多种栽培措施对油茶林下套种多花黄精产量和品质的影响

柳钢峰，郑国良，王震明，于姗君，贾巧珍

（1.浦江县资源管理站，浙江 金华 322200；2.金华市林业技术推广站，浙江 金华 321000；3.浦江县林业生态工程建设站，浙江 金华 322200）

林农复合经营，指在同一土地上，建立以林业为主体，林农牧渔等多种产业结合，多物种共栖，多层次配置，多时序组合的高效生产体系，是一种高效化、集约化、生态化的土地生产经营方式。尤其是通过林下土地资源和林荫优势开展林下种植，已成为我国林下经济的主要形式[1]。近年来，浙江省浦江县以国家林业产业扶持政策为基础，把油茶Camellia oleifera良种推广作为全县林业增效、林农增收的主导产业之一大力推进，目前全县累计发展油茶220 hm²。但油茶产业存在周期长、见效慢、后期管护投入大等问题，因此，通过在油茶林内套种适合生长的经济作物，能显著提高经济效益。多花黄精Polygonatum cyrtonema为百合科Liliaceae黄精属Polygonatum多年生草本植物，以根茎入药，具有补气养阴、健脾、润肺、益肾之效，种植3年即可收获，主要分布在我国四川、安徽、浙江、贵州、湖南、湖北和福建等地；同时，其耐阴性也较强，可与锥栗Castanea henryi、栗C.mollissima、杉木Cunninghamia lanceolata、毛竹Phyllostachys edulis、香榧Torreya grandis‘Merrillii’、油茶等进行林分套种[2]。为此，在林下开展多花黄精栽培不仅能实现油茶和作物的双丰收，增加林地经济效益，还能为浦江县转变林业增长方式、促进林业可持续发展提供新思路和新方法。

研究表明，具体的经营技术，包括种植密度、栽培方式、覆盖物差异等对林农复合经营作物的产量和品质具有关键性的影响[3]。类似研究在玉蜀黍Zea mays和大豆Glycine max等主要农作物种植方面较多，对多花黄精复合经营方面的研究还相对较少。因此，本文对不同坡度、坡向、栽培密度和施肥量条件下的油茶林套种多花黄精的块茎质量、产量、总多糖和总皂苷等指标进行比较，探索不同栽培方式对套种黄精产量和品质的影响，以期为油茶林下套种多花黄精的经营提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于浙江省金华市浦江县中余乡五星村的油茶基地，地理坐标为119°42′～ 120°7′E，29°21′～ 29°41′N，属亚热带季风气候，年平均气温为16.6℃，年均降水量为1 412 mm，无霜期为238 d，土层厚度在40～ 79 cm，海拔为360 m。

该试验地为2012年种植的油茶林基地，油茶苗为中国林科院亚热带林业研究所的长林系列良种。至2018年测定时，油茶林的种植密度为2 250 株·hm-2，矩形配置，平均树高为303.5 cm，平均地径为14.6 cm，平均冠幅为26.8 cm×25.7 cm，长势基本一致，林分结构简单，林下植被稀少，总体生长状况良好，油茶林的郁闭度在40%～ 60%，符合《油茶林下经济作物种植技术规程》（LY/T 3046—2018）中关于林下套种黄精的相关要求[4]。此外，土壤条件、环境空气质量等均符合《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准（试行）》GB 15618—2018和《环境空气质量标准》GB 3095—2012的相关规定[5-6]。

1.2 试验材料

供试的多花黄精种苗为由丽水市林业科学研究院选育的新品种‘丽精1号’。2018年11月，选择长势良好、大小一致，芽眼饱满、顶芽壮实、无损伤和病虫害的3年生多花黄精植株根茎，采用网格法定位栽植于油茶林下。移栽前测定其根茎长和根茎鲜质量。在种植多花黄精前，全面清理林地中的杂木、杂草、藤本、枯枝等杂物，挖除过密、退化、病弱油茶，并修剪油茶的病残枝与干枯枝。栽植前先耕作松土1次，整地深度为20 cm，耙细土块，按“平摆倒种法”（根茎平放、芽头朝下）栽种，每段种茎约30 g，1节1芽。多花黄精喜湿、怕旱，栽种3～ 5 d后应浇水1次，以加快出苗；如遇连续10天以上的干旱天气，应按照“少量多次”的原则及时灌溉，一次性浇透水，保证土壤湿度。

