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Volume 42 Issue 3
Jun.  2021
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Chen Z, Yang Y Z, Li J M, et al. Effects of soil improvement and shading on the growth of Bletilla striata tissue culture seedlings under Phoebe zhennan forest[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(3): 84−88 doi: 10.12172/202011290001
Citation: Chen Z, Yang Y Z, Li J M, et al. Effects of soil improvement and shading on the growth of Bletilla striata tissue culture seedlings under Phoebe zhennan forest[J]. Journal of Sichuan Forestry Science and Technology, 2021, 42(3): 84−88 doi: 10.12172/202011290001

Effects of Soil Improvement and Shading on the Growth of Bletilla striata Tissue Culture Seedlings under Phoebe zhennan Forest


doi: 10.12172/202011290001
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  • Corresponding author: hz7210@126.com
  • Received Date: 2020-11-29
    Available Online: 2021-03-16
  • Publish Date: 2021-06-25
  • In order to explore the suitable growth model of Bletilla striata tissue culture seedlings under the Phoebe forest in hilly areas of central Sichuan, the survival and growth of Bletilla striata tissue culture seedlings under the forest were studied using pine needle earth and shading methods. The results showed that: (1) The survival rate of Bletilla striata tissue culture seedlings was significantly improved after half a year of soil improvement with pine needle earth. After one year of soil improvement, the main growth traits of Bletilla striata were all higher than those of the original soil, and the best way was adding 60 kg/m2 pine needle earth. (2) From the end of June to the beginning of October, shading treatment was beneficial for the normal growth of Bletilla striata in forest gaps, among which the shade net with 1.5 m horizontal hanging height and 60% shading rate was the best, and the seedling height, average leaf number and average pseudobulb diameter were significantly higher than those of arched shed shading and control.
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通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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Effects of Soil Improvement and Shading on the Growth of Bletilla striata Tissue Culture Seedlings under Phoebe zhennan Forest

doi: 10.12172/202011290001
  • Sichuan Key Laboratory of Ecological Restoration and Conservation for Forest and Wetland, Sichuan Academy of Forestry, Chengdu 610081, China
  • Corresponding author: hz7210@126.com

Abstract: In order to explore the suitable growth model of Bletilla striata tissue culture seedlings under the Phoebe forest in hilly areas of central Sichuan, the survival and growth of Bletilla striata tissue culture seedlings under the forest were studied using pine needle earth and shading methods. The results showed that: (1) The survival rate of Bletilla striata tissue culture seedlings was significantly improved after half a year of soil improvement with pine needle earth. After one year of soil improvement, the main growth traits of Bletilla striata were all higher than those of the original soil, and the best way was adding 60 kg/m2 pine needle earth. (2) From the end of June to the beginning of October, shading treatment was beneficial for the normal growth of Bletilla striata in forest gaps, among which the shade net with 1.5 m horizontal hanging height and 60% shading rate was the best, and the seedling height, average leaf number and average pseudobulb diameter were significantly higher than those of arched shed shading and control.

  • 白及(Bletilla striata)为兰科白及属多年生草本植物,为《中国药典》历年收录品种,白及兼具药用价值和观赏价值,其假鳞茎是一味传统中药材,具有补肺、止血、消肿、生肌、敛疮、抗炎、杀菌的作用[1],在临床上应用很广;白及的花有紫色、白色、蓝色和黄色等,观赏价值高,可种植于庭院、建筑角落处,也可用于做花境、花坛,广泛应用于园林造景[2]

    白及分布在北起江苏、河南,南至台湾,东起浙江,西至西藏东南部。常生于海拔100~3200 m的常绿阔叶林下,针叶林下、路边草丛或岩石缝中。白及适应能力强,在弱酸性、中性和碱性土壤中均能正常生长[3, 4]。白及属喜阴植物,不耐太阳直晒,白及苗期光照以15 000 lx~20 000 lx为宜,再高即会对叶片造成不可逆转损伤,因此,白及盆栽常采用70%~80%遮阳网[5]

