趙志平，許木果，劉忠妹，楊春霞

（云南省熱帶作物科學研究所，云南景洪666100）

橡膠是重要的戰(zhàn)略性資源，廣泛應用于各領域。膠園覆蓋是指橡膠園中橡膠樹行間種植覆蓋作物，以達到覆蓋地面、保持水土、培肥土壤、促進膠樹生長、提高膠樹產量和節(jié)約管理用工的目的［1］。而膠園間種一般經濟作物或非豆科綠肥容易導致橡膠樹和間種作物之間養(yǎng)分的爭奪；豆科綠肥具有根瘤，能固定空氣中游離的氮，增加土壤氮素營養(yǎng)［2］。橡膠樹是多年生高大闊葉喬木，開割后樹冠基本郁蔽，形成的林下弱光、高濕環(huán)境嚴重影響一般綠肥的正常生長［3-4］，目前云南開割膠園生產上十分缺乏耐蔭蔽的豆科綠肥。云南是我國第一大天然橡膠種植基地，橡膠園開割面積達30 萬hm2，研究豆科綠肥的耐蔭性顯得尤為重要和緊迫。

植物耐蔭性（shade-tolerance）是指植物在弱光條件下為適應光照條件的變化而產生一系列改變，從而保持自身系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，并能進行正常生命活動的能力［5］。目前國內外關于綠肥耐蔭性的研究很少，本文主要研究了在蔭蔽度達90%的開割橡膠園中8 種豆科綠肥的葉片生理和結構指標，同時結合田間生長情況評價其耐蔭性，旨在篩選耐蔭性強的綠肥品種，推廣到開割膠園乃至成林后蔭蔽度大的人工經濟林作地面覆蓋，以充分利用熱帶人工林下資源，促進農林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展，提高其生態(tài)效益和經濟效益。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 試驗地情況

本試驗于2016 年在云南省熱帶作物科學研究所橡膠試驗基地進行。試驗地位于西雙版納州景洪市，東經100°47′，北緯22°01′，海拔630 m。該年均溫22.5℃，年最高溫38.0℃，年最低溫8.7℃，年降雨量1 430.2 mm。橡膠品種為GT1，21 割齡，等高種植于緩坡地，株行距2 m×10 m，林下蔭蔽度達90%。土壤為紅壤，種植前土壤有機質1.53%，全氮0.08%，速效鉀85.54 g/kg，速效磷6.88 g/kg，pH 4.75。

1.1.2 試驗材料

供試的豆科綠肥均屬熱帶植物，除羽葉決明、毛蔓豆為引進栽培品種外，其余6 種綠肥是從云南熱區(qū)收集到的野生綠肥，具體見表1。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

3 月份砂床播種，5 月份雨季來臨后，將8 種豆科綠肥以20 cm×30 cm 的株行距種植于開割橡膠林下陽坡，每小區(qū)面積30 m2，4 次重復，按常規(guī)進行管理。

1.2.2 觀測項目及方法

膠園蔭蔽度采用ZDR-24 型照度記錄儀測定。成活后開始觀測各供試品種的生長情況，記錄生長勢及生長史完成情況。于綠肥旺盛營養(yǎng)生長期（8 月份），隨機剪取生長一致的功能葉50片（藤本綠肥不分部位，直立型綠肥取中部葉）進行測定。恒溫箱烘干法測定葉片含水量，95%酒精浸提，分光光度法測定葉綠素a、葉綠素b［5］。電導儀測定電導率，徒手切片法測定葉片下表皮厚度、柵欄組織厚度、海綿組織厚度［6］。

