亚热带农业研究 2017,Vol. 13Issue (3): 150-155   PDF   
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2017.03.002
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黎舒, 郑巧巧, 林文俊, 兰思仁, 林根根, 陈世品, 曹光球
LI Shu, ZHENG Qiaoqiao, LIN Wenjun, LAN Siren, LIN Gengen, CHEN Shipin, CAO Guangqiu
中轻度水土流失区银杏林下套种花卉效益分析
Benefit analysis of interplanting flowers under Ginkgo biloba trees in moderate and low soil erosion areas
亚热带农业研究, 2017, 13(3): 150-155
Subtropical Agriculture Research, 2017, 13(3): 150-155.
DOI: 10.13321/j.cnki.subtrop.agric.res.2017.03.002

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收稿日期: 2017-06-27
中轻度水土流失区银杏林下套种花卉效益分析
黎舒1, 郑巧巧1, 林文俊1, 兰思仁2, 林根根3, 陈世品1, 曹光球1     
1. 福建农林大学林学院, 福建 福州 350002;
2. 福建农林大学园林学院, 福建 福州 350002;
3. 福建省长汀县水土保持站, 福建 龙岩 366300
摘要:长汀县策武镇银杏生态园属于中轻度水土流失区。2015-2016年在银杏林下套种野鸦椿、黄栀子、野牡丹、卷丹、杭白菊、黄花菜、望江南共7种花卉,对比不同花卉带来的生态效益、景观效益和经济效益。结果表明,生态效益较好的是黄栀子、杭白菊、黄花菜;景观效益较优的是黄花菜和杭白菊;经济效益以黄花菜、杭白菊较高。综合来看,杭白菊生态效益、景观效益、经济效益较突出,可作为生态园水土流失治理和林下花卉种植集成与示范重点花卉。
关键词林下花卉     水土保持     生态效益     景观效益     经济效益    
Benefit analysis of interplanting flowers under Ginkgo biloba trees in moderate and low soil erosion areas
LI Shu1, ZHENG Qiaoqiao1, LIN Wenjun1, LAN Siren2, LIN Gengen3, CHEN Shipin1, CAO Guangqiu1     
1. College of Forestry, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China;
2. College of Landscape Architecture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou, Fujian 350002, China;
3. Changting County Water and Soil Conservation Station, Fujian Province, Longyan, Fujian 366300, China
Abstract: The Ginkgo biloba ecological garden in Cewu town of Changting County is located in a moderate and low soil erosion area. During 2015-2016, seven flower species (Euscaphis japonica, Gardenia jasminoides, Melastoma candidum, Lilium tigrinum, Chrysanthemum morifolium, Hemerocallis citrina, and Cassia occidentalis) were interplanted under Ginkgo biloba trees to compare the ecological benefits, landscape efficiency and economic benefits of different flower species. The results showed that better ecological benefits were brought by Gardenia jasminoides, Chrysanthemum morifolium, and H.citrina. Landscape efficiency of Chrysanthemum morifolium, H.citrina were better than other flower species. The economic benefits of H.citrina and Chrysanthemum morifolium were higher than other flower species. A comprehensive comparison showed that the ecological benefit, landscape efficiency and economic benefit of the Chrysanthemum morifolium are more prominent. Therefore, Chrysanthemum morifolium can be chosen as the key flower to alleviate water and soil loss, and to interplant under Ginkgo biloba trees for demonstration.
Key words: under tree flowers     water and soil conservation     ecological benefit     landscape benefit     economic benefit    

福建省长汀县境内的水土流失区具有面积广、强度大、土壤贫瘠和生境恶化等特点。降雨集中、土壤抗冲蚀性能差与人为导致植被破坏严重等因素是造成当地水土流失严重的主要原因[1]。水土流失治理、植被恢复成为当地生态保护的核心问题之一[2]。为解决水土流失日趋严重的问题,长汀县采用林下套种,在林下栽种黄栀子、百喜草等植物。林下经济是一种绿色、立体、可持续的经济模式,主要分为林下种植、林下养殖、森林休闲三大类。林下种植包括林花、林苗、林菌等模式[3],其中林花模式在实践中得到了推广,取得了较好的经济与生态效益,如马尾松纯林套种杜英、红叶石楠、毛杜鹃等,杨梅、蜜柚果树套种黄栀子、红叶石楠等[4];青田县农业园套种白三叶、常夏石竹、二月蓝[5];伊通满族自治县在树木、作物间作百合[6];郯城县银杏林下种植百合[7]

