撂荒地刺五加栽培對土壤物理性狀的影響分析

段義字，王可壯，汝海麗，王 輔

平?jīng)鍪兴帘３挚茖W(xué)研究所，甘肅 平?jīng)?744000

近年來，隨著城鎮(zhèn)化建設(shè)，農(nóng)村勞動力大量流失，偏遠山區(qū)耕地因勞動力不足而出現(xiàn)撂荒現(xiàn)象。撂荒耕地在一段時間內(nèi)不種植作物會造成土壤疏松程度降低、土地板結(jié)、蓄滲降雨徑流能力減弱，土壤養(yǎng)分流失、理化性狀發(fā)生變化，細溝侵蝕和面蝕現(xiàn)象逐漸加重，造成較為嚴重的水土流失。2018年初，華亭市安口鎮(zhèn)楊安村示范栽培藥用水保兼用型灌木刺五加，通過采摘嫩葉、嫩芽和根皮入藥等措施，提高刺五加經(jīng)濟效益，不僅增加了當?shù)刂兴幉脑耘嗥贩N和撂荒耕地的生產(chǎn)效益，而且有利于減輕坡耕地水土流失。2020年初，筆者以該基地為依托，研究2年生刺五加在撂荒耕地生長狀況及其對土壤物理性狀的影響情況，以期優(yōu)化其栽培和管理措施，提高土地資源利用效率，進一步擴大栽培面積，為當?shù)爻掷m(xù)栽培和穩(wěn)定脫貧成果提供技術(shù)支持。

一、研究區(qū)概況及刺五加經(jīng)濟效用

研究區(qū)位于甘肅省華亭市安口鎮(zhèn)陽安村，地處黃土丘陵溝壑區(qū)和土石山區(qū)交匯地帶，地勢西高東低，平均海拔1 942m，無霜期164d，年平均氣溫7.9℃，年極端最低溫度-22℃、極端最高溫度26℃，≥10℃的活動積溫3 200℃，年日照時數(shù)2 100h左右，年平均降水量625mm，多集中于7、8、9三個月，氣候環(huán)境溫涼陰濕，地下水位較高，水資源豐富。土壤以灰褐土為主，區(qū)域植被覆蓋率達到30%。近年來，該村學(xué)習(xí)本市馬峽、策底等鄉(xiāng)（鎮(zhèn)）種植中藥材的經(jīng)驗[1]，嘗試規(guī)范化集中栽培中藥材刺五加，依托藥材基地發(fā)展特色產(chǎn)業(yè)，建設(shè)生態(tài)美麗鄉(xiāng)村。

刺五加（Acanthopanax senticosus(Rupr.Maxim.)Harms）別名坎拐棒子、老虎潦、一百針，為五加科五加屬多年生灌木，高1～6m，分枝多，喜溫暖濕潤氣候，耐寒、耐微蔭蔽，具有抗炎殺菌、增強免疫力、降血壓、祛濕止痛、調(diào)節(jié)機體紊亂、補中益精、活血去瘀、健胃利尿等功效，種子可榨油、制肥皂，嫩芽可食用，是優(yōu)質(zhì)的山野菜，也是優(yōu)質(zhì)的制茶原料，根及根莖或莖，春、秋二季采收。刺五加根的提取物和甙類均有抗疲勞作用，能拮抗羅布毒素C的抑制免疫的作用，對蜱媒腦炎有特殊的抗病毒免疫力，提取物能增加毛細血管在低氣壓下的防御能力。

二、研究方法

（一）土壤物理性狀的測定

根據(jù)刺五加栽培時間和生長情況，2020年3月，在試驗示范點選取具有代表性的地塊，以撂荒地復(fù)耕種植玉米休閑地為對照，分別在刺五加林地和玉米休閑地挖取60cm深的土壤剖面并用環(huán)刀每20cm采取土壤樣品，帶回實驗室測定。參照《森林土壤水分-物理性質(zhì)的測定》（LY/T1215—1999）測算刺五加林地和撂荒復(fù)耕玉米休閑地土壤容重、最大持水量、毛管持水量、非毛管孔隙度、毛管孔隙度、總孔隙度等土壤物理特性[2]。

