楊開太,韓小美,毛 純,劉 軍,杜 鈴,楊舒婷,唐夢云,蔣 林*

(1.廣西壯族自治區(qū)林業(yè)科學(xué)研究院,廣西南寧 530002;2.廣西大學(xué),廣西南寧 530004;3.廣西壯族自治區(qū)國有七坡林場,廣西南寧 530219)

林下種植經(jīng)濟(jì)作物已成為發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)的主要方式之一。在不影響森林防護(hù)效益的前提下,充分發(fā)掘林下土地的種植潛力,合理利用林地資源,根據(jù)其土壤結(jié)構(gòu)、植被分布、土壤肥力等選擇適合林下種植的作物,創(chuàng)造出更高的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益及社會效益已成為山區(qū)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要模式之一[1-2]。在林下種植產(chǎn)業(yè)中,以中草藥的林下種植尤為興盛,特別是對一些喜陰的中草藥品種,林下種植能達(dá)到一種仿野生生長的環(huán)境[3]。雖然與大田種植相比其產(chǎn)量有所減少,但合理使用農(nóng)藥和化肥,既能保證中草藥的產(chǎn)量和品質(zhì),也能保證林地樹木的正常生長和生態(tài)環(huán)境的平衡。目前在適合林下種植的中草藥品種中,雞血藤(Spatholobussuberectus)、黃芪[Astragalusmembranaceusvar.mongholicus(Bunge)P.K.Hsiao]、珠子參[Pseudocodonconvolvulaceussubsp.forrestii(Diels)D.Y.Hong]、天麻(Gastrodiaelata)等作物的林下套種技術(shù)比較成熟,且相關(guān)報道較多[4-7],但關(guān)于林下百部的種植報道較少。

百部[Stemonajaponica(Bl.)Miq],為百合目(Liliflorae)百部科(Stemonaceae)多年生草本藥用植物,在我國分布較為廣泛。大百部(Stemonatuberosa),又名對葉百部,在兩廣及云貴地區(qū)分布廣泛,且產(chǎn)量較高,入藥可用于治療咳嗽、肺癆、頭虱、體虱、陰癢等。隨著環(huán)境的變化及人類呼吸系統(tǒng)疾病的高發(fā),對于百部的需求日益增加,但野生的百部生長較慢且產(chǎn)量低,因此,人工種植得到了大力推廣[8]。目前關(guān)于百部的人工栽培技術(shù)研究較多,對種苗培育、移栽、管理等技術(shù)均有了較好掌握[9-11]。關(guān)于百部的人工種植主要是在田間或大棚中獨立栽培,也有與臍橙[Citrussinensis(L.)Osbeck]、五味子[Schisandrachinensis(Turcz.)Baill.]等進(jìn)行套種栽培[12-13],但在低丘林下高效栽培的技術(shù)尚鮮見報道。筆者以大百部在廣西南寧地區(qū)加勒比松林下高效栽培為研究對象,施用不同種類肥料,比較大百部生物量和體內(nèi)可溶性糖含量,以期確定大百部林下栽培最適肥料,有助于百部林下高效栽培技術(shù)的發(fā)展,對百部的栽培管理具有一定指導(dǎo)意義。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況試驗地位于廣西壯族自治區(qū)南寧市吳圩鎮(zhèn)的廣西國有七坡林場立新分場,主要種植林木為加勒比松,郁閉度為0.5～0.7,107°59′～108°21′E,22°28′～22°68′N,海拔180～260 m。年均氣溫20～23 ℃,≥10 ℃年積溫7 500 ℃,極端最低溫-2.6 ℃,極端最高溫38.4 ℃。干濕季節(jié)明顯,其中4—9月為雨季,年降水量1 200～1 300 mm,年相對濕度為70%～80%。該區(qū)域?qū)賮啛釒ШＱ笮约撅L(fēng)氣候,溫暖濕潤,雨量充沛。林地坡度為20°～30°,土壤以頁巖、砂巖發(fā)育的赤紅壤為主,土壤呈酸性,表土pH小于 4.5。野生大百部常分布于海拔300～400 m山坡草叢、林下,在該海拔下也發(fā)現(xiàn)野生大百部[14],因此,該試驗林場海拔也符合模擬大百部野生生長海拔。大百部具有喜溫暖、喜濕潤、喜陰涼的特點,試驗地區(qū)的溫度、濕度及林下郁閉度均符合大百部的生長,但土壤pH稍有偏低,移栽施用適量石灰。

