油茶幼林林药间种对林分气温、光照的效应研究

左继林，周文才，黄建建，陈 忠 ，卢 信

（1.江西省林业科学院，江西 南昌 330013；2.江西省上高县林业局，江西 宜春 336400；3.江西省鑫隆农业发展有限公司，江西 宜春 336415）

0 引言

间作是利用林下土地资源和林阴空间优势，在林冠与树木间隙开展农、牧、草、药等多种项目的主体复合生产经营，从而形成多物种共栖、多层次配置、多时序组合、物质多级循环利用的高效生产体系［1］，是一种典型的现代生态林业模式［2］。油茶幼林地复合经营不但符合生态经营的要求，而且可通过人为调整林地植被层面的高度、厚度及面积，达到改善林内空气温度、光照强度、土壤温度，提高空气湿度的效应，为油茶幼林生长发育创造一个较好的小生境气象因子，从而增加林地土壤养分含量与促进油茶的生长发育，并提高土地的利用率与油茶生产的经济效益［3］。

目前，有关油茶（Camellia oleifera）林间种植后对油茶生长、土壤养分及间种作物经济效益等的研究较多［4-12］，而间种鱼腥草（Houttuynia cordata）、草珊瑚（Sarcandra glabra）、平卧菊三七（Gynura procumbens）等中草药的研究只有少量文献报道，尤其对间种中草药对微域气象因子影响的研究更少［13-16］。实践表明，油茶间种中草药对比农作物而言效益要高数倍［6］，尤其是黄精等块茎类药品近年来市场价值日增；此外，多年生块茎类中草药由于林地内生长至收获期较长，可较长时间改善林地的小生境气象因子。因此，项目组对间种4种块茎类中草药后林地秋季日不同时段与不同地面高度的气温与光照强度进行监测，分析不同中草药间作的林地气象生态效应，旨在探索改善油茶幼林期夏秋季节合理林药间作的气象保障技术。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于江西省鑫隆农业发展有限公司江西省宜春市上高县（114.38°E，27.8°N） 泗溪镇马冈村基地，为中亚热带季风性湿润气候区，年均气温 17.6 ℃，年均日照1710 h，无霜期256 d，年均相对湿度80%，年降水量1642.7 mm。该试验地地貌为丘陵岗地，海拔约140 m，以红壤为主，土壤较肥沃深厚。2017年春季，基地采用长林40号油茶良种2年生裸根苗造林，株行距2 m×3 m，常规抚育管理。

自2018年以来，公司在油茶幼林间种了千斤 拔（Flemingia prostrate Roxb f ex Roxb）、黄 柏（Phellodendron chinense）、郁金（Curcuma wenyujin Chen Y H et Ling C）、粉防已（Stephania tetrandra Moore S）等中草药，获得了良好的经济效益，对周边县市油茶幼林期的生长管理发挥了积极的社会效应。间种的千斤拔与黄柏株型直立而间种密度大，千斤拔枝密叶大；而黄柏枝细叶小，植株较高；郁金株型开张，枝叶肥大，间种密度稀而植株低矮；粉防已柱状窄冠，叶片繁密，林地间种密度稀但植株高大。由于油茶新造林密度较大，随着树体与冠幅的不断增大，间种只宜在前4年。

1.2 试验设计及材料

2019年8月上旬在试验地开展间作试验，在油茶行间种植千斤拔、黄柏、郁金、粉防已4种中草药。间种设计如表1。同时设置清耕（对照）区，各小区随机排列，3次重复，共12个小区，试验小区面积约333.4 m2，各小区间隔10 m。间作物带距油茶树蔸60 cm外，间作前对林地进行清理与施基肥，各处理与施肥情况见表1。2020年9月调查时粉防已平均高度1.6~1.8 m，黄柏株高度1.8~2.0 m，千斤拔高度1.2~1.4 m，郁金平均高1.3~1.6 m；间种中草药的油茶树平均树高1.27~1.49 m，冠幅0.90~1.13 m2，郁闭度0.3以下， 间种暂不会影响油茶生长。

