種植密度和截干高度對(duì)辣木生物量的影響

宗亦臣， 許承榮， 鄒少英， 陳振蘭， 蔡珍鳳， 王清廣， 鄭勇奇

(1.中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 a.林木遺傳育種國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室； b.國(guó)家林業(yè)和草原局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,北京 100091； 2.合浦縣林業(yè)科學(xué)研究所， 廣西 合浦 536000)

辣木(Maringaoleifera)是辣木科(Moringgaceae)辣木屬(Maringa)落葉喬木，高約10 m，起源于印度北部的喜馬拉雅山地區(qū)和27.5°N至27.5°S之間的非洲大陸，在最高氣溫43～47 ℃，最低氣溫-1.1～2.8 ℃，年降雨量760～2200mm的氣候環(huán)境下都可生長(zhǎng)。辣木具有一定的耐旱性，在排水良好、有機(jī)質(zhì)含量高的沖積砂壤土上生長(zhǎng)良好[1]。目前，辣木已被引種到非洲的肯尼亞、坦桑尼亞、尼日利亞、加納，亞洲的斯里蘭卡、菲律賓、馬來(lái)西亞，美洲的墨西哥、古巴、巴西等熱帶、亞熱帶國(guó)家。辣木在我國(guó)的引種歷史可分為三個(gè)階段：19世紀(jì)，辣木被引入澳門； 20世紀(jì)60年代，辣木作為綠化樹種被引種到西南地區(qū)；1978年后，辣木作為藥用植物被引種到云南和福建等省。目前廣東和廣西南部、海南、云南西雙版納及福建廈門等地都有辣木栽培，且栽培的辣木均能正常生長(zhǎng)和開花結(jié)實(shí)[2-5]。辣木是一種具有多種應(yīng)用價(jià)值的經(jīng)濟(jì)林樹種，其根具辛辣味，可替代辣椒作烹飪調(diào)料；幼嫩的莖、葉、莢果可作蔬菜食用；花和樹皮可供藥用；種子可食用和榨油。辣木油是鐘表及精美儀器的潤(rùn)滑油，且對(duì)香氣具有強(qiáng)度的吸收性和穩(wěn)定性，是制造香水的優(yōu)良凝香劑?，F(xiàn)代醫(yī)學(xué)和營(yíng)養(yǎng)學(xué)研究表明，辣木的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值豐富，其葉片和嫩枝中的VC含量是柑橘的6倍，VA含量是胡蘿卜的4倍，鈣和蛋白質(zhì)含量是牛奶的4倍和2倍，鐵含量是菠菜的4倍，鉀含量是香蕉的10倍，鋅、鎂等含量也明顯高于其他果蔬。辣木在印度的傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)上應(yīng)用有千年歷史，其根、莖、葉、花、種子都具有多種有效的活性成分，具有抗乙肝病毒、降血糖、降血脂、抑制腫瘤等多種功效[6-9]。辣木除用于食品、工業(yè)品外，也可以添加到動(dòng)物飼料中以提高畜產(chǎn)品的產(chǎn)量和品質(zhì)。據(jù)報(bào)道，辣木葉粉添加到牛飼料里，添加比例達(dá)到40%～50%時(shí)，可明顯提高奶牛產(chǎn)奶量和肉牛的日增重量。2009年，國(guó)家食品藥品監(jiān)督總局通過(guò)了對(duì)辣木葉粉的新資源食品認(rèn)證，進(jìn)一步推動(dòng)了辣木食品、藥品種植產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展。2014年，國(guó)內(nèi)辣木種植面積達(dá)到2667hm2，有一定規(guī)模的辣木種植和產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)的企業(yè)已超過(guò)100家。種植密度通過(guò)影響植物的光合作用來(lái)影響植物的生長(zhǎng)，進(jìn)而影響葉量、枝條產(chǎn)量、果實(shí)產(chǎn)量、塊莖產(chǎn)量、種子產(chǎn)量等[10-14]。因此，根據(jù)植物的生長(zhǎng)特性和立地條件，選擇適宜的種植密度可有效提高其單位面積的產(chǎn)量。多數(shù)植物具頂端生長(zhǎng)優(yōu)勢(shì)的特性，通過(guò)在一定的高度對(duì)主干進(jìn)行截頂，可打破植物的頂端優(yōu)勢(shì)并促進(jìn)枝條大量萌發(fā)，從而獲得更大的生物量，這種技術(shù)在提升香椿產(chǎn)量和品質(zhì)，刺激紅錐主干上的隱芽萌發(fā)和提高米老排萌芽幼態(tài)化等方面都取得了很好的效果[15-17]。2015年，我們引入印度辣木優(yōu)良品種“PM2”，研究種植密度、截干高度對(duì)辣木生物產(chǎn)量的影響，旨在為推廣和示范這一優(yōu)良種質(zhì)提供借鑒。

