杉木林下植物多樣性對套種黃精和白及的響應(yīng)

摘 要：林下套種多花黃精Polygonatum cyrtonema、白及Bletilla striata等中藥材是林下經(jīng)濟的主要模式之一，具有良好的社會效益和經(jīng)濟效益，但套種對林下植物多樣性影響尚不明確。以浙西南杉木林下套種多花黃精、白及4年后和未套種原生態(tài)（CK）林地為對象，通過標準地法研究林下灌木、草本和藤本植物的組成、種類、數(shù)量。結(jié)果表明：套種多花黃精和白及4年后，杉木林下草本植物種類顯著增加了17.4%～26.1%（Plt;0.05），而藤本植物種類顯著減少了33.3%（Plt;0.05）；物種優(yōu)勢度指數(shù)Simpson、多樣性指數(shù)Shannon-Weiner、均勻度指數(shù)Pielou的變化表現(xiàn)為草本植物顯著提高了26.4%～36.1%（Plt;0.05），而藤本植物則顯著下降了29.0%～39.3%（Plt;0.05）；林下灌木植物種類和多樣性指數(shù)對套種的響應(yīng)不明顯；套種后，林下木質(zhì)型灌木、藤本和株型較高的植物種類減少，而株型較小的植物種類增加。今后需建立長期定位監(jiān)測，以掌握套種中藥材對林下植物多樣性的長期影響，為林下種植的效益評估提供基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：杉木；林下套種；多花黃精；白及；植物多樣性

中圖分類號：S 791.27"" 文獻標志碼：A ""文章編號：0253-2301（2024）01-0042-06

DOI： 10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.01.007

Response of the Understory Plant Diversity to Interplanting Polygonatum cyrtonemaand Bletilla striata in Cunninghamia lanceolata Forest

Abstract： Interplanting the traditional Chinese medicinal herbs such as Polygonatum cyrtonema and Bletilla striata under forest is one of the main modes of under-forest economy， which has good social and economic benefits， but the impact of interplanting on the understory plant diversity is still unclear. By taking the Cunninghamia lanceolata forest interplanted with Polygonatum cyrtonema and Bletilla striata for four years in southwest Zhejiang and the original ecological forest land without interplanting （CK） as the objects， the composition， species and quantity of the understory shrubs， herbs and vines were studied by using the standard land method. The results showed that after 4 years of interplanting Polygonatum cyrtonema and Bletilla striata， the species of herbaceous plants under Cunninghamia lanceolata forest increased significantly by 17.4%-26.1% （Plt;0.05）， while the species of vine plants decreased significantly by 33.3% （Plt;0.05）. The changes of species dominance index Simpson， diversity index Shannon-Weiner and evenness index Pielou significantly increased by 26.4%-36.1% for the herbaceous plants （Plt;0.05）， while decreased by 29.0%-39.3% for the vine plants （Plt;0.05）. The response of understory shrub species and diversity index to interplanting was not obvious. After interplanting， the species of woody shrubs， vines and plants with higher plant types decreased， while the species of plants with smaller plant types increased. In the future， it was necessary to establish the long-term location monitoring to grasp the long-term effects of interplanting Chinese medicinal herbs on the diversity of understory plants， so as to provide a basis for the benefit evaluation of understory planting.

Key words： Cunninghamia lanceolata； Interplanting under forest； Polygonatum cyrtonema； Bletilla striata； Plant diversity

林下經(jīng)濟是依托森林、林地及其生態(tài)環(huán)境，遵循可持續(xù)經(jīng)營原則，以開展復合經(jīng)營為主要特征的生態(tài)友好型經(jīng)濟[1]，林下中藥材種植是林下經(jīng)濟發(fā)展的重要模式之一。多花黃精Polygonatum cyrtonema、白及Bletilla striata是林下種植中藥材的主栽種類，能夠在森林遮陰蔽日的環(huán)境下很好地生長。

多花黃精具有補氣養(yǎng)陰、健脾、潤肺、益腎的功效[2]，是我國藥食兩用的中藥材，具有降低血糖、預防心血管疾病、增強機體免疫力、預防衰老、保護肝臟、腎臟及抗腫瘤等作用[3]，是我國林下種植面積最大的中藥材種類之一。白及可用于治療肺結(jié)核咳血支氣管擴張咯血胃潰瘍吐血、外傷出血、皮膚皸裂等癥狀，白及在醫(yī)藥保健、化工、美容等方面需求量增大[4]，林農(nóng)種植白及的積極性高漲，各地均有較大面積的發(fā)展。以往對于林下種植中藥材的研究主要集中于栽培技術(shù)、經(jīng)濟效益及藥材品質(zhì)等方面[5-7]，而對林下植物多樣性的關(guān)注則較少。

