樟树林不同密度对南方红豆杉幼林的影响
作者: 兰健花 冯立新
[摘 要] 南方红豆杉是第四纪冰川遗留下来的珍稀濒危树种,属国家I级保护树种,因其枝叶、树皮、树根能提取抗癌物质——紫杉醇(Taxo1)而身价倍增。通过对南方红豆杉与3种不同密度的樟树林进行混交栽培试验,研究不同密度的樟树林对南方红豆杉各项生长指标的影响程度,以期探明南方红豆杉的较佳生境。结果表明,不同密度的樟树林对南方红豆杉的树高、地径及保存率有显著影响,南方红豆杉与行株距为3.0 m×2.0 m的樟树进行行间混交栽培效果较好。
[关键词] 南方红豆杉;樟树;混交栽培
[中图分类号] S791.49 [文献标志码] B [文章编号] 1674-7909(2022)11--4
0 引言
南方红豆杉又称美丽红豆杉、红榧、紫杉,是红豆杉科红豆杉属的一个种,属国家I级保护植物,在地球上已有250万a的历史[1-3]。自20世纪70年代美国科学家从短叶红豆杉树皮中提取抗癌药物——紫杉醇以来,红豆杉属植物备受人们的关注。南方红豆杉野生资源十分稀少,远远满足不了市场需求[4-5]。提高南方红豆杉人工造林的成活率和生长量,可以逐步满足对南方红豆杉人工林原料的市场需求,有助于保护南方红豆杉天然林种群和扩大南方红豆杉人工林种群规模,对南方红豆杉在林业、林产化工、医药等方面得以推广应用具有重要意义[6-8]。南方红豆杉为常绿乔木,高可达30 m,胸径可达1 m,其主根不明显,侧根发达,须根细小密集呈透明状,十几年生的树木侧根呈现网络状结构。南方红豆杉属于浅根性植物,耐阴性强,对光照的要求为中等(幼树喜阴)[9-12]。因此,在南方红豆杉人工林的营造中,考虑混交树种及混交密度尤其关键。
随着物质生活水平的提高及人们对环保、健康等的重视,具有“黄金树、保健树、长寿树、富贵树”之称的南方红豆杉越来越受到青睐。在广西壮族自治区(以下简称广西),自2011年开始,政府部门就大力发展种植南方红豆杉,在2011年至2014年的“千万珍贵树种进农家”的活动中,南方红豆杉数量占比约为20%。但由于缺乏可借鉴的栽培技术和管理经验,红豆杉成活率较低,收益甚微。笔者将南方红豆杉与不同密度的樟树进行混交栽培,通过测定在不同密度的樟树林中南方红豆杉树高、地径及保存率的变化,研究找出适合南方红豆杉的生长环境,以期为南方红豆杉人工林的栽培和管理提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
南方红豆杉与樟树混交栽培试验地位于广西柳州市柳北区沙塘镇,北纬24°28′05″,东经109°23′02″,海拔129 m,年均气温20.1 ℃,极端高温39.4 ℃,极端低温-5.8 ℃,年均降水量1 429.7 mm,年均空气相对湿度78%。土壤为酸性红壤,土层厚度≥100 cm。
1.2 试验材料
2016年4月种植樟树,种源为当地乡土树种,樟树林密度有3种,即3.0 m×2.0 m(A)、2.0 m×2.0 m(B)、1.5 m×2.2 m(C)。2017年4月,在3种密度的樟树林行间种植南方红豆杉,南方红豆杉的株距为1.5 m,5月检查成活率及补植。种植南方红豆杉时,樟树高度约1.5 m,南方红豆杉苗为二年生容器苗,苗高约0.4 m,种源地是湖南省永州市。每个处理设3个重复,每个重复约300 m2。南方红豆杉种植当年10月除草松土抚育。2018年4月开始第一次施肥,肥料是氮、磷、钾质量比为15∶15∶15的复合肥,每株施肥250 g,在树冠滴水线外两边挖施肥沟,深约15 cm,将肥料与沟内土壤充分混合,施肥后回填表土。每年施肥1次,一般在3—4月进行,连续施肥3 a。
1.3 数据测定
自2018年开始,每年11月检查不同密度樟树林中南方红豆杉苗的保存率,并测定其树高和地径,连续检查测定3 a。2020年11月除了完成保存率检查和地径测定外,同时检测了3种樟树林密度中南方红豆杉树根、树皮和树叶的紫杉醇含量。采用Excel 2010和DPS软件进行统计分析,采用LSD多重比较法分析数据间的差异显著性。为了更准确地反映试验结果,树高、地径及紫杉醇含量的数据分析统一采用第3年(2020年11月)测定所得。