1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)北海市合浦縣林科所苗圃，其地理位置為109°14′14″E，21°39′01″N，海拔10～20 m。該區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候區(qū)，其年均氣溫22～28 ℃，1月平均氣溫13～19 ℃，極端最低氣溫0～4 ℃，年降水量1500～1800mm。試驗(yàn)地的土壤類型為磚紅壤，土層厚度約2.0m，土壤pH值6.0。

2 材料與方法

2.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)用種子是2015年從印度引進(jìn)的“PM2”辣木種子,于當(dāng)年秋季進(jìn)行播種。種子播種前用0.1%KMnO4溶液浸泡消毒1 min，清水漂洗干凈后進(jìn)行點(diǎn)播。

2.2 研究方法

2.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 實(shí)生苗于2016年2月進(jìn)行種植。試驗(yàn)按隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，試驗(yàn)因素有種植密度和截干高度。其中種植密度設(shè)置3個(gè)水平，分別為A(1.0 m×1.0 m)、B(1.0 m×1.5 m)、C(1.5 m×1.5 m)；截干高度設(shè)置4個(gè)水平，分別為E(不截干即對(duì)照)、F(0.5 m)、G(1.0 m)、H(1.5 m)。共設(shè)單因素處理7種，分別為A、B、C、E、F、G和H；雙因素處理12種，分別為A×E、A×F、A×G、A×H、B×E、B×F、B×G、B×H、C×E、C×F、C×G、C×H。共設(shè)置3個(gè)隨機(jī)區(qū)組(重復(fù))，每個(gè)隨機(jī)區(qū)組內(nèi)含19種處理(小區(qū))，每種處理種植苗木30株。于2018年2月按試驗(yàn)設(shè)計(jì)對(duì)實(shí)生苗進(jìn)行截干。試驗(yàn)過(guò)程中單因素密度試驗(yàn)3種處理不進(jìn)行截干；單因素截干試驗(yàn)4種處理按1.0 m×1.0 m密度種植。

2.2.2 生長(zhǎng)調(diào)查 于2021年2月進(jìn)行生長(zhǎng)調(diào)查。調(diào)查指標(biāo)包括樹高(m)、胸徑(cm)、冠幅(m)以及全株生物量(kg)和根系生物量(kg)。3個(gè)區(qū)組19種處理都進(jìn)行隨機(jī)調(diào)查，每種處理測(cè)量9株。樹高、胸徑和冠幅按常規(guī)方法測(cè)量，測(cè)量的每1株辣木按區(qū)組和小區(qū)進(jìn)行編號(hào)；全株生物量為測(cè)量植株全部器官的生物量，包括根、莖、葉、皮、花、果實(shí)和種子等，每株分別稱量和記錄；根系生物量為單株地下根系的生物量，包括主根、一級(jí)側(cè)根和須根的生物量。生物量的測(cè)量數(shù)據(jù)與該株生長(zhǎng)性狀觀測(cè)數(shù)據(jù)一一對(duì)應(yīng)。

2.2.3 數(shù)據(jù)處理 利用Excel 2016、SPSS 26.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、方差分析、鄧肯氏多重比較和相關(guān)系數(shù)計(jì)算等。

