膠藥復合系統生態功能評價

周勁松 李芹 只佳增

摘 要 通過構建橡膠—黃精的人工群落，研究土壤的容重、田間持水量、土壤養分含量、雜草防除效果和藥材的主要有效成分含量。結果表明，膠藥間種后的土壤容重、田間持水量、土壤養分含量等生態指標均有改善，雜草防除效果明顯。膠藥復合系統對于生態環境具有積極的調節功能。

關鍵詞 生態 ；評價 ；橡膠 ；黃精 ；系統

中圖分類號 S718 文獻標識碼 A Doi：10.12008/j.issn.1009-2196.2019.01.016

Abstract Through constructing artificial community of rubber and Polygonatum，studying soil bulk density， field water holding capacity，soil nutrient content， weed control effect and contents of main active ingredients in medicinal materials. The results showed that the ecological indexes such as soil bulk density， field water holding capacity and soil nutrient content have improved effects after interplanting， the effect of weed control is obvious. Rubber and medicinal plant compound system has a positive regulation function on the ecological environment.

Keywords ecology ； evaluation ； rubber ； Polygonatum ； system

黃精（Polygonatum sibiricum Red.）別名“老虎姜”“節節高”“仙人飯”等，為百合科黃精屬多年生草本植物，最高可達3 m。黃精根狀莖肥厚橫走，呈塊狀膨大或串珠狀，其莖直立，頂端常呈攀援狀，其葉輪生或互生，條形無柄。黃精是中國傳統中藥，屬于藥食同源中草藥[1]，其始載于《名醫別錄》。黃精多糖具有增強機體免疫功能、降血糖、降血脂、延緩衰老等多種藥理作用[2]。目前入藥的品種包括黃精（Polygonatum sibiricum Red.）、滇黃精（Polygonatum kingianum Coll. et Hemsl）和多花黃精（Polygonatum cyrtonema Hua）3種[3]。

橡膠種植非生產期長、單位產值偏低、產品市場價格波動較大等一系列不利因素長期以來一直困擾和制約著中國天然橡膠產業的可持續發展[4]。同時，單一膠林模式不能充分開發利用當地的自然資源和維護生態平衡[5]。為了解決單一膠林凸顯出來的問題，同時充分發揮膠園的資源利用效率，提高膠園的綜合效益，膠園間作已成為提高橡膠生產效益的一項重要措施[6]。與橡膠間作形成的復合系統主要有：橡膠—茶、橡膠—甘蔗、橡膠—菠蘿、橡膠—胡椒、橡膠—咖啡、橡膠—肉桂、橡膠—砂仁和橡膠—益智等[7]。

橡膠—黃精復合生態系統，是以人工橡膠林為建群種，黃精為優勢種的人工群落，目的是為在有限的資源下獲得更大的經濟效益和更好的生態效益。目前對于橡膠林間作研究多集中于產量、生長量、病害、水肥、化感等方面的研究，對于一個膠林間作群落的完整復合生態系統較為全面的研究鮮有報道，對于橡膠—黃精復合生態系統研究未見報道。本文在橡膠—黃精間作一個生長周期（1年），對其構成的復合生態系統作出綜合性評價。

1 材料與方法

1.1 材料

試驗區在紅河東北岸，海拔95～200 m，地勢為略有起伏的緩坡，土壤為沖積土發育的黃色磚紅壤，土層較厚。試驗區屬于熱帶雨林季風氣候，極端最高溫度40.9℃，極端最低溫度1.9℃，平均溫度22.0℃，平均降水1 587.3 mm，日照1 605 h。間種膠林地塊為兩塊，2003年定植的膠木兼優林，已開割；2010年定植的抗逆高產林，未開割。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計

在行距為8 m的橡膠林保護帶除草后深翻，開畦間種多花黃精，畦沿保護帶走勢呈帶狀，開畦盡量不碰觸橡膠樹的根莖。以株距20 cm、行距30 cm、點穴深15 cm種植多花黃精種苗，每平方米種植15株。本實驗為了作對比研究，分為橡膠單植和橡膠—黃精復合種植2種模式處理，每個處理都3次重復，共6個種植區組，區組隨機排列。作為對比的橡膠單植模式保護帶同間作模式的一樣除草后深翻。單作種植與復合種植處理均按橡膠林生產日常管理，期間不清除雜草。