1.2 試驗材料供試植物:大百部幼苗由林場采用苗床育苗,7—8月進(jìn)行播種,在苗床上開溝條播。播種后覆土4～5 cm,在播種后澆水濕透,并用稻草覆蓋保溫保濕。幼苗生長至8～12 cm后移入林下種植。林下大百部栽培采用寬幅帶狀間作模式,種植帶沿等高線布置,帶寬1.0～1.2 m,種植帶間隔2～4 m。移栽前90 d完成整地,整地時采用人工或小型機(jī)械整地,將原林地上的雜灌和雜草等挖斷后填埋到種植帶內(nèi)起壟,種植帶整地深度30～40 cm,以行距30～40 cm,株距25 cm。

花生麩液:花生麩購自南寧市武鳴區(qū)太平鎮(zhèn)榨油工坊,林場內(nèi)制作花生麩液,花生麩與水的比例根據(jù)試驗要求按50倍、100倍質(zhì)量比進(jìn)行搭配,密封浸泡60 d以上方能使用,同一批次試驗采用同一批次花生麩液。腐熟羊糞液:堆放發(fā)酵腐熟的羊糞由南寧好年景農(nóng)資有限責(zé)任公司提供,羊糞為粉碎袋裝,林場內(nèi)制作腐熟羊糞液,水與腐熟羊糞的比例根據(jù)試驗要求按50倍、100倍質(zhì)量比進(jìn)行配比,密封浸泡7 d以上方能進(jìn)行試驗,同一批次試驗采用同一批次腐熟羊糞液。發(fā)酵豬糞:發(fā)酵豬糞由南寧好年景農(nóng)資有限責(zé)任公司提供,豬糞為粉碎袋裝,水與糞的配比根據(jù)試驗要求按50倍、100倍質(zhì)量比進(jìn)行配比,密封7 d便可進(jìn)行施肥,同一批次試驗采用同一批次配制的沼液。

1.3 試驗儀器AUY220型萬分之一電子天平(日本島津),TP-5 200型電子天平(湖南湘儀),YP20 000型電子天平(上海越平),UV-1750型紫外可見分光光度計(日本島津公司),DHG-9050A型鼓風(fēng)干燥箱(濟(jì)南歐萊博),電熱恒溫水浴鍋:GSY-II(上海一恒)等。

1.4 試驗方法

1.4.1不同肥料對大百部生物量的影響試驗。試驗小區(qū)長10.0 m、寬1.2 m。為探究不同肥料對大百部生長的影響,設(shè)置清水對照和肥料處理。其中,肥料處理采用“1.2”中稀釋后的肥料進(jìn)行施肥,每處理設(shè)置3個小區(qū),以壟為單位,各小區(qū)按單因素隨機(jī)分布。設(shè)7個處理:CK,清水對照;T1,花生麩液稀釋50倍;T2,花生麩液稀釋100倍;T3,腐熟羊糞稀釋50倍;T4,腐熟羊糞稀釋100倍;T5,發(fā)酵豬糞稀釋50倍;T6,發(fā)酵豬糞稀釋100倍。每小區(qū)施用12.5 L。肥料和清水的施用根據(jù)大百部的日常肥水管理進(jìn)行,2020年4月13日首次施用肥料,試驗期間再追肥施肥3次(4月30日、6月16日、8月22日),分別在首次施肥后30、90、120、360 d(±2 d)內(nèi)隨機(jī)采樣,每小區(qū)取5株,測定大百部根的數(shù)量、鮮質(zhì)量及干質(zhì)量。根數(shù)量的確定:根部有膨大算作有效根數(shù)量;鮮質(zhì)量的測定:將有效根數(shù)洗凈表層泥土后擦干,采用天平進(jìn)行鮮質(zhì)量測定;干質(zhì)量的測定:將進(jìn)行鮮質(zhì)量測定后的根剪碎后置于烘箱中60 ℃烘干24 h后用天平測定。