2 结果与分析
2.1 樟树林不同密度对南方红豆杉树高的影响
表1数据表明,樟树林不同密度与南方红豆杉树高的关系密切,红豆杉树高从大到小的樟树密度排序为3.0 m×2.0 m>2.0 m×2.0 m>2.0 m×1.5 m(A>B>C)。樟树密度为3.0 m×2.0 m时,南方红豆杉的树高最大,平均树高是2.0 m;樟树密度为2.0 m×1.5 m时,南方红豆杉树高最小,平均树高只有1.5 m;樟树密度为2.0 m×2.0 m时,南方红豆杉平均树高是1.6 m。从方差分析结果(表2)可知,在0.05水平上密度A与密度B、C之间南方红豆杉树高有显著差异,密度B与密度C之间南方红豆杉树高无显著差异;在0.01水平上三者无显著差异。
2.2 樟树林不同密度对南方红豆杉地径的影响
表3数据可知,不同樟树林密度与南方红豆杉地径的关系密切,南方红豆杉地径从大到小的樟树密度排序为3.0 m×2.0 m>2.0 m×2.0 m>2.0 m×1.5 m(A>B>C)。樟树密度为3.0 m×2.0 m时,南方红豆杉的地径最大,平均地径是3.3 cm;樟树密度为2.0 m×1.5 m时,南方红豆杉地径最小,平均地径只有2.6 cm;樟树密度为2.0 m×2.0 m时,南方红豆杉平均地径是2.8 cm。从方差分析结果(表4)可知,在0.05水平上密度A与密度B、C之间南方红豆杉地径有显著差异,密度B与密度C之间南方红豆杉地径无显著差异;在0.01水平上三者无显著差异。
2.3 樟树林不同密度对南方红豆杉紫杉醇含量的影响
从表5数据可知,在不同密度樟树林里南方红豆杉各部位紫杉醇的含量与相关的报道一致,树根含量最高,平均含量为505.4 μg/g;其次是树皮,平均含量为30.6 μg/g;树叶含量较少,平均含量为15.1 μg/g。方差分析表明(见表6 ~ 8),各樟树密度间的南方红豆杉树根、树皮和树叶紫杉醇含量无显著变化。原因可能是南方红豆杉紫杉醇含量比较少,空间的变化对其含量的影响不明显。
2.4 樟树林不同密度对南方红豆杉保存率的影响
从表9可知,不同密度樟树林与南方红豆杉成活后在第一、第二、第三年的保存率关系密切,第一年南方红豆杉保存率从高到低的樟树密度排序为2.0 m×1.5 m>2.0 m×2.0 m>3.0 m×2.0 m(C>B>A)。樟树密度为2.0 m×1.5 m时,南方红豆杉当年的保存率最高,平均保存率为94.7%;樟树密度为3.0 m×2.0 m时,南方红豆杉当年的保存率最低,平均保存率为85.1%;樟树密度为2.0 m×2.0 m时,南方红豆杉当年保存率为90.6%。第二年南方红豆杉的保存率发生了不一样的变化,虽然南方红豆杉第二年保存率从高到低的樟树密度排序还是2.0 m×1.5 m>2.0 m×2.0 m>3.0 m×2.0 m(C>B>A),但保存率降低的幅度不一样,密度越大降幅越大。密度A从保存率85.1%降到82.1%,降低了3.0个百分点,密度B从90.6%降到84.3%,降低了6.3个百分点,密度C从94.7%降低85.6%,降低了9.1个百分点。第三年南方红豆杉保存率发生了更大的变化,第三年南方红豆杉保存率从高到低的樟树密度排序为密度3.0 m×2.0 m>2.0 m×2.0 m>2.0 m×1.5 m(A>B>C)。
由于南方红豆杉保存率逐年下降,且下降的幅度与樟树的密度呈正相关,故第三年南方红豆杉保存率的高低对应于樟树林密度的位置排序已发生了改变。由此可预见未来数年,随着樟树和红豆杉的不断生长,郁闭度不断提高,樟树的密度对红豆杉的影响越大。由方差分析表(见表10、表11、表12)可知,第一年南方红豆杉的保存率在密度C与密度B之间有显著差异,且密度C、密度B与密度A之间有极显著差异。第二年南方红豆杉的保存率在密度C与密度B之间已无显著差异,但在密度C与密度A之间有显著差异。第三年南方红豆杉的保存率在密度A与密度B、密度C之间都有显著差异,密度B与密度C已无显著差异。南方红豆杉的保存率在第一、第二、第三年都有显著差异,第一年的保存率达极显著差异水平,只是第一年和第三年影响的对象发生了改变,第一年南方红豆杉保存率最低的樟树林密度A到第三年变成保存率最高的密度。
