林下种植3种药材对土壤理化性质和养分的影响

杨开太 韩小美 梁燕芳 刘军 陈宝玲 陈尔 杜铃 毛纯

摘要 ［目的］探究林下生態高效栽培3种药材对土壤理化性质和养分的影响。［方法］在加勒比松林下种植百部、砂仁和天冬，在种植时、种植后180 d和种植后360 d取样进行土壤pH和营养元素检测。［结果］3种药材种植后对土壤pH的影响小；有机质、全氮和速效钾的含量先增大后减小，但百部种植下的土壤全氮含量呈缓慢升高；硝态氮和有效磷含量逐渐增加；全磷和全钾逐渐减少，但天冬在种植后360 d土壤全钾含量有所升高；铵态氮含量先减少后升高。［结论］在林下种植百部、砂仁和天冬，应根据不同作物实行不同的施肥方案，在松树-百部的种植模式下，种植前期宜多施氮、磷、钾肥料，随着种植时间的增加，可以减少氮肥的施用量；在松树-砂仁的种植模式下，种植前期可以适量少施氮肥和磷肥，适当施用钾肥，在种植后期应多施氮肥、磷肥和钾肥；在松林-天冬的种植模式下，在种植前后期应多施磷、钾等肥料，施用少量氮肥，种植后期增加氮、磷肥的施用，适当施用钾肥。

关键词 林下种植；生态高效栽培；土壤性质；营养元素

中图分类号 S714 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2023）09-0083-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2023.09.020

Abstract ［Objective］To explore the effects of ecological and efficient cultivation of three medicinal materials under the forest on soil physicochemical properties and nutrients.［Method］Stemona japonica，Amomum villosum and Asparagus cochinchinensis were planted under the Pinus caribaea Morelet forest.Soil samples were taken during planting，6 months and 12 months after planting to detect soil pH and nutrient elements.［Result］The results showed that the three herbs had little effect on soil pH after planting;The contents of organic matter，total nitrogen and available potassium increased first and then decreased after planting，but the content of soil total nitrogen increased slowly under Stemona japonica planting;The content of NO3N and available phosphorus increased gradually;Total phosphorus and total potassium decreased gradually，but the content of total potassium in soil increased from 6 months after planting Asparagus cochinchinensis;The content of ammonium nitrogen decreased first and then increased.［Conclusion］When planting Stemona japonica，Amomum villosum and Asparagus cochinchinensis under the forest，different fertilization schemes should be implemented according to different crops.Under the planting mode of pine Stemona japonica，it is appropriate to apply more nitrogen，phosphorus and potassium fertilizer in the early stage of planting.With the increase of planting time，the application amount of nitrogen fertilizer can be reduced; Under the planting mode of pine and Amomum villosum，an appropriate amount of nitrogen and phosphorus fertilizer can be applied less and potassium fertilizer can be applied appropriately in the early stage of planting，and more nitrogen，phosphorus and potassium fertilizer should be applied in the late stage of planting; Under the planting mode of pine and Asparagus cochinchinensis，more phosphorus，potassium and other fertilizers should be applied before and after planting，and a small amount of nitrogen fertilizer should be applied.In the later stage of planting，the application of nitrogen and phosphorus fertilizer should be increased，and potassium fertilizer should be applied appropriately.

Key words Planting under the forest; Ecological and efficient cultivation; Soil properties; Nutrient elements

基金项目 广西重点研发计划项目“广西林下经济特色种质资源收集保存与生态高效栽培及利用研究”（桂科AB21238014）。

作者简介 杨开太（1973—），男，云南镇雄人，高级工程师，从事林下经济、园林花卉栽培研究。*通信作者，工程师，从事森林培育研究。

近年来，大力发展林下经济已越来越被重视，其中林下生态高效种植已成为发展的主要方式，结合林区实际情况，合理利用林地资源，根据其土壤结构、植被分布、土壤肥力等选择适合林下种植的作物，在保护生态环境的前提下将有限的林地资源实现最大化的经济效益、生态效益和社会效益［1-2］。在林下种植作物中，以中药材尤为兴盛，林下药材生态高效的种植模式能使中药材达到一种仿野生生态生长的过程［3］，因此也能提高药材的品质和产量。