1.2.2 測定方法

1.2.2.1 土壤容重和田間持水量

采樣時間為2017年的春夏秋冬每個季節一次；具體時間為2017年3、6、9、12月。在條形間種的保護帶上，按S型布置10個觀測點，每個觀測點重復5次取樣。

環刀取樣法，用已知重量和容積的環刀編號后，在每個取樣點分兩個層次采集土樣，0～20 cm為一層，20～40 cm為一層，取樣后加蓋密封，以免水分蒸發。同時另備鋁盒在同層采取對應的土樣用于土壤含水量測定，取樣后加蓋密封，以免水分被蒸發。將環刀連同土壤準確稱重并記錄；待測含水量土壤樣品烘干后稱重并記錄。

土壤容重=濕土重×（1-土壤含水量）/環刀容積。

田間持水量取樣與土壤容重取樣一致，要注意的是取樣前需在環刀底部放等大濾紙一張。帶回實驗室后放入事先鋪有2～3層濾紙的托盤中，使濾紙保持濕潤狀態至水分沿毛管上升而全部充滿達到恒重為止，取出一部分土壤放入已知重量的鋁盒內稱重，放入105～110℃烘箱中烘干稱重，水分占干土重百分數即為土壤田間持水量。

田間持水量=（濕重-干重）/干重×100%。

1.2.2.2 營養物質保持能力

在條形間種的保護帶上，按S型布置10個觀測點，每個觀測點重復5次取樣。在每個取樣點按0～20 cm和20～40 cm兩個層次取樣。土壤樣品的全氮用半微開式法測定；速效鉀用1 mol/L醋酸氨光焰光度計法；速效磷用碳酸氫鈉提鉬銻抗比色法；有機質含量測定用油浴加熱重鉻酸鉀容量法；pH值用pH計測定。

1.2.2.3 雜草防效調查

在條形間種的保護帶上，按倒“W”9點取樣[8]，每個觀測點在1 m×1 m的樣方面積內觀測。每個月觀測一次，記錄雜草的種類、數量，分為冬春季統計與夏秋季統計。以重要值來評價間種多花黃精在群落中的地位和雜草防除效果。

重要值Iv=（相對密度+相對頻度+相對蓋度）×100/3。

1.2.3 數據統計與分析

調查與測量的數據采用Excel 2003、SPSS 19.0軟件進行統計分析。

2 結果與分析

橡膠林下間種試驗的的生態效益主要體現在林下土壤質量的改善、雜草有效防控，經濟效益體現在藥用植物生產。

2.1 林下間作后對土壤容重和田間持水量的影響

土壤容重的大小反映土壤的透水性、透氣性和作物根系伸展阻力的狀況，土壤容重過大妨礙植物根系正常生長，使土壤中的營養物質難以被吸收，從而降低土地的生產力[9]，它是衡量土壤肥力質量高低的輔助標準[10]。橡膠與黃精間作一年后的土壤容重與橡膠單作的對比如圖1所示。

從統計結果來看，不管是未割林還是開割林，0～20 cm與20～40 cm兩個層次的土壤，間種黃精后的土壤容重均小于單作橡膠林土壤的，間作后土壤的透氣性、透水性優于單作。黃精以地下莖為產品的淺根植物，豐富的須根對土壤物理性質具有改善作用。

田間持水量是土壤所能穩定保持的最高土壤含水量，它的數值反映土壤保持水能力的大小，常作為灌水定額的最高指標，可作為土壤中對植物有效水的上限和計算灌溉水定額的依據[11]，也是反映土壤物理性質是否改變的另一輔助指標，對灌溉和植物生長具有現實的指導意義。橡膠與黃精間作一年后的田間持水量與橡膠單作的對比如圖2所示。

從統計結果來看，隨著土層深度的增加，田間持水量減小；開割林同層土壤的田間持水量要小于未割林；膠林間種黃精后的同層土壤要大于橡膠單作的田間持水量。田間持水量與土壤的孔隙有關，孔隙度增大時，小的孔隙變大，大的孔隙增多，土壤孔隙間填充的水分就越多；土壤毛管對田間持水量大小也有貢獻，土壤毛管含水量在未達到飽和時，可以主動把地下水吸收上來。間種黃精后，保護帶土壤生物活動量增加，根系的生長，及其與土壤間物質能量的交換都有可能促進孔隙與毛管的增大、增多，最終表現為對田間持水量具有積極的作用。

2.2 林下間作后的土壤肥力的評價

土壤肥力平均值見表1。

土壤養分評價標準參見《中國土壤普查技術》[12]和《配方施肥》[13]。從測量結果看，pH值均小于4.5，表現為極酸性，同層土壤開割林酸性強于未割林，深沉土壤酸性強于淺層土壤，間作后同層土壤酸性弱于單作處理。有機質、全氮、速效磷、速效鉀的含量均是間種后同層土壤略大于單作處理。從間種后不同土層土壤肥力差異顯著性檢驗結果（表2）可知，間種后在土層深度為0～20 cm時肥力狀況差異顯著（p<0.05），土層深度為20～40 cm（p<0.05）時差異不顯著。