1.4.2不同肥料對大百部根內(nèi)可溶性糖含量的影響試驗。大百部塊根內(nèi)可溶性糖含量采用蒽酮硫酸法測定,參照由繼紅等[15]的研究方法并加以改進(jìn),稱取干重測試后的百部塊根0.02 g,用研缽磨碎成粉末后加入10 mL蒸餾水,沸水浴加熱60 min后轉(zhuǎn)移至尖嘴離心管中,再加入0.02 g活性炭,劇烈搖晃后10 000 r/min 離心3 min,將上清液轉(zhuǎn)移至25 mL容量瓶中,加入3 mL無水乙醇后用蒸餾水定容。取1 mL提取液與5 mL配制好的蒽酮硫酸試劑混勻,沸水浴加熱15 min后取出,置于冷水中恢復(fù)至室溫,靜置20 min采用紫外分光光度計測定625 nm波長下的吸光度,以蒸餾水作為參比,各重復(fù)3次,根據(jù)葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液繪制的標(biāo)準(zhǔn)曲線,計算可溶性糖含量。其中,葡萄糖標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度為50～400 μg/mL,采用上述相同的處理方法處理后在625 nm波長下進(jìn)行吸光光度測定,以吸光光度值為橫坐標(biāo),葡萄糖濃度為縱坐標(biāo)進(jìn)行擬合,得到標(biāo)準(zhǔn)曲線為y=132.930x+28.346,R2=0.995 4。

1.5 數(shù)據(jù)處理所有試驗數(shù)據(jù)均采用SPSS 16.0軟件進(jìn)行整理和分析,使用單因素方差分析法(one-way ANOVA)分析數(shù)據(jù)的顯著性,采用Duncan檢驗對數(shù)據(jù)進(jìn)行顯著性檢驗。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同肥料對大百部根數(shù)量的影響由圖1可見,首次施肥后30 d開始進(jìn)行測量,隨著時間的推移,各處理和CK的根數(shù)量變化趨勢一致。在首次施肥后30～180 d,根數(shù)量急劇增多,但在180～360 d,根數(shù)量變化較為平緩。首次施肥后30 d時,CK的根數(shù)量與T5處理接近,分別為(9.4±0.9)和(9.4±0.5)根,且與其他處理差異顯著(P<0.05)。首次施肥后90 d發(fā)現(xiàn),各處理大百部根數(shù)量增長迅速,其中以T5處理根數(shù)量最多,為(20.6±2.5)根,其次為T3處理,為(20.4±1.9)根,花生麩液處理(T1、T2處理)的根數(shù)量少于其他2種肥料處理。首次施肥后180 d根數(shù)量的增長仍較大,以發(fā)酵豬糞處理(T5、T6處理)的根數(shù)量最多,且根數(shù)量多余其他處理。在首次施肥后180～360 d,根數(shù)量增加較少,這可能與季節(jié)進(jìn)入秋冬有關(guān),仍以發(fā)酵豬糞處理(T5、T6處理)的根數(shù)量為多,較CK分別增加17.93%和16.30%?？傮w來看,花生麩液處理(T1、T2處理)對根數(shù)量的促進(jìn)作用均弱于其他2種肥料處理,腐熟羊糞在稀釋100倍時(T4處理)對根數(shù)量的促進(jìn)作用不明顯,但在稀釋50倍時(T3處理)具有一定的促進(jìn)作用,但在整個試驗周期促進(jìn)作用不穩(wěn)定,同時也低于發(fā)酵豬糞(T5、T6處理),發(fā)酵豬糞在2種稀釋倍數(shù)處理下根數(shù)量差距不大,且促進(jìn)作用較其他處理佳。

注:不同小寫字母表示同一施肥時期不同處理間差異顯著(P< 0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments during the same fertilization period(P<0.05).圖1 不同肥料對大百部根數(shù)量的影響Fig.1 Effects of different fertilizers on the number of Stemona tuberosa roots

2.2 不同肥料對大百部根鮮質(zhì)量的影響從圖2可知,在首次施肥后30～90 d,各處理及CK的根均為細(xì)根,無較明顯的膨大,各組間差異較小,因此在前2次結(jié)果調(diào)查中,大百部根鮮質(zhì)量組間差異較小,且根鮮質(zhì)量增長率為結(jié)果調(diào)查3階段中最小。首次施肥后90～180 d,根鮮質(zhì)量開始快速增長,180 d發(fā)酵豬糞處理(T5、T6處理)的鮮質(zhì)量最大,且與除T3外的其他處理差異顯著(P<0.05),分別為(644.9±33.5)和(648.1±49.1) g,花生麩液和腐熟羊糞處理(T1、T2和T3、T4)的鮮質(zhì)量較CK有增加。首次施肥后360 d,各處理大百部根鮮質(zhì)量較前一次測定增加較多,且各處理間的差異也越趨明顯,T5和T6處理大百部根鮮質(zhì)量最大,分別為(1 838.5±90.3)和(1 762.1±90.1)g,分別較CK增加38.24%和32.49%,T3處理對大百部根鮮質(zhì)量也有較大的促進(jìn)作用,較CK增加了24.58%,其他各處理較CK增長均在20%以下。各處理根鮮質(zhì)量增長情況與指數(shù)增長模型較為相似,因此對根鮮質(zhì)量增加較多的T5、T6、T3處理和CK進(jìn)行指數(shù)增長模型擬合,其模擬增長曲線分別為y=0.660e0.275 9x,R2= 0.949 1;y=83.702e0.270 7x,R2=0.944 6;y=79.664e0.269 5x,R2=0.945 8;y=83.500e0.242 3x,R2=0.965 9。

