不同树冠覆盖度成龄核桃园套种白及的效果研究.pdf

/不同树冠覆盖度成龄核桃园套种白及的效果研究李胜成 肖良俊 谭岷山 马婷 宁德鲁(西南林业大学 云南 昆明 云南省林业和草原科学院 云南 昆明 甘肃省水土保持科学研究所 甘肃 兰州 云南农垦核桃产业发展有限公司 云南 昆明)摘要:以核桃 白及复合经营模式作为研究对象 揭示不同树龄核桃冠层下辐射能与白及生长、产量和品质关系 为核桃白及高效复合经营提供依据 采用数字植物冠层分析仪采集漾濞泡核桃不同树龄(、)样树的冠层图像 使用分析软件获取冠层下辐射能参数 同时对林下白及叶绿素 值()及各部分生物量、块茎折干率进行测定 并对相关数据进行整理、比较和统计分析 结果显示:月 个树龄核桃树冠层下的辐射能均呈先减少后增加的趋势 各树龄下白及叶绿素 和整株生物量的变化趋势基本一致 林下白及生长状况受核桃树冠层和林下辐射能影响较大 相关性分析结果显示 白及叶绿素 值及各部分生物量与核桃树冠层下的辐射能显著负相关 和 生核桃林下白及有较大的生物量 和其他树龄核桃树林下白及的生物量存在显著差异()随着树龄的增长核桃树冠幅变大 林下的光照和辐射能则随之减弱 相对较弱的核桃林下的光照环境更有利于白及生长关键词:核桃 白及 不同树龄 复合经营中图分类号:文献标识码:文章编号:()(.):第 卷 期 年 月 西 部 林 业 科 学 收稿日期:基金项目:云南省重大科技专项计划()创新引导与科技型企业培育计划(、)第一作者简介:李胜成()男 硕士研究生 主要从事经济林培育和利用研究:通信作者简介:肖良俊()男 硕士 副研究员 主要从事经济林培育和林下经济研究:():核桃()是云南省十四五“绿色食品牌”重点打造的坚果产业之一 白及为云南省地道中药材 在坝区和平缓山地拥有发展核桃林下白及复合经营的巨大空间 白及()为兰科()白及属()多年生草本植物 其干燥块茎可入药 主要成分白及多糖具有补肺止血、消肿敛疮、祛瘀生肌、润肺止咳及抗肿瘤等功效 近年随着野生资源不断减少 发展人工种植是保护白及野生资源和产业持续发展的必由之路 核桃()为喜光树种而白及喜荫性适宜于核桃林下半野生化栽培 近年来 随着核桃亩产效益低 核桃和白及间作模式在云南核桃广大种植区出现并呈快速发展之势 以达到提高林地效益和农户收入的目的在林农复合经营系统中 核桃林地环境影响间作物种的生长发育和产量 而对于药用植物除了影响其生长发育还会对其代谢产物的合成产生影响 从而影响到药材的品质 王若伦等在核桃()冬凌草()复合经营中发现 树冠遮阴会降低复合系统内光合有效辐射 影响冬凌草的光合作用 进而影响冬凌草的品质 秦佳梅等在探讨不同生境下栽培的朝鲜淫羊藿()有效成分变化规律中发现 低郁闭度林下仿生栽培的朝鲜淫羊藿有效成分(总黄酮、淫羊藿苷)含量均高于高郁闭度在开展林药间作时应根据药用植物对光照的需求特性 选择适应光照强度的林地类型进行种植以期能够获得最大的经济收益本研究选择核桃(喜光树种)白及(喜阴药用植物)林药复合经营模式作为研究对象 以不同树龄核桃树冠层为研究对象 利用 数字植物冠层分析仪测定冠层下辐射能参数 了解核桃冠层下辐射能动态变化特征 分析不同树龄间的差异性、白及叶绿素 值、产量和品质 并进行对比分析和相关性研究 揭示核桃对林下白及生长、发育、产量和品质的影响 为核桃林下白及合理复合经营提供参考 材料与方法 研究区自然概况试验地位于云南省大理白族自治州漾濞彝族自治县马厂核桃林场(、)属亚热带和温带高原季风气候区 年均降雨量 年平均气温 海拔 其中核桃园区占地面积 年 月种植白及 试验地土壤为板页岩红壤 为 有机质含量 /水解氮 /速效磷 /速效钾 /试验材料核桃品种为 漾濞泡核桃()云南早期无性系优良品种 白及品种为普洱 号 是云南省认定的白及无性系优良品种 试验样地设置 年 月 在核桃春梢停止生长、白及完全展叶时 在核桃 白及复合经营区内分别选择立地条件较好的不同树龄(、)的核桃树(开心形)林地 每个树龄连续挑选 株长势良好、株型均匀的核桃树组成一块完整样地 核桃树株行距 林下白及栽植株行距 各试验样地的气候环境、土壤条件及管理措施等均一致表 不同核桃树龄样树树体基本结构指标.