杉木林下套種雷公藤對林地土壤理化性質(zhì)的影響

王庭雄

(福建省連江國有林場，福建 連江 350500)

目前，我國大部分的國有林場存在許多未利用的空地，因此開展新型的林-林、林-草之間的套作是改善的重要措施之一。林下套種就是利用林中樹木之間的間隙和林陰優(yōu)勢種植耐陰喜涼的植物，合理的林下套種不僅可以促進于林下植物生長還可以促進原有林木生長，從而得到共贏[1]。杉木林是傳統(tǒng)的針葉林，因其郁閉度較高，林下植被單一且林中空地較多。在杉木林里可林下套種的種類繁多，目前國內(nèi)已有許多成功案例。如廣西國有高峰林場在杉木近熟林下套種了香梓楠、華蓋木、閩楠3種珍貴木材樹種[2]。福建南平政和縣在杉木林下套種一種特殊的根莖植物—七葉一枝花即重樓[3]。福建三明沙縣在杉木林下套種耐陰的珍貴抗癌藥材樹種紅豆杉[4]。

雷公藤(TripterygiumwilfordiiHook. f.)衛(wèi)矛科，雷公藤屬，廣泛分布于我國東南部，喜較為陰涼的山坡，最適宜在偏酸性、土層深厚的砂質(zhì)土和黃壤土上生長[5]。是傳統(tǒng)的優(yōu)良中藥材，性苦、寒，具有清熱解毒、祛風(fēng)通絡(luò)、舒筋活血等功效，用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腎炎、紅斑狼瘡、血小板減少性紫癜等[6-7]。因為它的特殊藥用功效價值，使得雷公藤在我國南方各省市獲得廣泛的栽培與種植。一般的雷公藤種植有苗圃地種植和山地種植2種，苗圃地種植雖然可以滿足人們對量的需求，但其有效成分含量不如山地種植的高，綜合的經(jīng)濟效益不高。山地種植藥效相對較好，但種植方式、培育措施相對復(fù)雜。林地的理化性質(zhì)受林分種類的影響，同時其在一定程度上會對林分起到反作用的影響。合適的土壤條件對林分的促進作用是顯著的，尤其是在林分較為單一的林地里表現(xiàn)得更為明顯。近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的發(fā)展，林分與林分、林分與灌草之間的結(jié)合更加緊密。在之前的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，雷公藤喜陰涼山坡，杉木純林中有大量空地，本文將二者有機結(jié)合，采用杉木林下套種雷公藤來探討雷公藤對杉木林林地土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于福州市連江國有林場大樟工區(qū)，平均海拔370m，年平均氣溫16～18℃，極端最低氣溫-5.9℃，極端最高氣溫35.6℃，年降水量1743.1mm，無霜期年平均242d。

1.2 試驗材料

試驗林地為沿海丘陵立地亞區(qū)，土壤類型暗紅壤，壤土肥力中等。供試林地小班為00505030杉木成熟林，郁閉度0.8，雷公藤為16年種植，長勢良好。套種前對供試林進行全面松土、除草等撫育管理措施。雷公藤種植株間距均為1m×1m，杉木的株間距均為2m×2m。

1.3 試驗方法

環(huán)刀法——測容重、毛管孔隙(%)、非毛管隙度(%)、總孔隙(%)、最大持水量(mm)、毛管持水量(mm)、最小持水量(mm)、非毛管持水量；[8]消煮法——測全磷、全鉀；電位法——測pH。

2 土樣采集與測定

2.1 土樣采集

試驗設(shè)置3個雷公藤處理和3個對照處理：上坡(處理1)、中坡(處理2)、下坡(處理3)，每個處理設(shè)置取3個土樣為3個重復(fù)，共12個小樣，每個土樣地取0～20cm、20～40cm。

取樣時，因雷公藤屬于淺根性藤本灌木，大量根系集中在0～10cm，而且林地有坡度，所以首先取樣時先要表土鋤平，接著采用100cm3的環(huán)刀取土樣帶回實驗室(注意，此處所取的土壤的量一定要夠下面的檢測實驗)，于陰涼處風(fēng)干，除去枯枝和石塊、雷公藤根系。

