覆盖处理对越冬林下西洋参生长的影响

2022-02-22李丹丹何昊张天成吴泽张泰程志庆杨书运

特产研究 2022年1期

李丹丹，何昊，张天成，吴泽，张泰，程志庆，杨书运,2※

（1.安徽农业大学资源与环境学院，安徽合肥 230036；2.农业部合肥农业环境科学观测实验站，安徽合肥 230036）

西洋参（Panax quinquefolium L.）作为名贵中药材，具有补气养阴、清热生津、提高人体免疫力以及改善记忆力等功效[1-3]。西洋参原产于北美洲，于20世纪80年代引种到中国，目前已形成东北、华北和皖西等主产区。

由于野生西洋参数量稀少，而人工农田种植西洋参忌地性强，特别是土壤养分不平衡、微生物群落结构改变及自身化感作用等会导致连作障碍，造成严重损失[4,5]。林下人参与林下西洋参为同属不同种植物，二者生物学特征基本相似。林下参护育过程人为干扰较少，萜类成分含量远高于园参，并富含多种微量元素，品质更接近于野生人参[6-8]，且种植林下参可有效提升林地资源利用效益，利于实现生态效益与经济效益的双赢。皖西大别山区地处北亚热带湿润季风气候区，药用植物资源丰富，适宜的海拔高度、林分类型等尤其有利于林下西洋参的生长，目前已在皖西大别山区形成较大规模的林下西洋参种植区[9-11]。

1 材料与方法

1.1 试验地基本概况

试验地设置在安徽省六安市金寨县马鬃岭，地处大别山东南，年平均气温12.5℃，降雨量约1 932.8 mm，年平均日照时数1400~1600h，全年无霜期179~190d。试验区面积约15 000 m2，海拔高度约为1 200 m、坡度22°（阳坡），为马尾松有栎树混交林，郁闭度≥0.5。

试验区土壤类型为黄棕壤，土壤最大持水量为778 g/kg，土壤容重为0.95 g/cm3，pH为5.5~6.0，有机质含量为68.7g/kg，全氮3.6g/kg，碱解氮129.8mg/kg，有效磷4.3 mg/kg，速效钾116 mg/kg。

1.2 试验设计

林下西洋参种植方法为林下原状点播，点播密度约140株/m2，试验区内西洋参分布较均匀且长势良好。试验共设置常规覆盖、浅覆盖和厚覆盖3种处理（分别以CK、T1与T2表示），其中CK为自然状态下枯枝落叶覆盖物厚度（10 cm），T1与T2处理是在自然状态基础上增减覆盖厚度，厚度分别为5cm和20cm。各处理在试验区内随机标记3个1 m 1 m的测点作为重复。分别于11月3日、11月13日、11月23日与12月6日监测各土层相对含水量以及地温。试验期间Ⅰ、II和III为4次采样的间隔时间内降水情况，降雨时间分别为11月9~10日、11月17日、11月24日至12月1日。此外，11月17日和11月27日降水量均超过20 mm。

表1 试验期间降雨情况Table 1 The rainfall during the test

1.3 相关指标的测定及方法

1.3.1 土壤含水量以及地温的测定在试验各小区内随机选取采样点，去掉枯枝落叶层，采用土钻取土，土层深度分别为0~10 cm与10~20 cm，利用烘干法得到土壤含水率，计算各土层相对含水量，并且利用直角地温计（RM-004）分别对5 cm、10 cm、15 cm和20 cm深度的土壤温度进行定点观测，各处理重复3次。

1.3.2 出苗情况的监测林下西洋参的出苗率监测从2020年4月11日开始，14日监测时发现出苗现象，由此为出苗基准日进行持续监测，分别于第7天、第11天、第14天、第17天、第20天、第23天和第27天统计出苗数，且苗数稳定时停止记录。以多年皖西大别山区林下西洋参种植经验，将70株/m2为4年生预期出苗数，采用以下方法计算出苗率和出苗指数：

出苗率=出苗株数/预期苗数100%，

出苗指数=∑Si/Di。

式中：出苗株数为每次统计的出苗总数；Si为第i日出苗总株数，Di为相应的出苗天数。

依法监管是有效实施改造的基础和前提，在五大改造中居于基础地位。在监管改造方面，应当围绕执行刑罚、矫正恶习、转变思想这一主线，实现由人管理逐步向制度管理的机制转变，加强对罪犯“全过程、全方位、全天候”的防控，充分发挥正规管理对罪犯的约束、引导、激励作用，确保监狱时刻处于可控、在控的安全状态。

1.3.3 形态指标以及产量的测定进行随机取样，使用游标卡尺测量其根系并记录数据。林下西洋参生长成熟后，洗净泥土，使用游标卡尺测量根部的长度和粗度，并记录数据。将清洗干净的林下西洋参利用吸水纸擦干，称量鲜重，之后放入烘箱烘约12 h，直至恒重，称量其干重。

2 结果与分析

2.1 各土层相对含水量的变化

由图1可得，监测初期各覆盖处理下各土层含水量无明显差异，各土层土壤含水量变化趋势均呈现上升趋势，10~20 cm土层变化幅度相较于0~10 cm土层更为稳定。与CK相比，浅覆盖处理（T1）在0~10 cm浅层土壤的保水率更佳（45.16%~57.90%），然而对于10~20 cm深土层，T1的保水率在3种覆盖处理中效果最差（47.74%~56.75%）；T2与CK在0~10 cm土层含水量变化高度相似，在10~20 cm土层，厚覆盖（T2）的保水能力更佳（51.32%~63.02%），此外T2处理在0~20 cm土层含水量的变化更为稳定。