中藥材種植對林下灌木、草本和藤本植物的多樣性有何影響呢？研究表明，林下種植人參Panax ginseng后，灌木層和草本層物種數(shù)量和多樣性顯著下降，而草本層均勻度指數(shù)上升[8]；草珊瑚Sarcandra glabra種植1～2年后，灌木層的物種多樣性顯著降低，草本層物種豐富度指數(shù)顯著下降，而Simpson指數(shù)和Pielou指數(shù)顯著上升[9]。種植木耳Auricularia auricula后，白樺 Betula platyphylla林下草本層和灌木層蓋度顯著下降了54%和40%[10]。種植多花黃精、白及也會降低林下植物多樣性嗎？因此，本研究以浙西南生態(tài)公益林林下種植多花黃精、白及4年后的林地為對象，全面調(diào)查與分析林下灌木、草本和藤本植物多樣性，可為生態(tài)公益林管理提供數(shù)據(jù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于景寧畬族自治縣草魚塘國家森林公園。地理位置為119°38′28″～119°41′12″E、27°54′04″～27°55′48″N。亞熱帶濕潤季風氣候，年均降水量年均2438.2 mm，降水量的80%以上主要集中于3～9月；年日照時數(shù)平均為1515.5 h，相對濕度年均80%以上，年蒸發(fā)量達1171.0 mm，年均氣溫12.3℃。森林覆蓋率為96.85%[11]。

杉木Cunninghamia lanceolata是該區(qū)域的主要樹種之一。2018年秋季在杉木林下分別套種多花黃精、白及，采用沿等高線帶狀水平形式栽種，面積分別為10.5、8.6 hm2。種植前，全面劈除林下灌木、雜草，清理帶寬60～80 cm，采用塊狀整地，土壤深翻20 cm左右，種植株行距0.6 m×0.6 m，栽種密度為15000株·hm-2，挖深3～5 cm的小穴。將多花黃精種莖平置于穴中，芽眼朝上，覆土平齊至地面后稍加鎮(zhèn)壓。將帶嫩芽的白及假鱗莖帶嘴向外置于穴底，覆土平齊至地面。栽后管理的主要措施是每年9月，劈除多花黃精和白及周邊的雜草雜灌，平鋪于地上。土壤為發(fā)育于花崗巖的黃壤土類，土壤pH 5.2，有機碳32.55 g·kg-1，堿解氮、有效磷和速效鉀含量分別為188.7、15.6、144.58 mg·kg-1。

1.2 研究方法

2022年7月，分別在林下套種多花黃精、白及和未套種（CK）的杉木林中分別建立3個20 m×20 m的樣地，調(diào)查喬木層的胸徑、樹高；同時在樣地4個角及中心點設(shè)置2 m×2 m的灌木層樣地5個，調(diào)查灌木層植物的種類、數(shù)量、株高；在各灌木層樣地中設(shè)置1 m×1 m的樣地，調(diào)查草本層、藤本植物的種類、蓋度。不同樣地基本情況見表1。

1.3 植物多樣性指數(shù)

根據(jù)杉木林下灌木、草本和藤本植物種類、數(shù)量、蓋度及分布情況，分別計算不同樣地的重要值、優(yōu)勢度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)[12]。

2 結(jié)果與分析

2.1 杉木林下套種黃精、白及對灌木植物多樣性的影響

由表2可知，套種多花黃精和白及后，杉木林下灌木植物種類分別為15種和16種，比未套種CK（14種）提高了7.1%和14.3%。套種多花黃精和白及后，林下灌木植物的種類和重要值發(fā)生了較大的變化。三花懸鉤子、白葉莓、懸鈴木葉苧麻、山胡椒、圓錐繡球、楤木、山莓等7種灌木在所有林分中均有分布，套種黃精、白及后，三花懸鉤子和山莓的重要值增加，而楤木的重要值下降。三花懸鉤子、白葉莓、鈴木葉苧麻等3種灌木在所有樣地中的重要值之和均大于20.0%，是研究區(qū)杉木林下的優(yōu)勢灌木植物。

山桐子、東方古柯、胡枝子、賽山梅、中國旌節(jié)花、鹽膚木等6種灌木僅在未套種CK中出現(xiàn)。掌葉覆盆子、光果懸鉤子、周毛懸鉤子、光葉紫珠、大青、黃檀等6種灌木則分布于黃精、白及套種后的杉木林中，其中光果懸鉤子、周毛懸鉤子的重要值均超過10%，是中藥材套種后樣地的優(yōu)勢灌木種。

2.2 杉木林下套種黃精、白及對草本植物多樣性的影響

由表3可知，套種多花黃精和白及后，杉木林下草本植物種類分別為29種和27種，比未套種CK（23種）增加了26.1%和17.4%。套種多花黃精和白及后，林下植物的種類和重要值發(fā)生了較大的變化。金星蕨、求米草、蕨、落新婦、微糙三脈紫菀、三穗薹草、山牛蒡、尖葉薯蕷、叢枝蓼、紫花前胡、紫萁等11種草本植物在所有林分中均有分布，套種黃精、白及后，叢枝蓼、紫花前胡的重要值增加，而落新婦、微糙三脈紫菀、三穗薹草的重要值下降。金星蕨、求米草、蕨等3種草本植物在所有樣地中的重要值之和均大于39.0%，是該研究區(qū)杉木林下的優(yōu)勢草本植物。

