种植密度和截干高度对辣木生物量的影响

宗亦臣， 许承荣， 邹少英， 陈振兰， 蔡珍凤， 王清广， 郑勇奇

(1.中国林业科学研究院林业研究所 a.林木遗传育种国家重点实验室； b.国家林业和草原局林木培育重点实验室,北京 100091； 2.合浦县林业科学研究所， 广西 合浦 536000)

辣木(Maringaoleifera)是辣木科(Moringgaceae)辣木属(Maringa)落叶乔木，高约10 m，起源于印度北部的喜马拉雅山地区和27.5°N至27.5°S之间的非洲大陆，在最高气温43～47 ℃，最低气温-1.1～2.8 ℃，年降雨量760～2200mm的气候环境下都可生长。辣木具有一定的耐旱性，在排水良好、有机质含量高的冲积砂壤土上生长良好[1]。目前，辣木已被引种到非洲的肯尼亚、坦桑尼亚、尼日利亚、加纳，亚洲的斯里兰卡、菲律宾、马来西亚，美洲的墨西哥、古巴、巴西等热带、亚热带国家。辣木在我国的引种历史可分为三个阶段：19世纪，辣木被引入澳门； 20世纪60年代，辣木作为绿化树种被引种到西南地区；1978年后，辣木作为药用植物被引种到云南和福建等省。目前广东和广西南部、海南、云南西双版纳及福建厦门等地都有辣木栽培，且栽培的辣木均能正常生长和开花结实[2-5]。辣木是一种具有多种应用价值的经济林树种，其根具辛辣味，可替代辣椒作烹饪调料；幼嫩的茎、叶、荚果可作蔬菜食用；花和树皮可供药用；种子可食用和榨油。辣木油是钟表及精美仪器的润滑油，且对香气具有强度的吸收性和稳定性，是制造香水的优良凝香剂。现代医学和营养学研究表明，辣木的营养价值丰富，其叶片和嫩枝中的VC含量是柑橘的6倍，VA含量是胡萝卜的4倍，钙和蛋白质含量是牛奶的4倍和2倍，铁含量是菠菜的4倍，钾含量是香蕉的10倍，锌、镁等含量也明显高于其他果蔬。辣木在印度的传统医学上应用有千年历史，其根、茎、叶、花、种子都具有多种有效的活性成分，具有抗乙肝病毒、降血糖、降血脂、抑制肿瘤等多种功效[6-9]。辣木除用于食品、工业品外，也可以添加到动物饲料中以提高畜产品的产量和品质。据报道，辣木叶粉添加到牛饲料里，添加比例达到40%～50%时，可明显提高奶牛产奶量和肉牛的日增重量。2009年，国家食品药品监督总局通过了对辣木叶粉的新资源食品认证，进一步推动了辣木食品、药品种植产业的迅速发展。2014年，国内辣木种植面积达到2667hm2，有一定规模的辣木种植和产品经营的企业已超过100家。种植密度通过影响植物的光合作用来影响植物的生长，进而影响叶量、枝条产量、果实产量、块茎产量、种子产量等[10-14]。因此，根据植物的生长特性和立地条件，选择适宜的种植密度可有效提高其单位面积的产量。多数植物具顶端生长优势的特性，通过在一定的高度对主干进行截顶，可打破植物的顶端优势并促进枝条大量萌发，从而获得更大的生物量，这种技术在提升香椿产量和品质，刺激红锥主干上的隐芽萌发和提高米老排萌芽幼态化等方面都取得了很好的效果[15-17]。2015年，我们引入印度辣木优良品种“PM2”，研究种植密度、截干高度对辣木生物产量的影响，旨在为推广和示范这一优良种质提供借鉴。

1 试验区概况

试验地位于广西壮族自治区北海市合浦县林科所苗圃，其地理位置为109°14′14″E，21°39′01″N，海拔10～20 m。该区属亚热带海洋性季风气候区，其年均气温22～28 ℃，1月平均气温13～19 ℃，极端最低气温0～4 ℃，年降水量1500～1800mm。试验地的土壤类型为砖红壤，土层厚度约2.0m，土壤pH值6.0。