表1 油茶幼林中草药套种一览表

1.3 观测方法

观测仪器为美国HOBO U 12温度/湿度/光照/外部数据记录仪。观测时间为2020年9月，分别于凌晨0∶00~6：00（T1）、上午6∶00~11∶00（T2）、中午11∶00~13∶00（T3）、下午13∶00~16∶00（T4）、傍 晚16∶00~18∶00（T5）、晚 上18∶00~24∶00（T6）进行油茶林地间作气象因子空气温度、光照强度的观测，观测离地高度分别为0、10、20、50、100 cm，各个间作区组同步测定，选取9月上、中旬5日晴好天气观测数据并进行分析。

1.4 数据处理与分析

数据处理和作图采用Microsoft Excel 2007进行，相关统计分析采用DPS 7.55等进行。

2 结果与分析

2.1 间种不同中草药对油茶林地不同高度的气温、光照的影响

幼林油茶秋梢的生长与9月份林地温度变化相关［15］。气温变化受到太阳辐射的影响，间作植物可影响林地的太阳辐射，从而改变林地不同高度的气温。太阳辐射强度随时间变化，林地不同层间的空气温度也随之变化，不同间作物由于生长高度不同，其油茶林间种不同离地高度的空气温度变化也不一致。

由表2可知，油茶林间种不同草药后0~100 cm各地面高度的气温值差异明显，间种各中草药后林地气温总体表现为降低。0~100 cm高度日均气温比CK降低0.22~3.10 ℃；其中地面间种中草药的比CK降温0.85~2.69 ℃；离地10 cm高度的比CK降温0.68~2.38 ℃；离地20 cm高度的降低强度最大，降温0.84~3.10 ℃；离地50 cm高度以上的降温效果减弱，降温0.22~2.81 ℃。地面、离地10 cm、离地20 cm、离地50 cm高度，中草药调节林间空气温度能力均为：黄柏＞千斤拔＞郁金＞粉防已＞CK，而离地100 cm高度的则为：黄柏＞粉防已＞郁金＞千斤拔＞CK；间种黄柏的气温最低，并与粉防已、郁金、CK差异显著；黄柏、千斤拔、郁金与粉防已的平均日气温比CK分别降低了2.34、1.12、0.18、0.15 ℃。不同地面高度的温差变化依次为千斤拔＞黄柏＞郁金＞粉防已，而CK的各地面高度的温度最高。

表2 油茶林间种不同草药后林地不同高度的气温日均值 ℃

在植物生长发育过程中，光合作用与光照强度密切相关， 其影响到产量的高低以及品质的好坏［16］。在实际生产中，复合经营模式不同程度地降低了系统内的光照强度，间种作物种类与栽植密度影响光照强度的分配。

由表3可知，间种后林间光照强度在地面为：黄柏＜千斤拔＜郁金＜CK＜粉防已；离地10 cm与离地20 cm高度为：黄柏＜郁金＜千斤拔＜CK＜粉防已；离地50 cm高度为：黄柏＜千斤拔＜CK＜郁金＜粉防已；离地100 cm高度为：黄柏＜郁金＜CK＜粉防已＜千斤拔。光照强度大体随着地面高度而增强，油茶林间种其他草药后不同地面高度的光照强度差异明显。其中，平均光照强度以黄柏的最低，粉防已的最高，间种黄柏、郁金、千斤拔的林间光照强度分别比CK降低85.92%、39.90%、29.94%，黄柏与CK差异显著。因此，间种黄柏林地的光照强度最低，其次为千斤拔与郁金；不同地面高度的光照强度变化以千斤拔最大，其次为郁金、黄柏，光照变幅最小的为粉防已。

表3 油茶林间种不同草药后林地不同高度的光照强度平均值 lx

光照与温度密切相关，由表2和表3可以看出：4种间种模式的平均光照强度越小的，则林间的平均温度越低，如黄柏间种模式；间种粉防已的光照强度最大，其林间平均气温也最高，是黄柏的1.08倍；而在地面不同高度则表现为各间种层光照强度越强气温越高的现象。

2.2 间作中草药对油茶林地不同高度全日各时间段气温、光照的影响

图1a表明，间种中草药对9月地面全日各不同时段的温度均有影响。间种粉防已、黄柏与千斤拔后地面上午、中午、下午与傍晚的气温均较CK降低，其中黄柏在中午、下午时段较CK气温降低幅度最大，比CK分别降低7.90与5.09 ℃，差异显著（P＜0.05）；粉防已、黄柏、千斤拔的气温日均值分别比CK降低0.85、2.69、2.34 ℃。