1.3 试验设计

1.3.1 坡度试验 选择立地条件、油茶生长势基本一致的油茶林为试验林，分别设置10°、20°、30°三个坡度梯度，每个梯度3个重复，一共9块样地，每块样地面积约为30 m2，多花黄精种植株行距为30 cm×30 cm。

1.3.2 坡向试验 在油茶林中选择人为干扰较少的地段，在阳坡、阴坡、半阴坡（朝向东）3个不同坡向，选择上、中、下3个坡位，一共设置9块样地，每块样地面积约为30 m2，多花黄精种植株行距为30 cm×30 cm。

1.3.3 密度试验 选择立地条件、油茶生长势基本一致，坡度均为20°左右半阴坡油茶林，设置25 cm×30 cm（D1，13株·m-2）、30 cm×30 cm（D2，11株·m-2）、25 cm×40 cm（D3，10株·m-2）、35 cm×30 cm（D4，9株·m-2）、30 cm×40 cm（D5，8株·m-2）、35 cm×40 cm（D6，7株·m-2）6个处理密度梯度，每个梯度3个重复，一共18块样地，每块样地面积约为30 m2。

1.3.4 氮磷钾肥配方施肥试验 选择立地条件、油茶生长势基本一致，坡度均为20°左右的半阴坡油茶林，研究合理的氮磷钾肥施肥量。如表1所示，CK为对照组，不施肥；T1为少量施肥；T2为中等施肥量（当地推荐施肥量）；T3处理为最大施肥量。每个处理3个重复，一共12块样地，每块样地面积约为30 m2，多花黄精种植株行距为30 cm×30 cm。供试肥料来源：尿素（含N 46%，江苏宜兴灵谷化工集团）、过磷酸钙（含P2O512%，浙江铭隆化工有限公司）、硫酸钾（含K2O 52%，山东史丹利农业集团股份有限公司）。每种施肥处理分两次施肥，第一次施肥将氮肥、磷肥和钾肥的1/2总施肥量作为基肥施入，剩余的1/2施肥量于2019年11月初做追肥施入。

表1 多花黄精氮肥、磷肥、钾肥施用水平Table 1 Fertilization treatment for P.cyrtonema

1.4 样品采集与分析

样品于2020年10月下旬收获。在每个样地随机采集10株完整的3年生多花黄精，带回室内分析，测定多花黄精的株高、地径、根茎总长（不含种茎）、根茎直径（包括长轴直径和短轴直径）、根茎鲜质量（不含种茎），计算保存率和生物量。用直尺测量多花黄精的株高；用游标卡尺测量多花黄精根茎以上1 cm处的地茎。将多花黄精分成地上部分（茎、叶）和地下部分（根茎）两部分，105℃杀青30 min，60℃烘干至恒质量，用电子天平称干质量，用粉碎机粉碎，过100目筛，装入塑封袋保存备用；计算地上部分生物量比和地下部分生物量比，其中地上部分生物量比=地上部分干质量/整株植株干质量，地下部分生物量比=地下部分干质量/整株植株干质量。各小区采收1 m2的多花黄精，称量其根茎鲜质量，用于估算产量；取其根茎，采用蔥酮-硫酸法比色法测定多糖的含量，采用香草醛-冰醋酸-高氯酸比色法测定其总皂苷含量[7-9]。

1.5 数据处理

运用SPSS 16.0对数据进行统计分析，进行单因素（One way ANOVA）、Duncan’s方差分析和多重比较，并在0.05水平上进行显著性检验，利用Origin 2017软件进行制图。

2 结果与分析

2.1 坡度对油茶林下多花黄精产量和品质的影响

2.1.1 坡度对多花黄精形态指标的影响

坡度对油茶林下套种的3年生多花黄精的地上和地下部分形态均有显著影响（P＜0.05），主要体现在株高、地径和根茎鲜质量等指标（表2）。当坡度为20°时，3年生多花黄精的各形态指标均达到最高值，株高、地径和根茎鲜质量与其它两个坡度处理之间均表现出显著性差异（P＜0.05）。在20°坡度上，多花黄精的各项指标与10°和30°坡度上的相比，株高分别增加了20.0%与18.5%，地径分别增加了19.0%与16.3%，根茎总长分别增加了6.9%与10.7%，根茎直径分别增加了15.4%与36.4%，根茎鲜质量分别增加了28.8%与79.1%。同时，在20°坡度种植2年后的保存率也是最高的，达98.44%的。因此，当坡度为20°时，套种的3年生多花黄精的株高、地径、根茎总长、根茎直径、根茎鲜质量与保存率分别达到最高。

