蘋果幼園套種大豆模式對產(chǎn)量及農(nóng)田環(huán)境的影響

屈洋 王可珍 康軍科 梁福琴

摘要：旨在為蘋果幼園生產(chǎn)大豆提供依據(jù)。以‘秦豆12’為材料，果樹行間套種5行（處理1）、4行（處理2）和3行（處理3）并以不套種為對照，探究不同處理條件下的大豆產(chǎn)量、農(nóng)田土壤特性、雜草數(shù)量和農(nóng)田小氣候。結果表明：1齡、2齡和3齡果園中處理1、處理2和處理3產(chǎn)量分別最高，且隨著樹齡的增加，同一處理產(chǎn)量邊際效應降低；與不套種大豆相比，套種大豆可使土壤容重降低8.33%，土壤含水量增加13.08%，土壤有機質、速效N和速效K分別提高16.67%、20.33%和9.35%，雜草減少58.10%和相對濕度增加4.47%，并可實現(xiàn)160.90%的利潤率。蘋果幼園套種大豆具有明顯的經(jīng)濟效益和生態(tài)效應，1齡果園行間套種5行、2齡果園行間套種4行和3齡果園行間套種3行具有明顯的產(chǎn)量和效益優(yōu)勢。

關鍵詞：蘋果幼園；大豆；種植模式；套種；產(chǎn)量；農(nóng)田環(huán)境

中圖分類號：S318文獻標志碼：A論文編號：cjas20200100005

Young Apple Orchard Intercropping Soybean： Effects on Soybean Yield and Farmland Environment

Qu Yang1， Wang Kezhen1， Kang Junke1， Liang Fuqin2

（1Baoji Academy of Agricultural Sciences， Qishan 722499， Shannxi， China； 2Yanan Institute of Agricultural Sciences， Yanan 716000， Shannxi， China）

Abstract： The aim is to provide a theoretical basis for soybean production in the young apple orchards.‘Qindou 12’was used as material， and three treatments were set up， including intercropping 5 rows soybean（treatment 1）， intercropping 4 rows soybean （treatment 2）， intercropping 3 rows （treatment 3） and no intercropping as the control （CK）. The soybean yield， soil traits， weed amount， and agricultural microclimate were studied in different treatment conditions. Results showed that treatment 1， treatment 2， treatment 3 had the highest yield in 1- year， 2- year， 3- year orchard， respectively. The yield marginal effect of the same treatment decreased as apple tree-age increased. Compared with CK， intercropping soybean in apple orchard decreased soil volume weight by 8.33%， increased soil moisture content by 13.08%， improved soil organic matter， available N， and available K by 16.67%， 20.33%， and 9.35%， respectively， reduced weed amount by 58.10%， increased the relative humidity by 4.47%， and obtained 160.90% of profit rate. Intercropping soybean in young apple orchard had obvious economic benefit and ecological efficiency， and significant advantages of yield and benefit were found when intercropping 5 rows soybean in 1-year orchard， intercropping 4 rows soybean in 2-year orchard， and intercropping 3 rows soybean in 3-year orchard.

Keywords： Young Apple Orchard； Soybean； Planting Pattern； Intercropping； Yield； Farmland Eenvironment

