油茶幼林林藥間種對林分氣溫、光照的效應(yīng)研究

左繼林，周文才，黃建建，陳 忠 ，盧 信

（1.江西省林業(yè)科學(xué)院，江西 南昌 330013；2.江西省上高縣林業(yè)局，江西 宜春 336400；3.江西省鑫隆農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司，江西 宜春 336415）

0 引言

間作是利用林下土地資源和林陰空間優(yōu)勢，在林冠與樹木間隙開展農(nóng)、牧、草、藥等多種項目的主體復(fù)合生產(chǎn)經(jīng)營，從而形成多物種共棲、多層次配置、多時序組合、物質(zhì)多級循環(huán)利用的高效生產(chǎn)體系［1］，是一種典型的現(xiàn)代生態(tài)林業(yè)模式［2］。油茶幼林地復(fù)合經(jīng)營不但符合生態(tài)經(jīng)營的要求，而且可通過人為調(diào)整林地植被層面的高度、厚度及面積，達到改善林內(nèi)空氣溫度、光照強度、土壤溫度，提高空氣濕度的效應(yīng)，為油茶幼林生長發(fā)育創(chuàng)造一個較好的小生境氣象因子，從而增加林地土壤養(yǎng)分含量與促進油茶的生長發(fā)育，并提高土地的利用率與油茶生產(chǎn)的經(jīng)濟效益［3］。

目前，有關(guān)油茶（Camellia oleifera）林間種植后對油茶生長、土壤養(yǎng)分及間種作物經(jīng)濟效益等的研究較多［4-12］，而間種魚腥草（Houttuynia cordata）、草珊瑚（Sarcandra glabra）、平臥菊三七（Gynura procumbens）等中草藥的研究只有少量文獻報道，尤其對間種中草藥對微域氣象因子影響的研究更少［13-16］。實踐表明，油茶間種中草藥對比農(nóng)作物而言效益要高數(shù)倍［6］，尤其是黃精等塊莖類藥品近年來市場價值日增；此外，多年生塊莖類中草藥由于林地內(nèi)生長至收獲期較長，可較長時間改善林地的小生境氣象因子。因此，項目組對間種4種塊莖類中草藥后林地秋季日不同時段與不同地面高度的氣溫與光照強度進行監(jiān)測，分析不同中草藥間作的林地氣象生態(tài)效應(yīng)，旨在探索改善油茶幼林期夏秋季節(jié)合理林藥間作的氣象保障技術(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于江西省鑫隆農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司江西省宜春市上高縣（114.38°E，27.8°N） 泗溪鎮(zhèn)馬岡村基地，為中亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候區(qū)，年均氣溫 17.6 ℃，年均日照1710 h，無霜期256 d，年均相對濕度80%，年降水量1642.7 mm。該試驗地地貌為丘陵崗地，海拔約140 m，以紅壤為主，土壤較肥沃深厚。2017年春季，基地采用長林40號油茶良種2年生裸根苗造林，株行距2 m×3 m，常規(guī)撫育管理。

自2018年以來，公司在油茶幼林間種了千斤 拔（Flemingia prostrate Roxb f ex Roxb）、黃 柏（Phellodendron chinense）、郁金（Curcuma wenyujin Chen Y H et Ling C）、粉防已（Stephania tetrandra Moore S）等中草藥，獲得了良好的經(jīng)濟效益，對周邊縣市油茶幼林期的生長管理發(fā)揮了積極的社會效應(yīng)。間種的千斤拔與黃柏株型直立而間種密度大，千斤拔枝密葉大；而黃柏枝細葉小，植株較高；郁金株型開張，枝葉肥大，間種密度稀而植株低矮；粉防已柱狀窄冠，葉片繁密，林地間種密度稀但植株高大。由于油茶新造林密度較大，隨著樹體與冠幅的不斷增大，間種只宜在前4年。

1.2 試驗設(shè)計及材料

2019年8月上旬在試驗地開展間作試驗，在油茶行間種植千斤拔、黃柏、郁金、粉防已4種中草藥。間種設(shè)計如表1。同時設(shè)置清耕（對照）區(qū)，各小區(qū)隨機排列，3次重復(fù)，共12個小區(qū)，試驗小區(qū)面積約333.4 m2，各小區(qū)間隔10 m。間作物帶距油茶樹蔸60 cm外，間作前對林地進行清理與施基肥，各處理與施肥情況見表1。2020年9月調(diào)查時粉防已平均高度1.6~1.8 m，黃柏株高度1.8~2.0 m，千斤拔高度1.2~1.4 m，郁金平均高1.3~1.6 m；間種中草藥的油茶樹平均樹高1.27~1.49 m，冠幅0.90~1.13 m2，郁閉度0.3以下， 間種暫不會影響油茶生長。

