杉木林下套种雷公藤对林地土壤理化性质的影响

王庭雄

(福建省连江国有林场，福建 连江 350500)

目前，我国大部分的国有林场存在许多未利用的空地，因此开展新型的林-林、林-草之间的套作是改善的重要措施之一。林下套种就是利用林中树木之间的间隙和林阴优势种植耐阴喜凉的植物，合理的林下套种不仅可以促进于林下植物生长还可以促进原有林木生长，从而得到共赢[1]。杉木林是传统的针叶林，因其郁闭度较高，林下植被单一且林中空地较多。在杉木林里可林下套种的种类繁多，目前国内已有许多成功案例。如广西国有高峰林场在杉木近熟林下套种了香梓楠、华盖木、闽楠3种珍贵木材树种[2]。福建南平政和县在杉木林下套种一种特殊的根茎植物—七叶一枝花即重楼[3]。福建三明沙县在杉木林下套种耐阴的珍贵抗癌药材树种红豆杉[4]。

雷公藤(TripterygiumwilfordiiHook. f.)卫矛科，雷公藤属，广泛分布于我国东南部，喜较为阴凉的山坡，最适宜在偏酸性、土层深厚的砂质土和黄壤土上生长[5]。是传统的优良中药材，性苦、寒，具有清热解毒、祛风通络、舒筋活血等功效，用于治疗类风湿性关节炎、肾炎、红斑狼疮、血小板减少性紫癜等[6-7]。因为它的特殊药用功效价值，使得雷公藤在我国南方各省市获得广泛的栽培与种植。一般的雷公藤种植有苗圃地种植和山地种植2种，苗圃地种植虽然可以满足人们对量的需求，但其有效成分含量不如山地种植的高，综合的经济效益不高。山地种植药效相对较好，但种植方式、培育措施相对复杂。林地的理化性质受林分种类的影响，同时其在一定程度上会对林分起到反作用的影响。合适的土壤条件对林分的促进作用是显著的，尤其是在林分较为单一的林地里表现得更为明显。近年来，随着可持续发展理念的发展，林分与林分、林分与灌草之间的结合更加紧密。在之前的调查中发现，雷公藤喜阴凉山坡，杉木纯林中有大量空地，本文将二者有机结合，采用杉木林下套种雷公藤来探讨雷公藤对杉木林林地土壤养分及理化性质的影响。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于福州市连江国有林场大樟工区，平均海拔370m，年平均气温16～18℃，极端最低气温-5.9℃，极端最高气温35.6℃，年降水量1743.1mm，无霜期年平均242d。

1.2 试验材料

试验林地为沿海丘陵立地亚区，土壤类型暗红壤，壤土肥力中等。供试林地小班为00505030杉木成熟林，郁闭度0.8，雷公藤为16年种植，长势良好。套种前对供试林进行全面松土、除草等抚育管理措施。雷公藤种植株间距均为1m×1m，杉木的株间距均为2m×2m。

1.3 试验方法

环刀法——测容重、毛管孔隙(%)、非毛管隙度(%)、总孔隙(%)、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——测全磷、全钾；电位法——测pH。

2 土样采集与测定

2.1 土样采集

试验设置3个雷公藤处理和3个对照处理：上坡(处理1)、中坡(处理2)、下坡(处理3)，每个处理设置取3个土样为3个重复，共12个小样，每个土样地取0～20cm、20～40cm。

取样时，因雷公藤属于浅根性藤本灌木，大量根系集中在0～10cm，而且林地有坡度，所以首先取样时先要表土锄平，接着采用100cm3的环刀取土样带回实验室(注意，此处所取的土壤的量一定要够下面的检测实验)，于阴凉处风干，除去枯枝和石块、雷公藤根系。

2.2 持水量计算[9]

最大持水量(mm)=0.01×土层厚度(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×土层厚度(cm)×土壤密度(Mg/m3)×毛管持水量(g/kg)/水的密度(Mg/m3)(2)

田间持水量(mm)=0.01×土层厚度(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 结构指标测定[9]

式中W指土壤含水量；V指环刀的容积；G0指铝盒的重量；G1指铝盒及湿土的重量。

毛管空隙(体积%)=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(体积%)=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)

总孔隙(体积%)=非毛管孔隙(体积%)+毛管孔隙(体积%)(8)

2.4 养分含量指标测定

采用凯氏定氮法测定土壤中的氮[10]、采用碳酸铀熔融测定全磷[11]、碱熔法测定全钾[11]、盐酸-硫酸浸提法测定有效磷[11]、乙酸铵浸提-火焰光度法测定速效钾[12]、容量分析法测定有机质[13]、用电位法测定土壤pH[14]。