树龄/树高/胸径/冠幅/核桃树冠层下辐射能测定核桃树冠层下辐射能测定采用 数字植物冠层分析仪(公司 英国)测定时选择无太阳直射光照射的早晨 利用 数字植物冠层分析仪采集样树的冠 第 期 李胜成等:不同树冠覆盖度成龄核桃园套种白及的效果研究层图像 每个树龄样地随机选取长势均一的核桃树各 株 作为固定样树 每株样树分别从东南西北 个方向进行定点拍摄 图像采集完毕后 使用 冠层图像分析软件进行图片分析从而得到冠层下的散射辐射能()、直射辐射能()、总辐射能()见图 图 核桃树冠的半球面影像 白及指标的测定在选定的核桃样树冠幅投影范围内 随机均匀地选择白及植株进行相关指标的测定 每株核桃样树下选择 株白及用于测定叶绿素 值 对其叶片进行标记 作为固定样株 用于测定生物量的白及植株 每株核桃样树下随机均匀挖取 株 叶绿素 值测定利用便携式叶绿素仪(美达能 日本)进行白及叶片叶绿素 值的测定 重复次读数 生物量测定挖取完整的白及植株 用清水洗净附着的泥沙后 晾干表面水分 分别测定其整株生物量、地上部分生物量、地下部分生物量 去须根后测定块茎生物量上述测定时间均为 年 月 每月中旬各测定一次 块茎折干率测定挖取完整白及植株 用清水洗净附着须根上的泥沙后 晾干表面水分 将块茎部位 干燥至恒重 得其干品 称重计算折干率 于 年 月中旬左右(即白及倒苗后)取样测定 数据处理与分析使用 冠层图像分析软件进行冠层参数整理分析 使用 进行数据整理及统计分析 使用 进行方差分析和相关性分析 使用 进行制图 结果与分析 不同树龄核桃树冠层下辐射能动态分析核桃树冠层下的散射辐射能、直射辐射能和总辐射能的动态变化(图)图 不同树龄核桃树冠层下辐射能月变化注:图中不同字母表示同一月份不同树龄间差异显著()西 部 林 业 科 学 年 从图 可以看出 个树龄核桃树冠层下的散射辐射能、直射辐射能和总辐射能均呈先减少后增加的趋势 由图 可知 月 个树龄核桃树冠层下的散射辐射能均在逐渐减少 到 月、和 核桃树冠层下的散射辐射能分别为 、和 /与 月份相比 此时 核桃树冠层下的散射辐射能降低了 的树降低了 的降低了 的树降低了 月期间 和其他树龄核桃树冠层下的散射辐射能大小均存在显著差异()月份 个树龄核桃树冠层下的散射辐射能逐渐上升 月份、和 核桃树冠层下的散射辐射能分别为 、和 /个树龄间存在显著差异()由图 可知 月、和 核桃树冠层下的直射辐射 能 分 别 为 、和 /且 和其他树龄存在显著差异()月份 个树龄核桃树冠层下的散射辐射均逐渐减少 月最小 此时、和 核桃树冠层下的直射辐射能分别为 、和 /月份开始逐渐上升 月份、和 核桃树冠层下的直射辐射能分别为 、和 /冠层下的总辐射能为散射辐射能和直射辐射能之和 由图 可知 月 个树龄核桃树冠层下的总辐射能逐渐减少 其中 月和 月 核桃树冠层下的总辐射能显著高于其他 个树龄 月份冠层下总辐射能开始逐渐上升 月份、和 核桃树冠层下的总辐射能分别为 、和 /且 个树龄间存在显著差异()不同树龄下白及叶绿素 值动态分析 是一个叶绿素相对含量读数 植物叶片光合能力和植株健康状况能通过叶绿素含量反映由不同树龄下生长的白及的叶绿素 值动态变化(图)可知 个树龄下生长的白及其叶绿素 值变化趋势基本一致 即 月呈增加趋势 月达到峰值 此时、和 树下的白及叶绿素 值分别为 、和 与 月份相比 树下的白及叶绿素 值 增 加 了 树 下 的 增 加 了 树下的 值增加了 树下的 值增加了 随后各树龄下的白及叶绿素 值均开始减小 月份 树下的白及叶绿素 值最高 为 比、和 树下的分别高出 、和 且 和 树下的白及叶绿素 值差异显著()月 树下的白及叶绿素 值增长至 比、和 树下的分别高出、和 且、和 树下的白及叶绿素 值差异显著()月、和 树下的白及叶绿素 值均达到最大值 且 树下的白及叶绿素 值显著低于其他树龄()月 