博落回、里白、芒、毛枝假福王草、銅錘玉帶草、狗脊蕨、狹葉香港遠志、華雙蝴蝶等8種草本植物僅在未套種CK中出現(xiàn)，油點草、羊乳、烏蕨、矮桃、酢漿草、堇菜、一把傘南星、華東瘤足蕨等8種草本植物則分布于黃精、白及套種的杉木林中。套種的目標中藥材多花黃精、白及則分別成為相應(yīng)樣地的優(yōu)勢草本植物，其重要值分別達到10.04%和12.64%。

2.3 杉木林下套種黃精、白及對藤本植物多樣性的影響

由表4可知，套種多花黃精和白及后，杉木林下藤本植物種類均為4種，比未套種CK（6種）杉木林減少了33.4%。菝葜、異葉爬山虎、寒莓等3種藤本植物在所有林分中均有分布。長葉獼猴桃、蛇葡萄、毛花獼猴桃等3種藤本植物僅在未套種CK中出現(xiàn)，中華常春藤僅分布于套種多花黃精的樣地中，華中五味子則僅在套種白及的樣地中有分布。

2.4 套種對杉木林下植物多樣性指數(shù)的影響

由表5可知，套種多花黃精和白及并沒有顯著改變杉木林下灌木層植物多樣性，灌木的優(yōu)勢度指數(shù)Simpson、多樣性指數(shù)Shannon-Weiner和均勻度指數(shù)Pielou在不同處理間沒有顯著差異（Pgt;0.05）。套種多花黃精和白及后，杉木林下草本植物多樣性顯著增加（Plt;0.05），草本植物的優(yōu)勢度指數(shù)Simpson、多樣性指數(shù)Shannon-Weiner、均勻度指數(shù)Pielou分別提高了32.6%～36.1%、28.5%～34.8%、26.4%～30.1%。套種多花黃精和白及后，杉木林下藤本植物的優(yōu)勢度指數(shù)Simpson、多樣性指數(shù)Shannon-Weiner、均勻度指數(shù)Pielou則顯著下降了37.2%～39.0%、34.1%～39.3%、24.0%～26.9%（Plt;0.05）。

3 討論與結(jié)論

人為經(jīng)營活動對林下植被層的種類、數(shù)量和結(jié)構(gòu)會產(chǎn)生顯著影響，影響程度大小取決于經(jīng)營措施、經(jīng)營強度及時間長短[8，13]。林下套種中藥材作為林下經(jīng)濟發(fā)展的主要模式，在實施過程中的割灌、除草、整地、挖穴等措施也必然會對林下灌木、草本和藤本植物等產(chǎn)生影響[14]。本研究表明，林下種植多花黃精和白及對林下灌木植物種的數(shù)量、Simpson指數(shù)、Shannon-Weiner指數(shù)、Pielou指數(shù)等沒有顯著影響（Pgt;0.05）。但套種中藥材后，灌木的種類組成發(fā)生了較大的，如山桐子、東方古柯、胡枝子、賽山梅、中國旌節(jié)花、鹽膚木等株型較大和植株較高的木質(zhì)類灌木在套種中藥材的樣地中沒有發(fā)現(xiàn)，而株型較小、株高較矮的草質(zhì)類灌木如掌葉覆盆子、光果懸鉤子、周毛懸鉤子、光葉紫珠、大青等在中藥材套種的樣地中生長良好，產(chǎn)生這種變化的主要原因是在套種中藥材過程中高大的木質(zhì)類灌木全部被清理，從而有利于小株型灌木的生長。

林下草本植物多樣性對人為經(jīng)營活動的響應(yīng)更為敏感。本研究表明，杉木林下套種多花黃精和白及后，草本層植物種類顯著增加了17.4%～26.1%，植物多樣性指數(shù)Simpson、Shannon-Weiner、Pielou等顯著提高了26.4%～36.1%，這與套種人參[8]、草珊瑚[9]后林下草本植物種類及多樣性顯著下降的結(jié)果相反，產(chǎn)生差異的原因主要是該區(qū)域中藥材種植采用仿野生栽培，人為經(jīng)營強度遠低于套種人參和草珊瑚的林地，且套種時間已達4年，遠高于前人研究的套種時間。林下套種也改變了草本植物的組成和結(jié)構(gòu)，株形相對較大的博落回、里白、芒等草本植物，由于人工的完全清理，造成這些植物在林下套種樣地中沒有發(fā)現(xiàn)。林下套種后，多花黃精和白及分別成為2種中藥材套種林下的優(yōu)勢種，其重要值分別達10.04%和12.64%（表3）。

藤本植物受人為經(jīng)營活動的影響鮮見報道。本研究表明，林下套種多花黃精和白及后，藤本植物種類（表4）和3個多樣性指數(shù)（表5）均顯著下降（Plt;0.05），主要原因是套種中藥材的林地清理過程中，會對影響中藥材生長產(chǎn)生影響的長葉獼猴桃、蛇葡萄、毛花獼猴桃等木質(zhì)藤本全部被伐除、清理，因此套種后的林地中均未發(fā)現(xiàn)這3種藤本植物。

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