覆蓋處理對越冬林下西洋參生長的影響

李丹丹，何昊，張?zhí)斐桑瑓菨桑瑥執(zhí)讨緫c，楊書運,2※

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學資源與環(huán)境學院，安徽 合肥 230036；2.農(nóng)業(yè)部合肥農(nóng)業(yè)環(huán)境科學觀測實驗站，安徽 合肥 230036）

西洋參（Panax quinquefolium L.）作為名貴中藥材，具有補氣養(yǎng)陰、清熱生津、提高人體免疫力以及改善記憶力等功效[1-3]。西洋參原產(chǎn)于北美洲，于20世紀80年代引種到中國，目前已形成東北、華北和皖西等主產(chǎn)區(qū)。

由于野生西洋參數(shù)量稀少，而人工農(nóng)田種植西洋參忌地性強，特別是土壤養(yǎng)分不平衡、微生物群落結(jié)構(gòu)改變及自身化感作用等會導致連作障礙，造成嚴重損失[4,5]。林下人參與林下西洋參為同屬不同種植物，二者生物學特征基本相似。林下參護育過程人為干擾較少，萜類成分含量遠高于園參，并富含多種微量元素，品質(zhì)更接近于野生人參[6-8]，且種植林下參可有效提升林地資源利用效益，利于實現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟效益的雙贏。皖西大別山區(qū)地處北亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，藥用植物資源豐富，適宜的海拔高度、林分類型等尤其有利于林下西洋參的生長，目前已在皖西大別山區(qū)形成較大規(guī)模的林下西洋參種植區(qū)[9-11]。

1 材料與方法

1.1 試驗地基本概況

試驗地設置在安徽省六安市金寨縣馬鬃嶺，地處大別山東南，年平均氣溫12.5℃，降雨量約1 932.8 mm，年平均日照時數(shù)1400~1600h，全年無霜期179~190d。試驗區(qū)面積約15 000 m2，海拔高度約為1 200 m、坡度22°（陽坡），為馬尾松有櫟樹混交林，郁閉度≥0.5。

試驗區(qū)土壤類型為黃棕壤，土壤最大持水量為778 g/kg，土壤容重為0.95 g/cm3，pH為5.5~6.0，有機質(zhì)含量為68.7g/kg，全氮3.6g/kg，堿解氮129.8mg/kg，有效磷4.3 mg/kg，速效鉀116 mg/kg。

1.2 試驗設計

林下西洋參種植方法為林下原狀點播，點播密度約140株/m2，試驗區(qū)內(nèi)西洋參分布較均勻且長勢良好。試驗共設置常規(guī)覆蓋、淺覆蓋和厚覆蓋3種處理（分別以CK、T1與T2表示），其中CK為自然狀態(tài)下枯枝落葉覆蓋物厚度（10 cm），T1與T2處理是在自然狀態(tài)基礎上增減覆蓋厚度，厚度分別為5cm和20cm。各處理在試驗區(qū)內(nèi)隨機標記3個1 m 1 m的測點作為重復。分別于11月3日、11月13日、11月23日與12月6日監(jiān)測各土層相對含水量以及地溫。試驗期間Ⅰ、II和III為4次采樣的間隔時間內(nèi)降水情況，降雨時間分別為11月9~10日、11月17日、11月24日至12月1日。此外，11月17日和11月27日降水量均超過20 mm。

表1 試驗期間降雨情況Table 1 The rainfall during the test

1.3 相關(guān)指標的測定及方法

1.3.1 土壤含水量以及地溫的測定在試驗各小區(qū)內(nèi)隨機選取采樣點，去掉枯枝落葉層，采用土鉆取土，土層深度分別為0~10 cm與10~20 cm，利用烘干法得到土壤含水率，計算各土層相對含水量，并且利用直角地溫計（RM-004）分別對5 cm、10 cm、15 cm和20 cm深度的土壤溫度進行定點觀測，各處理重復3次。

1.3.2 出苗情況的監(jiān)測林下西洋參的出苗率監(jiān)測從2020年4月11日開始，14日監(jiān)測時發(fā)現(xiàn)出苗現(xiàn)象，由此為出苗基準日進行持續(xù)監(jiān)測，分別于第7天、第11天、第14天、第17天、第20天、第23天和第27天統(tǒng)計出苗數(shù)，且苗數(shù)穩(wěn)定時停止記錄。以多年皖西大別山區(qū)林下西洋參種植經(jīng)驗，將70株/m2為4年生預期出苗數(shù)，采用以下方法計算出苗率和出苗指數(shù)：