3 結(jié)果與分析

3.1 種植密度對(duì)辣木生長(zhǎng)量的影響

由表1和表2可知：種植密度對(duì)辣木不同生長(zhǎng)性狀的影響不同，對(duì)樹高的影響顯著，其中種植密度為1.0 m×1.0 m處理的樹高最大，平均樹高為4.26 m；種植密度為1.5 m×1.5 m處理的樹高最小，平均樹高為3.84 m；樹高在這2種處理間的差異顯著(P<0.05)。種植密度對(duì)辣木的胸徑、冠幅、全株生物量和根系生物量均沒(méi)有顯著影響。辣木的平均樹高、胸徑、全株生物量和根系生物量都表現(xiàn)為隨種植密度的增大而增大，而冠幅則以種植密度為1.0 m×1.0 m處理的最大。由此可見，在辣木生產(chǎn)中，適宜的種植密度既可節(jié)約土地、又可促進(jìn)其樹高和胸徑生長(zhǎng)，從而提高其生物量。

表1 不同種植密度的辣木生長(zhǎng)量方差分析Tab.1 Variance analysis of Moringa oleifera growth and bi-ological yield under different planting density變異來(lái)源離差平方和自由度均方F值顯著性樹高1.58120.794.4110.017*胸徑0.91420.4570.8770.422冠幅1.74720.8730.6460.529全株生物量8.76424.3820.8500.434根系生物量0.97820.4890.5400.586 注:*表示差異顯著(P<0.05)。下表3同。

表2 種植密度對(duì)辣木生長(zhǎng)量的影響Tab.2 Effects of different planting densities on the growth and biological yield of Moringa oleifera生長(zhǎng)指標(biāo)種植密度樣本數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤最小值最大值A(chǔ)184.26 b0.495 440.116 783.404.90 樹高/mB18 4.09 ab0.333 980.078 723.504.60 C183.84 a0.424 920.100 153.305.00 A183.94 a0.737 420.173 812.905.20 胸徑/cmB183.76 a0.655 490.154 502.804.80 C183.63 a0.767 580.180 922.605.80

續(xù)表2 種植密度對(duì)辣木生長(zhǎng)量的影響Continued Tab.2 Effects of different planting densities on the growth and biological yield of Moringa oleifera生長(zhǎng)指標(biāo)種植密度樣本數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤最小值最大值A(chǔ)181.34 a0.552 150.130 140.502.50冠幅/mB181.61 a1.883 020.443 830.509.00C181.18 a0.456 410.107 580.602.20A187.00 a2.576 480.607 284.3013.30全株生物量/kgB186.21 a2.086 860.491 882.0510.45 C186.09 a2.116 900.498 963.4512.30A182.25 a1.052 030.247 971.155.00根系生物量/kgB182.11 a0.944 730.222 680.454.30C181.92 a0.847 190.199 681.004.20 注:同列相同指標(biāo)中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。表4同。

3.2 截干高度對(duì)辣木生長(zhǎng)量的影響

由表3和表4可知：截干高度對(duì)辣木不同生長(zhǎng)性狀的影響不同，對(duì)樹高、冠幅、全株生物量和根系生物量均沒(méi)有顯著影響，但對(duì)胸徑的影響顯著。其中截干高度為0.5 m處理的辣木平均胸徑為3.08 cm，與其他2種截干高度(1.0 m、1.5 m)處理及不截干處理(對(duì)照)的差異均顯著(P<0.05)。辣木的全株生物量、根系生物量都是0.5 m處截干處理的最小，在1.0 m和1.5 m處截干的處理與不截干的處理(對(duì)照)相比，三者的生物量平均值接近。這表明在幼樹時(shí)期進(jìn)行截干處理，可能對(duì)辣木的快速生長(zhǎng)和生物量積累造成影響。

表3 不同截干高度的辣木生長(zhǎng)量方差分析Tab.3 Variance analysis of Moringa oleifera growth and bi-ological yield under different cutting height變異來(lái)源離差平方和自由度均方F值顯著性樹高0.18130.060.3180.812胸徑3.48531.1623.1250.039*冠幅7.82132.6071.3990.261全株生物量14.98534.9951.6200.204根系生物量3.9731.3232.1710.111