表2 不同坡度对多花黄精形态指标的影响Table 2 The morphological index of P.cyrtonema at different slopes

2.1.2 坡度对多花黄精生物量积累和根茎产量的影响 坡度对油茶林下套种的多花黄精生物量积累和根茎产量的影响见图1。如图1所示，坡度对3年生多花黄精总生物量积累和根茎产量具有显著影响（P＜0.05）。在20°坡度下，3年生多花黄精的总生物量和产量达到最高，显著高于其它两个坡度的（P＜0.05）。20°坡度上的多花黄精与10°和30°坡度上的相比，总生物量积累分别增加了43.8%和29.8%；产量分别增加了26.3%和23.0%。坡度为10°与30°下，多花黄精总的生物量与产量之间均不存在显著差异。

图1 不同坡度对多花黄精总生物量和根茎产量的影响Figure 1 Effect of different slopes on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.1.3 坡度对多花黄精根茎有效成分的影响 由图2可知，坡度对油茶林下套种的3年生多花黄精根茎中有效成分的含量具有显著影响（P＜0.05）。在20°坡度下，3年生多花黄精根茎中的总多糖和总皂苷含量达到最高，显著高于其它两个坡度（P＜0.05）。在20°坡度上，多花黄精的根茎的总多糖和总皂苷含量与10°和30°的相比，总多糖分别增加29.5%和23.9%，总皂苷分别增加26.3%和23.0%；在10°与30°坡度上，多花黄精根茎中的总多糖和总皂苷之间均差异不显著。

图2 不同坡度对多花黄精根茎中总多糖和总皂苷含量的影响Figure 2 Effect of different slopes on the content of total polysaccharides and total saponins in the rhizomes of P.cyrtonema

2.2 坡向对油茶林下多花黄精产量和品质的影响

2.2.1 坡向对多花黄精形态指标的影响 不同坡向对油茶林下套种多花黄精形态指标的影响，见表3。

表3 不同坡向对多花黄精的形态指标的影响Table 3 The morphological index of P.cyrtonema in different aspect

由表3可知，坡向对油茶林下套种的多花黄精的形态指标具有显著影响（P＜0.05）。当坡向为半阴坡时，3年生多花黄精的各形态指标均达到最高值，与其它两个处理间均表现出显著性差异（P＜0.05）。3年生多花黄精在半阴坡的各项指标与阴坡、阳坡的相比，株高分别增加了4.3%与20.1%，地径分别增加了12.5%与20.0%，根茎总长分别增加了6.7%与14.3%，根茎直径分别增加了23.1%与33.3%，根茎鲜质量分别增加了20.9%与26.8%。同时，栽种2年后的多花黄精在半阴坡上的保存率也达到99.57%，明显高于其它两个坡向上的保存率。

2.2.2 坡向对多花黄精生物量积累和根茎产量的影响 如图3可知，坡向对油茶林下套种的3年生多花黄精总生物量积累和根茎产量具有显著影响（P＜0.05），其中，在半阴坡条件下，3年生多花黄精的总生物量和根茎产量达到最高，且显著高于阴坡和阳坡（P＜0.05），而阴坡与阳坡上的3年生多花黄精的总生物量积累和根茎产量之间亦存在显著差异（P＜0.05），阴坡的显著高于与阳坡。半阴坡的3年生多花黄精与阴坡和阳坡的相比，总生物量积累分别增加25.7%和34.2%；根茎产量分别增加14.1%和33.2%。

图3 不同坡向对多花黄精总生物量和根茎产量的影响Figure 3 Effect of different aspects on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.2.3 坡向对多花黄精有效成分的影响 不同坡向对油茶林下套种的多花黄精品质存在显著差异（P＜0.05），其中半阴坡条件下3年生多花黄精根茎的总多糖和总皂苷含量均达到最高，显著高于阴坡与阳坡（P＜0.05），并且阴坡与阳坡之间也存在显著差异（P＜0.05），阴坡的显著高于阳坡的。半阴坡的多花黄精根茎的总多糖和总皂苷含量与阴坡和阳坡相比，总多糖分别增加了33.92%和42.88%，总皂苷分别增加22.22%和37.49%。