注:不同小寫字母表示同一施肥時期不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments during the same fertilization period(P<0.05).圖2 不同肥料對大百部根鮮質(zhì)量的影響Fig.2 Effects of different fertilizers on the fresh quality of Stemona tuberosa roots

2.3 不同肥料對大百部根干質(zhì)量的影響從圖3可見,首次施肥后30 d對各處理的根進(jìn)行干質(zhì)量測定,T5處理干質(zhì)量最大,較CK增加32.32%,花生麩液處理(T1、T2)大百部根干質(zhì)量較CK有所降低,分別降低1.18%和4.04%。首次施肥后90 d各處理干質(zhì)量均較CK增加,其中以T6處理干質(zhì)量增加最多,增長率達(dá)34.46%,T5處理干質(zhì)量僅次于T6處理,發(fā)酵豬糞液處理(T5、T6)根干質(zhì)量與CK有顯著差異(P<0.05)。從首次施肥后180 d開始,大百部根干質(zhì)量開始不斷增加,增長率明顯高于前階段,在第3次結(jié)果檢測中,肥料處理大百部根干質(zhì)量增長較大,其中T5和T3處理干質(zhì)量分別為(150.3±10.2)和(141.8±16.8) g,較CK的增長率分別為66.76%和57.35%,除T2處理外,其他各處理的干質(zhì)量增長率均超過30%。在首次施肥后360 d,各處理間差異最為明顯,T5和T3處理大百部根干質(zhì)量位居前列,分別較CK增加96.45%和74.86%,增幅明顯,花生麩液處理(T1、T2)在2種濃度下也具有一定的促進(jìn)作用,但增幅較其他處理低,肥料處理(除T2處理)大百部根干質(zhì)量與CK相比均有顯著差異(P<0.05)。根據(jù)4次大百部根干質(zhì)量的測定,其變化過程符合指數(shù)增長模型,將T5和T3處理及CK處理根干質(zhì)量變化過程進(jìn)行模型擬合,其增長曲線分別為y=13.564e0.316 9x,R2=0.953 1;y=12.314e0.317 6x,R2=0.944 7;y=11.192e0.275 5x,R2=0.950 8。

注:不同小寫字母表示同一施肥時期不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments during the same fertilization period(P<0.05).圖3 不同肥料對大百部根干質(zhì)量的影響Fig.3 Effects of different fertilizers on the dry quality of Stemona tuberosa roots

2.4 不同肥料對大百部根內(nèi)可溶性糖含量的影響從圖4可見,在首次施肥后30 d各處理可溶性糖含量差異不大,其中以T2處理可溶性糖含量為最高,達(dá)(128.28±11.54) mg/g,較CK增加15.72%。在首次施肥后90 d的結(jié)果檢測中,可溶性糖含量差異仍不明顯,除CK外仍以T2處理最高,T5處理最低。在首次施肥180 d,各處理可溶性糖含量差異較大,稀釋倍數(shù)越大其可溶性糖含量越大,其中T2處理可溶性糖含量最高,達(dá)到(446.97±13.11) mg/g,T5和T6處理可溶性糖含量均低于其他處理,分別為(362.73±8.47)和(380.49±23.43)mg/g,與其他各處理(除T3處理)差異顯著(P<0.05)。在首次施肥后360 d,大百部根內(nèi)可溶性糖含量較首次施肥后180 d有所下降,但趨勢與施肥后180 d保持一致,仍以T5處理含量最低[(340.80±17.50) mg/g]。整體而言,大百部根內(nèi)可溶性糖含量呈先逐步上升后緩慢下降趨勢,可能與生長周期有關(guān),將含量最低的T5處理進(jìn)行模型擬合,其動態(tài)變化過程擬合曲線方程為y=-4.587 9x2-82.046 0x+19.370 0,R2= 0.972 7;將含量最高的T2處理進(jìn)行模型擬合,其動態(tài)變化過程擬合曲線方程為y=-5.721 7x2+102.760 0x+8.061 5,R2=0.949 2。根據(jù)曲線方程可以預(yù)測,在試驗階段T5處理可溶性糖含量在首次施肥后約268 d時可達(dá)到最大值,為386.18 mg/g,后逐漸下降;T2處理可溶性糖含量在首次施肥后約269 d可達(dá)到最大值,為469.45 mg/g,后逐漸下降。