图1b中，间种中草药均能降低离地10 cm高度上午、中午时段的气温。其中，间种黄柏比CK可在上午、中午、下午与傍晚时段降低气温，且在中午与下午降幅最大，分别比CK低6.20与4.72 ℃，达到显著差异（P＜0.05）；其次为间作郁金、粉防已，在中午时段比CK显著降低2.40、5.34℃（P＜0.05）；间作粉防已、黄柏、千斤拔与郁金的日均气温分别比CK降低0.68、2.69、2.38与1.76 ℃。

图1c中，间种中草药均可降低离离地20 cm高度上午、中午与下午时段的气温，间作黄柏、千斤拔与郁金均在中午与下午降幅最大；间作粉防已、黄柏、千斤拔与郁金的气温日均值分别比CK降低0.84、2.69、2.18与1.48 ℃；

图1d中，间种中草药除了粉防已外，均能降低离地50 cm高度上午、中午、下午与傍晚时段的气温，且在中午、下午与傍晚降幅较大，其中黄柏分别比CK降低5.74、5.98与4.92 ℃；而千斤拔在中午与下午降幅较大，分别比CK降低9.33%与3.99%，达显著差异（P＜0.05）；黄柏、千斤拔与郁金的气温日均值分别比CK降低2.81、1.20与0.22 ℃。

图1e显示，间种中草药后离地100 cm高度凌晨气温均高于CK的，差异显著（P＜0.05），分别比CK高1.01、0.70、1.93、1.41 ℃；间作黄柏在中午、下午与傍晚时段分别比CK低3.93、1.26与1.72℃，其气温日均值比CK降低0.70 ℃。

图1 油茶林间种不同草药后不同高度的林地日均气温

图2a显示，9月中旬除粉防已外，间种其他中草药均能在上午、中午、下午时段不同程度地降低林间地面光照强度；中午时段影响的差异最显著（P＜0.05），分别比CK降低87.75%、72.31%、52.65%；其次是下午时段，分别降低96.70%、75.08%、58.43%；间作黄柏、千斤拔与郁金日均值比CK分别降低88.97%、73.02%与41.16%。

图2b中，间种中草药后均能不同程度地降低离地10 cm高度各时段的林间光照强度；其中郁金、黄柏与千斤拔上午、中午、下午与傍晚的林间降低光照强度降低；黄柏、千斤拔、郁金与CK在中午时段差异显著（P＜0.05），分别比CK降低88.38%、59.45%、66.07%；黄柏、千斤拔与郁金光照强度日均值分别比CK降低88.24%、56.99%与58.77%。

图2c中，间作黄柏、千斤拔、郁金上午、中午、下午与傍晚的光照强度降低，间作黄柏在上午、中午时段的林间光照强度分别比CK降低58.90%、80.19%，且差异显著（P＜0.05）；除了粉防已外，间作黄柏、千斤拔与郁金的光照强度日均值分别比CK降低88.30%、63.22%与65.74%。

图2d中，间作千斤拔下午与傍晚的光照强度降低，而间作黄柏、郁金上午、中午与下午的光照强度降低，只有黄柏的中午、下午时段的林间光照强度分别比CK降低79.34%、90.06%，且达到差异显著（P＜0.05）；间作黄柏、千斤拔光照强度的日均值比CK降低84.62%、24.91%。

图2e显示，间作4种草药均能降低下午时段光照强度，与CK相比，间作黄柏、千斤拔与郁金的差异显著（P＜0.05），分别比对照降低85.97%、32.17%与65.89%；中午时段黄柏与郁金能显著降低林间光照（P＜0.05），间作黄柏、郁金光照日均值比CK降低80.94%、48.78%。