2.2 持水量計算[9]

最大持水量(mm)=0.01×土層厚度(cm)×土壤密度(Mg/m3)×最大持水量(g/kg)/水的密度(Mg/m3)(1)

毛管持水量(mm)=0.01×土層厚度(cm)×土壤密度(Mg/m3)×毛管持水量(g/kg)/水的密度(Mg/m3)(2)

田間持水量(mm)=0.01×土層厚度(cm)×土壤密度(Mg/m3)×最小持水量(g/kg)/水的密度(Mg/m3)(3)

非毛管持水量=最大持水量(mm)-毛管持水量(mm)(4)

2.3 結(jié)構(gòu)指標(biāo)測定[9]

式中W指土壤含水量；V指環(huán)刀的容積；G0指鋁盒的重量；G1指鋁盒及濕土的重量。

毛管空隙(體積%)=0.1×毛管持水量(g/kg)×土壤密度(Mg/m3)/水的密度(Mg/m3)(6)

非毛管空隙(體積%)=0.1×[最大持水量(g/kg)-毛管持水量(g/kg)]×土壤密度(Mg/m3)/水的密度(Mg/m3)(7)

總孔隙(體積%)=非毛管孔隙(體積%)+毛管孔隙(體積%)(8)

2.4 養(yǎng)分含量指標(biāo)測定

采用凱氏定氮法測定土壤中的氮[10]、采用碳酸鈾熔融測定全磷[11]、堿熔法測定全鉀[11]、鹽酸-硫酸浸提法測定有效磷[11]、乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀[12]、容量分析法測定有機質(zhì)[13]、用電位法測定土壤pH[14]。

3 數(shù)據(jù)分析

采用WPS2019軟件和SPSS軟件對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，采用單因素方程分析以檢驗不同處理之間的差異顯著性(P=0.05)[15]。

4 結(jié)果與分析

4.1 對土壤水分的影響

由表1、2可知，在間種后土壤在0～20cm、20～40cm深度中的最大持水量、非毛管持水量、田間持水量、毛管持水量等指標(biāo)均有一定程度的提高。在間種后土壤在0～20cm的上坡對照空地最大持水量、非毛管持水量、田間持水量、毛管持水量分別提高了28.76%、8.45%、19.31mm、20.3mm，中坡分別提高了23.96%、8.78%、4.48mm、20.3mm，下坡分別提高了25.73%、8.32%、12.4mm、17.41mm。在間種后土壤在20～40cm的上坡對照空地最大持水量、非毛管持水量、田間持水量、毛管持水量分別提高了28.76%、8.45%、19.31mm、20.3mm，中坡分別提高了23.96%、8.78%、4.48mm、20.3mm，下坡分別提高了25.73%、8.32%、12.4mm、17.41mm。結(jié)果表面在杉木林下間種雷公藤后可有效提高當(dāng)?shù)赝寥赖某炙俊?/p>

表1 不同處理的0～20cm深度土壤水分含量指標(biāo)

表2 不同處理的20～40cm深度土壤水分含量指標(biāo)

續(xù)表2

4.2 不同處理對土壤容重和孔障度的影響

從表3、4可以看出，間種后在0～20cm、20～40cm土層的土壤容重有不同程度的降低，而總孔隙度、毛管孔腺度均有不同程度的提高。其中0～20cm土層上坡、中坡、下坡間種雷公藤與空地相比，土壤容重比對照分別降低了0.08g/cm3、0.2g/cm3、0.24g/cm3，總孔隙度分別提高了14.42%、10.52%、12.83%，毛管孔隙度分別提高了10.24%、7.57%、8.7%。20～40cm土層上坡、中坡、下坡間種雷公藤與空地相比，土壤容重比對照分別降低了0.2g/cm3、0.27g/cm3、0.08g/cm3，總孔隙度分別提高了11.52%、5.34%、8%，毛管孔隙度分別提高了6.15%、-1.08%、6.04%。通過不同深度的對比，可以發(fā)現(xiàn)間種后的土壤容重和孔隙度向良性方向改變。說明杉木下間種雷公藤，可以改善土壤結(jié)構(gòu)。