    人工种植需要对其生境进行适生性改造,包括土壤特性和光照条件等[5, 6]。随着白及种子组织培养扩繁难题的解决,保证了白及种苗的供应[7]。在自然分布区内培育白及,满足市场的需求,成为南方地区林下种植的一个热点[8, 9]。而川中丘陵区大部分土壤为紫色土,土壤易板结,白及在川中丘陵区林下种植的报道较少[10]。本研究采用四川松树林下常见的松针土,利用松针土通透性好,有机质含量较高、呈弱酸性的特点,改变白及根系和假鳞茎生长的土壤层环境,通过依次提高松针土的配比,寻求适宜的比例,同时考察了在林窗上方搭设遮阳网后,对白及组培苗存活率和生长指标的影响,以期为川中丘陵区白及的规模化种植提供数据支撑。

1.   研究地概况
  • 试验地位于资阳市乐至县东山镇孔雀乡马鞍山村(30°11′49.88″N,105°4′5.41″E),该处属亚热带季风气候,日均气温16.7 ℃,年均日照1 330 h,年均降水量900 mm,但分布不均,夏季雨量占全年降雨量的半数,易冬干春旱。土壤类型为侏罗系紫色砂、泥岩发育而成的石灰性紫色土类,土壤剖成面层次发育不明显,土层瘠薄,无明显腐殖层。

2.   材料和方法
  • 为降低环境误差,选择地势平坦,配置整齐的7年生桢楠林,桢楠株行距为3 m×4 m,桢楠树高4~6 m,每年修枝,修枝高度1.5 m,林地郁闭度50%~65%。

    2019年3月,按试验设计把松针土撒在林间后,用旋耕机犁地使松针土与土壤充分混合(深度20~25 cm),用细碎耙平土壤之后开始做畦,畦面宽3 m,畦高15 cm。

  • 采用生长健壮、无病虫害,苗高3~5 cm,假鳞茎直径0.5 cm以上,有3~5条根的白及组培生根苗。把炼苗后的白及苗移栽至试验地,种植穴以能放下假鳞茎为宜,覆土盖住假鳞茎即可,种植密度25 cm×25 cm。移栽后浇透水[11]

  • 试验地原土平均比重为1.55 g·cm–3,以犁地深度25 cm,松针土与原土质量配比按1∶10、2∶10、3∶10计算,松针土用量分别为30 kg·m–2、60 kg·m–2和90 kg·m–2(分别用处理I、II和III表示),以未添加松针土的原土为对照(CK),每个处理3次重复,每重复6 m2

    2019年6月底—10月初,在林下设置拱棚式遮阴网(遮阳率60%针织圆丝遮阳网)和悬挂式遮阴(遮阳率60%针织圆丝遮阳网,悬挂高度1.5 m)两种遮阴方式,拱棚骨架横跨畦面,距离白及苗20 cm;用塑料绳捆绑在桢楠主干1.5 m处,遮阳网盖住林窗即可,6月底实测遮阳网下中午光照18 000 lx,林下光照强度 13 000~14 000 lx。以不遮阴为对照,每处理3次重复,每重复6 m2

  • 2019年6月和9月,统计样地内白及成活数量。采集畦内样土,带回实验室用电位法测量土壤pH值[12]

    2020年6月,用游标卡尺测量各处理白及苗高、假鳞茎直径、叶片数、叶长、叶宽、根长和根数等性状。采用Excel 2010和SPSS 22.0进行方差分析(百分数需用反正弦平方根转换)和多重比较(Tukey法)。

3.   结果与分析
  • 白及为兰科植物,其肉质根对土壤通透性要求较高[13],移栽3个月后调查发现,各处理白及平均存活率均在80%以上,处理间无显著性差异,说明松针土改土能显著提高土壤通透性,有利于根系生长(见表1)。

    处理初始pH值栽培3个月栽培6个月
    平均成活率平均pH值平均成活率平均pH值
    I7.74 82.93% ab8.06 74.31% bc8.12
    II7.2789.48% a7.3584.72% a7.51
    III6.55 87.04% ab6.65 82.64% ab6.80
    CK8.4879.34% b8.5468.06% c8.32
      注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)
      Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05)

    Table 1.  Effects of different soil improvement treatments on the survival rate and soil pH of Bletilla striata tissue culture seedlings

    随着生长周期的延长,处理间白及成活率差异逐渐显著,其中添加60 kg·m–2松针土的白及成活率最高,随着松针土用量增加至90 kg·m–2,成活率有所下降,但未达到显著性水平。而30 kg·m–2松针土中白及成活率下降较大,跟CK相比没有显著性差异,推测原因是经过一个雨季的冲刷,土壤中的松针土含量有所降低,土壤板结程度与CK接近所致。

