王庭雄

(福建省連江國有林場，福建 連江 350500)

目前，我國大部分的國有林場存在許多未利用的空地，因此開展新型的林-林、林-草之間的套作是改善的重要措施之一。林下套種就是利用林中樹木之間的間隙和林陰優(yōu)勢種植耐陰喜涼的植物，合理的林下套種不僅可以促進(jìn)于林下植物生長還可以促進(jìn)原有林木生長，從而得到共贏[1]。杉木林是傳統(tǒng)的針葉林，因其郁閉度較高，林下植被單一且林中空地較多。在杉木林里可林下套種的種類繁多，目前國內(nèi)已有許多成功案例。如廣西國有高峰林場在杉木近熟林下套種了香梓楠、華蓋木、閩楠3種珍貴木材樹種[2]。福建南平政和縣在杉木林下套種一種特殊的根莖植物—七葉一枝花即重樓[3]。福建三明沙縣在杉木林下套種耐陰的珍貴抗癌藥材樹種紅豆杉[4]。

雷公藤(TripterygiumwilfordiiHook. f.)衛(wèi)矛科，雷公藤屬，廣泛分布于我國東南部，喜較為陰涼的山坡，最適宜在偏酸性、土層深厚的砂質(zhì)土和黃壤土上生長[5]。是傳統(tǒng)的優(yōu)良中藥材，性苦、寒，具有清熱解毒、祛風(fēng)通絡(luò)、舒筋活血等功效，用于治療類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎、腎炎、紅斑狼瘡、血小板減少性紫癜等[6-7]。因?yàn)樗奶厥馑幱霉πr(jià)值，使得雷公藤在我國南方各省市獲得廣泛的栽培與種植。一般的雷公藤種植有苗圃地種植和山地種植2種，苗圃地種植雖然可以滿足人們對量的需求，但其有效成分含量不如山地種植的高，綜合的經(jīng)濟(jì)效益不高。山地種植藥效相對較好，但種植方式、培育措施相對復(fù)雜。林地的理化性質(zhì)受林分種類的影響，同時(shí)其在一定程度上會(huì)對林分起到反作用的影響。合適的土壤條件對林分的促進(jìn)作用是顯著的，尤其是在林分較為單一的林地里表現(xiàn)得更為明顯。近年來，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的發(fā)展，林分與林分、林分與灌草之間的結(jié)合更加緊密。在之前的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，雷公藤喜陰涼山坡，杉木純林中有大量空地，本文將二者有機(jī)結(jié)合，采用杉木林下套種雷公藤來探討雷公藤對杉木林林地土壤養(yǎng)分及理化性質(zhì)的影響。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于福州市連江國有林場大樟工區(qū)，平均海拔370m，年平均氣溫16～18℃，極端最低氣溫-5.9℃，極端最高氣溫35.6℃，年降水量1743.1mm，無霜期年平均242d。

1.2 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)林地為沿海丘陵立地亞區(qū)，土壤類型暗紅壤，壤土肥力中等。供試林地小班為00505030杉木成熟林，郁閉度0.8，雷公藤為16年種植，長勢良好。套種前對供試林進(jìn)行全面松土、除草等撫育管理措施。雷公藤種植株間距均為1m×1m，杉木的株間距均為2m×2m。

1.3 試驗(yàn)方法

環(huán)刀法——測容重、毛管孔隙(%)、非毛管隙度(%)、總孔隙(%)、最大持水量(mm)、毛管持水量(mm)、最小持水量(mm)、非毛管持水量；[8]消煮法——測全磷、全鉀；電位法——測pH。

2 土樣采集與測定

2.1 土樣采集

試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)雷公藤處理和3個(gè)對照處理：上坡(處理1)、中坡(處理2)、下坡(處理3)，每個(gè)處理設(shè)置取3個(gè)土樣為3個(gè)重復(fù)，共12個(gè)小樣，每個(gè)土樣地取0～20cm、20～40cm。

取樣時(shí)，因雷公藤屬于淺根性藤本灌木，大量根系集中在0～10cm，而且林地有坡度，所以首先取樣時(shí)先要表土鋤平，接著采用100cm3的環(huán)刀取土樣帶回實(shí)驗(yàn)室(注意，此處所取的土壤的量一定要夠下面的檢測實(shí)驗(yàn))，于陰涼處風(fēng)干，除去枯枝和石塊、雷公藤根系。