3 数据分析

采用WPS2019软件和SPSS软件对数据进行统计分析，采用单因素方程分析以检验不同处理之间的差异显著性(P=0.05)[15]。

4 结果与分析

4.1 对土壤水分的影响

由表1、2可知，在间种后土壤在0～20cm、20～40cm深度中的最大持水量、非毛管持水量、田间持水量、毛管持水量等指标均有一定程度的提高。在间种后土壤在0～20cm的上坡对照空地最大持水量、非毛管持水量、田间持水量、毛管持水量分别提高了28.76%、8.45%、19.31mm、20.3mm，中坡分别提高了23.96%、8.78%、4.48mm、20.3mm，下坡分别提高了25.73%、8.32%、12.4mm、17.41mm。在间种后土壤在20～40cm的上坡对照空地最大持水量、非毛管持水量、田间持水量、毛管持水量分别提高了28.76%、8.45%、19.31mm、20.3mm，中坡分别提高了23.96%、8.78%、4.48mm、20.3mm，下坡分别提高了25.73%、8.32%、12.4mm、17.41mm。结果表面在杉木林下间种雷公藤后可有效提高当地土壤的持水量。

表1 不同处理的0～20cm深度土壤水分含量指标

表2 不同处理的20～40cm深度土壤水分含量指标

续表2

4.2 不同处理对土壤容重和孔障度的影响

从表3、4可以看出，间种后在0～20cm、20～40cm土层的土壤容重有不同程度的降低，而总孔隙度、毛管孔腺度均有不同程度的提高。其中0～20cm土层上坡、中坡、下坡间种雷公藤与空地相比，土壤容重比对照分别降低了0.08g/cm3、0.2g/cm3、0.24g/cm3，总孔隙度分别提高了14.42%、10.52%、12.83%，毛管孔隙度分别提高了10.24%、7.57%、8.7%。20～40cm土层上坡、中坡、下坡间种雷公藤与空地相比，土壤容重比对照分别降低了0.2g/cm3、0.27g/cm3、0.08g/cm3，总孔隙度分别提高了11.52%、5.34%、8%，毛管孔隙度分别提高了6.15%、-1.08%、6.04%。通过不同深度的对比，可以发现间种后的土壤容重和孔隙度向良性方向改变。说明杉木下间种雷公藤，可以改善土壤结构。

表3 不同处理的0～20cm深度土壤容重和孔隙度

表4 不同处理的20～40cm深度土壤容重和孔隙度

4.3 不同处理对土壤养分含量的影响

从表5、6可以看出，间种后在0～20cm土层的有效氮在上坡、中坡、下坡分别减少了20.59mg/kg、19.65mg/kg、15.75mg/kg，有效磷在上坡、中坡、下坡分别减少了1.1mg/kg、1.62mg/kg、0.62mg/kg。速效钾在上坡、中坡、下坡分别减少了0.2mg/kg、2.62mg/kg、0.42mg/kg，有机质在上坡、中坡、下坡分别减少了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。间种后在20～40cm土层的有效氮在上坡、中坡、下坡分别减少了23.13mg/kg、14.53mg/kg、11.88mg/kg，有效磷在上坡、中坡、下坡分别增加了0.03mg/kg、1.41mg/kg、3.85mg/kg，速效钾在上坡、中坡、下坡分别减少了0.67mg/kg、1.45mg/kg、0.56mg/kg，有机质在上坡、中坡分别减少了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。而杉木林下套种雷公藤的林地土壤的有效氮、有效磷、速效钾、有机质含量略低于对照，可能是由杉木产生的凋落物数量少，分解速度慢，雷公藤的吸收量大于养分归还量[16]。这些养分循环的改变在林地中作用不能单凭现阶段的略微降低来看。总体来说，我们在林下引进了雷公藤，这增加了该林地的物种丰富度，也就增加了这个群落的复杂性。养分循环在生物群落里的改变只是一时的，总的还是要遵循物质守恒规律，但物种丰富度越高，物质的种类越多，其生态的稳定性也就越强。

表5 间种对0～20cm土层土壤养分含量及 pH 的影响

表6 间种对20～40cm土层土壤养分含量及pH的影响

5 讨论与结论

杉木林由于生长速度较快，成材率较高，其造林面积在我国南方一直保持着领先。其林下的充足空地如何进一步的利用成为了当前杉木林栽培的重点研究方向。目前，人们已经通过杉木林下套种不同的药用作物来改善杉木林的生态环境和增加经济效益。雷公藤作为一种重要的且具有经济价值的中药材，人们对它的需求越来越大，但结合其耐阴喜凉的特性将其套种在杉木林下的研究还比少。文章通过对比试验研究测定了有无套种雷公藤的林下土壤的持水量、孔隙以及养分的差异发现，杉木林下套种雷公藤不但可充分利用林下空间，还可以改善林地的通风透光环境，增加凋落物的数量及化学组成，有效提高土壤保水和持水能力，改善土壤结构，而且还可以有效阻挡林下杂草生长，同时使之更适合杉木生长。雷公藤的根系深入杉木林下，充分的利用了杉木林下阴凉的特性，同时其根系在扎根时，由于根系空间的需要，也改变了林地里的土壤地质结构。这些结果表明，杉木林下雷公藤的套种的确改善了杉木林地的土壤水文条件，对于杉木的生长、成才是有积极作用的。