    原土为碱性土,pH值8.48,改土后,土壤pH值呈逐渐下降的趋势,添加30 kg·m–2的松针土后,pH值降低至7.74,尚属于碱性土范围,继续增加松针土至60~90 kg·m–2后,pH值进入中性土范畴。栽培3个月后,改土处理的pH值有所上升,其中添加30 kg·m–2松针土的处理pH值在前3个月上升0.32,比添加60 kg·m–2和90 kg·m–2松针土的处理波动要大,推测原因是30 kg·m–2松针土的处理组在雨季中松针土流失后,松针土比重降低,原土比重增加所致,而另外两个处理比重相对要大,pH值的上升0.1左右。栽培6个月后,各处理组pH值缓慢上升,其中添加30 kg·m–2松针土的处理pH值比对照低0.2,添加60 kg·m–2松针土的处理pH值为7.5,处于中性和碱性中间,而添加90 kg·m–2松针土的处理pH值为6.8。平均存活率和pH值相关性分析发现两者之间无显著性相关(P=0.165>0.05)。

    各处理生长1年后,大部分性状在各处理组间存在显著性差异,叶宽性状在各处理和CK间无显著性差异(见表2),说明松针土改良后的土壤,能显著改善白及苗的生长。其中添加60 kg·m–2松针土的处理最好,苗和假鳞茎直径显著高于其他处理,根长与添加90 kg·m–2松针土的处理相比差异不显著,表明白及根系在含有适量松针土的土壤中伸展好,也有利于新根的发生。各处理的根数均高于CK,添加60 kg·m–2松针土的处理根数显著高于CK,而不是其他处理与CK相比,差异不显著。

    处理平均苗高/cm平均假鳞茎直径/cm平均叶片数平均叶长/cm平均叶宽/cm平均根长/cm平均根数/cm
    I16.23±1.55cd2.63±0.38cd4.67±0.58ab20.07±2.56bc2.97±0.35a4.27±0.67b24±3ab
    II26.67±3.06a4.2±0.44a5.67±0.58a30.1±3.54a3.5±0.62a5.23±0.45a31±7a
    III21.33±2.52b3.47±0.12b4.67±0.58ab23.43±1.43b3.07±1.1a4.83±0.65ab23.67±2.08ab
    CK13.4±1.21d2.13±0.06d3.67±0.58b16±0.62c2.47±0.61a3.63±0.12bc17.33±1.53b
      注:同列不同小写字母表示差异显著(P<0.05)
      Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences (P<0.05)

    Table 2.  Effects of different soil improvement treatments on the growth traits and soil pH of Bletilla striata tissue culture seedlings

    综上所述,添加30~90 kg·m–2松针土均有利于提高白及组培苗的成活率,综合假鳞茎生长和成本,宜采用60 kg·m–2松针土用于桢楠林下改土。

  • 不同遮阴方式对白及生长影响较大,采用林间悬挂遮阴时,除了平均叶宽和平均根数以外,其他性状均显著高于拱棚式遮阴和CK(见表3)。推测原因是悬挂式遮阴后,林下光照和通透的环境,适宜于白及生长,苗高和叶片数量均显著高于拱棚式遮阴和CK,良好的生长空间有利于个光合作用和干物质的积累,具体表现为基部假鳞茎显著大于另外两个处理;而平均叶长和平均叶宽受新叶较多的影响,标准差均大于另外两个处理。传统拱棚式遮阴效果相对要差,表明尽管遮阳网有缝隙,但还是对棚内生境特别是空气流通造成了影响,不利于白及,特别是两侧白及的生长。不遮阴、直接栽植在林间的白及,处于林窗内的白及易受中午光照直射,叶片上可见晒伤痕迹,苗长势不佳,而越靠近桢楠,白及长势越好,同时,试验地夏季降雨集中,桢楠树冠不能对畦中部降水形成滞留,白及组培苗叶片被雨滴打入土中后,容易粘上泥土,被阳光直射后,容易形成斑点,这也是造成平均苗高标准差较大的原因。