2 材料与方法

2.1 试验材料

试验用种子是2015年从印度引进的“PM2”辣木种子,于当年秋季进行播种。种子播种前用0.1%KMnO4溶液浸泡消毒1 min，清水漂洗干净后进行点播。

2.2 研究方法

2.2.1 试验设计 实生苗于2016年2月进行种植。试验按随机区组设计，试验因素有种植密度和截干高度。其中种植密度设置3个水平，分别为A(1.0 m×1.0 m)、B(1.0 m×1.5 m)、C(1.5 m×1.5 m)；截干高度设置4个水平，分别为E(不截干即对照)、F(0.5 m)、G(1.0 m)、H(1.5 m)。共设单因素处理7种，分别为A、B、C、E、F、G和H；双因素处理12种，分别为A×E、A×F、A×G、A×H、B×E、B×F、B×G、B×H、C×E、C×F、C×G、C×H。共设置3个随机区组(重复)，每个随机区组内含19种处理(小区)，每种处理种植苗木30株。于2018年2月按试验设计对实生苗进行截干。试验过程中单因素密度试验3种处理不进行截干；单因素截干试验4种处理按1.0 m×1.0 m密度种植。

2.2.2 生长调查 于2021年2月进行生长调查。调查指标包括树高(m)、胸径(cm)、冠幅(m)以及全株生物量(kg)和根系生物量(kg)。3个区组19种处理都进行随机调查，每种处理测量9株。树高、胸径和冠幅按常规方法测量，测量的每1株辣木按区组和小区进行编号；全株生物量为测量植株全部器官的生物量，包括根、茎、叶、皮、花、果实和种子等，每株分别称量和记录；根系生物量为单株地下根系的生物量，包括主根、一级侧根和须根的生物量。生物量的测量数据与该株生长性状观测数据一一对应。

2.2.3 数据处理 利用Excel 2016、SPSS 26.0软件进行数据统计、方差分析、邓肯氏多重比较和相关系数计算等。

3 结果与分析

3.1 种植密度对辣木生长量的影响

由表1和表2可知：种植密度对辣木不同生长性状的影响不同，对树高的影响显著，其中种植密度为1.0 m×1.0 m处理的树高最大，平均树高为4.26 m；种植密度为1.5 m×1.5 m处理的树高最小，平均树高为3.84 m；树高在这2种处理间的差异显著(P<0.05)。种植密度对辣木的胸径、冠幅、全株生物量和根系生物量均没有显著影响。辣木的平均树高、胸径、全株生物量和根系生物量都表现为随种植密度的增大而增大，而冠幅则以种植密度为1.0 m×1.0 m处理的最大。由此可见，在辣木生产中，适宜的种植密度既可节约土地、又可促进其树高和胸径生长，从而提高其生物量。

表1 不同种植密度的辣木生长量方差分析Tab.1 Variance analysis of Moringa oleifera growth and bi-ological yield under different planting density变异来源离差平方和自由度均方F值显著性树高1.58120.794.4110.017*胸径0.91420.4570.8770.422冠幅1.74720.8730.6460.529全株生物量8.76424.3820.8500.434根系生物量0.97820.4890.5400.586 注:*表示差异显著(P<0.05)。下表3同。

表2 种植密度对辣木生长量的影响Tab.2 Effects of different planting densities on the growth and biological yield of Moringa oleifera生长指标种植密度样本数平均值标准差标准误最小值最大值A184.26 b0.495 440.116 783.404.90 树高/mB18 4.09 ab0.333 980.078 723.504.60 C183.84 a0.424 920.100 153.305.00 A183.94 a0.737 420.173 812.905.20 胸径/cmB183.76 a0.655 490.154 502.804.80 C183.63 a0.767 580.180 922.605.80

续表2 种植密度对辣木生长量的影响Continued Tab.2 Effects of different planting densities on the growth and biological yield of Moringa oleifera生长指标种植密度样本数平均值标准差标准误最小值最大值A181.34 a0.552 150.130 140.502.50冠幅/mB181.61 a1.883 020.443 830.509.00C181.18 a0.456 410.107 580.602.20A187.00 a2.576 480.607 284.3013.30全株生物量/kgB186.21 a2.086 860.491 882.0510.45 C186.09 a2.116 900.498 963.4512.30A182.25 a1.052 030.247 971.155.00根系生物量/kgB182.11 a0.944 730.222 680.454.30C181.92 a0.847 190.199 681.004.20 注:同列相同指标中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。表4同。