（二）刺五加地下生物量測定

選取標準地具有代表性的刺五加標準木，采用挖掘收獲法采樣，小心去除根系旁邊浮土，避免損傷根系，挖出后，觀察根系顏色、性狀、大小、分布等特征并做記錄，用游標卡尺和天平分別測定0～10cm、10～20cm、20～30cm、30～40cm根系根幅、長度、粗度、數(shù)量、鮮重等數(shù)據(jù)，測量結(jié)束后帶回，放入烘箱在85℃下烘48h至恒重，測量根系干生物量。

（三）土壤含水量測定

2020年3月中旬，分別在刺五加林地和玉米休閑地用1.2m土鉆按照20cm分層取樣，每層2個重復(fù)，取樣深度60cm，稱重后帶回化驗室再用105℃烤箱烘烤12h至恒溫，稱其干重并計算土壤含水量。

（四）土壤機械組成測定

分別取刺五加林地和玉米休閑地60cm剖面混合土1 000g 帶回實驗室，風(fēng)干后用5mm、2mm、1mm、0.5mm、0.25mm孔徑土壤篩進行分篩并記錄各孔徑干土重量。

三、結(jié)果與分析

（一）刺五加林地土壤物理性質(zhì)分析

1.土壤容重和土壤孔隙度。土壤容重和土壤孔隙狀況是土壤物理性質(zhì)的基礎(chǔ)，也是評價土壤堅實度和結(jié)構(gòu)特征的重要指標。土壤容重越小說明土壤空隙數(shù)量多[3]，比較疏松，結(jié)構(gòu)性好，土壤的水分、空氣、熱量狀況良好，有利于植物根系和地下生物量生長。測定結(jié)果表明，隨著土層深度的增加，刺五加和玉米休閑地土壤容重亦隨之增大，但0～60cm刺五加林地土壤容重均小于玉米休閑地；隨著土層深度的增加，刺五加和玉米休閑地土壤總孔隙度呈下降趨勢，但刺五加林地與玉米休閑地0～20cm、40～60cm土層土壤總孔隙度和毛管孔隙度變化不大，20～40cm刺五加林地土壤總孔隙度較玉米休閑地提高13.3%。從土壤孔隙度和土壤容重狀況綜合分析，0～40cm刺五加林地表層土壤疏松，土壤團粒結(jié)構(gòu)明顯優(yōu)于對照玉米休閑地，40～60cm底層土壤孔隙度變化較小，這是由于刺五加為移栽2年生植株，其生長發(fā)育根系主要分布于0～40cm土層中，深層根系分布少，對土層物理性狀影響小，因而土壤總孔隙度和土壤容重變化較小，隨著生長年限的增加，刺五加根系的拓展，根量亦隨之增加，其在保持淺層土壤物理性狀、改良土壤結(jié)構(gòu)效應(yīng)將逐漸明顯。

2.土壤含水量與土壤貯水量。土壤水是土壤的最重要組成部分，是植物生長發(fā)育所需水分的主要來源[4]。測定結(jié)果表明，刺五加林地0～60cm土層中土壤平均最大持水量、土壤貯水量、土壤體積含水量均大于玉米休閑地，隨著土層深度的增加，土壤最大持水量、土壤貯水量、土壤體積含水量亦隨之增加：0～40cm土層中，刺五加林地最大土壤持水量達到864.9g/kg，玉米休閑地為788.15g/kg；0～40cm土層刺五加平均土壤含水量為16.7%，玉米休閑地為17.8%，刺五加林地表層0～20cm土壤水分含量低于玉米休閑地，其中刺五加林地為16.14%，玉米休閑地為18%。這是由于刺五加林地土壤孔隙度較大，土壤通氣透水性良好，刺五加植株萌動和生長發(fā)育，土壤水分蒸散量大于玉米休閑地。0～60cm土層刺五加林地非毛管孔隙為15.24%，玉米休閑地為9.78%，進一步說明刺五加林地通氣性優(yōu)于玉米休閑地。

3.土壤機械組成。通過對刺五加樣地0～60cm風(fēng)干土樣分析，＞5mm粒徑土粒占土樣總重的31.3%，2～5mm粒徑土粒占35.8%，＜0.5mm粒徑土粒重量占土樣總重的7.25%，0～60cm土層的土壤機械組成0.25～2mm粒徑土壤顆粒占總重的29.05%，＜0.25mm僅占3.85%，土壤中砂粒含量較高，表明土壤具有較好的通氣透水性。隨著生長年限的增加，刺五加根系生長發(fā)育對土壤機械組成的影響越來越大，其在增加地表徑流入滲、減輕坡面土壤侵蝕的作用越來越明顯。