百部（Stemona japonica （Bl.） Miq），為百合目百部科多年生草本药用植物，在两广及云贵地区分布广泛，并且产量较高，入药可用于治疗咳嗽、肺痨、头虱、体虱等［4］。砂仁（Amomum villosum Lour），为姜科豆蔻属多年生草本植物，果实供药用，是我国四大传统南药之一，主治脾胃气滞，宿食不消，腹痛痞胀，噎膈呕吐，寒泻冷痢，药用价值极高，在我国两广地区和云南等南亚热带地区均有分布，属于热带亚热带作物［5-6］。天冬（Asparagus cochinchinensis（Lour .）Merr.），又称天门冬，为百合科天冬属植物，原产非洲热带荒漠，人工栽培易成功，食用部分为地下块状茎，多数呈纺锤形，是冬季储藏养分的重要器官，具有较高的药用价值，可镇咳去痰、滋肾润燥，可用于治疗肺热咳嗽、肺痿肿痈、骨痿等［7］。不同的营养物质对作物的品质与产量具有一定影响，作物的生长对营养物质的吸收也具有偏好性与选择性，有着特定的需求种类和吸收比例［8］。影响淫羊藿总黄酮含量的主导因子为全钾、全氮，影响淫羊藿苷含量的主导因子为有效磷［9］；在花生的长期栽培生长中，从土壤中吸收的氮素会逐渐减少，而对磷、钾、硼、铁、钙等元素的吸收量较多［10］，致使土壤中营养元素失衡，同时还能影响土壤的理化性质［11］，进而影响作物的生长发育，导致产量减少，品质变差。为了解林下生态高效种植百部、砂仁和天冬的生态高效栽培对土壤理化性质和营养元素含量变化的影响，采用林下生态高效种植试验样地，定期取土样检测，比较不同林药林下生态高效种植土壤理化性质及营养元素含量的差异，以期为百部、砂仁和天冬林下生态高效种植过程中肥料的施用提供指导，对林药林下生态高效种植栽培方案的制订及林地土壤的保护提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于108°12′E，22°41′N的广西国有七坡林场立新站12林班林下经济产业示范区。试验林下土壤以赤红壤为主，土壤pH为4.31～4.59，质地较轻，土层厚。发育母岩主要以砂岩、砂页岩、硅质岩或四纪红土母质为主，土层厚度在70～120 cm，土壤含水量27.34%，土壤总孔隙度50.04%。

1.2 试验材料 2020年5月在加勒比松林下采用开梯带式种植，林下试验总面积0.1 hm2，采用完全随机区组设计，选择3种林下药材砂仁、百部和天冬。每种药材种植3个重复，小区面积为2 m×15 m～2 m×20 m。3种林药均为林下生态高效栽培，苗的培育在林场育苗基地完成，移栽时挑选长势一致且无明显异常的幼苗。

1.3 试验方法

1.3.1 取样方法与样品保存。

于药材种植前进行采样，测定土壤pH和养分含量作为对照（CK），对比林药种植180 d和林药种植360 d的土壤pH和养分含量。分别在不同药材种植林下，每个随机区组距离中草药20 cm处采集0～20 cm深度的土壤，每取3个点混合成一个土样，每个林药设置3个重复。采集样本后，进行分批阴干，去除土样中的叶片、石块等，然后研磨过2 mm筛，最后密封存放于-20 ℃冰箱中待测。测定土壤pH、有机质、全氮、铵态氮、硝态氮、全磷、有效磷、全钾和速效钾含量。

1.3.2 测定指标及方法。

各测试指标采用如下方法进行检测：pH，水土比为1∶5，采用便携式多参数数字化分析仪测定；土壤有机质采用灼烧法测定；土壤全氮含量采用凯氏定氮法测定；硝态氮、铵态氮采用流动分析仪法测定；土壤全磷含量采用氢氧化钠碱熔-钼锑抗比色法测定；有效磷含量采用浸提法测定；土壤全钾含量用氢氧化钠碱熔-火焰光度计法测定；速效钾含量采用乙酸铵浸提-火焰光度计法测定。

1.4 数据处理

所有试验数据均采用SPSS 16.0软件进行整理和分析，使用单因素方差分析（oneway ANOVA）分析数据的显著性，采用Duncan检验对数据进行显著性检验。

2 结果与分析

2.1 林下种植药材对土壤pH变化的影响

由图1可知，在松林下种植百部、砂仁和天冬，林地土壤pH的变化趋势基本一致。种植开始时，3种药材的土壤pH存在一定的差异，但差异不大；种植后180 d，土壤pH均下降，其中种植砂仁的变化率小于百部和天冬；种植后360 d时，pH均上升，以砂仁的上升变化率为最大，pH为4.65±0.07，高于种植时土壤的平均pH 4.59±0.16。种植3种药材对林下土壤pH的影响较小，百部、砂仁和天冬种植后土壤pH的变异系数分别为1.18%、1.16%和1.42%。

2.2 林下种植药材对土壤有机质和全量养分含量变化的影响

林下生态高效栽培种植3种药材对土壤有机质和全量养分（全氮、全磷和全钾）含量的影响见表1。3种药材种植后土壤有机质的含量均先升高后降低，其含量排序为种植180 d＞360 d＞种植0 d，且不同时间段的含量间均差异显著（P＜0.05），其中种植天冬对土壤有机质的影响变化率最大，种植后180 d时较初始增加了94.86%，到种植后360 d时有机质含量下降了33.10%。

种植百部后，土壤中全氮含量逐渐上升，且不同时间段的含量间差异显著（P＜0.05），种植砂仁和天冬后土壤全氮含量均先上升后下降，且表现为种植后180 d＞种植后360 d＞种植0 d。

全磷在土壤含量较其他全量养分低，种植百部和砂仁180 d时土壤全磷含量较初始时含量几乎稳定，且无显著差异（P＜0.05），但在种植后360 d含量急速下降，分别下降了38.89%和28.95%，种植天冬后土壤全磷含量持续下降，种植180 d时下降47.50%，种植360 d较初始含量下降57.50%。