长汀县策武镇银杏(Ginkgo biloba)生态园属于中轻度水土流失治理区,选择能够改善土壤理化性质、短时间内形成大面积地被覆盖、保持水土,并能带来经济效益的套种花卉至关重要。本研究于2015—2016年选择了7种投资少、见效快、效益明显的花种,通过林花套种的立体种植模式,做到种地与养地结合,改良土壤理化性质,改善生态环境,并比较7种花卉的生态、景观和经济效益,筛选出效益最优的花卉,以期为南方水土流失区提供参考。

1 试验地概况

试验地位于长汀县策武镇南坑村。长汀县位于福建省西部山区,东经116°00′45″~116°39′20″,北纬25°18′40″~26°02′05″。全县总面积3 089.9 km2,年平均气温18.3 ℃,年均降水量1 500 mm,境内以花岗岩为主,属亚热带季风气候,雨量充沛,但年内分配不均,风化作用十分强烈,易受侵蚀[8-10]。试验地属于典型的丘陵地带,土壤有机质含量较低,地表裸露,粗砾粒残存,保水保肥能力差,环境恶劣,植物较难生长。

2 材料与方法 2.1 供试材料

选择观景台西南面的山峰,集中连片种植。2015年12月在试验区银杏林下栽种10 hm2食用卷丹(Lilium tigrinum)。2016年12月在银杏林下栽种野鸦椿(Euscaphis japonica)、黄栀子(Gardenia jasminoides)、野牡丹(Melastoma candidum)、杭白菊(Chrysanthemum morifolium)、黄花菜(Hemerocallis citrina)、望江南(Cassia occidentalis)各0.5 hm2以及卷丹6.5 hm2。根据银杏树长势和地势,规划种植花卉。园地平坡、较平坦地采取全垦整地,垦耕30 cm以上,做好梯田式畦;缓坡地采用条带状整地,即从山顶端到山底部,沿等高线按栽种行距挖出里低外高反坡状条带。将试验地平均分成8块试验区,标记为A~H,均设置50 m×2 m条带状的试验小区50块,分别种植野鸦椿、黄栀子、野牡丹、卷丹、杭白菊、黄花菜、望江南,H样地为银杏林下的空白对照(表 1)。

表 1 银杏林下花卉种植配置 Table 1 Interplanting of different flowers under Ginkgo biloba trees
试验地 花卉 林龄 坡向 坡度/(°) 郁闭(盖)度 植株密度 冠幅 胸(地)径 株高/m
a hm2 m×m cm
A 野鸦椿 3 西南 23 0.4 1 000 0.6×0.6 0.20±0.1 2.5±0.3
B 黄栀子 3 西南 23 0.6 20 000 0.3×0.4 0.15±0.1 0.6±0.2
C 野牡丹 2 西南 23 0.6 20 000 0.3×0.4 0.13±0.1 0.5±0.1
D 卷丹 1 西南 23 0.4 60 000 0.1×0.1 0.11±0.1 0.4±0.1
E 杭白菊 1 西南 23 0.5 30 000 0.1×0.1 0.11±0.1 0.5±0.1
F 黄花菜 1 西南 23 0.9 30 000 0.2×0.2 - 0.3±0.1
G 望江南 1 西南 23 0.6 10 000 0.3×0.3 0.15±0.1 0.4±0.1

野鸦椿为常绿小乔木或灌木,冠型舒展,叶色翠绿,树形优美[11];黄栀子为常绿灌木,花朵白色,芳香四溢[12];野牡丹叶形奇特,花大艳美,属利用价值较高的药用观赏植物[13];卷丹为百合科球根花卉,花色鲜艳,鳞茎供食用或药用[14];杭白菊原产我国,由野菊演变并经人工选育而成,栽培方法简单、销路较广[15];黄花菜花瓣肥厚,色泽金黄,香味浓郁,营养价值高,种植成本低,市场需求量大[16];望江南亦称假决明,性喜高温,其幼嫩茎叶有清热解毒、清肝明目等功效[17]。植物种苗购自沭阳县新泰绿化苗木公司。试验区花卉枯萎后进行补植,除卷丹种球,其余植物不需要重复播种。