3.2 截干高度对辣木生长量的影响

由表3和表4可知：截干高度对辣木不同生长性状的影响不同，对树高、冠幅、全株生物量和根系生物量均没有显著影响，但对胸径的影响显著。其中截干高度为0.5 m处理的辣木平均胸径为3.08 cm，与其他2种截干高度(1.0 m、1.5 m)处理及不截干处理(对照)的差异均显著(P<0.05)。辣木的全株生物量、根系生物量都是0.5 m处截干处理的最小，在1.0 m和1.5 m处截干的处理与不截干的处理(对照)相比，三者的生物量平均值接近。这表明在幼树时期进行截干处理，可能对辣木的快速生长和生物量积累造成影响。

表3 不同截干高度的辣木生长量方差分析Tab.3 Variance analysis of Moringa oleifera growth and bi-ological yield under different cutting height变异来源离差平方和自由度均方F值显著性树高0.18130.060.3180.812胸径3.48531.1623.1250.039*冠幅7.82132.6071.3990.261全株生物量14.98534.9951.6200.204根系生物量3.9731.3232.1710.111

表4 截干高度对辣木生长量的影响Tab.4 Effects of different cutting height on the growth and biological yield of Moringa oleifera生长指标截干高度样本数平均值标准差标准误最小值最大值E94.12 a0.427 200.142 403.604.90树高/mF93.98 a0.463 760.154 593.304.70 G93.92 a0.486 770.162 263.404.90H94.01 a0.350 400.116 803.504.60E93.74 b0.743 490.247 832.605.10 胸径/cmF93.08 a0.227 910.075 972.803.50G93.80 b0.744 980.248 332.905.20H93.83 b0.572 280.190 763.104.60E91.16 a0.479 870.159 960.701.90冠幅/mF90.97 a0.409 270.136 420.501.60G91.31 a0.588 310.196 100.702.50H92.18 a2.589 880.863 290.709.00E96.12 a2.086 110.695 374.0010.05全株生物量/kgF95.16 a1.225 720.408 573.457.51G96.42 a1.660 960.553 654.439.15H96.93 a1.927 780.642 594.3010.45

续表4 截干高度对辣木生长量的影响Continued Tab.4 Effects of different cutting height on the growth and biological yield of Moringa oleifera生长指标截干高度样本数平均值标准差标准误最小值最大值E92.03 a0.816 240.272 081.103.45根系生物量/kgF91.54 a0.615 140.205 051.052.95G92.03 a0.778 010.259 341.233.50 H92.48 a0.887 760.295 921.154.30

3.3 种植密度与截干高度的交互作用对辣木生物量的影响

表5和表6结果表明：种植密度和截干高度的交互效应明显，其中A×E、A×G、B×H和C×H等4种处理的全株生物量平均值较大；A×E处理的全株生物量最大，达8.09 kg，与A×F、A×H、B×E、B×F、B×G、C×E、C×F、C×G等8种处理的差异均达显著(P<0.05)。A×E、A×G、B×H和C×H等4种处理的根系生物量平均值较大；B×H处理的根系生物量平均值最大，达2.92 kg，与A×F、A×H、B×E、B×F、B×G、C×E、C×F、C×G等8种处理的均有显著差异(P<0.05)。A×E处理的总生物量最大，达8.09 kg；B×H处理的次之，为8.08 kg。 这表明，适度的密植、较高的截干高度可以有效地促进辣木生物量的积累。

表5 不同种植密度和不同截干高度的辣木生物量方差分析Tab.5 Variance analysis of biological yield of Moringa oleif-era under different planting densities and different cutting height变异来源离差平方和自由度均方F值显著性全株生物量145.6751113.2434.4510.001**根系生物量30.954112.8145.1310.001** 注: **表示差异极显著(P < 0.01)。

