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        不同因素對林下參保存率的影響

        2020-12-16 10:09:36李奎友李雪萌李逵全王秀琴董淑英王云龍王元興
        吉林林業(yè)科技 2020年6期
        關(guān)鍵詞:林型全鉀保存率

        羅 也,李奎友,李雪萌,李逵全,王秀琴,董淑英,王云龍,劉 迪,王元興

        (1.吉林省林業(yè)科學(xué)研究院,吉林 長春 130033;2.露水河林業(yè)局,吉林 白山 134500;3.吉林森工集團(tuán),吉林 長春 130012)

        人參(Panaxginseng),五加科人參屬多年生草本植物,素有“百草之王”的美譽(yù),是大宗名貴中藥材[1],加之人參具有良好的藥用價(jià)值和保健功能而備受人們的青睞,在長白山地區(qū),林下參種植為農(nóng)村經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。但是,由于林下參種植周期長,土壤養(yǎng)分消耗大,對于土壤等相關(guān)因素的要求較高[2],所以,準(zhǔn)確了解林下參生長所處的土壤及相關(guān)林分因素情況至關(guān)重要。

        土壤是林下參賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ),良好的土壤環(huán)境不僅能夠?yàn)榱窒聟⒌纳L提供水和養(yǎng)分,同時決定著林下參保存率和生長質(zhì)量,因此,了解林下參土壤元素變化情況變得越來越重要。許多學(xué)者針對種植林下參的土壤元素進(jìn)行了相關(guān)研究[3],閆毅等通過對林下參土壤物理性質(zhì)的研究表明,林下參土壤中團(tuán)粒、微團(tuán)聚體、總孔隙度和土壤容重等與林下參產(chǎn)量存在顯著相關(guān)性,其中,總孔隙度在56.92 %~73.52 %、土壤容重為0.85 g·cm-3時,林下參產(chǎn)量最好[4]。李星碩通過不同立地條件對林下參生長影響的研究發(fā)現(xiàn),在東北坡向,坡度為24°左右,土壤容重在0.85~0.95 g·cm-3時,林下參生長最好[5]。程海濤等對土壤化學(xué)性質(zhì)與人參生長關(guān)系的研究發(fā)現(xiàn),氮、磷、鉀的配合作用對于林下參的生長與保存非常重要[6]。同時相關(guān)研究同樣探討了種植林下參后,土壤營養(yǎng)元素的變化情況[7,8]。但是,關(guān)于土壤化學(xué)性質(zhì)和林型等相關(guān)因素的共同作用對林下參保存率的影響鮮有報(bào)道。

        本研究主要分析不同林型及土壤營養(yǎng)因素下林下參保存率情況,以及各因素之間相互作用對其影響。從而更好地掌握影響林下參保存率的主要因素,為林下參的合理種植提供理論基礎(chǔ)。

        1研究區(qū)概況

        研究區(qū)位于吉林省靖宇縣,地理位置為126°30′~127°16′E,42°06′~42°48′N,地處長白山山脈西北部,屬北溫帶東亞季風(fēng)氣候。冬季漫長寒冷,夏季潮熱多雨,春秋兩季干燥,無霜期110 d左右,屬典型的長白山地帶氣候。研究區(qū)內(nèi)喬木樹種主要為紅松(Pinuskoraiensis)、樟子松(Pinussylvestris)、落葉松(Larixgmelinii)、核桃楸(Juglansmandshurica)、水曲柳(Fraxinusmandshurica)、黃檗(Phellodendronamurense)、蒙古櫟(Quercusmongolica)、春榆(Ulmuspumila)、懷槐(Maackiaamurensis)、色木槭(Acermono)、山楊(Populusdavidiana)、紫椴(Tiliaamurensis)、白樺(Betulaplatyphylla)等。灌木樹種主要有胡枝子(Lespedezabicolor)、平榛(Corylusheterophylla)、山荊子(Malusbaccata)、衛(wèi)矛(Euonymusalatus)、刺五加(Acanthopanaxsenticosus)、忍冬(Lonicerajaponica)等。草本植物主要有鈴蘭(Convallariamajalis)、莎草(Cyperusrotundus)、細(xì)葉苔草(Carexrigescens)、蕁麻(Urticafissa)、小葉芹(Aegopodiumalpestre)、早熟禾(Poaannua)等。