2.2 效益测定方法 2.2.1 生态效益

2015年在银杏生态园A~H试验地建成径流池(0.5 m×1.0 m×2.0 m)各2个,共计16个,用于收集径流。池内有水管相连,池子底部安装排水阀门。2017年6月中旬在每个径流小区沿S方向按照随机、等量、多点混合的原则,选择5个点的表层(0~20 cm)土样进行混合,采用四分法分取样品2 kg,收集径流池750 mL水样带回实验室。测定后开闸放水,并清洗干净。试验测定指标包括土壤水解性N、速效P、速效K、含水率、泥沙流失量和径流流失量。水解性N用碱解—扩散法;速效P用盐酸氟化铵浸提—分光光度法;速效K用乙酸铵浸提—火焰光度法;土壤含水率用烘干法;泥沙流失量测定采用烘干法[18];根据径流池尺寸得出径流小区的径流总量。采用SPSS 13.0软件和Excel软件进行统计与分析。

2.2.2 景观效益

林下花卉观赏价值主要体现在叶、花、果、枝干4个方面。以该4个指标为评分依据,采用专家打分法[19],邀请福建农林大学林学院、艺术园林学院的20位专家教授打分,根据美学价值分别赋予3、4、2、1权重系数,得出综合得分为:L(观赏指数)=3(叶)+4(花)+2(果)+1(枝干)。对叶、花、果、枝干的评分均分为4级:优美、良好、中等、及格,分别记为4、3、2、1分。

2.2.3 经济效益

花卉收益主要指花朵、种球和果实采收收益。总成本包括花卉、肥料和管理费用;管理费用包括整地除草、种植花卉、施肥、径流池建设、采收花卉的人工经费等。总利润为总成本和总收益的差额。

2.2.4 综合效益

采用主成分分析法[20-22]对生态效益进行综合主成分值计算。根据专家打分法可分别赋予0.35、0.25、0.40的权重系数,即:综合效益=0.35×生态效益+0.25×景观效益+0.40×经济效益[21],可求得不同花卉的综合效益指标,进而选出林下栽植的最优花卉。

3 结果与分析 3.1 生态效益评价

收集试验地土壤和径流泥沙,测定土壤肥力。从表 2可见,A~G试验区水解性N、速效P、速效K含量均高于H区,说明林下种植花卉能够有效减少N、P、K元素的流失,起到保持土壤肥力的作用。水解性N含量是G区最大,比H区增加32.09%。速效P含量B区最大,比H区增加36.50%,D区和H区较为接近。速效K含量B区最大,比H区增加77.46%。A~G区的含水率均高于H区,泥沙流失量和径流流失量均低于H区,说明种植林下花卉能够在自然环境条件下有效减少水分的流失,在雨季能够避免雨水对土壤的直接冲刷,减少泥沙流失和径流流失量,起到保持水土的关键作用。含水率是E区最大,比H区增加32.87%。泥沙流失量是B、E、G区含量较小,径流流失量是B、E、G区含量较小,B区最小,比H区减少77.24%,说明黄栀子、杭白菊、黄花菜这3种植物的生态效益较好,保水保肥效果比较理想,可作为水土保持的优先挑选植物。

表 2 土壤肥力测定1) Table 2 Soil fertility data
试验区 花卉 w水解性N w速效P w速效K w含水率/% 泥沙流失量 径流流失量
mg·kg-1 mg·kg-1 mg·kg-1 kg·m-3 mm
A 野鸦椿 74.36±0.72c 14.95±2.02b 76.91±3.50b 16.80±2.09e 11.96±2.17d 8.78±1.72b
B 黄栀子 89.02±1.06b 15.37±1.19a 87.38±3.89a 19.92±1.22b 10.35±1.96f 5.36±1.16e
C 野牡丹 70.47±2.31c 11.87±0.56e 56.88±2.60d 16.28±0.46f 13.77±1.26b 8.61±2.34b
D 卷丹 73.95±0.50c 11.26±2.54e 50.12±2.57d 19.73±2.11b 12.04±1.55c 7.45±1.28c
E 杭白菊 90.11±1.87a 12.35±1.33d 75.29±2.13b 20.17±3.69a 10.90±2.34f 6.08±0.20d
F 黄花菜 87.72±0.78b 12.30±1.09d 71.13±3.25b 19.25±1.68c 11.12±1.49e 8.95±2.75b
G 望江南 91.18±3.20a 13.81±0.74c 62.29±1.37c 18.66±2.04d 10.00±0.76f 6.47±1.40d
H 银杏 69.03±1.43d 11.26±1.29e 49.24±2.09e 15.18±2.71g 15.75±1.30a 9.50±2.29a
  1)同列数值后附不同小写字母者表示差异达0.05显著水平。
3.2 景观效益评价