（二）刺五加根系垂直分布特征

隨著土層深度的增加，刺五加細根生物量表現(xiàn)為較大變化，其中10～20cm土層中不同徑級根量和長度均大于其他土層，總根長是20～30cm土層的1.9倍，是30～40cm土層的9.8倍，根量占總根量的59.6%；從不同徑級情況來看，小于1mm的毛根長度和根量均大于其他徑級，根長占總根長的66.7%，根條數(shù)占總量的85.7%，進一步說明刺五加根系主要分布在0～20cm土層中，表現(xiàn)為淺根性灌木生長發(fā)育特性，該層次中土壤根系的分布更有利于改良林地表層土壤結(jié)構(gòu)，改善土壤環(huán)境，提高土壤孔隙度，增加林地對降水和地表徑流的蓄存和利用能力。根據(jù)實地調(diào)查，刺五加植株以叢生為主，平茬栽植的根系在植株分蘗形成新的枝條后原有主根死亡，但新的根系分蘗能力強，單株分蘗枝條數(shù)達到3～5株。

（三）刺五加枝條生長情況

根據(jù)刺五加生長特性及其灌木類植物生物學(xué)特性，2018年初春栽植野生刺五加后對其地上部分進行平茬處理，以減少地上植株無效水分消耗而影響地下根系的生長發(fā)育和成活率。據(jù)典型調(diào)查，當年枝條生長長度平均達到70cm，2019年平均達到110cm，2年生叢植分蘗枝條數(shù)3～5個，樹冠冠幅平均達到95cm。刺五加在地下根部分蘗的同時，距離地面80cm的上年春枝亦分生二級枝條，長60～80cm，冠幅達到90～120cm，增加了枝條密度，有利于截留降雨、緩釋雨滴對地面的擊濺侵蝕。

四、結(jié)論與討論

第一，隨著土層深度的增加，刺五加林地土壤容重亦隨之增大；刺五加根系水平拓展范圍及生根量隨生長年限增加而增加，其在保持淺層土壤物理性狀、改良土壤結(jié)構(gòu)方面顯示良好的效應(yīng)。土壤最大持水量、土壤貯水量、土壤體積含水量亦隨之增加，0～40cm土層中，刺五加林地最大土壤持水量達到864.9g/kg，玉米休閑地為788.15g/kg，刺五加林地表層土壤水分含量低于玉米休閑地；0～60cm土層刺五加林地非毛管孔隙為15.24%，玉米休閑地為9.78%。

第二，0～60cm風(fēng)干土樣中，土壤中砂粒含量較高，隨著土層深度的增加，刺五加細根生物量變化較大，其中10～20cm土層中不同徑級根量和長度均大于其他土層，總根長是20～30cm土層的1.9倍，是30～40cm土層的9.8倍，根量占總根量的59.6%；從不同徑級情況來看，小于1mm的毛根長度和根量均大于其他徑級，根長占總根長的66.7%，根條數(shù)占總量的85.7%，表現(xiàn)為淺根性灌木生長發(fā)育特性。

第三，平茬處理后，當年枝條生長長度平均達到70cm，次年平均達到110cm，2年生叢植分蘗枝條數(shù)3～5個，樹冠冠幅平均達到0.95cm。

第四，刺五加作為藥用水土保持兼用型灌木樹種，豐富了當?shù)刂兴幉脑耘嗥贩N；藥用刺五加在緩坡撂荒耕地等高帶狀栽培形成生物埂，有利于攔蓄上坡位地表徑流和泥沙。

第五，刺五加作為藥用、水土保持兼用型灌木樹種，豐富了當?shù)刂兴幉脑耘嗥贩N，在當?shù)爻掷m(xù)脫貧富民、增加農(nóng)民經(jīng)濟收入、建設(shè)生態(tài)美麗鄉(xiāng)村、優(yōu)化土地利用結(jié)構(gòu)等方面具有較好的典型示范作用。同時，藥用刺五加在緩坡撂荒耕地等高帶狀栽培有利于層層攔蓄上坡位地表徑流和泥沙，使之成為溫涼陰濕山區(qū)復(fù)合型水土保持經(jīng)濟植物，具有良好的生態(tài)經(jīng)濟發(fā)展前景。