo)差異顯著，郁閉度為0.6的處理華山姜萌蘗數(shù)、株高、地下根狀莖鮮重、產(chǎn)果量均高于其他處理，其比葉面積、葉面積、葉長(zhǎng)、葉寬也高于其他處理。因此，從本次試驗(yàn)來(lái)看，上層杉木林郁閉度為0.6的林下較適宜華山姜生長(zhǎng)。