        2研究方法

        2.1樣地選擇

        在靖宇縣選取種植林下參的3種不同林分類型的樣地共6塊,分別為樟子松林下參樣地2塊(林下參年齡為7年和12年)、落葉松林下參樣地2塊(林下參年齡為7年和12年)和雜木林下參樣地2塊(林下參年齡為7年和12年),樣地基本情況見表1。

        隨后在每塊樣地對角線上分別重復(fù)采集土樣3次,用土壤袋儲存并標(biāo)號,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行相關(guān)化學(xué)性質(zhì)測定。

        表1 林地基本情況

        2.2研究方法

        主要測定土壤中有機(jī)質(zhì)、pH、全氮、全磷和全鉀含量的變化情況,土壤測定采用常規(guī)分析方法[9]。土壤有機(jī)質(zhì)含量采用重鉻酸鉀容量法測定,土壤pH采用精密pH計(jì)測定,土壤全氮含量采用凱氏定氮法測定,土壤全磷含量采用酸溶-鉬銻抗比色法測定,土壤全鉀含量采用火焰光度計(jì)法測定。并應(yīng)用通徑分析法對林下參保存率和各影響因素之間關(guān)系進(jìn)行分析。

        2.3數(shù)據(jù)處理

        主要應(yīng)用SPSS19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和分析,應(yīng)用SifmaPlot12.5進(jìn)行繪圖。

        3結(jié)果與分析

        3.1林型對林下參保存率的影響

        通過對不同林分類型下林下參保存率研究發(fā)現(xiàn)(見表2),在樟子松林、落葉松林和雜木林下分別種植林下參后,其保存率存在顯著差異(P<0.05),平均保存率大小關(guān)系為樟子松林(52.53 %)>落葉松林(46.07 %)>雜木林(15.38 %)。此外,同一林型下,隨著林下參種植年齡的增大,其保存率會發(fā)生明顯改變。其中,樟子松林中隨著林下參年齡的增加,林下參保存率由84.42 %下降到20.63 %,保存率減少了63.79 %;落葉松林中隨著林下參年齡的增加,林下參保存率由67.58 %下降到24.55 %,保存率減少了43.03 %;雜木林中隨著林下參年齡的增加,林下參保存率由21.00 %減少到9.75 %,保存率減少了11.25 %。

        表2 不同林型下林下參保存率

        3.2土層和腐殖層深度對林下參保存率的影響

        分別測定各樣地內(nèi)土層深度和腐殖層深度,測定的土層深度在48~57 cm之間,腐殖層深度在11~23 cm之間,通過研究各土層深度和腐殖層深度下林下參保存率情況(見表3),可以發(fā)現(xiàn),二者對于林下參的保存率無顯著影響。

        表3 不同土層和腐殖層深度下林下參保存率

        3.3土壤化學(xué)性質(zhì)對林下參保存率的影響

        通過土壤各化學(xué)性質(zhì)變化對林下參保存率影響的研究發(fā)現(xiàn)(見圖1),土壤pH在4.91~5.39之間,土壤整體呈弱酸性,土壤pH為5.02時,林下參保存率最低,但從整體水平看,隨著土壤pH的增加,林下參保存率逐漸增加,pH達(dá)到5.39時,林下參保存率最大,保存率可達(dá)到84.42 %。土壤全氮含量在2.34~3.38 g·kg-1之間,隨著含氮量的增加,林下參保存率呈現(xiàn)先增加后降低的趨勢,含氮量為2.61~3.26 g·kg-1時,林下參保存率最大。土壤全磷含量測量值在0.26~0.41 g·kg-1之間,隨著含磷量的增加,林下參保存率逐漸增加,含磷量在0.35 g·kg-1時,林下參保存率最高。土壤全鉀測定量在0.62~0.80 g·kg-1之間,全鉀含量為0.79 g·kg-1時,林下參保存率最低,但從整體來看,隨著含鉀量的增加,林下參保存率逐漸增加,含鉀量為0.8 g·kg-1時,林下參保存率最高。