图2 油茶林间种不同草药后不同高度林地日均光照强度

3 结论与讨论

间作系统能降低油茶林内空气温度与林间光照强度，减小日较差，可有效缓解不良气候条件对植物生长发育造成的影响［18-20］。间作植物植株高度、叶面积、形态结构及种植密度的不同均可导致近地层光、温、水、气、风等小气候要素差异，从而形成特有的气温与光照等小气候特征。林地小生境因子是植物生长发育最重要的因素，分析间种系统中光照强度、风速、温度日较差等微环境特征，有助于复合经营中依据植物高度、覆盖度和植株结构引起的气象效应从而科学选择间作植物，达到改善林地气象因子，促进油茶等经济林木生长的目的［13-16］。

本文中间作中草药能不同程度降低油茶林秋旱期的气温与林间的光照强度，改善幼林的生长小环境。间种各中草药后林地不同高度的气温总体降低，0~100 cm高度日均气温可比CK降低0.22~3.10 ℃，其中离地20 cm高度降低强度最大，离地50 cm高度以上效果减弱。0~100 cm高度日均光照强度比CK降低11.70%~88.97%，其中地面降低强度最大；离地20 cm高度以上，效果减弱。调节林间空气温度能力为：黄柏＞千斤拔＞郁金＞粉防已＞CK，而调节林间光照强度能力为：黄柏＞郁金＞千斤拔＞CK。间种中草药也能改变林地不同高度1日不同时段的气温。地面与离地10 cm高度，间种黄柏在中午、下午时段降幅最大；离地20 cm与离地50 cm高度，黄柏、千斤拔与郁金在中午、下午降低幅度最大；离地100 cm高度，黄柏中午、下午与傍晚的气温降低；间种各中草药后林地气温全日时段的温差变幅减小，不同高度气温差异不一致，黄柏在离地50 cm与100 cm高度气温变幅最小。间种中草药也能调节林地不同高度1日不同时段的林间光照。郁金、黄柏与千斤拔能显著降低1日地面中午时段的光照强度，并达到显著差异；离地20 cm高度，黄柏对上午、中午时段的光照达到显著差异；离地50 cm高度，千斤拔下午、傍晚时段的光照降低，黄柏对中午、下午时段的光照达到显著差异；离地100 cm高度，黄柏与郁金对中午、下午时段的光照影响达到显著差异。

由于油茶林不同生长阶段对光照、气温需求不同，建议新造林1~2年套种黄柏、千斤拔类高密中草药林，发挥其立体遮荫降温与增湿效果，而第3年的幼林期可套种郁金或粉防已（新栽较矮）等低矮或稀植类中草药，从而达到林间透光降温与林地保墒的效能。

林地秋季温度因子是影响幼林油茶秋梢生长发育的重要环境因子之一。试验中油茶间作中草药均能产生调节林地气温的效应，这与高伟等［17-25］在油茶及果树上的相关研究结果一致。黄柏、千斤拔能显著调节0~50 cm高度的空气温度，可能与该间种植株的密度较大和高度较高有关，间种后黄柏、千斤拔植株交错，枝叶繁密，郁闭度大，从而有效降低了50 cm以下林地气温。而粉防已在一定程度上能调节离地100 cm高度的空气温度，可能与其生长的植株高度有关，离地100 cm以上枝繁叶茂，但其间种密度较稀。光照是植物生长发育的基本能源和生长过程中必不可少的因子［17］。本试验表明：油茶幼林4种间作中草药都能不同程度降低林间日均光照强度，调节林内不同高度的光照强度，促进了油茶幼林的秋梢生长，腾维超［3］、高伟［17］等研究油茶+农作物间作模式也得出了类似结论［23］。间种中草药中，黄柏相对于其他中草药而言，能降低林地不同高度光照，且光照强度变幅较小，这与黄柏在4种植物中间种的密度最大、植株高度较高相关。郁金与千斤拔植株生长较矮，只能调节离地20 cm以下光照强度，而能调节林地100 cm高度光照强度的只有郁金，可能与其叶片肥大平展，叶面反光有关。粉防已栽种密度稀且窄冠，对林地光照影响最小，光强日变幅也最小。

鉴于油茶林间种的各类中草药因其不同生长特性（株高、枝叶密度、叶片大小及着生角度等）会对林地的光照、气温及湿度等微生境因子产生较强的影响与差异，今后应对油茶幼林不同生长阶段及其更多品种中草药间种后的油茶不同生长季节的温度、光照、相对空气湿度等小气象因子的变化进行观测与深入研究。