黃尚書,鐘義軍,葉 川,李小飛,武 琳,秦 超

(江西省紅壤研究所,江西 進賢 331717)

紅壤坡耕地間種壟作玉米//花生的產(chǎn)量表現(xiàn)及其種間競爭力的評定

黃尚書,鐘義軍,葉 川*,李小飛,武 琳,秦 超

(江西省紅壤研究所,江西 進賢 331717)

以花生單作和玉米單作為對照,設置玉米//花生平作、壟面花生//壟溝玉米和壟面玉米/壟溝花生3個間作處理,研究了不同間作處理對作物生物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)量的影響,分析了不同間作模式下作物的種間競爭力和經(jīng)濟效益。結果表明:不同間作處理中花生的生物產(chǎn)量與經(jīng)濟產(chǎn)量總體上低于花生單作處理的,而玉米則相反;不同間作處理的土地當量比以及花生相對于玉米的種間競爭力均以壟面花生//壟溝玉米處理為最大;在不同間作處理中，以壟面花生//壟溝玉米的經(jīng)濟效益和產(chǎn)投比最高,分別為1843.69元/hm2和1.07。

紅壤坡耕地;玉米；花生；間種壟作技術;產(chǎn)量;種間競爭力

紅壤區(qū)坡耕地占旱地面積的70%以上,是南方紅壤區(qū)重要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資源[1]。南方紅壤區(qū)豐富的水、熱資源使得該區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和經(jīng)濟發(fā)展?jié)摿薮骩2]。但長期以來，種植制度單一、土地不合理利用等因素,造成紅壤坡耕地生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益低下,成為制約南方紅壤區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

間套作系統(tǒng)通過不同作物在空間分布和養(yǎng)分需求等方面的優(yōu)勢互補,能有效地利用各種生長因子(光、水分、養(yǎng)分等)來獲得產(chǎn)量優(yōu)勢[3],對促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展有重要作用。壟作栽培有利于擴大土壤表面積、改善根際土壤的通氣性、增加田間的通風透光,可以加厚適于作物生長的熟土層,使土壤不易板結,能更有效地協(xié)調水、肥、氣、熱等環(huán)境因子的關系[4]。目前,針對間套作、壟作栽培單項技術對土壤理化性質及作物農(nóng)藝性狀的研究較多[5-6,12-13],但將這兩項技術結合起來進行研究相對較少。2014年,我們在充分研究間套作、壟作技術的基礎上,將相關技術進行改進、融合，提出了紅壤坡耕地間套種壟作技術。該技術在耕層構建、作物生境改善、空間利用等方面具有明顯優(yōu)點，可為紅壤坡耕地氣候生產(chǎn)力的發(fā)揮以及土壤障礙因子的消除提供一條新的途徑。

1 材料與方法

1.1 試驗區(qū)概況

試驗地位于距江西省紅壤研究所10 km的溫圳茶廠(N 28°19′29.7″,E 116°08′4.8″)附近。該地區(qū)氣候溫和、雨量豐富、日照充足、無霜期長,屬中亞熱帶季風氣候,年均降雨量1537 mm,年蒸發(fā)量1100～1200 mm;年均氣溫17.7～18.5 ℃,最冷月(1月)平均氣溫為4.6 ℃;最熱月(7月)平均氣溫28.0～29.8 ℃；地形為典型低丘,海拔25～30 m,坡度5°；土壤類型為第四紀紅粘土母質發(fā)育的紅壤。

1.2 試驗設計

供試花生品種為進賢多粒土花生,玉米品種為掖單13。試驗采用裂區(qū)設計,其中主處理為:花生單作(A1)、玉米單作(A2)、花生//玉米平作(A3)、壟面花生//壟溝玉米(A4)、壟面玉米//壟溝花生(A5)。副處理為:不覆蓋秸稈(B1)、秸稈覆蓋(B2),覆蓋量為2250 kg/hm2。各處理重復3次,共計32個小區(qū)，小區(qū)面積為3.3 m×10.0 m=33 m2?；ㄉ孕兄昃?3 cm×15 cm種植,玉米以行株距50 cm×40 cm種植。作物施肥水平按當?shù)厣a(chǎn)標準,其中花生肥料施用量為純氮118.3 kg/hm2、P2O545 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2,玉米施肥量為純氮278.4 kg/hm2(其中60%作為基肥)、P2O554 kg/hm2、K2O 180 kg/hm2,另外增施石灰2250 kg/hm2。A3、A4和A5處理以2行玉米∶4行花生(60 cm∶140 cm)的比例進行間作,其各小區(qū)分別種植20行花生和10行玉米;單作處理各小區(qū)分別種植30行花生和20行玉米。另外,A4和A5處理需在試驗前進行起壟,壟高均為20 cm,其中A4的壟面和壟溝寬分別為160 cm和40 cm,A5的壟面和壟溝寬分別為40 cm和160 cm。試驗于2015年4～8月進行,花生、玉米均在4月下旬播種,玉米于6月下旬收獲,花生于8月中旬收獲。