表4 截干高度對(duì)辣木生長(zhǎng)量的影響Tab.4 Effects of different cutting height on the growth and biological yield of Moringa oleifera生長(zhǎng)指標(biāo)截干高度樣本數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤最小值最大值E94.12 a0.427 200.142 403.604.90樹高/mF93.98 a0.463 760.154 593.304.70 G93.92 a0.486 770.162 263.404.90H94.01 a0.350 400.116 803.504.60E93.74 b0.743 490.247 832.605.10 胸徑/cmF93.08 a0.227 910.075 972.803.50G93.80 b0.744 980.248 332.905.20H93.83 b0.572 280.190 763.104.60E91.16 a0.479 870.159 960.701.90冠幅/mF90.97 a0.409 270.136 420.501.60G91.31 a0.588 310.196 100.702.50H92.18 a2.589 880.863 290.709.00E96.12 a2.086 110.695 374.0010.05全株生物量/kgF95.16 a1.225 720.408 573.457.51G96.42 a1.660 960.553 654.439.15H96.93 a1.927 780.642 594.3010.45

續(xù)表4 截干高度對(duì)辣木生長(zhǎng)量的影響Continued Tab.4 Effects of different cutting height on the growth and biological yield of Moringa oleifera生長(zhǎng)指標(biāo)截干高度樣本數(shù)平均值標(biāo)準(zhǔn)差標(biāo)準(zhǔn)誤最小值最大值E92.03 a0.816 240.272 081.103.45根系生物量/kgF91.54 a0.615 140.205 051.052.95G92.03 a0.778 010.259 341.233.50 H92.48 a0.887 760.295 921.154.30

3.3 種植密度與截干高度的交互作用對(duì)辣木生物量的影響

表5和表6結(jié)果表明：種植密度和截干高度的交互效應(yīng)明顯，其中A×E、A×G、B×H和C×H等4種處理的全株生物量平均值較大；A×E處理的全株生物量最大，達(dá)8.09 kg，與A×F、A×H、B×E、B×F、B×G、C×E、C×F、C×G等8種處理的差異均達(dá)顯著(P<0.05)。A×E、A×G、B×H和C×H等4種處理的根系生物量平均值較大；B×H處理的根系生物量平均值最大，達(dá)2.92 kg，與A×F、A×H、B×E、B×F、B×G、C×E、C×F、C×G等8種處理的均有顯著差異(P<0.05)。A×E處理的總生物量最大，達(dá)8.09 kg；B×H處理的次之，為8.08 kg。 這表明，適度的密植、較高的截干高度可以有效地促進(jìn)辣木生物量的積累。

表5 不同種植密度和不同截干高度的辣木生物量方差分析Tab.5 Variance analysis of biological yield of Moringa oleif-era under different planting densities and different cutting height變異來(lái)源離差平方和自由度均方F值顯著性全株生物量145.6751113.2434.4510.001**根系生物量30.954112.8145.1310.001** 注: **表示差異極顯著(P < 0.01)。

表6 種植密度與截干高度的交互作用對(duì)辣木生物量的影響Tab.6 Effects of different planting densities and different cutting height on the biological yield of Moringa ole-ifera處理樣本數(shù)全株生物量/kg根系生物量/kgA×E98.09 c2.68 defA×F94.97 a1.33 abA×G97.67 bc2.40 cdefA×H95.10 a1.72 abcB×E96.08 ab1.87 abcB×F95.39 a2.12 bcdeB×G95.57 a2.03 bcdB×H98.08 c2.92 fC×E95.93 ab1.96 abcdC×F95.12 a1.18 aC×G96.02 ab1.66 abcC×H97.60 bc2.82 ef 注: 同列中不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。

3.4 辣木生物量與種植密度、截干高度的相關(guān)性

取1.5 m×1.5 m種植密度的不同截干高度各處理全株生物量數(shù)據(jù)分析全株生物量與截干高度的相關(guān)性，取截干高度為1.0 m的不同種植密度各處理全株生物量數(shù)據(jù)分析全株生物量與種植密度的相關(guān)性。結(jié)果表明(表7)：全株生物量與截干高度呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.708，即同一種植密度下,截干高度越高，辣木全株生物量越大；全株生物量與種植密度呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.562，即同一截干高度下，種植密度越小，辣木全株生物量越大。

