适合生态公益林经营的药用植物和栽培模式评价研究

摘要

‘林药’是我国南方集体林区主要的非木质林产品之一，在区域制药业及乡村经济发展过程中，起积极的推动作用。药用植物经营，是支撑林药发展的基础，也是推动退化生态公益林改造和利用的动力。适宜的林-药栽培模式则是林药种植和生态公益林改造的主要经营措施。为筛选适宜在以杉木为主的生态公益林中种植和生长的药用植物和高效的林药立体栽培模式，本文选择南方地区常见的11种药用植物，在广东省惠东县国营梁化林场，建立药用植物选择试验，构建多种林-药立体栽培模式，从生长、光合特性、土壤理化特征、药用活性物质含量、微生物群落结构特征等方面进行分析，开展综合评价研究选出优良的药用植物，提出适宜的复合栽培模式，旨在为生态公益林的改造、林下经济的发展与可持续经营提供科学依据。主要研究结果如下: (1)参试的8种药用植物中，除土沉香外，其余的7种药用植物成活率均在85％以上，保存率在50％以上。高生长方面，胆木最快，草豆蔻次之，红豆杉和土沉香生长较缓慢。虫害方面，土沉香受害最严重，受害率达到40％，主要受黄野螟的危害。不同药用植物的光合气体交换参数，净光合速率(Pn)、蒸腾速率（Tr）、气孔导度（Gs）、胞间CO2浓度(Ci)和水分利用效率（WUE）差异显著(P＜0.05)，其中Pn以草豆蔻最大，Tr和Gs以裸花紫珠最大，Ci以梅叶冬青最大。WUE测定值变化范围在1.42～8.11之间，以草豆蔻最大。叶绿素荧光参数方面，药用植物间差异显著(P＜0.05)，其中最大光化学效率（Fv/Fm）值均分布在0.75左右，以红豆杉最大，金花茶最小;实际量子产量(Yield)值除了草豆蔻外，其余均大于0.65，其中红豆杉最大，土沉香次之。药用植物叶片PSⅡ潜在活性（Fv/Fo）值变化在2.87～3.37之间，以红豆杉最大，金花茶最小。8种药用植物均能显著(P＜0.05)改善表层土壤物理性质和养分含量，其中土壤质量含水量、田间持水量、毛管孔隙度以胆木和梅叶冬青改良效果为佳。土壤pH和有效磷含量以裸花紫珠最高，土壤有机质、有效氮、速效钾、全钾、和全磷以草豆蔻最高，土壤全氮含量胆木含量最高。阳离子交换量以金花茶含量最高。8种药用植物综合排序为，草豆蔻＞梅叶冬青＞胆木＞红豆杉＞石笔木＞裸花紫珠＞土沉香＞金花茶。 (2)林下光环境对药用植物活性物质含量影响显著(P＜0.05)。在透光率10％～20％的光环境下，胆木叶片中异长春花苷内酰胺含量最高，30％～40环境下总黄酮和总糖含量高。透光率50～60％环境下，梅叶冬青枝叶中茶多酚含量最高。裸花紫珠叶片中黄酮和总糖含量在透光率50％～60％光环境下最高，而70％～80％透光率下，总酚酸含量最高。为了获得高质量的药材，应将胆木种植于透光度较低(20％～30％)的环境条件下;梅叶冬青适合种植于疏林、透光率适中(50％～60％)的环境条件下;裸花紫珠则适合种植在较高透光率环境条件下(60～70％)。 (3)林药立体栽培可明显提高生态公益林表层土壤的综合质量，其中SM（杉木+梅叶冬青）模式对土壤质量含水量、毛管持水量、田间持水量、毛管孔隙度、土壤容重的改良效果最佳;SD（杉木+胆木）模式对土壤总孔隙和全磷含量提升最大;SMC（杉木+梅叶冬青+草珊瑚）模式对土壤有机质、全氮、有效氮、速效钾、交换性钙、阳离子交换量、脲酶和多酚氧化酶活性的改良效果最佳，全钾含量以模式SMG（杉木+梅叶冬青+广金钱草）最高。有效磷和交换性镁含量及酸性磷酸酶的活性以模式SMA（杉木+梅叶冬青+艾纳香）最高。各林药立体栽培模式对土壤质量改良效果排序为，模式SMC＞模式SMG＞模式SD＞模式SM＞模式SMA＞模式SDG（杉木+胆木+广金钱草）＞模式SDA（杉木+胆木+艾纳香）＞模式SDC（杉木+胆木+草珊瑚）＞CK（纯林对照）。 (4)不同草本药用植物根际土壤酶活性差异显著（P＜0.05）。从根际土壤中，检测出28种特征性磷脂脂肪酸(PLFAs)生物标记，且不同处理间单一磷脂脂肪酸含量差异显著(P＜0.05)。各处理土壤微生物组成均以细菌为主，占微生物总PLFA含量的67.9％～84.6％，真菌和放线菌次之，约占4.0％～13.0％，原生动物含量最低，小于1％。与对照相比，不同林药立体模式中草本药用植物根际土壤的各类型微生物PLFA含量显著(P＜0.05)增加，微生物总量、细菌、真菌、放线菌、原生动物的PLFA含量均以SMC模式最高，此外，林药立体经营模式显著提高根际土壤中真菌/细菌、革兰氏阴性细菌/阳性细菌的比值以及土壤微生物群落多样性指数。从土壤微生物特性来看，林药立体种植能提高根际土壤酶活性，改善微生物群落结构，提高土壤质量，以SMC模式最优。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1研究背景