    遮阴方式平均苗高/cm平均假鳞茎直径/cm平均叶数平均叶长/cm平均叶宽/cm平均根长/cm平均根数/cm
    不遮阴(CK)15.17±3.42c2.54±0.57c4.67±0.58b17.93±1.33c2.7±0.23.93±0.59b23.06±4.35
    拱棚式遮阴20.32±2.56b3.44±0.48b5±1b23.43±1.43b3.07±1.14.53±0.12ab22.6±4.83
    悬挂式遮阴25.94±2.36a4.07±0.43a6.67±0.58a30.8±3.08a3.5±0.625.23±0.45a21.46±5.56

    Table 3.  Effects of different shading treatments on the growth traits of Bletilla striata tissue culture seedlings

4.   结论与讨论
  • 林下种植,即可达到利用空闲林地,增加林地产出的目的,而且林下种植中药材,在近自然环境下的生长,有助于药材成分的积累[8]。试验表明,在川中丘陵区红壤中种植白及,在通过添加60 kg·m–2松针土后,可显著提高成活率和白及苗高、假鳞茎直径、叶片数等生长性状;6月底至10月初,高温季节在林间悬挂遮阳网,可改善白及幼苗生长环境,加快物质积累。

    在白及传统分布区,采添加基质的方式改变土壤结构和性质,是提高白及组培苗成活率,促进假鳞茎生长的有效方法,由于白及为肉质根,疏松、通透性好的土壤便于根系伸展。许丽萍等在普洱市,筛选了河沙+柴皮、河沙+锯末等基质培育白及组培苗[14]。邱琼等在西双版纳州景洪市对白及进行林下仿野生栽培试验。结果表明,不同的林分、栽培基质和种植密度对1年生白及的生长和生物量有较大的影响,在千果榄仁人工林下种植白及,宜采用咖啡壳+甘蔗渣的栽培基质[15]

    因此,白及的种植应根据各地的情况,因地制宜,选择合适的基质改土[11],松针土来源四川本地松树林林下,经过发酵腐熟的呈褐色的松针,其特性是疏松透气,非常适宜于改良红壤,本研究试验了不同配比的松针土用量后,得出松针土量为60 kg·m–2时,白及生长情况最好,能提高白及成活率、苗高、假鳞茎直径、叶片数、叶长、叶宽、根长、根数等性状,尽管添加松针土能降低土壤pH值,但pH与白及成活率之间无不显著性相关关系,这与张家春等对于野生白及生长土壤化学特性的研究一致[3]。由此可推测,在川中丘陵区红壤中种植白及,采用松针土改土的主要目的是改善土壤结构,防止板结,为白及根系的生长提供良好环境。

    夏季为白及生长旺盛期,而川中丘陵区刚好处于雨季和光照最为强烈的时候[16, 17],这也是自然生境中的白及仅生长在郁闭度高的林下的重要原因。刘海等研究了白及叶片光合生理特征,发现白及为典型的双峰植物,即白及会出现“午休”现象,这是白及对过强光照的适应,随着遮阴程度的增强,“午休”深度和长度都有所降低,因此,遮阴对于白及来说,是必要的[18]。杨平飞等试验了4个遮阴度,结果发现40%~55%遮阴处理效果最好,但其试验时间较短,仅为20 d[19]。邱琼等则认为在林下栽培白及需要有一定的光照,过度荫蔽对白及生长有不良影响[15]

    本研究结合试验地的气候和组培苗特性[20],选择遮阳率60%针织圆丝遮阳网,结果表明,该遮阳网适宜于填补林窗,特别是采用悬挂的方式,即更有利于白及生产,也便于人工林中操作,操作难度和成本均小于拱棚遮阴,而持续3个月的遮阴也不会对桢楠生长造成太大影响。

    综上所述,在川中丘陵区林下,采用60 kg·m–2松针土改土,7—9月林地悬挂遮阳率60%遮阳网,有利于白及组培苗的生长。在此基础上,下一步将持续开展白及桢楠林下栽培技术研究、药用成分含量与近自然栽培相关性研究,建立完善川中丘陵区桢楠林地白及种植模式。同时,由于白及生长在浅表层土壤,与林木根系未发生干涉,因此,本研究的结论也适宜于川中丘陵区内柏木等林下种植白及,但需要根据林下光照情况选择合适的遮阴模式后再改土栽培。

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