表1 油茶幼林中草藥套種一覽表

1.3 觀測方法

觀測儀器為美國HOBO U 12溫度/濕度/光照/外部數(shù)據(jù)記錄儀。觀測時間為2020年9月，分別于凌晨0∶00~6：00（T1）、上午6∶00~11∶00（T2）、中午11∶00~13∶00（T3）、下午13∶00~16∶00（T4）、傍 晚16∶00~18∶00（T5）、晚 上18∶00~24∶00（T6）進行油茶林地間作氣象因子空氣溫度、光照強度的觀測，觀測離地高度分別為0、10、20、50、100 cm，各個間作區(qū)組同步測定，選取9月上、中旬5日晴好天氣觀測數(shù)據(jù)并進行分析。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

數(shù)據(jù)處理和作圖采用Microsoft Excel 2007進行，相關(guān)統(tǒng)計分析采用DPS 7.55等進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 間種不同中草藥對油茶林地不同高度的氣溫、光照的影響

幼林油茶秋梢的生長與9月份林地溫度變化相關(guān)［15］。氣溫變化受到太陽輻射的影響，間作植物可影響林地的太陽輻射，從而改變林地不同高度的氣溫。太陽輻射強度隨時間變化，林地不同層間的空氣溫度也隨之變化，不同間作物由于生長高度不同，其油茶林間種不同離地高度的空氣溫度變化也不一致。

由表2可知，油茶林間種不同草藥后0~100 cm各地面高度的氣溫值差異明顯，間種各中草藥后林地氣溫總體表現(xiàn)為降低。0~100 cm高度日均氣溫比CK降低0.22~3.10 ℃；其中地面間種中草藥的比CK降溫0.85~2.69 ℃；離地10 cm高度的比CK降溫0.68~2.38 ℃；離地20 cm高度的降低強度最大，降溫0.84~3.10 ℃；離地50 cm高度以上的降溫效果減弱，降溫0.22~2.81 ℃。地面、離地10 cm、離地20 cm、離地50 cm高度，中草藥調(diào)節(jié)林間空氣溫度能力均為：黃柏＞千斤拔＞郁金＞粉防已＞CK，而離地100 cm高度的則為：黃柏＞粉防已＞郁金＞千斤拔＞CK；間種黃柏的氣溫最低，并與粉防已、郁金、CK差異顯著；黃柏、千斤拔、郁金與粉防已的平均日氣溫比CK分別降低了2.34、1.12、0.18、0.15 ℃。不同地面高度的溫差變化依次為千斤拔＞黃柏＞郁金＞粉防已，而CK的各地面高度的溫度最高。

表2 油茶林間種不同草藥后林地不同高度的氣溫日均值 ℃

在植物生長發(fā)育過程中，光合作用與光照強度密切相關(guān)， 其影響到產(chǎn)量的高低以及品質(zhì)的好壞［16］。在實際生產(chǎn)中，復(fù)合經(jīng)營模式不同程度地降低了系統(tǒng)內(nèi)的光照強度，間種作物種類與栽植密度影響光照強度的分配。

由表3可知，間種后林間光照強度在地面為：黃柏＜千斤拔＜郁金＜CK＜粉防已；離地10 cm與離地20 cm高度為：黃柏＜郁金＜千斤拔＜CK＜粉防已；離地50 cm高度為：黃柏＜千斤拔＜CK＜郁金＜粉防已；離地100 cm高度為：黃柏＜郁金＜CK＜粉防已＜千斤拔。光照強度大體隨著地面高度而增強，油茶林間種其他草藥后不同地面高度的光照強度差異明顯。其中，平均光照強度以黃柏的最低，粉防已的最高，間種黃柏、郁金、千斤拔的林間光照強度分別比CK降低85.92%、39.90%、29.94%，黃柏與CK差異顯著。因此，間種黃柏林地的光照強度最低，其次為千斤拔與郁金；不同地面高度的光照強度變化以千斤拔最大，其次為郁金、黃柏，光照變幅最小的為粉防已。

表3 油茶林間種不同草藥后林地不同高度的光照強度平均值 lx

光照與溫度密切相關(guān)，由表2和表3可以看出：4種間種模式的平均光照強度越小的，則林間的平均溫度越低，如黃柏間種模式；間種粉防已的光照強度最大，其林間平均氣溫也最高，是黃柏的1.08倍；而在地面不同高度則表現(xiàn)為各間種層光照強度越強氣溫越高的現(xiàn)象。