注:不同小寫字母表示同一施肥時期不同處理間差異顯著(P<0.05)。Note:Different lowercase letters indicate significant differences between different treatments during the same fertilization period(P<0.05).圖4 不同肥料對大百部根可溶性糖含量的影響Fig.4 Effects of different fertilizers on soluble sugar content in Stemona tuberosa roots

3 結(jié)論與討論

該研究在林下種植大百部,研究施用不同肥料對大百部生長及體內(nèi)可溶性糖含量的影響,綜合大百部的根數(shù)量、根鮮質(zhì)量和干質(zhì)量,發(fā)現(xiàn)使用發(fā)酵豬糞、腐熟羊糞和花生麩液均能促進(jìn)大百部的生長。3種肥料中,以發(fā)酵豬糞對大百部生長的促進(jìn)作用最為明顯。有研究發(fā)現(xiàn),豬糞的使用可使土壤容重和pH隨著土壤剖面垂直深度的加深而增大,總孔隙度、水穩(wěn)性團(tuán)聚體、總持水量、有機(jī)質(zhì)、有機(jī)碳、有機(jī)碳密度、酶活性和重金屬含量均隨著土壤剖面垂直深度的加深而降低,能在一定程度上改善土壤理化性質(zhì),提高土壤有機(jī)質(zhì)含量和酶活性[16]。豬糞還能在一定程度上替代化肥的使用,不僅能促進(jìn)植物的生長,還能提高其產(chǎn)量及品質(zhì)[17-18]。因此,可在林下百部的種植過程中推廣發(fā)酵豬糞的使用。

不同肥料對百部體內(nèi)可溶性糖含量的影響也有一定差異,可溶性糖是植物光合作用的產(chǎn)物,在植物生長發(fā)育過程中參與植物的生長代謝[19]。該研究中,各處理可溶性糖含量先逐漸升高,在首次施肥后360 d緩慢降低,這可能是由于首次施肥后已進(jìn)入秋天,作物生長放緩,進(jìn)入冬季后大百部生長幾乎停止,因此可溶性糖含量的減少可能是由于氣溫降低導(dǎo)致。百部的藥理活性是由百部體內(nèi)總生物堿含量決定的,可將百部藥材質(zhì)量控制的指標(biāo)性成分定為百部總生物堿類成分[20],百部體內(nèi)可溶性糖含量與總生物堿的含量呈負(fù)相關(guān)[21],因此,可溶性糖含量越低,說明百部品質(zhì)越好。在該研究中,各肥料處理稀釋倍數(shù)越大,其可溶性糖量越高,說明施肥濃度高可提高百部的品質(zhì),發(fā)酵豬糞稀釋50倍處理的可溶性糖含量最低?？梢?林下種植百部使用發(fā)酵豬糞有助于增加其體內(nèi)總生物堿的含量,提高百部的品質(zhì)。

目前,林下種植中草藥具有較高的經(jīng)濟(jì)價值,在林下種植經(jīng)濟(jì)發(fā)展的過程中,應(yīng)結(jié)合林區(qū)實際情況,合理規(guī)劃安排,在保護(hù)生態(tài)環(huán)境的前提下,將有限的林地資源實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。在不斷發(fā)展的林下經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)中,應(yīng)加大力度進(jìn)行技術(shù)研究,提倡施用有機(jī)肥,減少化學(xué)肥料的使用,既能保護(hù)生態(tài),又能保證作物品質(zhì),實現(xiàn)“保護(hù)—開發(fā)—再保護(hù)—再開發(fā)”的良性循環(huán),維持林地生態(tài)平衡[22]。此外,還應(yīng)健全林下種植產(chǎn)業(yè)監(jiān)督制度,以求保障該產(chǎn)業(yè)的合規(guī)合法、有序建設(shè),實現(xiàn)林下中草藥種植產(chǎn)業(yè)與林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。