图1 各处理对不同深度土层相对含水量的影响Fig.1 The influence of the each treatment on the relative water content of different depth soil layers

2.2 各处理对不同深度地温的影响

由表2可得，各监测日不同覆盖处理的地表温度（0 cm）均无显著差异（P＞0.05）；进入越冬期后，随温度下降各土层温度均呈现下降趋势；各覆盖处理下，随着土层深度的增加，地温呈现上升趋势，且浅层土壤（0~10 cm）上升幅度大，深层土壤（15~20 cm）上升幅度低。

表2 各覆盖处理对不同深度土层温度的影响Table 2 Effects of various covering treatments on the temperature of different soil depths

地表温度11月23日存在大幅降温，此时T2处理对于各层次土壤保温效果最佳，与T1相比均达显著水平（P＜0.05）。本试验各监测日中，总体上以12月6日温度为最低，除0 cm地表温度外，3个处理间差异显著（P＜0.05）；总体来看，T2处理对各土层保温效果最佳，与CK相比增加4.59%~46.67%；而浅覆盖处理对于各土层保温能力效果不佳。

2.3 各处理对林下西洋参出苗率的影响

由图2可得，不同深度覆盖处理下，林下西洋参的出苗率以及出苗指数变化趋势大致相同，呈现先快速出苗，后出苗缓慢。总体来看，T2的出苗效果最佳，T1与CK次之。此外，T2处理的最终出苗率最高，达到了80.12%，而T1与CK的最终出苗率分别达到了75.21%与77.39%，相差并不明显。

图2 各处理对林下西洋参出苗率以及出苗指数的影响Fig.2 Effects of various treatments on the seedling emergence rate and emergence index of American ginseng under the forest

2.4 不同处理对西洋参根系生长的影响

由图3、图4可得，不同覆盖处理对于林下西洋参根系生长影响差异明显。与CK相比，T2处理对西洋参根系鲜重、干重分别显著增加10.86%与15.33%（P＜0.01）；而T1处理则分别下降0.92%与1.46%，且均未达到显著水平。

图3 各处理对林下西洋参根系鲜重以及干重的影响Fig.3 Effects of each treatment on the fresh weight and dry weight of the root system of American ginseng under the forest

图4 各处理对林下西洋参主根长度以及粗度的影响Fig.4 Effects of various treatments on the length and thickness of the western taproot under the forest

各处理主根长度、粗度之间均无显著差异。与CK相比，T2处理对林下西洋参主根长度、粗度分别增加2.67%与3.30%，而T1处理则分别下降0.23%与3.69%。

3 讨论

生长环境对西洋参品质的影响明显，自然环境破坏及人为大量采摘导致野生西洋参减少，人工种植西洋参技术日益受到重视。林下西洋参由于营养价值与野生西洋参接近，且对林地资源具有保护作用，可以实现生态效益和经济效益双赢，发展前景广阔。

本研究中，降雨后浅覆盖处理的0~10 cm土层含水量更高，而厚覆盖10~20 cm对土层保水率效果更佳，这是由于土壤含水量受降雨影响明显，厚覆盖对于深层土壤的水分扩散具有一定的滞后性[19,20]。周宏伟等[21]利用自然覆盖物研究对土壤水分蒸发的影响，发现树叶枯落物做覆盖处理对土壤水分的蒸发抑制效果最好，且厚覆盖效果优于浅覆盖，这与本研究结果一致。此外，纵观0~20 cm土层含水量，厚覆盖处理的变化趋势更为稳定，林下西洋参在越冬期易受降雨扰动，且苗期林下西洋参生长对水分含量较为敏感[22]，利用厚覆盖可保证林下西洋参对于水分的吸收。

温度是影响林下西洋参出苗率的主要因素，浅覆盖会明显降低各土层土壤温度，不利于林下西洋参的出苗，这与张舒娜等[23]在探究覆盖对北苍术出苗率的研究中结果一致。在大幅降温情况下（12月6日），与CK相比，厚覆盖处理对各土层温度增加4.59%~46.67%，且深层土壤保温效果优于浅覆盖，这与相关学者的研究结果一致[19]。在土壤含水量较为稳定的情况下，土壤温度变化较小，因此深覆盖对于保水保墒均效果显著。施正华等[24]研究表明，树皮枯叶等有机覆盖物能有效防止城市绿地水分和热量散失，而覆盖物不易超过10 cm，其中5 cm厚度为最佳，这与本研究存在一定的差异，其可能是由于皖西大别山区冬季较为寒冷，需要较厚的覆盖物（20 cm）才能起到更佳的保水保温效果。因此在探究不同覆盖厚度对于土壤保水保温影响时，有必要根据当地热量条件制定最佳覆盖厚度。

西洋参最有药用价值的部分为根部，较高的土壤含水量有利于根系对水分的吸收利用，保持一定的土壤温度可保证越冬条件下出苗率[2,18,25]。本研究中，T2处理显著增加了林下西洋参的根鲜重及干重，且明显增加了根长和根粗，表明厚覆盖处理保证了土壤水分与热量，有利于根系对养分及水分的吸收，保证林下西洋参的正常越冬以及出苗率。

由于林地覆盖物资源广阔，利用枯叶等进行覆盖具有操作简易、成本低的优点，且本研究证实厚覆盖处理对于林下西洋参的生产和降低冻害风险效果显著，是值得推广的林下西洋参种植应用技术。