        圖1 不同土壤化學(xué)性質(zhì)下林下參保存率

        3.4林下參保存率與各因素之間影響關(guān)系分析

        為進(jìn)一步了解林下參保存率和各因素之間的相互關(guān)系,應(yīng)用通徑分析進(jìn)行相關(guān)研究,在進(jìn)行通徑分析之前,需要對統(tǒng)計(jì)分析的數(shù)據(jù)進(jìn)行正態(tài)檢驗(yàn)(表4),從表4中可以看出,正態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果有2種,分別為Kolmogorov-Smirnova檢驗(yàn)和Shapiro-Wilk檢驗(yàn),Kolmogorov-Smirnova檢驗(yàn)適用于大樣本檢驗(yàn),而Shapiro-Wilk檢驗(yàn)適合小樣本檢驗(yàn),本試驗(yàn)樣本數(shù)為6,屬于小樣本數(shù),因此,使用Shapiro-Wilk檢驗(yàn),顯著性0.893>0.05。林下參保存率服從正態(tài)分布,可進(jìn)行通徑分析研究。

        表4 正態(tài)檢驗(yàn)結(jié)果

        通過對林下參保存率和各因素之間通徑分析的相關(guān)研究發(fā)現(xiàn)(表5),各因素對林下參保存率的直接影響最大的是全磷含量,直接通徑系數(shù)達(dá)到1.553,且屬于正相關(guān)關(guān)系,其次為pH、全氮含量和全鉀含量。通過分析各因素間接通徑系數(shù)發(fā)現(xiàn),全鉀通過全磷對林下參保存率的作用最大,其間接通徑系數(shù)達(dá)到0.889 9,其次是全氮通過全磷對林下參保存率的影響,對林下參保存率的作用最小的是pH通過全鉀的間接作用。因此,結(jié)合直接和間接通徑分析發(fā)現(xiàn),影響林下參保存率最主要的因素是全磷含量,其次是土壤pH、全氮含量和全鉀含量。

        表5 林下參保存率與各因素之間通徑分析

        4討論與結(jié)論

        本研究通過選取種植林下參的不同林分類型(樟子松林、落葉松林、雜木林),測定其林下參保存率,同時對其林下土壤進(jìn)行相關(guān)因素分析,測定土壤土層深度、腐殖層深度、pH、全氮、全磷和全鉀的含量,分析不同林型和不同因素對林下參保存率的影響。結(jié)果表明,在不同林分類型下,林下參平均保存率大小關(guān)系為樟子松林(52.53 %)>落葉松林(46.07 %)>雜木林(15.38 %),這與阮曉佳研究的在不同林型下種植林下參優(yōu)先選擇樟子松林結(jié)果相一致[10]。在同一林型下,隨著林下參種植年齡的增大,林下參保存率均會降低。此外,土層深度和腐殖層深度對林下參保存率的變化無明顯影響。土壤各化學(xué)性質(zhì)變化對林下參保存率影響研究的結(jié)果表明,在一定區(qū)間范圍內(nèi),土壤pH、全氮含量、全磷含量和全鉀含量的增加均會提高林下參的保存率,以往也做過類似的研究,孟祥穎等研究發(fā)現(xiàn)氮、磷、鉀對人參生長有促進(jìn)作用[11],而趙壽經(jīng)等研究發(fā)現(xiàn)林下參高產(chǎn)的pH在5.4左右[12],這均與本研究結(jié)果相一致。

        通徑分析作為遺傳學(xué)方面的多元統(tǒng)計(jì)技術(shù),對于自變量和因變量之間的直接和間接相關(guān)性分析極為重要和準(zhǔn)確,在眾多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用[13]。為了進(jìn)一步了解林下參保存率和各因素之間的相互關(guān)系,找出對林下參保存率最主要的影響因子,本試驗(yàn)應(yīng)用通徑分析進(jìn)行了相關(guān)研究,結(jié)果表明,結(jié)合直接和間接通徑分析發(fā)現(xiàn),影響林下參保存率最主要的因素是全磷含量,其次是土壤pH、全氮含量和全鉀含量。因此,為提高林下參種植的成活率和保存率,初步建議在樟子松林下種植人參,土壤pH保持在5.39左右,適當(dāng)增加土壤內(nèi)氮、磷含量。

        通過本試驗(yàn)的研究分析,能夠較好地了解靖宇縣不同林型下林下參的土壤營養(yǎng)元素變化情況及提高林下參保存率的因素條件,可為林下參的種植提供參考數(shù)據(jù)。

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