林下栽种花卉能够利用植物的不同组合,形成季相变化丰富的景观环境,营造独特的景观效果。以叶子、花、枝干的色、形、味作为评分依据,对A~G区花卉进行观赏价值评价(表 3),总分最高的是杭白菊和黄花菜,都为29分,杭白菊花色洁白、花朵繁盛;黄花菜花色鲜明,四季鲜绿,具有较高的观赏价值。总分为25的是野鸦椿,秋季果实布满枝头,色彩夺目;野牡丹花朵大、色泽艳丽;卷丹春季发芽,花形大而鲜艳,具有一定的观赏价值。黄栀子枝叶茂盛、果实金黄色,秋季挂满枝头。总分最低的是望江南,评分为23,其花朵较小、花色嫩黄,观赏价值一般。因此,杭白菊和黄花菜具有较优的景观效益。

表 3 银杏林下花卉观赏价值综合评分 Table 3 Comprehensive ornamental value of different flowers planted under Ginkgo biloba trees
试验区 花卉 花期 枝干 总分 排名
A 野鸦椿 5—6月 2 3 2 3 25 3
B 黄栀子 5—7月 2 2 4 2 24 6
C 野牡丹 6—9月 3 3 1 2 25 3
D 卷丹 6—8月 2 4 1 1 25 3
E 杭白菊 5—7月 3 4 1 2 29 1
F 黄花菜 6—8月 3 4 1 2 29 1
G 望江南 4—8月 3 2 2 2 23 7
3.3 经济效益评价 3.3.1 种植成本

2015年12月种植卷丹10 hm2,单价1元·棵-1,种苗成本80.0万元,并施用化肥10 t(2 700元·t-1)、有机肥50 t(800元·t-1)。

2016年12月种植野鸦椿、黄栀子、野牡丹、杭白菊、黄花菜、望江南各0.5 hm2以及卷丹6.5 hm2。种苗成本总和为65.05万元,并施用化肥10 t、有机肥50 t。其中,野鸦椿单价20元·棵-1,购买600棵;黄栀子单价3.5元·棵-1,购买10 000棵;野牡丹单价4元·棵-1,购买10 000棵;卷丹单价1元·棵-1,购买40 000棵;杭白菊单价1元·棵-1,购买20 000棵;黄花菜单价1元·棵-1,购买20 000棵,望江南单价70元·kg-1,购买50 kg。

3.3.2 采收效益

(1) 2015年种植、2016年9月采收卷丹种球1.08 t·hm-2,总产量91.5 t,市面单价12元·kg-1,合计109.8万元。其中, 销售2.6 t卷丹加工米粉,盈利1.21万元。

(2) 2016年种植、2017年5—9月采收收益见表 4。野鸦椿采收果实,可入药和作为工业原料;黄栀子采收果实,可作为中药,亦可提炼天然色素用作工业颜料;卷丹采收鳞茎供食用或药用,部分留作种子,部分加工销售;杭白菊在盛花期采花,花茶清热解毒;黄花菜在盛花期采花,营养价值高;望江南采收果实,可入药。

表 4 2017年银杏林下花卉采收效益 Table 4 Harvest benefits of different flowers planted under Ginkgo biloba trees in 2017
试验区 花卉 采收月份 单价 采收量 金额 种植面积 总金额
元·kg-1 kg·hm-2 万元·hm-2 hm2 万元
A 野鸦椿 7—9 30 300 0.90 0.5 0.45
B 黄栀子 5—9 40 2 500 10.00 0.5 5.00
C 野牡丹 - - - - 0.5 -
D 卷丹 7—9 12 10 800 12.96 6.5 84.24
E 杭白菊 5—9 72 3 500 25.20 0.5 12.60
F 黄花菜 6—9 50 2 800 14.00 0.5 7.00
G 望江南 7—9 40 2 000 8.00 0.5 4.00
合计 - 5—9 - 21 900 71.06 9.5 113.29
3.3.3 经济收益