出苗率=出苗株數(shù)/預期苗數(shù)100%，

出苗指數(shù)=∑Si/Di。

式中：出苗株數(shù)為每次統(tǒng)計的出苗總數(shù)；Si為第i日出苗總株數(shù)，Di為相應的出苗天數(shù)。

依法監(jiān)管是有效實施改造的基礎和前提，在五大改造中居于基礎地位。在監(jiān)管改造方面，應當圍繞執(zhí)行刑罰、矯正惡習、轉(zhuǎn)變思想這一主線，實現(xiàn)由人管理逐步向制度管理的機制轉(zhuǎn)變，加強對罪犯“全過程、全方位、全天候”的防控，充分發(fā)揮正規(guī)管理對罪犯的約束、引導、激勵作用，確保監(jiān)獄時刻處于可控、在控的安全狀態(tài)。

1.3.3 形態(tài)指標以及產(chǎn)量的測定進行隨機取樣，使用游標卡尺測量其根系并記錄數(shù)據(jù)。林下西洋參生長成熟后，洗凈泥土，使用游標卡尺測量根部的長度和粗度，并記錄數(shù)據(jù)。將清洗干凈的林下西洋參利用吸水紙擦干，稱量鮮重，之后放入烘箱烘約12 h，直至恒重，稱量其干重。

2 結(jié)果與分析

2.1 各土層相對含水量的變化

由圖1可得，監(jiān)測初期各覆蓋處理下各土層含水量無明顯差異，各土層土壤含水量變化趨勢均呈現(xiàn)上升趨勢，10~20 cm土層變化幅度相較于0~10 cm土層更為穩(wěn)定。與CK相比，淺覆蓋處理（T1）在0~10 cm淺層土壤的保水率更佳（45.16%~57.90%），然而對于10~20 cm深土層，T1的保水率在3種覆蓋處理中效果最差（47.74%~56.75%）；T2與CK在0~10 cm土層含水量變化高度相似，在10~20 cm土層，厚覆蓋（T2）的保水能力更佳（51.32%~63.02%），此外T2處理在0~20 cm土層含水量的變化更為穩(wěn)定。

圖1 各處理對不同深度土層相對含水量的影響Fig.1 The influence of the each treatment on the relative water content of different depth soil layers

2.2 各處理對不同深度地溫的影響

由表2可得，各監(jiān)測日不同覆蓋處理的地表溫度（0 cm）均無顯著差異（P＞0.05）；進入越冬期后，隨溫度下降各土層溫度均呈現(xiàn)下降趨勢；各覆蓋處理下，隨著土層深度的增加，地溫呈現(xiàn)上升趨勢，且淺層土壤（0~10 cm）上升幅度大，深層土壤（15~20 cm）上升幅度低。

表2 各覆蓋處理對不同深度土層溫度的影響Table 2 Effects of various covering treatments on the temperature of different soil depths

地表溫度11月23日存在大幅降溫，此時T2處理對于各層次土壤保溫效果最佳，與T1相比均達顯著水平（P＜0.05）。本試驗各監(jiān)測日中，總體上以12月6日溫度為最低，除0 cm地表溫度外，3個處理間差異顯著（P＜0.05）；總體來看，T2處理對各土層保溫效果最佳，與CK相比增加4.59%~46.67%；而淺覆蓋處理對于各土層保溫能力效果不佳。

2.3 各處理對林下西洋參出苗率的影響

由圖2可得，不同深度覆蓋處理下，林下西洋參的出苗率以及出苗指數(shù)變化趨勢大致相同，呈現(xiàn)先快速出苗，后出苗緩慢。總體來看，T2的出苗效果最佳，T1與CK次之。此外，T2處理的最終出苗率最高，達到了80.12%，而T1與CK的最終出苗率分別達到了75.21%與77.39%，相差并不明顯。

圖2 各處理對林下西洋參出苗率以及出苗指數(shù)的影響Fig.2 Effects of various treatments on the seedling emergence rate and emergence index of American ginseng under the forest

