间伐对杉木林下黄精生长与多糖含量的影响

蒋海陇，王志坚，吕律英，蔡根金，周金卫，程晓伟，胡俊杰

(1.松阳县林村林场，浙江 松阳 323400； 2.松阳县自然资源与规划局，浙江 松阳 323400； 3.松阳县湖溪林场，浙江 松阳323400)

多花黄精(Polygonatumcyrtonema)为百合科(Liliaceae)黄精属(Polygonatum)多年生草本植物，根状茎为常用中药“黄精”的来源之一，中药黄精始载于《雷公炮炙论》，具有补气养阴、健脾、润肺、益肾的功效，中医常用于脾胃气虚，体倦乏力，胃阴不足，口干食少，肺虚燥咳，劳嗽咳血，精血不足，腰膝酸软，须发早白，内热消渴等症[1]。多花黄精根茎中的主要成分黄精多糖，具有增强免疫力、降低血糖、抗衰老、抗化学性肝损伤等作用[2]。多花黄精是药食同源植物，林下仿野生栽培前景十分乐观。前人在透光率、林分郁闭度对多花黄精产量与多糖含量的影响方面做了许多研究[6-8]，本试验比较杉木成熟林不同强度间伐对林下多花黄精生长量与多糖含量的影响，以期为杉木林下栽培多花黄精，发展林下经济提供参考。

1 试验地概况

试验地位于浙江省松阳县林村林场马鞍山林区2林班90小班，小地名边缘坞，东经119°31′21—119°37′49″、北纬28°25′31—28°31′58″。林地海拔967.6～1059.8 m，坡向西，上部坡位，坡度15°～33°，土壤黄壤，土壤质地为粘土，土壤厚度0.6 m，腐殖质层厚度0.15 m，pH值6.7。试验地属亚热带季风气候，松古盆地年均气温17.7 ℃，月均气温最高为7月，极端最高气温40 ℃，出现在1997年7月10日；月均气温最低为1月，极端最低气温-9.7 ℃，为1997年1月5日记录。境内多年平均降水量1700 mm，年无霜期约236 d，年日照时间1840 h。林分为林龄35 a的杉木人工纯林，平均胸径21 cm，平均树高12 m，郁闭度0.9，疏密度0.7。林下植被结构复杂，优势种为蕨类，高度1.2 m，覆盖度7.3%，野生多花黄精分布量较大，经调查有921～1832株·hm-2。

2 试验方法

2.1 试验设计

杉木间伐遵循去小留大、去劣留优、去密留疏的原则，共设计MA、MB、MC、MD、CK 5个处理，MA为间伐后保留杉木600株·hm-2，平均胸径25.9 cm，林分郁闭度0.41；MB为间伐后保留杉木750株·hm-2，平均胸径25.0 cm，林分郁闭度0.53；MC为间伐后保留杉木900株·hm-2，平均胸径24.3 cm，林分郁闭度0.61；MD为间伐后保留杉木1050株·hm-2，平均胸径23.5 cm，林分郁闭度0.72；CK为不予间伐，杉木株数1650株·hm-2，平均胸径21 cm，林分郁闭度0.89。采用单因素随机区组设计，每个小区面积约0.067 hm2，每个处理3次重复，共15个试验小区。

2015年10月完成杉木抚育间伐，间伐后在林下进行斜坡带状整地(保留野生黄精)，带宽2 m，两条定植带间隔2 m，保留植被以利水土保持。以根茎繁殖(3节1株)方式在杉木林下栽培多花黄精，每年5—6月进行林地松土除草抚育。

2.2 数据调查与分析

抚育间伐后连续4 a(每年8月15日)对试验区的林分郁闭度、多花黄精分布密度(包括野生黄精)与地上部分生长量(不包括野生黄精)进行调查；间伐后第4年(11月1日)对栽培多花黄精与野生黄精根茎4 a生长量与分年度生长量进行调查，并对黄精多糖含量进行检测分析(检测根茎不包括种根，下同)。2019年12月全部试验结束。林下栽培多花黄精种源根茎由浙江省丽水市林业科学研究院提供。

杉木间伐强度采用标准地调查确定，林分郁闭度根据植物冠层分析仪(LAI2000)进行测算；在每个小区随机设置2 m×5 m的样方，采用皮尺、卷尺、卡尺、天平等工具调查多花黄精生长量；在生长量调查样方里随机选取10株样株，采用紫外-可见分光光度法[1]检测根茎多糖含量。

数据统计运用Excel 2010软件，并用SPSS 1.7软件对各重复平均值进行方差分析和LSD多重比较，用T检验法对每个处理野生黄精与栽培多花黄精的根茎生长量、多糖含量进行方差分析与显著性比较。