2.2 持水量計(jì)算[9]

最大持水量(mm)=0.01×土層厚度(cm)×土壤密度(Mg/m3)×最大持水量(g/kg)/水的密度(Mg/m3)(1)

毛管持水量(mm)=0.01×土層厚度(cm)×土壤密度(Mg/m3)×毛管持水量(g/kg)/水的密度(Mg/m3)(2)

田間持水量(mm)=0.01×土層厚度(cm)×土壤密度(Mg/m3)×最小持水量(g/kg)/水的密度(Mg/m3)(3)

非毛管持水量=最大持水量(mm)-毛管持水量(mm)(4)

2.3 結(jié)構(gòu)指標(biāo)測定[9]

式中W指土壤含水量；V指環(huán)刀的容積；G0指鋁盒的重量；G1指鋁盒及濕土的重量。

毛管空隙(體積%)=0.1×毛管持水量(g/kg)×土壤密度(Mg/m3)/水的密度(Mg/m3)(6)

非毛管空隙(體積%)=0.1×[最大持水量(g/kg)-毛管持水量(g/kg)]×土壤密度(Mg/m3)/水的密度(Mg/m3)(7)

總孔隙(體積%)=非毛管孔隙(體積%)+毛管孔隙(體積%)(8)

2.4 養(yǎng)分含量指標(biāo)測定

采用凱氏定氮法測定土壤中的氮[10]、采用碳酸鈾熔融測定全磷[11]、堿熔法測定全鉀[11]、鹽酸-硫酸浸提法測定有效磷[11]、乙酸銨浸提-火焰光度法測定速效鉀[12]、容量分析法測定有機(jī)質(zhì)[13]、用電位法測定土壤pH[14]。

3 數(shù)據(jù)分析

采用WPS2019軟件和SPSS軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方程分析以檢驗(yàn)不同處理之間的差異顯著性(P=0.05)[15]。

4 結(jié)果與分析

4.1 對土壤水分的影響

由表1、2可知，在間種后土壤在0～20cm、20～40cm深度中的最大持水量、非毛管持水量、田間持水量、毛管持水量等指標(biāo)均有一定程度的提高。在間種后土壤在0～20cm的上坡對照空地最大持水量、非毛管持水量、田間持水量、毛管持水量分別提高了28.76%、8.45%、19.31mm、20.3mm，中坡分別提高了23.96%、8.78%、4.48mm、20.3mm，下坡分別提高了25.73%、8.32%、12.4mm、17.41mm。在間種后土壤在20～40cm的上坡對照空地最大持水量、非毛管持水量、田間持水量、毛管持水量分別提高了28.76%、8.45%、19.31mm、20.3mm，中坡分別提高了23.96%、8.78%、4.48mm、20.3mm，下坡分別提高了25.73%、8.32%、12.4mm、17.41mm。結(jié)果表面在杉木林下間種雷公藤后可有效提高當(dāng)?shù)赝寥赖某炙俊?/p>

表1 不同處理的0～20cm深度土壤水分含量指標(biāo)

表2 不同處理的20～40cm深度土壤水分含量指標(biāo)

續(xù)表2

4.2 不同處理對土壤容重和孔障度的影響

從表3、4可以看出，間種后在0～20cm、20～40cm土層的土壤容重有不同程度的降低，而總孔隙度、毛管孔腺度均有不同程度的提高。其中0～20cm土層上坡、中坡、下坡間種雷公藤與空地相比，土壤容重比對照分別降低了0.08g/cm3、0.2g/cm3、0.24g/cm3，總孔隙度分別提高了14.42%、10.52%、12.83%，毛管孔隙度分別提高了10.24%、7.57%、8.7%。20～40cm土層上坡、中坡、下坡間種雷公藤與空地相比，土壤容重比對照分別降低了0.2g/cm3、0.27g/cm3、0.08g/cm3，總孔隙度分別提高了11.52%、5.34%、8%，毛管孔隙度分別提高了6.15%、-1.08%、6.04%。通過不同深度的對比，可以發(fā)現(xiàn)間種后的土壤容重和孔隙度向良性方向改變。說明杉木下間種雷公藤，可以改善土壤結(jié)構(gòu)。