2.2 間作中草藥對油茶林地不同高度全日各時間段氣溫、光照的影響

圖1a表明，間種中草藥對9月地面全日各不同時段的溫度均有影響。間種粉防已、黃柏與千斤拔后地面上午、中午、下午與傍晚的氣溫均較CK降低，其中黃柏在中午、下午時段較CK氣溫降低幅度最大，比CK分別降低7.90與5.09 ℃，差異顯著（P＜0.05）；粉防已、黃柏、千斤拔的氣溫日均值分別比CK降低0.85、2.69、2.34 ℃。

圖1b中，間種中草藥均能降低離地10 cm高度上午、中午時段的氣溫。其中，間種黃柏比CK可在上午、中午、下午與傍晚時段降低氣溫，且在中午與下午降幅最大，分別比CK低6.20與4.72 ℃，達到顯著差異（P＜0.05）；其次為間作郁金、粉防已，在中午時段比CK顯著降低2.40、5.34℃（P＜0.05）；間作粉防已、黃柏、千斤拔與郁金的日均氣溫分別比CK降低0.68、2.69、2.38與1.76 ℃。

圖1c中，間種中草藥均可降低離離地20 cm高度上午、中午與下午時段的氣溫，間作黃柏、千斤拔與郁金均在中午與下午降幅最大；間作粉防已、黃柏、千斤拔與郁金的氣溫日均值分別比CK降低0.84、2.69、2.18與1.48 ℃；

圖1d中，間種中草藥除了粉防已外，均能降低離地50 cm高度上午、中午、下午與傍晚時段的氣溫，且在中午、下午與傍晚降幅較大，其中黃柏分別比CK降低5.74、5.98與4.92 ℃；而千斤拔在中午與下午降幅較大，分別比CK降低9.33%與3.99%，達顯著差異（P＜0.05）；黃柏、千斤拔與郁金的氣溫日均值分別比CK降低2.81、1.20與0.22 ℃。

圖1e顯示，間種中草藥后離地100 cm高度凌晨氣溫均高于CK的，差異顯著（P＜0.05），分別比CK高1.01、0.70、1.93、1.41 ℃；間作黃柏在中午、下午與傍晚時段分別比CK低3.93、1.26與1.72℃，其氣溫日均值比CK降低0.70 ℃。

圖1 油茶林間種不同草藥后不同高度的林地日均氣溫

圖2a顯示，9月中旬除粉防已外，間種其他中草藥均能在上午、中午、下午時段不同程度地降低林間地面光照強度；中午時段影響的差異最顯著（P＜0.05），分別比CK降低87.75%、72.31%、52.65%；其次是下午時段，分別降低96.70%、75.08%、58.43%；間作黃柏、千斤拔與郁金日均值比CK分別降低88.97%、73.02%與41.16%。

圖2b中，間種中草藥后均能不同程度地降低離地10 cm高度各時段的林間光照強度；其中郁金、黃柏與千斤拔上午、中午、下午與傍晚的林間降低光照強度降低；黃柏、千斤拔、郁金與CK在中午時段差異顯著（P＜0.05），分別比CK降低88.38%、59.45%、66.07%；黃柏、千斤拔與郁金光照強度日均值分別比CK降低88.24%、56.99%與58.77%。

圖2c中，間作黃柏、千斤拔、郁金上午、中午、下午與傍晚的光照強度降低，間作黃柏在上午、中午時段的林間光照強度分別比CK降低58.90%、80.19%，且差異顯著（P＜0.05）；除了粉防已外，間作黃柏、千斤拔與郁金的光照強度日均值分別比CK降低88.30%、63.22%與65.74%。

圖2d中，間作千斤拔下午與傍晚的光照強度降低，而間作黃柏、郁金上午、中午與下午的光照強度降低，只有黃柏的中午、下午時段的林間光照強度分別比CK降低79.34%、90.06%，且達到差異顯著（P＜0.05）；間作黃柏、千斤拔光照強度的日均值比CK降低84.62%、24.91%。

圖2e顯示，間作4種草藥均能降低下午時段光照強度，與CK相比，間作黃柏、千斤拔與郁金的差異顯著（P＜0.05），分別比對照降低85.97%、32.17%與65.89%；中午時段黃柏與郁金能顯著降低林間光照（P＜0.05），間作黃柏、郁金光照日均值比CK降低80.94%、48.78%。

圖2 油茶林間種不同草藥后不同高度林地日均光照強度

3 結(jié)論與討論

間作系統(tǒng)能降低油茶林內(nèi)空氣溫度與林間光照強度，減小日較差，可有效緩解不良氣候條件對植物生長發(fā)育造成的影響［18-20］。間作植物植株高度、葉面積、形態(tài)結(jié)構(gòu)及種植密度的不同均可導(dǎo)致近地層光、溫、水、氣、風(fēng)等小氣候要素差異，從而形成特有的氣溫與光照等小氣候特征。林地小生境因子是植物生長發(fā)育最重要的因素，分析間種系統(tǒng)中光照強度、風(fēng)速、溫度日較差等微環(huán)境特征，有助于復(fù)合經(jīng)營中依據(jù)植物高度、覆蓋度和植株結(jié)構(gòu)引起的氣象效應(yīng)從而科學(xué)選擇間作植物，達到改善林地氣象因子，促進油茶等經(jīng)濟林木生長的目的［13-16］。