3 结论
樟树林不同密度对南方红豆杉树高有显著影响。在不同的樟树密度中,南方红豆杉树高从大到小的排序为3.0 m×2.0 m>2.0 m×2.0 m>2.0 m×1.5 m(A>B>C);樟树密度为3.0 m×2.0 m时,南方红豆杉树高是樟树密度为2.0 m×1.5 m时红豆杉树高的133.3%。
樟树林不同密度对南方红豆杉地径有显著影响。在不同的樟树密度中,南方红豆杉地径从大到小的排序为3.0 m×2.0 m>2.0 m×2.0 m>2.0 m×1.5 m(A>B>C);樟树密度为3.0 m×2.0 m时南方红豆杉地径是樟树密度为2.0 m×1.5 m时红豆杉树地径的126.9%。
方差分析表明,各樟树密度间南方红豆杉树根、树皮和树叶紫杉醇含量无显著变化。
樟树林不同密度对南方红豆杉的保存率有显著影响。在不同的樟树密度中,南方红豆杉第一年保存率从高到低的排序2.0 m×1.5 m>2.0 m×2.0 m>3.0 m×2.0 m(C>B>A);樟树密度为2.0 m×1.5 m时南方红豆杉保存率是樟树密度为2.0 m×2.0 m时南方红豆杉保存率的104.5%,是樟树密度为3.0 m×2.0 m时南方红豆杉保存率的111.3%。第三年南方红豆杉的保存率从高到低的排序为3.0 m×2.0 m>2.0 m×2.0 m>2.0 m×1.5 m(A>B>C);樟树林密度为3.0 m×2.0 m时,南方红豆杉保存率是樟树林密度为2.0 m×1.5 m时,南方红豆杉保存率的112.2%。
试验表明,南方红豆杉的树高和地径在樟树密度为3.0 m×2.0 m时最高,第三年保存率也是在樟树密度为3.0 m×2.0 m时的表现最高。虽然南方红豆杉各部位紫杉醇含量在樟树的不同密度中无显著变化,但南方红豆杉的树高和地径及保存率越高,获得紫杉醇的总量也就越大。由此可知,在密度为3.0 m×2.0 m的樟树林里混交栽培南方红豆杉获得紫杉醇总量最高。综上所述,南方红豆杉与密度为3.0 m×2.0 m的樟树林混交栽培效果较好。
4 讨论
由不同密度樟树林中南方红豆杉的树高和地径表现结果可知,南方红豆杉幼林虽然耐阴,但光照仍然是影响其生长量的主要因素之一。在郁闭度低于0.6的条件下,南方红豆杉的树高和地径是随光照度的提高而提高的。即在郁闭度低于0.6的条件下,南方红豆杉各项指标的生长量与光照度成正比。在不同密度的樟树林,里南方红豆杉各部位单位质量的紫杉醇含量无显著变化,原因可能是南方红豆杉的紫杉醇含量比较少,空间的变化不足以使其含量有明显的变化,但枝叶产量的变化,也间接影响紫杉醇产量的变化。
从试验第一、第二年、第三年红豆杉保存率的变化可知,南方红豆杉幼林较耐阴,光照太强使其成活率和保存率都得不到保障,但是太过荫蔽,上层树种的郁闭度太大,也会抑制其生存生长。在试验种植南方红豆杉当年,樟树高度只有1.5 m,密度为3.0 m×2.0 m的樟树林郁闭度还达不到0.5,故种植当年成活率和保存率偏低。相同高度的树种,密度越大,郁闭度就越高,故在密度为1.5 m×2.0 m的樟树林里种植南方红豆杉,当年的成活率和保存率都比较高。但随着樟树生长,林内郁闭度不断增大,不断影响着林下红豆杉的生存生长。到第三年,密度为1.5 m×2.0 m的樟树林郁闭度已在0.8以上,严重影响南方红豆杉的生长,导致南方红豆杉逐渐枯萎死亡,保存率明显低于密度为3.0 m×2.0 m的樟树林。
在生产上,应该选择郁闭度在0.5~0.6的环境种植南方红豆杉,当保证红豆杉稳定成活,每隔一两年对上层树种进行间伐,使林内郁闭度始终保持在0.5~0.6,这样最有利于南方红豆杉的生长。
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