3 结果与分析

3.1 抚育间伐对杉木林下栽培多花黄精及野生黄精生长的影响

3.1.1 抚育间伐对杉木林下栽培多花黄精生长的影响 由表1可知，杉木间伐后各处理第2年林下多花黄精分布密度分别比前1年增长63.8%(MA)、54.3%(MB)、50.4%(MC)、47.4%(MD)，第3年～第4年林下多花黄精分布密度增长率降至3.7%～13.0%。

间伐后第1年林分郁闭度降低至0.41～0.72；当林分郁闭度恢复到0.7时，林下栽培多花黄精生长量达到顶峰，根茎生长量比CK高22.1%～71.8%；杉木间伐后林分郁闭度恢复到0.8(MB在间伐后第4年、MC在间伐后第3年、MD在间伐后第2年)时，林下栽培多花黄精株高、地径、根茎生长量开始明显下降，根茎生长量比林分郁闭度0.7时下降9.51%～18.34%。经方差分析和多重比较，杉木间伐后林下栽培多花黄精的株高、地径、根茎生长量在林分郁闭度0.7时与林分郁闭度0.6时没有显著差异，与其它林分郁闭度均有显著差异；林分郁闭度0.8以上时，林下栽培多花黄精株高、地径、根茎生长量极显著下降。

从图1看出，林下栽培多花黄精株高、地径、单株根茎4年生长量大小排序均为MA>MB>MC>MD>CK，说明林下栽培多花黄精株高、地径、根茎4年生长量均随着杉木间伐强度的加大而增加，株高、地径生长量越大根茎生长量越高，株高、地径生长量与根茎生长量正相关。

表1 不同强度间伐杉木林下栽培多花黄精生长量比较

图1 杉木间伐后各处理栽培多花黄精株高、地径与根茎生长量4 a平均值比较

3.1.2 杉木林下栽培多花黄精与野生黄精根茎生长量比较 由表2表明，杉木间伐后林下栽培多花黄精根茎4 a的生长量为MA(105.9 g·株-1)>MB(101.38 g·株-1)>MC(93.83 g·株-1)>MD(87.16 g·株-1)>CK(79.09 g·株-1)，MA、MB、MC、MD处理生长量分别比对照增加33.9%、28.2%、18.6%、10.2%；林下野生黄精根茎4 a的生长量为MA(42.16 g·株-1)>MB(40.27 g·株-1)>MC(37.38 g·株-1)>MD(34.69 g·株-1)>CK(31.4 g·株-1)，MA、MB、MC、MD处理生长量分别比对照增加34.3%、29.2%、19.0%、10.5%。经方差分析和多重比较结果表明，MA处理林下栽培的多花黄精和野生黄精的根茎生长量极显著高于MC、MD、CK处理，与MB处理没有显著差异；MA、MB处理林下栽培的多花黄精的根茎生长量显著高于其它处理和对照；野生黄精与栽培多花黄精根茎生长量存在显著差异。

表2 不同强度间伐4 a后林下栽培多花黄精与野生黄精根茎生长量、多糖含量比较

3.2 杉木间伐对林下栽培多花黄精与野生黄精多糖含量的影响

通过检测分析黄精多糖含量(表2)发现，杉木间伐后第4年，各处理林下栽培多花黄精多糖含量为MA(138.2 mg·g-1)>MB(129.6 mg·g-1)>MC(128.4 mg·g-1)>MD(124.7 mg·g-1)>CK(123.1 mg·g-1)，MA、MB、MC、MD处理的多糖含量分别比对照高12.3%、5.3%、4.3%、1.3%；林下野生黄精多糖含量为MA(91.2 mg·g-1)>MB(85.8 mg·g-1)>MC(83.9 mg·g-1)>MD(81.4 mg·g-1)>CK(79.1 mg·g-1)，MA、MB、MC、MD处理多糖含量分别比对照高15.3%、8.5%、6.1%、2.9%。抚育间伐对林下野生黄精与栽培多花黄精多糖含量的影响基本一致。经方差分析和多重比较，MA处理(间伐保留杉木600 kg·hm-2)后4 a林分郁闭度处于0.41～0.68之间，林下野生黄精、栽培多花黄精多糖含量极显著高于其它处理与对照；野生黄精与栽培多花黄精多糖含量存在显著差异。

4 结论与讨论

4.1 结论

试验结果表明，间伐提高林下黄精分布密度，抚育间伐提高林下栽培多花黄精的株高、地径、根茎生长量，多花黄精在杉木不同强度间伐后4 a的生长量大小排序为MA>MB>MC>MD>CK。当间伐后林分郁闭度恢复到0.7左右时，林下多花黄精生长量达到顶峰；间伐后林分郁闭度恢复到0.8以上时，林下多花黄精生长量明显下降。间伐保留杉木600、750株·hm-2，林下多花黄精在杉木间伐后4 a的生长量显著高于其它强度间伐。杉木间伐明显提高林下栽培多花黄精多糖含量，林下多花黄精多糖含量随着杉木间伐强度加大而提高，杉木间伐保留杉木600株·hm-2时，林下多花黄精多糖含量极显著高于其它强度间伐。