1.3 取樣方法

在花生、玉米成熟期采集植株樣品?；ㄉ⒂衩讍巫魈幚砻啃^(qū)隨機取植株樣品5株,間作處理則在每小區(qū)隨機取花生和玉米植株樣品各5株;取樣后,按根、莖、葉、果實分開,在105 ℃下殺青30 min后,繼續(xù)在75 ℃下烘至恒重,測定干物質重。在采收期測定小區(qū)花生莢果產(chǎn)量和玉米籽粒產(chǎn)量。

1.4 間作系統(tǒng)的土地當量比和種間競爭力計算

土地當量比LER=LP+LC,式中:LP=間種面積上花生產(chǎn)量÷單作花生產(chǎn)量;LC=間種面積上玉米產(chǎn)量÷單作玉米產(chǎn)量。

種間相對競爭力APC=AP-AC,式中:APC為花生相對于玉米的競爭力,AP=間種花生單產(chǎn)÷單作花生單產(chǎn);AC=間種玉米單產(chǎn)÷單作玉米單產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用Excel2003、Spss17.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,利用Origin8.1軟件進行制圖。

2 結果與分析

2.1 不同處理對作物生物產(chǎn)量的影響

如表1所示,花生飽果成熟期根、莖、葉和莢果的干物質量分別介于1.50～2.92、21.94～37.05、8.49～15.48、48.94～75.67g。從主處理來看,花生根、葉、莢果的平均干物質量均表現(xiàn)為間作處理低于花生單作,分別低11.82%、12.47%、18.68%;在不同間作處理中花生根、莖、葉、莢果干物質量均以A3處理為最低,以A4處理較高。從副處理來看,花生飽果成熟期各器官干物質量均表現(xiàn)為B2處理高于B1處理,差異性不盡相同。說明花生//玉米間作影響了花生各器官的生長,但通過與深松、起壟、稻草覆蓋等農(nóng)業(yè)措施相結合,可緩解花生與玉米的競爭壓力。

表1 不同處理下花生飽果成熟期各器官的干物質量 g

注:表中數(shù)據(jù)為平均值±標準差；同列數(shù)據(jù)后不同大寫字母表示不同副處理間差異顯著,不同小寫字母表示不同主處理間差異顯著。下同。

如表2所示,玉米完熟期根、莖、葉和苞果的干物質量分別介于14.51～17.20、62.71～83.74、44.89～65.45、268.35～303.52 g。從主處理來看,玉米完熟期根、葉和苞果的干物質量整體表現(xiàn)為間作處理(A3、A4、A5)高于或顯著高于玉米單作處理A2,而玉米完熟期莖干物質量表現(xiàn)為A5處理較高,A3處理較低。從副處理來看,玉米完熟期各器官的干物質量表現(xiàn)為B2處理高于或顯著高于B1處理?？梢?花生//玉米間作系統(tǒng)中玉米處于優(yōu)勢地位,以A5處理效果最好。

表2 不同處理下玉米完熟期各器官的干物質量 g

2.2 不同處理對作物經(jīng)濟產(chǎn)量的影響

如圖1所示,花生單位面積產(chǎn)量整體表現(xiàn)為花生單作高于花生間作,其中不同間作處理花生的單位面積產(chǎn)量以A4處理較高(4706.10 kg/hm2),以A3處理最低(4276.8 kg/hm2)；方差分析結果表明,不同間作處理的花生產(chǎn)量顯著低于花生單作處理的(P<0.05)。從副處理來看,僅花生單作處理的花生產(chǎn)量表現(xiàn)為B2顯著高于B1(P<0.05)。此外，玉米單位面積產(chǎn)量表現(xiàn)為玉米間作處理高于玉米單作處理,其中以A5處理最高,平均比A2高10.12%。

圖1 花生//玉米系統(tǒng)中作物的單位面積產(chǎn)量

2.3 不同間作處理對土地當量比和種間競爭力的影響

表3列出了不同間作處理的土地當量比LER及花生相對于玉米的種間競爭力APC。由表3可知,不同間作處理的土地當量比表現(xiàn)為A4≥A5>A3>1,說明花生//玉米間作系統(tǒng)對環(huán)境的資源利用效果較好,以花生//玉米間作壟作模式最佳。在花生//玉米間作系統(tǒng)中，花生相對于玉米的種間競爭力小于0,說明花生在該間作系統(tǒng)中處于競爭劣勢地位；但在A4處理中花生相對于玉米的種間競爭力最大,平均為-0.13,說明在壟面花生//壟溝玉米模式下花生的競爭劣勢最小,這種間作模式更適于花生生長。