1．1．2国内外研究现状与发展趋势

1．1．3项目来源与经费支持

1．2研究目标和主要研究内容

1．2．1研究目标

1．2．2主要研究内容

1．3研究技术路线图

第二章适合生态公益林的药用植物选择研究

2．1材料与方法

2．1．1研究区概况

2．1．2材料与试验设计

2．1．3调查与取样方法

2．1．4样品分析方法

2．1．5数据处理

2．2结果与分析

2．2．1药用植物生长表现

2．2．2药用植物光合及荧光特性分析

2．2．3药用植物对林地土壤物理性质的影响

2．2．4药用植物对林地土壤肥力特性的影响

2．2．5药用植物综合评价

2．3小结

第三章光照条件对药用植物活性物质含量的影响

3．1材料与方法

3．1．1试验材料

3．1．2试验设计与取样方法

3．1．3药用活性物质含量的测定

3．1．4数据处理

3．2结果与分析

3．2．1光照条件对胆木叶片活性物质含量的影响

3．2．2光照条件对梅叶冬青枝叶活性物质含量的影响

3．2．3光照条件对裸花紫珠叶片活性物质含量的影响

3．3小结

第四章林药立体栽培模式对土壤改良效果评价研究

4．1材料与方法

4．1．1研究区概况

4．1．2试验设计

4．1．3取样方法

4．1．4样品分析方法

4．1．5数据处理

4．2结果与分析

4．2．1不同栽培模式对土壤物理性质的影响

4．2．2不同栽培模式对土壤养分含量的影响

4．2．3不同栽培模式对土壤酶活性的影响

4．2．4不同栽培模式对土壤质量改良效果综合评价

4．3小结

第五章3种草本药用植物根际土壤微生物群落特征和酶活性比较研究

5．1材料和方法

5．1．1研究区概况

5．1．2试验设计

5．1．3取样方法

5．1．4样品分析方法

5．1．5数据处理

5．2结果与分析

5．2．1草本药用植物根际土壤酶活性差异

5．2．2草本药用植物根际微生物群落特征差异

5．2．3土壤酶活性与微生物特征脂肪酸含量相关性分析

5．2．4草本药用植物根际土壤生化特性综合评价

5．3小结

第六章讨论与结论

6．1讨论

6．1．1适合生态公益林的药用植物筛选

6．1．2林下光环境与药用植物生长及活性物质含量的关系

6．1．3林药立体栽培模式对土壤理化性质的影响

6．1．4林药立体栽培模式对土壤酶活性和微生物群落多样性的影响

6．2结论

6．2．1适合生态公益林经营的药用植物选择研究

6．2．2林下光环境对药用植物活性物质含量的影响

6．2．3生态公益林下林药立体栽培模式对土壤改良效果评价研究

6．2．4 3种草本药用植物根际微生物群落特征和土壤酶活性比较研究

6．3展望

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