图4 不同坡向对多花黄精根茎中总多糖和总皂苷含量的影响Figure 4 Effect of different aspects on the content of total polysaccharides and total saponins in the rhizomes of P. cyrtonema

2.3 栽培密度对油茶林下多花黄精根茎产量和品质的影响

2.3.1 栽培密度对多花黄精形态的影响 不同栽培密度对油茶林下套种多花黄精形态指标的影响，见表3。

由表4可知，栽培密度显著影响油茶林下套种的3年生多花黄精的各形态指标（P＜0.05）。在D2处理下，3年生多花黄精的株高达49.0 cm，地径达0.59 cm，根茎总长达3.5 cm，根茎直径达0.67 cm，根茎鲜质量达40.1 g，与其他栽培密度相比，各项指标均显著提高（P＜0.05）；在D5处理下，3年生多花黄精地上部分生长量显著降低，但是根茎的生长变化不显著（P＜0.05）。3年生多花黄精的保存率以D2处理达到最高，为95.21%。以上结果说明，株行距30 cm×30 cm即栽培密度为11株·m-2时能够显著促进多花黄精的生长。

表4 不同栽培密度对多花黄精形态指标的影响Table 4 Effect of different densities on morphological index of P.cyrtonema

2.3.2 栽培密度对多花黄精生物量积累和根茎产量的影响 由图5可知，栽培密度对油茶林下套种的3年生多花黄精总生物量积累和根茎产量都有一定的影响。当栽培密度小于D2处理时，多花黄精总生物量积累均显著大于D1和D3处理（P＜0.05），D3、D4、D5、D6四个处理之间没有显著差异。3年生多花黄精总生物量积累在D2处理下达到最大值；同时，根茎产量在D2处理下也达到最高。D2处理下3年生多花黄精的生物量达11.7g·株-1，比D1、D3、D4、D5、D6分别高出31.46%、30.00%、23.81%、20.61%、27.87%；根茎产量为2 829 kg·hm-2，比D1、D3、D4、D5、D6分别高出67.78%、50.70%、34.34%、23.77%、41.92%。

图5 不同栽培密度对多花黄精总生物量和根茎产量 的影响Figure 5 Effects of different densities on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.3.3 栽培密度对多花黄精根茎有效成分的影响 由图6可知，栽培密度对油茶林下套种的3年生多花黄精根茎的有效成分有显著影响（P＜0.05）。在D2处理下，3年生多花黄精根茎中的总多糖含量为11.84%，比D1、D3、D4、D5、D6处理分别高出35.31%、57.66%、32.88%、39.46%、40.78%，并与其他5组处理之间存在显著性差异（P＜0.05）；总皂苷含量达28.56 mg·g-1，比D1、D3、D4、D5、D6分别高出26.32%、14.56%、14.61%、14.10%、19.60%。除了D2处理下3年生多花黄精的总多糖和总皂苷含量显著增加以外，其它处理之间均没有显著差异。

图6 不同栽培密度对多花黄精总多糖和总皂苷含量的影响Figure 6 Effects of different densities on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

2.4 氮磷钾配方施肥对油茶林下多花黄精产量和品质的影响

2.4.1 氮磷钾配方施肥对多花黄精形态指标的影响 由表5可知，不同氮磷钾配方施肥量对油茶林下套种的3年生多花黄精的形态指标影响显著（P＜0.05），主要体现在株高、地径和根茎鲜质量等方面。特别是在氮磷钾配方施肥T2处理下，3年生多花黄精的各形态指标均达到最高值，且与其它两个处理间均表现出显著性差异（P＜0.05）。T2处理下的3年生多花黄精各项指标与T1、T3和CK相比，株高分别增加了5.3%、8.4%与20.0%，地径分别增加了7.8%、14.6%与22.2%，根茎总长分别增加了6.5%、17.9%和32.0%，根茎直径分别增加了5.9%、20.0%和28.6%，根茎鲜质量分别增加了10.7%、11.3%和29.7%。同时，T2的保存率也高于其它3个水平，达98.99%。