1.2.3 試驗數據的統(tǒng)計分析

試驗結果采用SPSS 19.0 統(tǒng)計軟件作鄧肯多重比較、相關分析、因子和聚類分析。

表1 供試綠肥種類

2 結果與分析

2.1 膠園綠肥植物生長情況

8 種綠肥植物在云南開割膠園的生長情況見表2。在蔭蔽的環(huán)境中，毛蔓豆、羽葉決明、十一葉木藍長勢差、分枝少、蓋度?。淮笕~山螞蝗、大葉拿身草雖長勢好，但蓋度僅達80%，這可能與種植密度及其生物學特性有關；假地豆、距瓣豆、硬毛宿苞豆長勢好，能蓋滿地面。毛蔓豆、距瓣豆、十一葉木藍3 種綠肥在蔭蔽環(huán)境中能少量開花，偶爾能觀測到結莢，但種子不飽滿。其余綠肥均能正常開花結莢，種子飽滿。

表2 橡膠園中不同綠肥的生長狀況與生活史完成情況

根據只有在一定蔭蔽條件下，能完成其生活史或發(fā)揮其生產潛能的植物才是耐蔭植物［7］，將8 種綠肥分成3 類。第1 類，耐蔭性強的綠肥，長勢好且能完成其生活史，包括假地豆、硬毛宿苞豆、大葉山螞蝗、大葉拿身草4 種。第2 類，耐蔭性中等的綠肥，長勢好或能完成其生活史，距瓣豆、羽葉決明2 種。第3 類，耐蔭性弱的綠肥，長勢差且未能完成其生活史，十一葉木藍、毛蔓豆2 種。

2.2 綠肥植物葉片生理和結構指標比較

綠肥葉片生理與結構指標測定結果見表3。方差分析結果表明，除葉綠素a/b 比值差異不顯著（p＝0.805）外，8 種綠肥植物葉片的水分、葉綠素含量、電導率、下表皮、柵欄組織、海綿組織厚度在綠肥種間均達顯著差異（p＜0.05）。植物葉綠素是光合作用的載體，最重要的性質是能選擇性地吸收光，葉綠素a 在長波長的紅光部分的吸收峰較高，而葉綠素b 則在短波長的藍紫光部分的吸收能力較強。一般來說，葉綠素含量高、葉綠素a/b 比值小的植物，具有較強的耐蔭性［8-10］；陽生植物的葉綠素a/b 比值約為3［11］。8 種綠肥的葉綠素a/b 比值均小于3，故這8 種綠肥都具有一定的耐蔭性。假地豆葉片的葉綠素含量最高，與毛蔓豆、大葉山螞蝗、硬毛宿苞豆、十一葉木藍、距瓣豆的含量差異顯著，羽葉決明、大葉拿身草與硬毛宿苞豆、十一葉木藍、距瓣豆差異顯著。8種綠肥植物葉綠素含量的平均值由大到小的排列順序為：假地豆、羽葉決明、大葉拿身草、毛蔓豆、大葉山螞蝗、硬毛宿苞豆、十一葉木藍、距瓣豆。

表3 不同綠肥葉片生理和結構指標比較

原生質膜是細胞對外最為敏感的部位，不同的光照會造成原生質膜損傷的程度不一樣［12］。電導率最高的是假地豆，最低的是羽葉決明，羽葉決明與假地豆、距瓣豆差異顯著。陽生植物、陰生植物及二者之間的過渡類型耐蔭植物的區(qū)別主要表現在它們需要的光照強度不同。陰生植物在葉片解剖結構上表現為具有發(fā)達的海綿組織，豐富的海綿組織不規(guī)則的分布減少了光量子的投射損失；同時柵欄組織減少或退化，柵欄組織本身的葉綠體集中于一端，從而有利于光線進入海綿組織使植物能夠更有效地利用有限的光能，從而有利于植物在陰暗環(huán)境下積累有機物質［13-14］。羽葉決明、毛蔓豆葉片的柵欄組織厚度顯著高于假地豆、大葉拿身草、硬毛宿苞豆、大葉山螞蝗的。