2.3 林下間作后的雜草防控效果

主要雜草重要值見圖3、4。

通過調查分析可知，主要雜草有22種，隸屬15科、21屬。橡膠—黃精間作與橡膠單作比較，對所有雜草均有抑制效果，其中冬春季對海芋、杠板歸、絞股藍、闊葉豐花草的抑制效果最為明顯；夏秋季對海芋、竹節菜、飛揚草、求米草、藎草的抑制效果最為明顯。其中三葉鬼針草與闊葉豐花草在間種后重要值反而增加，可能由于是外來入侵雜草屬于先鋒雜草，生長能力強，間種處理對其生長抑制效果不明顯，在其他雜草生長都被有效抑制的情況下，其重要值的百分比反而增加。在實際調查中，所有雜草的數量均是減少的。

3 討論與結論

3.1 討論

在自然界中，植物與植物之間的相互關系是普遍存在的。林藥復合系統的“林”和“藥”的選擇必須根據科學規律考慮種間關系，考慮它們之間的相互作用是促進效應、中性效應，還是抑制效應，物種選擇應避免競爭排斥、化學他感，盡量選擇互惠共生的種間關系。林下植物數量和種類均增加，生物活動頻繁，根際間物質與能量交換加快，均有可能擴寬營養物質的獲得渠道和加強營養物質的保持能力。另外，土壤容重改善和田間持量加大也是土壤營養物質保持能力增強的重要原因之一，它們之間是相輔相成、相互促進的。

膠藥間種是在橡膠群落中人為扶持藥材植物作為優勢種的復合系統，是一種多組分、多功能、多效益的人工復合生態系統。膠藥有機結合、立體種植，既能彌補橡膠生產周期長、見效慢的缺點，獲得較高的經濟效益，又能解決藥材生產與大田作物爭地的矛盾，滿足市場需求，還能夠增加生態系統穩定性，提高生態保護功能。

3.2 結論

本研究表明：⑴ 橡膠林下環境適合黃精生長，在種植過程中未出現明顯的化學他感與相互競爭現象；⑵ 膠藥間種后的土壤容重、田間持水量、土壤養分含量這些生態指標均有所改善，雜草防除效果明顯；⑶ 橡膠林—黃精復合系統對于林下生態小環境有積極的調節功能。

參考文獻

[1] 劉慶華，劉彥辰. 實用草本植物[M]. 天津：天津科技出版社，1998.

[2] 徐世忱，李淑惠，紀耀華，等. 黃精炮制前后總多糖含量的比較分析[J]. 中國中藥雜志，1993，18（10）： 600-601.

[3] 中華人民共和國衛生部藥政管理局，中國藥品生物制品測定所. 現代實用本草[M]. 北京：人民衛生出版社，1997： 721.

[4] 李維銳，趙國祥，張洪波. 應用生物多樣性理論構建新型膠園復合生態系統的思考[J]. 熱帶農業科學，2009，29（5）：57-61.

[5] 程漢亭，沈奕德，范志偉，等. 橡膠—益智復合生態系統綜合評價研究[J]. 熱帶農業科學，2014，34（10）：7-11.

[6] 林位夫，周鐘毓. 我國膠園間作的回顧與展望[J]. 生態學雜志，1999，18（1）：43-52.

[7] 周再知，鄭海水. 橡膠與砂仁間作復合生態系統營養元素循環的研究[J]. 林業科學研究，1997，10（5）： 464-471.

[8] 周小剛，陳慶華，張 輝，等. 四川農林外來入侵雜草種類的調查[J]. 西南農業學報，2008，21（3）：852-858.

[9] 徐 寧，吳兆錄，李正玲. 滇西北亞高山不同土地利用類型土壤容重與根系生物量的比較研究[J]. 安徽農業科學，2008，36（5）：1 961-1 963.

[10] 王慶禮，代力民，許廣山. 簡易森林土壤容重測定方法[J]. 生態學雜志，1996，15（3）：68-69.

[11] 趙秀蘭. 黑龍江省土壤水分常數的空間分布特征[J]. 黑龍江氣象，2001（4）：8-11.

[12] 全國土壤普查辦公室.中國土壤普查技術[M].北京：農業出版社，1992：111.

[13] 農業農村部.配方施肥[M].北京：農業出版社，1990：168.