个树龄下的白及叶绿素 值均有所降低 月 树下的白及叶绿素 值为 比、和 树下的分别高出 、和 树下的白及叶绿素 值显著低于其他树龄()月、和 树下的白及叶绿素 值均低于其他 个月的测定值 分别为、和 且 和 树下的白及叶绿素 值差异显著()图 不同树龄下白及叶绿素 值月变化 注:图中不同字母表示同一月份不同树龄间差异显著()不同树龄核桃树下白及生物量动态分析不同树龄核桃树下生长白及的整株、地上部分、地下部分和块茎的生物量动态变化详见图 由图 可知 各树龄下白及整株生物量的变化趋势基本一致 月、和 树下的白及整 株 生 物 量 分 别 为 、和 和 树下的白及整株生物量显著高于 和 ()月 各树龄下白及整株生物量均呈增长趋势 月、和 树下的白及整株生物量分别较 月增加了 、和 且、和 树下 第 期 李胜成等:不同树冠覆盖度成龄核桃园套种白及的效果研究的白及整株生物量显著高于 ()月 由于白及叶片开始枯萎倒苗 各树龄下白及整株生物量均有不同程度的减少 由图 可知 月、和 树下的白及地上部分生物量分别为 、和 /株 和 树下的白及地上部分生物量显著高于 和 ()月 各树龄下白及地上部分生物量均有不同程度的增长 月 由于茎叶枯萎地上部分生物量均开始减少 图 和图 分别为白及地下部分生物量和块茎生物量动态变化 两者差别仅为其块茎须根重量 故大小和变化趋势基本相同 月份、和 树下的白及块茎生物量分别为 、和 /株 和 树下的白及块茎生物量显著高于 和 ()月 各树龄下白及块茎生物量均呈增长趋势 但 树下的增长速率相对其他树龄较小 月、和 树下的白及块茎生物量分别比 月份增加了 、和 /株 且、和 树下的白及块茎生物量显著高 ()月 白及叶片开始枯萎倒苗 块茎基本停止生长 因此各树龄下白及块茎生物量与 月相比 差异不大图 不同树龄下的白及生物量月变化注:图中不同字母表示同一月份不同树龄间差异显著()树龄下生长的白及块茎的折干率为 显著小于 和 树龄下的()树龄下生长的白及块茎的折干率最小 为 且与其他 个树龄下生长的白及块茎的折干率差异显著()西 部 林 业 科 学 年图 不同树龄下白及块茎折干率注:图中不同字母表示指标间差异显著()核桃树冠层参数与白及部分指标间的相关性分析 由表 可知 核桃冠层下辐射能与白及相关指标间呈显著的负相关性关系 具体表现为冠层下的总辐射能与白及叶片叶绿素 值、白及整株生物量、地下部分生物量、地上部分生物量和块茎生物量均呈显著负相关()相关性系数分别为、和 冠层下的散射辐射能和直射辐射能均与白及叶片叶绿素 值、白及整株生物量、地下部分生物量、地上部分生物量和块茎生物量均呈显著负相关()表 核桃树冠层参数与白及部分指标间的相关性系数.相关性冠层下总辐射能冠层下散射辐射能冠层下直射辐射能叶绿素 整株生物量 地下部分生物量 地上部分生物量 块茎生物量 注:在 水平(双侧)上显著相关 在 水平(双侧)上显著相关 讨论与结论 讨论 核桃树冠层及林下辐射能动态变化林冠开度与林下光照条件直接相关 林冠光照条件的改变将影响林下植被的生长 树木冠层结构和冠幅大小直接影响到林下光照的强度和分布、水分和土壤温湿度等小气候特征 进而会对林下植物的生长状况、产量和品质产生影响除树形对果实冠层有显著影响之外 随着果树树龄的增加 果树冠层也在不断的发生变化 本文 个树龄核桃树冠幅差异较大 树龄冠幅()是 树龄冠幅()的 倍 该结果与张雲慧等研究结论相同 即随着树龄增长“红富士”苹果()树高、树冠体积等冠层指标指标均表现为增加的趋势 果实产量和品质也不断提高 对不同树龄核桃林下辐射能的研究发现冠层下的散射辐射能、直射辐射能和总辐射能均呈先减少后增加的趋势 与唐荣华对黄土高原沟壑区花椒()、柿树()、杏树()、核桃共 种经济林树体结构及冠层特性进行研究结果一致 核桃林下白及生长状况光合作用是植物将太阳辐射能转变为化学能并利用它将无机物合成有机物的过程 光合作用效率是植物生产力和作物产量高低的决定性因素林下光照强度的变化不仅会对药用植物的生长发育产生影响 