本文中間作中草藥能不同程度降低油茶林秋旱期的氣溫與林間的光照強度，改善幼林的生長小環(huán)境。間種各中草藥后林地不同高度的氣溫總體降低，0~100 cm高度日均氣溫可比CK降低0.22~3.10 ℃，其中離地20 cm高度降低強度最大，離地50 cm高度以上效果減弱。0~100 cm高度日均光照強度比CK降低11.70%~88.97%，其中地面降低強度最大；離地20 cm高度以上，效果減弱。調(diào)節(jié)林間空氣溫度能力為：黃柏＞千斤拔＞郁金＞粉防已＞CK，而調(diào)節(jié)林間光照強度能力為：黃柏＞郁金＞千斤拔＞CK。間種中草藥也能改變林地不同高度1日不同時段的氣溫。地面與離地10 cm高度，間種黃柏在中午、下午時段降幅最大；離地20 cm與離地50 cm高度，黃柏、千斤拔與郁金在中午、下午降低幅度最大；離地100 cm高度，黃柏中午、下午與傍晚的氣溫降低；間種各中草藥后林地氣溫全日時段的溫差變幅減小，不同高度氣溫差異不一致，黃柏在離地50 cm與100 cm高度氣溫變幅最小。間種中草藥也能調(diào)節(jié)林地不同高度1日不同時段的林間光照。郁金、黃柏與千斤拔能顯著降低1日地面中午時段的光照強度，并達到顯著差異；離地20 cm高度，黃柏對上午、中午時段的光照達到顯著差異；離地50 cm高度，千斤拔下午、傍晚時段的光照降低，黃柏對中午、下午時段的光照達到顯著差異；離地100 cm高度，黃柏與郁金對中午、下午時段的光照影響達到顯著差異。

由于油茶林不同生長階段對光照、氣溫需求不同，建議新造林1~2年套種黃柏、千斤拔類高密中草藥林，發(fā)揮其立體遮蔭降溫與增濕效果，而第3年的幼林期可套種郁金或粉防已（新栽較矮）等低矮或稀植類中草藥，從而達到林間透光降溫與林地保墑的效能。

林地秋季溫度因子是影響幼林油茶秋梢生長發(fā)育的重要環(huán)境因子之一。試驗中油茶間作中草藥均能產(chǎn)生調(diào)節(jié)林地氣溫的效應(yīng)，這與高偉等［17-25］在油茶及果樹上的相關(guān)研究結(jié)果一致。黃柏、千斤拔能顯著調(diào)節(jié)0~50 cm高度的空氣溫度，可能與該間種植株的密度較大和高度較高有關(guān)，間種后黃柏、千斤拔植株交錯，枝葉繁密，郁閉度大，從而有效降低了50 cm以下林地氣溫。而粉防已在一定程度上能調(diào)節(jié)離地100 cm高度的空氣溫度，可能與其生長的植株高度有關(guān)，離地100 cm以上枝繁葉茂，但其間種密度較稀。光照是植物生長發(fā)育的基本能源和生長過程中必不可少的因子［17］。本試驗表明：油茶幼林4種間作中草藥都能不同程度降低林間日均光照強度，調(diào)節(jié)林內(nèi)不同高度的光照強度，促進了油茶幼林的秋梢生長，騰維超［3］、高偉［17］等研究油茶+農(nóng)作物間作模式也得出了類似結(jié)論［23］。間種中草藥中，黃柏相對于其他中草藥而言，能降低林地不同高度光照，且光照強度變幅較小，這與黃柏在4種植物中間種的密度最大、植株高度較高相關(guān)。郁金與千斤拔植株生長較矮，只能調(diào)節(jié)離地20 cm以下光照強度，而能調(diào)節(jié)林地100 cm高度光照強度的只有郁金，可能與其葉片肥大平展，葉面反光有關(guān)。粉防已栽種密度稀且窄冠，對林地光照影響最小，光強日變幅也最小。

鑒于油茶林間種的各類中草藥因其不同生長特性（株高、枝葉密度、葉片大小及著生角度等）會對林地的光照、氣溫及濕度等微生境因子產(chǎn)生較強的影響與差異，今后應(yīng)對油茶幼林不同生長階段及其更多品種中草藥間種后的油茶不同生長季節(jié)的溫度、光照、相對空氣濕度等小氣象因子的變化進行觀測與深入研究。