不同坡位3年生崗梅根系分布及年生長規律

曾淑燕,陳佛傳,簡耀彩,張冬生,葉雪蘭,王德州,黃添榮

(1.梅州市農林科學院林業研究所,廣東 梅州 514011; 2.廣東省林下特色資源(梅州)開發應用工程技術研究中心,廣東 梅州 514011; 3.廣東興源農林有限公司,廣東 梅州 514427;4.蕉嶺縣國有皇佑筆林場(皇佑筆市級自然保護區),廣東 蕉嶺 514178)

崗梅(Ilexasprella)為冬青科冬青屬落葉灌木,別名秤星樹、百解茶、苦梅根、山梅根等[1-4],主要分布于廣東、江西、福建、湖南等地的丘陵地灌木叢中和疏林中。崗梅的根、莖、葉皆可入藥,其味苦甘,性寒,歸肺肝胃經,具有清熱解毒、生津止渴、利咽消腫、散瘀止痛等功效,為嶺南地區常用配方中藥材,亦是三九感冒靈等清熱解毒類中成藥的主要成分,藥用價值高,具有廣闊的開發前景[5-6]。隨著生物科學技術的進步,崗梅的藥用價值不斷得以開發,市場對崗梅的需求越來越大,而現階段崗梅的市場供給主要依靠野生資源和少量人工種植,資源匱乏,難以滿足市場需求[7-9]。因此,為解決市場對崗梅的廣泛需求,掌握崗梅的生長規律,探索崗梅根系的生長特征,對崗梅人工種植技術的掌握具有重要的理論價值和實踐意義。

根系是植物吸收水分和養分的主要器官。發達的根系是植物茁壯成長的根本保障。植物根的數量,根的長度和粗細表征植物獲取養分和水分能力的強弱,對植物的健康生長起著非常重要的作用[10]。因此,了解崗梅根系在不同坡位和不同土層深度下的生長特征對崗梅的種植栽培管理具有重要意義。

目前,國內關于崗梅種植栽培技術方面已有相關研究[11-15],但仍未見有關于崗梅根系生長特征的研究。因此本文通過調查上坡、中坡、下坡等3個坡位崗梅根系數量、根長和根粗等指標,開展崗梅根系在不同坡位的生長特征研究,以期獲得崗梅根系的生長規律,為人工種植崗梅提供參考。

1 試驗地概況

試驗地設在梅州市平遠縣熱柘鎮熱柘村3年生[13]的崗梅林中,地處北緯24°23′—24°56′、東經115°43′—116°07′。海拔188 m的丘陵地,坡度為15°～20°,林地土壤為赤紅壤。受太平洋和山地的特定地形影響,試驗地夏日長,冬日短,全年氣溫高、冷熱懸殊、光照充足、雨水豐盈且集中。年降水量在1282.7～1632.1 mm之間,總日照時間在1665.1～1873.3 h之間,年均氣溫在21.0～22.7 ℃之間,屬亞熱帶季風氣候。崗梅林郁閉度為0.2～0.4,林下植被主要為芒草(Miscanthussinensis)、芒箕(Dicranopterisdichoyoma)及灌木等。

2 材料與方法

2.1 試驗材料

試驗樣地的崗梅林種植時間為2018年3月11日,種植的崗梅苗為同一批2年生實生苗,種植株行距為2.0 m×2.5 m。林地條件及撫育管理措施基本一致,每年在春秋兩季進行劈草,在秋季每株施復合肥0.25 kg。

2.2 調查內容與方法

從2021年3月—2022年2月,每月中旬左右調查1次根長和根粗的生長量。選擇立地條件較一致的崗梅種植林地,隨機在上坡、中坡和下坡各調查3株崗梅(株高80～100 cm)的根系,并對已經調查的崗梅植株進行掛牌標識。

3 數據調查與處理

采用挖掘法,在離崗梅主干1.5 m范圍內,自地表垂直向下依次在0—20、20—40、40—60、60—80、80—100 cm的5個土層中挖出根系,計算各土層中生長根的數量,測量其長度及根徑并逐條登記。求出上坡、中坡、下坡各調查數據的平均值,分析崗梅根系垂直分布特征及根系年生長變化規律。

崗梅屬于直根系植物,其根主要由主根和側根組成。在試驗中,主要測量崗梅的主根及相對較粗的側根。不同坡位和不同土層深度的崗梅根系分布差異性采用雙因素方差分析;不同坡位崗梅根長和根粗年生長量差異性采用單因素方差分析;崗梅根長和根粗年生長變化規律采用曲線擬合法,本文采用的曲線為二次曲線:Y=-k+aT-bT2,式中:Y為崗梅根長(根粗)生長量;T為生長時間;k、a、b為待估參數。