表6 种植密度与截干高度的交互作用对辣木生物量的影响Tab.6 Effects of different planting densities and different cutting height on the biological yield of Moringa ole-ifera处理样本数全株生物量/kg根系生物量/kgA×E98.09 c2.68 defA×F94.97 a1.33 abA×G97.67 bc2.40 cdefA×H95.10 a1.72 abcB×E96.08 ab1.87 abcB×F95.39 a2.12 bcdeB×G95.57 a2.03 bcdB×H98.08 c2.92 fC×E95.93 ab1.96 abcdC×F95.12 a1.18 aC×G96.02 ab1.66 abcC×H97.60 bc2.82 ef 注: 同列中不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。

3.4 辣木生物量与种植密度、截干高度的相关性

取1.5 m×1.5 m种植密度的不同截干高度各处理全株生物量数据分析全株生物量与截干高度的相关性，取截干高度为1.0 m的不同种植密度各处理全株生物量数据分析全株生物量与种植密度的相关性。结果表明(表7)：全株生物量与截干高度呈极显著正相关，相关系数为0.708，即同一种植密度下,截干高度越高，辣木全株生物量越大；全株生物量与种植密度呈极显著负相关，相关系数为-0.562，即同一截干高度下，种植密度越小，辣木全株生物量越大。

表7 全株生物量与种植密度、截干高度的相关系数Tab.7 Correlation of the effect of planting density and cutting height on the weight of whole plant种植密度1.5 m×1.5 m截干高度1.0 m全株生物量皮尔逊相关性-0.562**0.708**Sig.(双尾)0.0020.000注: **表示相关极显著。

4 结论与讨论

种植密度和截干高度是影响辣木生长的重要因素。在本研究中，单因素分析结果表明，种植密度和截干高度对辣木全株生物量和根系生物量的影响均不显著；种植密度对辣木的树高生长有显著影响，在1.0 m×1.0 m的种植密度下，辣木平均树高最大；截干高度对辣木胸径的影响显著，截干高度为0.5 m处理的辣木平均胸径与不截干处理、截干高度为1.0 m处理及截干高度为1.5 m处理的差异均显著。辣木的适应性极强，可在多种立地上进行种植，但在种植以菜用为目的的辣木时，要注意防寒、防风、防涝。辣木的种植密度要根据种植目的和立地条件来确定，一般菜用采梢、采果荚的辣木种植密度要比单采叶或单采种的大，坡地上种植辣木可适当加大密度。种植菜用辣木目前国内推荐的密度有0.5 m×1.0 m、1.8 m×1.2 m、1.5 m×2.0 m、2.0 m×2.0 m等[18]。宿爱芝等[18]对辣木1年生幼林调查后认为，种植密度与辣木林分的树高、地径、冠幅和分枝数量等呈显著负相关。

在本试验中，单因素(种植密度或截干高度)处理不能显著提高单株的生物量，这一结论与已有研究结论略有不同[19]，可能与辣木种植年限不同有关，也可能与立地条件不同有关。另外辣木的生物量受多种因素的制约，既受品种的影响，也受气候、土壤等环境因子影响。本试验地点为广西北海市北部湾沿海附近的海滨沙地，地势较为平坦，光热条件良好，但土壤保持水肥的能力较差，有机质含量低，漏水漏肥，这可能也是单因素试验生物产量效果不明显的原因。但在双因素叠加试验中，种植密度和截干高度的交互作用对辣木全株生物量和根系生物量的影响显著。这与陈鸿洁等[19]的辣木三因素(密度、截干高度和采摘方式)试验结果(种植密度对辣木的叶梢产量有显著影响，截干高度和采摘方式对辣木叶梢产量有极显著影响)相一致。张德等[20]在云南元谋干热河谷进行的辣木栽培试验结果表明，2.5 m×2.5 m的株行距和早期施肥可促进辣木尽早开花结实，并能提高辣木果实的单位面积产量。可见，选择适宜的种植密度，同时适时进行合理截顶，可明显提高辣木全株生物量和根系生物量。通过截顶打破辣木的顶端优势，可促进辣木尽早由营养生长转向生殖生长，尽早开花结实，这是一种有效的农艺措施，在龙眼、板栗等许多果树上都有应用和验证[21-22]。辣木在原产地是一种耐高温耐干旱的速生用材树种，引进我国后主要以收获鲜叶等方式作菜、药等经济林用。本试验周期为5年，所得结论可为国内辣木的引种、推广和规模化栽培提供借鉴。