表7 全株生物量與種植密度、截干高度的相關(guān)系數(shù)Tab.7 Correlation of the effect of planting density and cutting height on the weight of whole plant種植密度1.5 m×1.5 m截干高度1.0 m全株生物量皮爾遜相關(guān)性-0.562**0.708**Sig.(雙尾)0.0020.000注: **表示相關(guān)極顯著。

4 結(jié)論與討論

種植密度和截干高度是影響辣木生長(zhǎng)的重要因素。在本研究中，單因素分析結(jié)果表明，種植密度和截干高度對(duì)辣木全株生物量和根系生物量的影響均不顯著；種植密度對(duì)辣木的樹高生長(zhǎng)有顯著影響，在1.0 m×1.0 m的種植密度下，辣木平均樹高最大；截干高度對(duì)辣木胸徑的影響顯著，截干高度為0.5 m處理的辣木平均胸徑與不截干處理、截干高度為1.0 m處理及截干高度為1.5 m處理的差異均顯著。辣木的適應(yīng)性極強(qiáng)，可在多種立地上進(jìn)行種植，但在種植以菜用為目的的辣木時(shí)，要注意防寒、防風(fēng)、防澇。辣木的種植密度要根據(jù)種植目的和立地條件來(lái)確定，一般菜用采梢、采果莢的辣木種植密度要比單采葉或單采種的大，坡地上種植辣木可適當(dāng)加大密度。種植菜用辣木目前國(guó)內(nèi)推薦的密度有0.5 m×1.0 m、1.8 m×1.2 m、1.5 m×2.0 m、2.0 m×2.0 m等[18]。宿愛(ài)芝等[18]對(duì)辣木1年生幼林調(diào)查后認(rèn)為，種植密度與辣木林分的樹高、地徑、冠幅和分枝數(shù)量等呈顯著負(fù)相關(guān)。

在本試驗(yàn)中，單因素(種植密度或截干高度)處理不能顯著提高單株的生物量，這一結(jié)論與已有研究結(jié)論略有不同[19]，可能與辣木種植年限不同有關(guān)，也可能與立地條件不同有關(guān)。另外辣木的生物量受多種因素的制約，既受品種的影響，也受氣候、土壤等環(huán)境因子影響。本試驗(yàn)地點(diǎn)為廣西北海市北部灣沿海附近的海濱沙地，地勢(shì)較為平坦，光熱條件良好，但土壤保持水肥的能力較差，有機(jī)質(zhì)含量低，漏水漏肥，這可能也是單因素試驗(yàn)生物產(chǎn)量效果不明顯的原因。但在雙因素疊加試驗(yàn)中，種植密度和截干高度的交互作用對(duì)辣木全株生物量和根系生物量的影響顯著。這與陳鴻潔等[19]的辣木三因素(密度、截干高度和采摘方式)試驗(yàn)結(jié)果(種植密度對(duì)辣木的葉梢產(chǎn)量有顯著影響，截干高度和采摘方式對(duì)辣木葉梢產(chǎn)量有極顯著影響)相一致。張德等[20]在云南元謀干熱河谷進(jìn)行的辣木栽培試驗(yàn)結(jié)果表明，2.5 m×2.5 m的株行距和早期施肥可促進(jìn)辣木盡早開花結(jié)實(shí)，并能提高辣木果實(shí)的單位面積產(chǎn)量?？梢?，選擇適宜的種植密度，同時(shí)適時(shí)進(jìn)行合理截頂，可明顯提高辣木全株生物量和根系生物量。通過(guò)截頂打破辣木的頂端優(yōu)勢(shì)，可促進(jìn)辣木盡早由營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)轉(zhuǎn)向生殖生長(zhǎng)，盡早開花結(jié)實(shí)，這是一種有效的農(nóng)藝措施，在龍眼、板栗等許多果樹上都有應(yīng)用和驗(yàn)證[21-22]。辣木在原產(chǎn)地是一種耐高溫耐干旱的速生用材樹種，引進(jìn)我國(guó)后主要以收獲鮮葉等方式作菜、藥等經(jīng)濟(jì)林用。本試驗(yàn)周期為5年，所得結(jié)論可為國(guó)內(nèi)辣木的引種、推廣和規(guī)?；耘嗵峁┙梃b。