也会影响到药材的产量 叶绿素是植物叶片吸收并利用光能的最主要光受体色素 其含量的高低决定了光合速率的大小 从而对植物的光合能力产生影响 研究发现 在光照强度较弱的环境中 叶片的光合色素含量尤其叶绿素 的含量将会提高 它能高效吸收弱光 加强叶片接收光能的能力 本研究中 林下白及的叶绿素 值随着冠层总透光比的减小而增大 相应的白及平均单株生物量也显著提高 说明对于喜阴植物白及来说 相对较弱的光照环境有利于提高叶片的光合效率 进而对其药材产量有明显地促进作用 核桃冠层辐射能与白及生长的相关性不同树龄核桃树冠幅差异较大 而冠幅大小与林下光照条件直接相关 进而影响林下植物的生长 个树龄核桃树冠层下的辐射能均呈现先减少后增加的趋势 冠层下的总辐射能 核桃树冠层下的总辐射能显著高于其他 个树龄 而 月 核桃树冠层下的总辐射能(/)较 高 且 个树龄间存在显著差异()白及 月份和 月份产量相差不大 核桃林下白及最高生物量(/株)较 高 相关性分析结果显示 白及叶绿素 值及各部分生物量与核桃树冠层下的辐射能呈显著负相关()在生产中 准确量化不 第 期 李胜成等:不同树冠覆盖度成龄核桃园套种白及的效果研究同核桃冠层下辐射能可为核桃林下白及的响应提供科学合理的解释 并对其相关性进行分析指导核桃林下白及生长和管理有着重要的意义 结论核桃 白及间作是一个复杂的复合生态系统随着树龄的增长核桃树冠幅变大 林下的光照和辐射能则随之减弱 更有利于喜阴药用植物白及的生长 通过整形修剪等措施构建核桃合理的冠层与白及进行间作 可充分利用核桃林的空间、光照、温度资源 为白及的生长提供良好生长环境 形成生态位互补 取以短养长、提高效益之利参考文献:赵丹周涛罗朝磊等.经典名方中白及的本草考证.中国实验方剂学杂志():.:.():.王洁朱锡彭王腾斐等.白及种质资源遗传多样性分析.浙江农林大学学报():.肖良俊谢正万张传光等.核桃中药材不同复合经营模式土壤肥力综合评价.东北林业大学学报():.叶春秀苏康妮马雨荷等.核桃 玉米间作对核桃果实品质及产量的影响.西北农业学报():.张鸿志张文娥樊卫国等.核桃/刺梨复合种植对刺梨生长、果实产量、品质和土壤性质的影响.应用生态学报():.李强赵瑜张燕等.光对药用植物影响的研究进展及其对生态种植的启示.现代中药研究与实践():.胡春凤甘光标.环境因子对耐荫药用植物生长发育及有效成分影响的研究进展.南方园艺():.姜玉洁.太行山南段低丘山区核桃林下光强和光质的时空变化特征研究.郑州:河南农业大学.():.刘月王君杨雨春等.不同林分密度胡桃楸胸径、树高、材积与冠幅关系.森林工程 ():.郝玉梅.黄土高原苹果树冠层结构变化与光分布规律研究.杨凌:西北农林科技大学.王若伦路晓静张志华等.核桃 冬凌草复合系统内光合有效辐射对冬凌草生理生长的影响.河南农业大学学报():.秦佳梅董然张卫东等.栽培的朝鲜淫羊藿有效成分积累规律研究.通化师范学院学报():.():.敬小丽杜伟静张璐等.南岭山地森林群落冠层结构与立木多度的关系.中南林业科技大学学报():.王娟 张超 陈巧 等.结合无人机可见光和激光雷达数据的杉木树冠信息提取.西南林业大学学报(自然科学)():.李德志臧润国.森林冠层结构与功能及其时空变化研究进展.世界林业研究():.谭岷山吴涛肖良俊等.华宁大砂壳核桃不同树形冠层特性与其产量的相关性研究.经济林研究():.杨建宇刘晓娟杨晓杰.森林冠层结构与光环境及其对林下植被生长和格局的影响.高师理科学刊():.张雲慧李文胜周文静等.不同树龄的短枝红富士分层纺锤形对树冠结构、果实产量和品质的影响.北方园艺():.唐荣华.黄土高原沟壑区经济林树体结构及冠层特性研究.杨凌:西北农林科技大学:.:.():.秦齐田梦阳谢寅峰等.林药间作模式下白及光合生理特性.东北林业大学学报():.崔波王喜蒙袁秀云等.遮阴处理对白及块茎产量和有效成分的影响.安徽农业大学学报():.高云杨根林李庆华.核桃林下白及复合经营技术研究.林业调查规划():.(责任编辑:胡光辉)西 部 林 业 科 学 年