2.3 綠肥植物葉片生理和結構指標相關分析

綠肥葉片生理和結構指標的相關分析見表4，8 種綠肥葉片柵欄組織平均值由小到大的排序為: 假地豆、大葉拿身草、硬毛宿苞豆、大葉山螞蝗、距瓣豆、十一葉木藍、羽葉決明、毛蔓豆；海綿組織厚度順序與柵欄組織厚度基本一致。綠肥葉片水分含量與葉綠素含量呈極顯著負相關，柵欄組織與海綿組織呈顯著正相關，其他的相關關系不顯著。

2.4 綠肥植物葉片生理和結構指標聚類分析

聚類分析是統(tǒng)計學研究中進行分類統(tǒng)計的主要方法，其中層次聚類分析是根據觀察值或變量之間的親疏程度，將最相似的對象結合在一起，以逐次聚合的方式將觀察值分類，直到最后所有樣本都聚成一類，該方法已被廣泛應用于科學研究之中。將8 種綠肥植物葉片生理和結構指標進行因子分析，以各主成分對應的方差貢獻率為權重，分別乘以各綠肥品種在每個主成分上的因子得分，由此得出各綠肥品種的綜合得分，并將綜合得分進行層次聚類分析中的Q 型聚類分析，結果見圖1。當聚合距離為25 時，8 種綠肥可分為3類。其中假地豆、大葉拿身草、大葉山螞蝗、硬毛宿苞豆4 種屬第1 類；羽葉決明、距瓣豆、十一葉木藍屬第2 類；毛蔓豆屬第3 類。除十一葉木藍外，其余綠肥聚類分析結果與大田觀測結果一致。而如果將8 種綠肥分成4 類，其中假地豆、大葉拿身草、大葉山螞蝗、硬毛宿苞豆4 種屬第1類；羽葉決明、距瓣豆屬第2 類；十一葉木藍第3類，毛蔓豆第4 類。合并第3、4 類，結果則與大田觀測結果一致，說明通過因子和聚類分析對綠肥耐蔭性評價具有一定的參考意義。

表4 綠肥葉片生理和結構指標相關性分析

3 討論

遮蔭程度是影響植物在人工林下生長的最主要因素［15］，我國熱帶擁有約115.8 萬hm2的橡膠林［16］和290.75 萬hm2的 人 工 林 業(yè) 用 地 的 林 下 資 源［17］，為了充分利用林下的弱光空間資源，提高熱區(qū)土地單位面積的生產力，開發(fā)和利用耐蔭植物種質資源或基因資源具有十分重要的意義。本文對8 種豆科綠肥開展了定量的生理、結構指標聚類分析，以及定性的引種試驗，綜合評價后將其按耐蔭性強弱劃為3 類，第1 類，耐蔭性強的綠肥，假地豆、硬毛宿苞豆、大葉山螞蝗、大葉拿身草，長勢好且能完成其生活史。第2 類，耐蔭性中等的綠肥，距瓣豆、羽葉決明，長勢好或能完成其生活史。第3 類，耐蔭性弱的綠肥，十一葉木藍、毛蔓豆，長勢差且未能完成其生活史。

本文通過對定量的葉片生理指標和結構指標進行聚類分析，其結果與定性的田間觀測結果基本一致，說明該評價方法是可行的。同時，覆蓋綠肥耐蔭性強弱最終還是要通過其在林木弱光下能否達到預期的覆蓋效果來體現，故定量的葉片生理指標和結構指標測定須與定性的引種試驗結果相結合才能得出較為可靠的結果。

一般而言，陰生植物具有發(fā)達的海綿組織，而柵欄組織減少或退化。本文中，海綿組織和柵欄組織為正相關，與前人研究結果不同，可能是因為參試綠肥屬不同的種，甚至是不同的屬，由其本身的遺傳特性差異造成的。

為充分利用林下資源，保持水土，培肥地力，今后應加強收集典型熱帶陰性、耐蔭性綠肥，科學合理地配置到不同蔭蔽度的林下，促進農林生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。