表3 不同處理對土地當量比及種間競爭力的影響

注:LER為土地當量比,APC為花生相對于玉米的競爭力。

2.4 不同種植模式的經(jīng)濟效益對比分析

由表4可以看出：各主處理的純經(jīng)濟效益均表現(xiàn)為A1>A4>A5>A3>A2,其中間作處理中以A4的經(jīng)濟效益最好,平均達1843.69元/hm2,但仍比A1處理低786.57元/hm2;從副處理來看,B2的經(jīng)濟效益為1397.14～3058.50元/hm2,平均比B1高67%;在B1與B2副處理下，不同主處理的產(chǎn)投比均以A1最好,其中間作處理中以A4最好。

3 討論與結論

由于在花生//玉米間作系統(tǒng)中玉米是優(yōu)勢作物[7](本研究結果也證實了這點),同時花生具有固氮作用，可改善紅壤坡耕地的養(yǎng)分狀況,有利于玉米的生長，因此,在花生//玉米間作系統(tǒng)中,花生各器官的干物質量與產(chǎn)量等指標均不如花生單作下的,而玉米則正好相反。通過計算花生//玉米間作處理的土地當量比和種間競爭力發(fā)現(xiàn),壟面花生//壟溝玉米間作模式更有利于花生的生長和發(fā)育,主要原因在于花生//玉米間作與起壟措施相結合,使花生與玉米地上與地下生長空間相對錯開,特別是能改善光照與溫度條件[8],使兩種作物更加充分地利用環(huán)境光照、養(yǎng)分等資源，有效地促進了花生、玉米地上和地下部的生長、發(fā)育[9]。然而,農(nóng)民們?yōu)榱俗非蠼?jīng)濟效益而長期連作花生[10],導致各類間種模式的推廣力度不大。相關研究表明,花生長期連作會導致花生抗病蟲害能力下降、土壤中養(yǎng)分缺失、微生物群落結構失衡、土壤酶活性降低和根系分泌物毒性增強。據(jù)報道,連作一般減產(chǎn)8%～32%,連作年限愈長,減產(chǎn)愈重[11]。本項目提出的間作壟作模式的經(jīng)濟效益較花生//玉米平作好,以壟面花生//壟溝玉米的純經(jīng)濟效益最好,達1843.69元/hm2,僅比花生單作少524.06元/hm2。在花生//玉米間作系統(tǒng)中還可對兩種作物進行隔年換位種植,能進一步降低花生連作帶來的負面效應,從長遠來看其經(jīng)濟效益并不比花生單作差。另外,稻草秸稈覆蓋可改善土壤水分條件、養(yǎng)分狀況[14-15],能提高玉米和花生的產(chǎn)量,平均增幅達8.15%,可進一步提高花生//玉米間作系統(tǒng)的經(jīng)濟收益。因此,以壟面花生//壟溝玉米間作模式為代表的間作壟作深松技術具有一定的技術優(yōu)勢和良好的經(jīng)濟效益,結合稻草覆蓋等農(nóng)藝措施,可進一步提高間作的經(jīng)濟效益,是紅壤坡耕地值得推廣的間作技術。

表4 不同處理下作物生產(chǎn)的經(jīng)濟效益比較

注:玉米、花生的價格按2016年市場平均價格計算，分別為2.4、5.0元/kg；勞工價格為70元/工日；尿素2.4元/kg,鈣鎂磷肥0.5元/kg,氯化鉀2.2元/kg。

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(責任編輯:黃榮華)

Yield Performance and Interspecific Competitiveness of Crops in Maize-Peanut Intercropping with Ridge Tillage in Red Soil Slope Farmland

HUANG Shang-shu, ZHONG Yi-jun, YE Chuan*, LI Xiao-fei, WU Lin, QIN Chao

(Red Soil Research Institute of Jiangxi Province, Jinxian 331717, China)

Taking peanut monocropping and maize monocropping as controls, designing three intercropping treatments (maize-peanut intercropping without ridge, intercropping of ridge-surface peanut and ridge-ditch maize, and intercropping of ridge-surface maize and ridge-ditch peanut), the author studied the effects of different intercropping treatments on the biological yield and economic yield of crops, and analyzed the interspecific competitiveness and economic benefits of crops in various intercropping systems. The results showed that: the biological yield and economic yield of peanut in different intercropping treatments were generally lower than those in peanut monocropping treatment, while the results were on the contrary for maize; among various intercropping treatments, the intercropping of ridge-surface peanut and ridge-ditch maize obtained the maximum land equivalent ratio, the biggest interspecific competitiveness of peanut to maize, the highest economic benefit (1843.69 yuan/hm2), and the highest output-input ratio (1.07).

Red soil slope farmland; Maize; Peanut; Intercropping and ridge tillage technology; Yield; Interspecific competitiveness

2017-03-09

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項經(jīng)費項目(201503119)；江西省重點研發(fā)計劃項目(20161BBF60105)。

黃尚書(1989─),男,江西崇義人,助理研究員,碩士,主要從事紅壤水土保持研究。*通訊作者:葉川。

S513、S565.2

A

1001-8581(2017)07-0005-04