表5 不同氮磷钾配方施肥量对多花黄精形态指标的影响Table 5 Effect of fertilization with different N,P and K on the morphological index of P.cyrtonema

2.4.2 氮磷钾配方施肥对多花黄精生物量积累和根茎产量的影响 不同氮磷钾配方施肥对油茶林下套种的3年生多花黄精的总生物量积累和根茎产量具有显著影响（P＜0.05）。T2处理下，3年生多花黄精的总生物量和根茎产量达到最高，显著高于其他处理方式（P＜0.05）。T2处理下各项指标与T1、T3和CK相比，总生物量积累分别增加了15.82%、26.69%和35.87%；根茎产量分别增加了6.79%、9.82%和16.34%。

2.4.3 氮磷钾配方施肥对多花黄精根茎有效成分的影响 由图8可知，不同氮磷钾配方施肥对3年生多花黄精的品质具有显著影响（P＜0.05），其中T2处理下多花黄精根茎的总多糖和总皂苷含量达到最高，显著高于其他3个水平（P＜0.05）。T2与T1、T3和CK相比，其总多糖含量分别增加了11.58%、25.05%和37.67%，总皂苷含量分别增加了8.44%、19.83%和38.10%。

图7 不同氮磷钾配方施肥对多花黄精的总生物量和根茎产量的影响Figure 7 Effect of fertilization with different N,P and K on the total biomass and rhizome yield of P.cyrtonema

图8 不同氮磷钾配方施肥对多花黄精总多糖和总皂苷含量的影响Figure 8 Effect of fertilization with different N,P and K on the total polysaccharide and total saponin content of P.cyrtonema

3 结论与讨论

环境因子是影响植物生长发育的重要因素，在农林复合经营中，坡度、土壤等立地条件以及密度因素引起的光照、温度等因素的变化对林下套种作物的生物量积累、产量和品质起着重要作用[10-11]。本研究结果表明，油茶林下套种多花黄精时，20°坡度或者半阴坡栽培可以显著增加多花黄精的产量和多糖、皂苷等有效成分的含量。这与王邦富等、郭妮对毛竹林下多花黄精生长影响的研究结果一致[12-13]。前人研究发现，坡度对不少植物的生物量积累和分配具有显著影响。李义强等研究发现60°边坡的胡枝子Lespedeza bicolor和紫穗槐Amorpha fruticose的地上部分生物量和根系生物量均显著低于30°边坡的（P<0.05），而根冠比显著高于30°边坡的（P<0.05）[14]。另一方面，坡向往往与其它立地条件相互作用对植物产生交互影响。在立地因子的交互作用中，许昊等对宁夏中部干旱风沙区柠条锦鸡儿Caragana korshinskii生物量分配规律进行研究后发现，坡向和坡度的交互作用对茎质比和根冠比的影响显著（P<0.05）[15]。本研究还表明株行距为30 cm×30 cm即栽培密度为11株·m-2时，可以达到多花黄精产量和品质的平衡。这可能是由于种植密度可以影响植物对立地环境土壤矿质元素、水分和光照的利用。密度越高，植株间对光照、养分和水分的竞争可能越大，影响了多花黄精的生长和光合作用，进而影响营养物质的吸收转运及分配等过程；低密度虽然有利于单个植物生物量的积累，但是限制了单位面积上的总产量。

合理的氮磷钾配方施肥量可改善土壤肥力，提高植物对营养元素的吸收能力。本试验发现，氮磷钾肥的施用可以改善多花黄精的形态，提高其产量及有效成分含量，但并不是施肥量越多越好，其中以中等程度的施肥量（T2，N 150 kg·hm-2+P2O5150 kg·hm-2+K2O 150 kg·hm-2）效果最优。这可能是因为是钾肥含量过高会限制多花黄精的生长，磷肥过量会抑制根茎中的多糖含量[16-18]。

因此，本试得出，坡度为20°、坡向为半阴坡、栽培密度（株行距为30 cm×30 cm）为11株·m-2、氮磷钾配方施肥量为中等施肥量的经营条件最有利于油茶林下套种多花黄精根茎产量和品质的提高。鉴于以上为独立试验，实际生产中影响植物生长的环境因子具有交互作用，今后可以开展坡度、坡向、栽培密度及施肥量的交互作用对套种多花黄精生长的研究。