表 5可见,2015年9月,卷丹种球购买成本80.0万元,肥料成本6.7万元,整地除草、种植花卉、施肥、采收花卉人工费为每天80元,管理费用10.44万元,总成本为97.14万元; 2016年花卉收益111.01万元,经济利润13.87万元。2016年9月,花卉成本为65.05万元,肥料成本6.7万元,整地除草、种植花卉、施肥、采收花卉人工费为每天80元,管理费用10.3万元,总成本为82.05万元;2017年花卉收益113.29万元,经济利润31.24万元。与2016年相比,2017年卷丹种植面积减少,而增加了6种经济花卉的种植面积。总体来看,花卉投入经费降低,而收益增加。其中,种植杭白菊投资成本较低,花卉采收量可观,受众范围广,销量较高;黄花菜花、黄栀子果实销量好。黄花菜和杭白菊经济效益较高,2018年卷丹采收后可换植杭白菊和黄花菜,提高生态园的经济效益。

表 5 2016、2017年银杏林下花卉采收效益对比 Table 5 Comparison of harvest benefits of different flowers planted under Ginkgo biloba trees in 2016 and 2017
年份 花卉成本 肥料成本 管理费用 总成本 总效益 总利润
万元 万元 万元 万元 万元 万元
2016 80.00 6.7 10.44 97.14 111.01 13.87
2017 65.05 6.7 10.30 82.05 113.29 31.24
3.4 综合效益评价

运用主成分分析法研究银杏林下种植花卉对水土保持的效果。根据土壤水解性N、速效P、速效K、含水率、泥沙流失量、径流流失量共6个指标建立评价体系,选取A~G试验地为研究对象,按方差累计贡献率>85%的原则选取主成分个数。从表 6可知,成分1、2的累计贡献率为84.647%。用方差贡献率为权重计算综合主成分得分,将成分矩阵进行因子分析。选取2个主成分因子,划分为2个子系统。由表 7可知,在第一主成分中,水解性N、速效P、含水率、泥沙流失量、径流流失量在主成分上有较高的荷载,说明第一主成分反映了植被土壤层和根层水土保持功能。在第二主成分中,速效K在主成分上有较高的荷载,其余成分荷载数过低,说明第二主成分速效K具有重要鉴别意义,视为土壤K元素代谢因子。泥沙流失量和径流流失量的荷载较低。利用主成分分析法所得权重和各项指标的数值相乘相加,计算出指标的综合评价指数(表 8)。7个试验区的综合效益排序为:E>B>F>G>A>D>C。因此,E区花卉(杭白菊)在生态效益、景观效益和经济效益三方面均优于其他6种花卉,可将其作为水土保持先锋植物和当前林业产业结构调整、生态环境建设的首选花卉。

表 6 方差分析主成分提取表 Table 6 Principal component extraction table of analysis of variance
成分 初步特征值 提取总的平方载荷
特征值 贡献率/% 累计贡献率/% 特征值 贡献率/% 累计贡献率/%
1 3.650 60.834 60.834 3.050 50.826 50.826
2 1.429 23.813 84.647 2.029 33.821 84.647
表 7 成分矩阵 Table 7 Component matrix
成分 水解性N 速效P 速效K 含水率 泥沙流失量 径流流失量
1 0.913 0.743 0.237 0.980 0.807 0.879
2 0.076 -0.627 0.927 0.083 0.266 -0.136
表 8 银杏林下种植花卉综合效益评价 Table 8 Comprehensive benefit evaluation of different flowers planted under Ginkgo biloba trees
试验区 花卉 生态综合主成分值 景观效益综合评分 经济效益 综合效益
A 野鸦椿 202.01 25 0.45 77.13
B 黄栀子 227.80 24 5.00 87.73
C 野牡丹 175.76 25 - 67.77
D 卷丹 172.21 25 6.48 69.12
E 杭白菊 215.84 29 12.60 87.83
F 黄花菜 210.02 29 7.00 83.56
G 望江南 199.66 23 4.00 77.23
4 小结

本研究表明,银杏林下种植花卉能够产生生态效益、景观效益和经济效益。7种花卉绿化荒山、涵养水源,有效缓解银杏园的水土流失。不同层次的植物充分利用了自然空间资源,形成生物多层结构。7种花卉在花季争相开放、色彩绚丽,为银杏园增添了一抹亮色,极具景观色彩。该生态园以往经济收益主要是银杏果实,种植花卉后,增加了林下花卉收益,利润显著增加,农民收入提高。今后可进一步发展花卉副产品,如卷丹鳞茎加工成百合饮品、百合米粉,杭白菊加工成干花、花茶等等,提高经济收益。7种林下栽植花卉中,杭白菊与野鸦椿、黄栀子、野牡丹、卷丹、黄花菜、望江南相比较,生态效益、景观效益、经济效益最为突出,可选择其作为生态园水土流失治理和林下花卉种植集成与示范重点花卉。

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