數據采用SPSS 19.0與Microsoft Excel 2007進行統計分析,不同坡位和不同土層深度崗梅根生長量的差異選用Duncan法進行多重比較。

4 結果與分析

4.1 崗梅根系垂直分布特征分析

為探討不同坡位和不同土層深度下崗梅生長根數(表1)的差異性,對不同坡位和不同土層深度的崗梅根數進行雙因素方差分析。為確保結果的準確性,在方差分析前,對方差分析的前提假設(正態性和方差齊性)進行驗證。

表1 不同坡位和土層深度下的崗梅根數

通過驗證,不同坡位和不同土層深度的崗梅根數均滿足正態性和方差齊性,方差分析結果見表2。由表2可知,土層深度的F值為200.895,顯著性概率P值為0.000,即遠小于0.05,說明崗梅生長根數在不同土層深度間存在顯著差異;而坡位的F值為0.737,顯著性概率P值為0.508,說明崗梅根數在不同坡位間不存在顯著性差異。

表2 不同坡位和土層深度崗梅根數的方差分析

進一步選用Duncan法,比較不同土層深度各水平間的差異性,結果見表3。由表3可知,崗梅根數,土層深度0—20 cm與80—100 cm不存在顯著差異,土層深度0—20(80—100)、20—40、40—60、60—80 cm間存在顯著差異,說明崗梅根數受土層深度的影響顯著。從表1可知,崗梅根數主要分布在土層深度20—60 cm處,0—20、60—100 cm深度的土層根數分布較少。

表3 不同土層深度崗梅根數均值的Duncan多重比較分析

4.2 崗梅根長和根粗年生長量特征分析

4.2.1 不同坡位崗梅根長和根粗的差異分析 為探討不同坡位崗梅根長和根粗年生長量(表4)的差異性,對根長和根粗進行單因素方差分析。在方差分析前,同樣對方差分析的前提假設(正態性和方差齊性)進行驗證。

表4 不同坡位崗梅根長和根粗年生長情況

通過驗證,崗梅根長和根粗在不同坡位的分布均滿足正態性和方差齊性,方差分析結果見表5。由表5可知,崗梅的根長和根粗在不同坡位間的顯著性概率P值分別為0.999和0.983,說明此次調查,在不同坡位的崗梅根長和根粗沒有顯著差異。

表5 不同坡位崗梅根長和根粗的方差分析

4.2.2 崗梅根長和根粗年凈增長量的比較分析 崗梅根長和根粗的年生長量及凈增長量和累計增長量見表6,為更直觀考察其生長變化過程,將崗梅根長和根粗的年生長量曲線繪于圖1中,其凈增長量曲線繪于圖2中。

圖1 崗梅根長與根粗的年生長量曲線

圖2 崗梅根長與根粗的年凈增長量曲線

表6 崗梅根長和根粗的年生長過程

由圖1可見,崗梅根長、根粗的年生長量呈線性增長趨勢。由圖2可見,崗梅根長、根粗1 a中各月的凈增長量呈曲線變化的特征。1 a中,崗梅根長、根粗的生長均有2次增長高峰,第一次生長高峰出現在4—8月,這一時期,雨水充沛,根長和根粗增長速度快;第二次高峰出現在10—12月之間,這一時期,南方雨量減少,但溫度適宜,露水豐富,因而能促使根長和根粗進一步增長,但較第一次高峰增長,增長速度明顯較低。12月以后,南方冬季干燥寒冷,崗梅根長和根粗的生長速度極慢。由此可見,崗梅根長與根粗的年生長過程基本一致,且具有明顯的季節特征。

4.2.3 崗梅根長、根粗生長的曲線擬合 研究崗梅根長和根粗的年生長量變化特征,擬合相應的曲線方程。以崗梅種植時間(d)為自變量T,以崗梅根長和根粗的年生長量作為因變量Y進行擬合。擬合結果顯示,崗梅根長和根粗的年生長量具有顯著的二次曲線(弧線)特征,結果見表7—表9。

表7 崗梅根長和根粗生長量的二次曲線擬合優度檢驗

由表7可知,根長和根粗的二次曲線擬合優度統計量R2分別為0.992和0.991,說明根長的二次曲線模型能解釋根長99.2%的變異量,根粗的二次曲線模型能解釋根粗99.1%的變異量,模型擬合效果很好。由表8根長和根粗二次曲線擬合方程的方差分析結果可知,根長和根粗的二次曲線擬合方程顯著性概率P值均遠小于0.001,F值均達到極顯著水平,擬合方程顯著成立,說明曲線方程擬合效果很好,能很好地反映崗梅根長和根粗1 a內隨時間變化的生長規律。由表9可擬合出崗梅根長和根粗的年生長量二次曲線方程,根長:Y=-405.892+0.637T-0.0002T2,對稱軸T=1590;根粗:Y=-10.749+0.017T-0.000006T2,對稱軸T=1520。