表3 不同處理的0～20cm深度土壤容重和孔隙度

表4 不同處理的20～40cm深度土壤容重和孔隙度

4.3 不同處理對土壤養(yǎng)分含量的影響

從表5、6可以看出，間種后在0～20cm土層的有效氮在上坡、中坡、下坡分別減少了20.59mg/kg、19.65mg/kg、15.75mg/kg，有效磷在上坡、中坡、下坡分別減少了1.1mg/kg、1.62mg/kg、0.62mg/kg。速效鉀在上坡、中坡、下坡分別減少了0.2mg/kg、2.62mg/kg、0.42mg/kg，有機(jī)質(zhì)在上坡、中坡、下坡分別減少了6.77g/kg、1.64g/kg、1.01g/kg，ph值在在上坡降低了0.06、中坡增加了0.24、下坡降低了0.07。間種后在20～40cm土層的有效氮在上坡、中坡、下坡分別減少了23.13mg/kg、14.53mg/kg、11.88mg/kg，有效磷在上坡、中坡、下坡分別增加了0.03mg/kg、1.41mg/kg、3.85mg/kg，速效鉀在上坡、中坡、下坡分別減少了0.67mg/kg、1.45mg/kg、0.56mg/kg，有機(jī)質(zhì)在上坡、中坡分別減少了5.95g/kg、1.33g/kg，在下坡增加2.21g/kg，pH在上坡增加了0.04、中坡降低了0.08、下坡降低了0.19。而杉木林下套種雷公藤的林地土壤的有效氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)含量略低于對照，可能是由杉木產(chǎn)生的凋落物數(shù)量少，分解速度慢，雷公藤的吸收量大于養(yǎng)分歸還量[16]。這些養(yǎng)分循環(huán)的改變在林地中作用不能單憑現(xiàn)階段的略微降低來看。總體來說，我們在林下引進(jìn)了雷公藤，這增加了該林地的物種豐富度，也就增加了這個(gè)群落的復(fù)雜性。養(yǎng)分循環(huán)在生物群落里的改變只是一時(shí)的，總的還是要遵循物質(zhì)守恒規(guī)律，但物種豐富度越高，物質(zhì)的種類越多，其生態(tài)的穩(wěn)定性也就越強(qiáng)。

表5 間種對0～20cm土層土壤養(yǎng)分含量及 pH 的影響

表6 間種對20～40cm土層土壤養(yǎng)分含量及pH的影響

5 討論與結(jié)論

杉木林由于生長速度較快，成材率較高，其造林面積在我國南方一直保持著領(lǐng)先。其林下的充足空地如何進(jìn)一步的利用成為了當(dāng)前杉木林栽培的重點(diǎn)研究方向。目前，人們已經(jīng)通過杉木林下套種不同的藥用作物來改善杉木林的生態(tài)環(huán)境和增加經(jīng)濟(jì)效益。雷公藤作為一種重要的且具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值的中藥材，人們對它的需求越來越大，但結(jié)合其耐陰喜涼的特性將其套種在杉木林下的研究還比少。文章通過對比試驗(yàn)研究測定了有無套種雷公藤的林下土壤的持水量、孔隙以及養(yǎng)分的差異發(fā)現(xiàn)，杉木林下套種雷公藤不但可充分利用林下空間，還可以改善林地的通風(fēng)透光環(huán)境，增加凋落物的數(shù)量及化學(xué)組成，有效提高土壤保水和持水能力，改善土壤結(jié)構(gòu)，而且還可以有效阻擋林下雜草生長，同時(shí)使之更適合杉木生長。雷公藤的根系深入杉木林下，充分的利用了杉木林下陰涼的特性，同時(shí)其根系在扎根時(shí)，由于根系空間的需要，也改變了林地里的土壤地質(zhì)結(jié)構(gòu)。這些結(jié)果表明，杉木林下雷公藤的套種的確改善了杉木林地的土壤水文條件，對于杉木的生長、成才是有積極作用的。