2.4 不同處理對西洋參根系生長的影響

由圖3、圖4可得，不同覆蓋處理對于林下西洋參根系生長影響差異明顯。與CK相比，T2處理對西洋參根系鮮重、干重分別顯著增加10.86%與15.33%（P＜0.01）；而T1處理則分別下降0.92%與1.46%，且均未達到顯著水平。

圖3 各處理對林下西洋參根系鮮重以及干重的影響Fig.3 Effects of each treatment on the fresh weight and dry weight of the root system of American ginseng under the forest

圖4 各處理對林下西洋參主根長度以及粗度的影響Fig.4 Effects of various treatments on the length and thickness of the western taproot under the forest

各處理主根長度、粗度之間均無顯著差異。與CK相比，T2處理對林下西洋參主根長度、粗度分別增加2.67%與3.30%，而T1處理則分別下降0.23%與3.69%。

3 討論

生長環(huán)境對西洋參品質(zhì)的影響明顯，自然環(huán)境破壞及人為大量采摘導致野生西洋參減少，人工種植西洋參技術(shù)日益受到重視。林下西洋參由于營養(yǎng)價值與野生西洋參接近，且對林地資源具有保護作用，可以實現(xiàn)生態(tài)效益和經(jīng)濟效益雙贏，發(fā)展前景廣闊。

本研究中，降雨后淺覆蓋處理的0~10 cm土層含水量更高，而厚覆蓋10~20 cm對土層保水率效果更佳，這是由于土壤含水量受降雨影響明顯，厚覆蓋對于深層土壤的水分擴散具有一定的滯后性[19,20]。周宏偉等[21]利用自然覆蓋物研究對土壤水分蒸發(fā)的影響，發(fā)現(xiàn)樹葉枯落物做覆蓋處理對土壤水分的蒸發(fā)抑制效果最好，且厚覆蓋效果優(yōu)于淺覆蓋，這與本研究結(jié)果一致。此外，縱觀0~20 cm土層含水量，厚覆蓋處理的變化趨勢更為穩(wěn)定，林下西洋參在越冬期易受降雨擾動，且苗期林下西洋參生長對水分含量較為敏感[22]，利用厚覆蓋可保證林下西洋參對于水分的吸收。

溫度是影響林下西洋參出苗率的主要因素，淺覆蓋會明顯降低各土層土壤溫度，不利于林下西洋參的出苗，這與張舒娜等[23]在探究覆蓋對北蒼術(shù)出苗率的研究中結(jié)果一致。在大幅降溫情況下（12月6日），與CK相比，厚覆蓋處理對各土層溫度增加4.59%~46.67%，且深層土壤保溫效果優(yōu)于淺覆蓋，這與相關(guān)學者的研究結(jié)果一致[19]。在土壤含水量較為穩(wěn)定的情況下，土壤溫度變化較小，因此深覆蓋對于保水保墑均效果顯著。施正華等[24]研究表明，樹皮枯葉等有機覆蓋物能有效防止城市綠地水分和熱量散失，而覆蓋物不易超過10 cm，其中5 cm厚度為最佳，這與本研究存在一定的差異，其可能是由于皖西大別山區(qū)冬季較為寒冷，需要較厚的覆蓋物（20 cm）才能起到更佳的保水保溫效果。因此在探究不同覆蓋厚度對于土壤保水保溫影響時，有必要根據(jù)當?shù)責崃織l件制定最佳覆蓋厚度。

西洋參最有藥用價值的部分為根部，較高的土壤含水量有利于根系對水分的吸收利用，保持一定的土壤溫度可保證越冬條件下出苗率[2,18,25]。本研究中，T2處理顯著增加了林下西洋參的根鮮重及干重，且明顯增加了根長和根粗，表明厚覆蓋處理保證了土壤水分與熱量，有利于根系對養(yǎng)分及水分的吸收，保證林下西洋參的正常越冬以及出苗率。

由于林地覆蓋物資源廣闊，利用枯葉等進行覆蓋具有操作簡易、成本低的優(yōu)點，且本研究證實厚覆蓋處理對于林下西洋參的生產(chǎn)和降低凍害風險效果顯著，是值得推廣的林下西洋參種植應用技術(shù)。

4 結(jié)論

利用厚覆蓋處理可有效保證越冬條件下林下西洋參生長土層含水量以及熱量條件，提高出苗率以及出苗指數(shù)，并可促進根系的生長。本研究對于指導皖西地區(qū)林下西洋參種植具有一定的借鑒價值。