种植百部和砂仁后土壤全钾含量逐渐降低，3个时间段的含量间差异显著（P＜0.05），在种植360 d时，土壤全钾含量分别下降了46.86%和32.12%，但种植天冬后，土壤中全钾含量先降低后升高，含量变化表现为种植0 d＞种植360 d＞种植180 d。

2.3 林下种植药材对土壤速效养分含量变化的影响

土壤中速效养分包括硝态氮、铵态氮、有效磷和速效钾，林下种植3种药材对土壤中速效養分含量的影响见表2。种植3种药材后，土壤中硝态氮均呈升高趋势，种植180 d时较种植时含量升高最多，种植360 d的升高速率变缓，种植0～180 d以天冬硝态氮增长最快，种植180～360 d时以砂仁土壤硝态氮增长速率最快。

土壤中铵态氮的变化规律均先下降再升高，在种植百部和天冬的土壤中铵态氮含量表现为种植0 d＞种植360 d＞种植180 d，种植砂仁处理中表现为种植360 d＞种植0 d＞种植180 d，在3种药材中，不同时间段的含量之间均差异显著（P＜0.05）。

有效磷含量在3种种植药材的土壤中均表现为逐渐升高，种植百部后有效磷的含量呈逐步上升。种植砂仁的土壤有效磷含量在前180 d基本稳定，但在种植360 d时显著增加（P＜0.05），较种植0 d含量增加了106.84%；种植天冬的土壤有效磷含量在种植180 d时较初始增长率较大，增加了81.79%，种植后360 d时较初始增加了131.36%。

土壤速效钾含量先升高后降低，3种药材种植后土壤速效钾含量表现为种植180 d＞种植后360 d＞种植0 d，种植0～180 d时砂仁对土壤速效钾含量的影响最大，增长率最高，种植180～360 d时百部和天冬对其影响大于砂仁，含量显著降低，分别降低了37.27%和28.44%。

3 结论与讨论

土壤pH对土壤结构和养分含量具有一定影响。酸度增大可致使土壤微龟裂密度增大、数量增多，加速水分运行，导致土壤耐旱性变差，肥力下降；土壤碱性增大导致土壤有机质含量低，质地黏重，土壤板结，肥力降低［12-13］。有研究表明，土壤pH与土壤全氮含量呈显著负相关（P<0.05），与土壤全钾、速效钾含量呈极显著正相关（P<0.01）［14］，在不同pH区间的土壤中，速效钾、有效锌、有效锰、有效铁、有效硼、交换性钙、交换性镁的含量组间均存在显著差异［15］。在该研究中，加勒比松林下种植百部、砂仁和天冬，分别在种植0 d、种植180 d和种植360 d取样进行土壤pH测定，平均pH分别为4.39±0.05、4.60±0.05和4.43±0.06，百部、砂仁和天冬在整个试验周期中对土壤pH的影响较小，因此，林下种植百部、砂仁和天冬因影响土壤pH而导致土壤结构和养分含量变化的可能性较小。

松林下种植百部，土壤有机质、速效钾含量随时间的变化先增加再减少，土壤全氮、硝态氮和有效磷含量随种植时间增加而增加，土壤铵态氮含量随种植时间的延长先减少再增加，土壤全磷和全钾随时间的变化而减少。因此，在松树-百部的种植模式下，种植前期宜多施氮、磷、钾肥，随着种植时间的增加，可以减少氮肥的施用量。松树下种植砂仁，土壤有机质、全氮、全磷、速效钾含量随时间的变化先增加再减少，土壤硝态氮和有效磷含量随时间增加而增加，土壤铵态氮含量随时间变化先减少再增加，全钾含量随时间增加而减少。因此，在松树-砂仁的种植模式下，种植前期可以适量少施氮肥和磷肥，适当施用钾肥，在种植后期应多施氮、磷、钾肥。松林下种植天冬，土壤有机质、全氮、速效钾含量随时间的变化先增加再减少，土壤铵态氮、全钾含量随种植时间变化先减少再增加，土壤有效磷和硝态氮含量随种植时间增加而增加，全磷含量随着时间变化而减少。因此，在松树-天冬的种植模式下，在种植前后期应多施磷、钾等肥料，施用少量氮肥，种植后期增加氮、磷肥的施用，适当施用钾肥。

在松林下进行林下种植，其林地主要植被为松树，针叶凋落后周转缓慢，易在土壤表面形成较厚的凋落物层，而较厚的凋落物层能有效减弱降雨对土壤的击溅、侵蚀以及地表径流的冲刷，减少土壤中水分蒸发，促进土壤团粒结构形成，改善土壤理化特性［16-17］，有助于林下药材的生长，但是林地植被较为单一，稳定性弱，易发生林地系统退化或植被受损。长期大量施用化肥容易对土壤造成污染，且导致利用率减退，在实际种植过程中，化学肥料与外源有机肥料配施，可以有效提高土壤肥力及改善作物产量，实现林下中草药种植产业与林业的可持续发展。

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