表3 不同處理的0～20cm深度土壤容重和孔隙度

表4 不同處理的20～40cm深度土壤容重和孔隙度

4.3 不同處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

從表5、6可以看出，間種后在0～20cm土層的有效氮在上坡、中坡、下坡分別減少了20.59mg/kg、19.65mg/kg、15.75mg/kg，有效磷在上坡、中坡、下坡分別減少了1.1mg/kg、1.62mg/kg、0.62mg/kg。速效鉀在上坡、中坡、下坡分別減少了0.2mg/kg、2.62mg/kg、0.42mg/kg，有機質(zhì)在上坡、中坡、下坡分別減少了6.77g/kg、1.64g/kg、1.01g/kg，ph值在在上坡降低了0.06、中坡增加了0.24、下坡降低了0.07。間種后在20～40cm土層的有效氮在上坡、中坡、下坡分別減少了23.13mg/kg、14.53mg/kg、11.88mg/kg，有效磷在上坡、中坡、下坡分別增加了0.03mg/kg、1.41mg/kg、3.85mg/kg，速效鉀在上坡、中坡、下坡分別減少了0.67mg/kg、1.45mg/kg、0.56mg/kg，有機質(zhì)在上坡、中坡分別減少了5.95g/kg、1.33g/kg，在下坡增加2.21g/kg，pH在上坡增加了0.04、中坡降低了0.08、下坡降低了0.19。而杉木林下套種雷公藤的林地土壤的有效氮、有效磷、速效鉀、有機質(zhì)含量略低于對照，可能是由杉木產(chǎn)生的凋落物數(shù)量少，分解速度慢，雷公藤的吸收量大于養(yǎng)分歸還量[16]。這些養(yǎng)分循環(huán)的改變在林地中作用不能單憑現(xiàn)階段的略微降低來看?？傮w來說，我們在林下引進了雷公藤，這增加了該林地的物種豐富度，也就增加了這個群落的復(fù)雜性。養(yǎng)分循環(huán)在生物群落里的改變只是一時的，總的還是要遵循物質(zhì)守恒規(guī)律，但物種豐富度越高，物質(zhì)的種類越多，其生態(tài)的穩(wěn)定性也就越強。

表5 間種對0～20cm土層土壤養(yǎng)分含量及 pH 的影響

表6 間種對20～40cm土層土壤養(yǎng)分含量及pH的影響

5 討論與結(jié)論

杉木林由于生長速度較快，成材率較高，其造林面積在我國南方一直保持著領(lǐng)先。其林下的充足空地如何進一步的利用成為了當(dāng)前杉木林栽培的重點研究方向。目前，人們已經(jīng)通過杉木林下套種不同的藥用作物來改善杉木林的生態(tài)環(huán)境和增加經(jīng)濟效益。雷公藤作為一種重要的且具有經(jīng)濟價值的中藥材，人們對它的需求越來越大，但結(jié)合其耐陰喜涼的特性將其套種在杉木林下的研究還比少。文章通過對比試驗研究測定了有無套種雷公藤的林下土壤的持水量、孔隙以及養(yǎng)分的差異發(fā)現(xiàn)，杉木林下套種雷公藤不但可充分利用林下空間，還可以改善林地的通風(fēng)透光環(huán)境，增加凋落物的數(shù)量及化學(xué)組成，有效提高土壤保水和持水能力，改善土壤結(jié)構(gòu)，而且還可以有效阻擋林下雜草生長，同時使之更適合杉木生長。雷公藤的根系深入杉木林下，充分的利用了杉木林下陰涼的特性，同時其根系在扎根時，由于根系空間的需要，也改變了林地里的土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)果表明，杉木林下雷公藤的套種的確改善了杉木林地的土壤水文條件，對于杉木的生長、成才是有積極作用的。