杉木间伐明显提高野生黄精生长量与多糖含量，其影响与对栽培多花黄精的影响基本一致，然而由于种源不同的原因，野生黄精生长量与多糖含量均显著低于栽培多花黄精。因此，人工栽培多花黄精，应选择优质种源。

人工栽培多花黄精一般4 a为一个周期，根据试验结果，间伐保留杉木600株·hm-2时，杉木间伐后第4年林分郁闭度达到0.68，林下多花黄精生长量达到顶峰，多糖含量极显著高于其它强度间伐，明显提高杉木林下栽培多花黄精的产量与品质。

4.2 讨论

温度是影响多花黄精种子萌发的最关键因素之一，在温度处于10～25 ℃时，黄精种子发芽质量随着温度升高而增强，最适发芽温度为25 ℃[3]，赵朝辉等[4]研究认为间伐可提高林地土壤温度，间伐后第1年林地土壤温度提高4.2 ℃以上，间伐后第2～5年林地土壤温度只比对照提高0.5 ℃。本研究表明，杉木间伐后第2年林下多花黄精分布密度比前1年提高47.4%～63.8%，第3～4年分布密度增长率降至3.7%～13.0%。林下黄精分布密度变化异常的原因，可能是因为间伐后第1年林分郁闭度降低，林内光照增强，林地土壤温度升高促使林下野生黄精种子发芽率提高，导致杉木间伐后第2年林下黄精分布密度提高；杉木间伐后第2年开始林地土壤温度升高不明显，黄精种子发芽率随之下降，使杉木间伐后第3年、第4年林下黄精分布密度下降。与周新华等[3]、赵朝辉等[4]的研究相符。

光照条件对药用植物的光合作用及其生长发育具有重要意义[10]。前人在喜阴药用植物栽培方面做了大量研究，郑林森[6]研究认为林下套种多花黄精的产量随着杉木保留株数的增加而逐渐减少，翁训清[9]研究认为间伐后林分郁闭度0.5～0.7，可促进杉木和林下套种草珊瑚(Sarcandraglabra)的生长，芮龙燕等[5]研究认为郁闭度对杉木林下多花黄精生长有较大影响，降低林分郁闭度(从0.8降低至0.4)能不同程度增加地上部分与根茎生长量。本研究杉木间伐后第1年林分郁闭度从0.89降至0.41～0.72，间伐后4 a林下多花黄精株高、地径、根茎生长量MA>MB>MC>MD>CK，林分郁闭度0.7时，林下多花黄精生长量达到顶峰，林分郁闭度达到0.8以上时，林下多花黄精生长量极显著下降，间伐保留杉木600株·hm-2，间伐后第1年林分郁闭度0.41，间伐后第4年时林分郁闭度0.68，多花黄精正处于生长量最高的阶段，林下栽培多花黄精生长量比对照高33.9%。

光照强度是影响多花黄精生长的重要环境因子，多花黄精喜好弱光环境，但过度遮荫也会影响其产量与品质，多花黄精在60%的透光度时产量最高、品质最优[7]，郭妮[8]研究认为随着透光率的降低，多花黄精总多糖含量呈现先增加后降低趋势，在45.7%透光率条件下，总多糖含量具有最大值。杉木成熟林间伐明显提高林下栽培多花黄精多糖含量，当间伐后保留杉木600、750、900、1050株·hm-2时，间伐后第4年林下多花黄精多糖含量随着杉木间伐强度的加大而增加，与郭妮[8]透光率对黄精多糖含量影响的研究相同。杉木间伐保留杉木600株·hm-2，间伐后第4年林分郁闭度0.68，林下多花黄精多糖含量最高，比对照高12.3%，极显著高于其它间伐强度与对照，与梁永福等[7]、郭妮[8]黄精多糖含量最高时的林分郁闭度、透光率的研究相同。试验得出间伐保留杉木600株·hm-2的间伐强度，间伐后4 a林分郁闭度处于黄精获得高多糖含量的要求区域，间伐后第4年林下多花黄精多糖含量比其它间伐强度高。

钱枫等[11]研究认为不同品种黄精多糖含量存在较为明显的差异，蒋燕峰等[12]研究认为不同种源黄精与多花黄精产量、多糖含量有极显著差异。本研究表明，抚育间伐改变上层树冠透光率，对杉木林下野生黄精根茎生长量与多糖含量的影响与对林下栽培多花黄精的影响基本一致，野生黄精根茎生长量、多糖含量显著低于栽培多花黄精。由于栽培多花黄精种源为浙江省丽水市林业科学研究院选育的优良品种，其品质显著优于野生品种。