表8 崗梅根長和根粗生長量的二次曲線擬合方差分析表

表9 崗梅根長和根粗生長量的二次曲線擬合系數表

崗梅根長和根粗年生長量的二次曲線結果表明,二次曲線開口向下,對稱軸分別為1590 d和1520 d。從2018年3月11日種植開始計算,到2022年2月16日最后一次調查,崗梅生長時間為1438 d,正好處在二次曲線對稱軸左側。開口向下的二次曲線在對稱軸左側是單調遞增的,說明崗梅苗根長和根粗的年生長量隨時間的推移而不斷增加,處于不停的生長過程中。由圖3、圖4崗梅根長和根粗生長量實際值與擬合值的比較圖可見,擬合值與實際值吻合得很好。

圖3 根長年生長量二次曲線擬合值與實際值的效果比較

圖4 根粗年生長量二次曲線擬合值與實際值的效果比較

5 討論與結論

5.1 不同坡位崗梅根系的生長特征

本研究所用崗梅幼苗為3年生苗[15],研究結果表明,各坡位(上坡、中坡、下坡)崗梅的生根數量、根長、根粗沒有顯著差異。這與張鵬浩等[16-17]關于不同坡位下檸條錦雞兒根系的研究結果(檸條錦雞兒的根長和根粗均是坡下>坡中>坡上)不一致。崗梅和檸條錦雞兒為同屬灌木,但試驗結果卻大不相同,主要原因是試驗地土壤不同。張鵬浩等[16-17]的試驗地土壤為粟鈣土和風沙土,透水性強,含水性差,坡位越高,土壤失水越快,植物能吸收的水分越少,因此不同坡位根系生長存在顯著差異。而崗梅的試驗土壤為赤紅壤,赤紅壤持水性能好,不同坡位土壤含水量幾乎沒有差別。此外,本次崗梅試驗林地是海拔高度為188 m的丘陵地,上坡、中坡和下坡的立地條件基本一致,即林地氣候環境、光照條件、土壤環境和林分郁閉度等因素基本一致,使得崗梅根系生長沒有差異。因此,在土壤為赤紅壤的條件下,只要種植林地的其它立地條件基本一致,管理一致,崗梅的種植無需考慮坡位因素,在山坡或丘陵地帶的上坡、中坡、下坡種植均能良好生長。

5.2 不同土層深度崗梅根系的生長特征

本研究結果顯示,同一坡位不同土層深度的崗梅根系數量存在顯著差異。在0—100 cm的土層深度中,崗梅的根系分布隨土層加深呈先增加后減少的變化趨勢。大部分根系集中分布在20—60 cm土層中,而在0—20 cm及60—100 cm土層中根系分布較少。地表層(0—20 cm)可能因太陽光照的原因,土層中水分蒸發快,使崗梅根系不能很好地吸收水分,因而根系分布較少。60—100 cm土層根系分布較少,一方面原因是試驗地土壤為赤紅壤,土壤粘性高,深層次土壤相對板結;另一方面赤紅壤透水性差,深層土壤含水量低,不利于崗梅根系生長。

5.3 崗梅根長與根粗生長的曲線擬合

本研究關于崗梅根長和根粗的年生長量數學模型擬合結果顯示,崗梅根長和根粗的年生長過程呈二次曲線趨勢,年生長量隨時間的推移而不斷增加,處于生長上升階段,1 a中均有1次明顯的高峰生長期,主要在4—8月期間。這一時期,南方雨水充沛。雨水不僅可促進土壤中雜質的分解和有機質的礦化,而且雨水中的氮化物可促進土壤中養分的溶解,可提高植物新陳代謝,使崗梅根長和根粗得到快速增長;10—12月,崗梅根長和根粗也有1次小高峰生長期,這一時期,雨量減少,但氣溫適宜,且南方秋季露水多,因而能促進根長和根粗的進一步生長,但較第一次高峰生長要弱。根據崗梅根系的生長特征,可在3—4月和11月對崗梅進行撫育施肥。施肥的方法應在離崗梅主干1.5 m范圍外的周圍挖深坑填埋肥料,促進其根系往垂直和水平2個方向生長,使其根系發展壯大。