0引言

蘋果是中國重要的果樹種類之一，具有營養(yǎng)豐富、經(jīng)濟與儲藏價值高，其主要種植在渤海灣地區(qū)、黃河古道地區(qū)，黃土高原地區(qū)和西南高原地區(qū)[1]。土壤肥沃的渭北黃土高原地區(qū)，以其光照足、海拔高等優(yōu)越的自然條件造就了“色澤艷麗、果肉香脆、酸甜適度、耐儲運”的優(yōu)質蘋果[2]。近年來，渭北黃土高原地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，果園面積達到59.75萬hm2，新增蘋果面積年均0.7萬hm2，成為該地區(qū)果農(nóng)收入的重要來源[3]。目前，隨著老齡蘋果園的升級改造和新建蘋果園的標準化管理，矮砧標準化果園建設成為主導模式。這種模式種植行株距較寬，地面空隙較大，有利于機械化管理和自然資源的高效利用，但是單一的種植模式使投入成本增加、資源利用效率低和生態(tài)效益不明顯，投入與產(chǎn)出的矛盾較為突出，未掛果的幼齡果園更甚。提高蘋果幼園的資源利用的效率，對于推進蘋果產(chǎn)業(yè)的未來發(fā)展具有重要意義。在果園中套種大豆[4]、套種豌豆、套種蠶豆、套種綠豆、套種苦蕎等[5]均可提高果園的經(jīng)濟收益；果園套種菜用大豆可改善果樹生長發(fā)育的環(huán)境、增加種植收益[6]；火龍果園套種大豆可使土壤有機質提高36.61%～42.62%，并可降低火龍果園溫度改善微生態(tài)環(huán)境，提高經(jīng)濟收益達到17.86%～24.93%[7]；枇杷園套種大豆可改善土壤肥力，全N、全P、全K均有所增加，并能促進枇杷幼樹生長，改善枇杷果品品質[8]。增加蘋果園掛果前收益是提升渭北地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助力，利用農(nóng)作系統(tǒng)是提升蘋果幼園前期收益的有效途徑[9]。目前，果園套種大豆是增加蘋果幼園前期收益的主要途徑[10-13]，不同幼齡蘋果園套種大豆條件下的高效種植模式以及對果園微生態(tài)環(huán)境的影響鮮見報道。本研究選擇‘秦豆12’為試驗材料，依據(jù)矮砧標準化蘋果幼園為基礎，探索不同幼齡蘋果園套種大豆的高效種植模式及生態(tài)效應，為渭北蘋果種植區(qū)套種大豆提供理論及技術參考。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗于2018年在寶雞市千陽縣南寨村（N 34.66°，E 107.18°，海拔883 m）標準化果園內(nèi)進行（行距3.5 m，株距1 m）。參試大豆品種為‘秦豆12’、種子來自寶雞市農(nóng)業(yè)科學研究院。試驗區(qū)年日照時數(shù)2122.2 h，年平均氣溫10.8℃，年均降水量653 mm；土壤為黃綿土，0～ 20 cm土層土壤有機質16.0 g/kg，全氮1.06 g/kg，有效磷22.7 mg/kg，速效鉀228 mg/kg和pH 8.06。

1.2試驗設計

1～3齡果樹行間種植大豆。處理1：果樹行間套種5行，小區(qū)面積9 m2（1.6 m×5 m）；處理2：果樹行間套種4行，小區(qū)面積6 m2（1.2 m×5 m）；處理3：果樹行間套種3行，小區(qū)面積4 m2（0.8 m×5 m）：CK：果樹行間不播種。隨機區(qū)組排列，3次重復，行距40 cm，株距15 cm。果園完成追肥和除草作業(yè)后趁墑播種，大豆苗期進行一次中耕除草后全生育期不追肥不除草，其他管理方式等同于大田。

1.3測定項目及方法

1.3.1產(chǎn)量的邊際效應在大豆成熟期，各處理分邊行和內(nèi)行隨機選取10株風干后測定籽粒產(chǎn)量，并全區(qū)收獲計產(chǎn)。產(chǎn)量邊際效應指數(shù)計算公式如式（1）～（3）[14]。

1.3.2土壤水分及養(yǎng)分含量測定大豆收獲40天后采用環(huán)刀法測定0～20 cm土層土壤容重，含水量和總孔隙度。采集0～20 cm土層土壤，每小區(qū)隨機選取3個樣點，混勻土樣，依據(jù)鮑士旦[15]方法室內(nèi)測定有機質、速效N、速效P和速效K。

1.3.3雜草及小氣候測定大豆花莢期于10：00時測定每小區(qū)行間雜草數(shù)量，然后計算雜草數(shù)，計算公式如式（4）。

大豆花莢期于14：00時分別測定大豆田和裸地0～ 20 cm的地溫、空氣相對濕度和室外溫度。

1.3.4效益分析成熟期對不同種植模式的大豆全區(qū)收獲計產(chǎn)，脫粒曬干后，按市場均價價格計算。種子，化肥、農(nóng)藥、人工等成本按實際支出計算。利潤為產(chǎn)值扣除生產(chǎn)成本所得。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進行數(shù)據(jù)整理和分析，利用DPS 7.05進行方差分析和Duncan法多重比較（P<0.05）。

2結果與分析

2.1不同種植模式的產(chǎn)量效應

蘋果幼園行間套種大豆的產(chǎn)量效應見表1。1齡果園中，套種大豆平均產(chǎn)量2625.8 kg/hm2，其中處理1產(chǎn)量與其他處理差異顯著（P<0.05），其次是處理2；2齡果園中，套種大豆平均產(chǎn)量2497.4 kg/hm2，其中處理2產(chǎn)量與其他處理差異顯著（P<0.05），其次是處理1；3齡果園中，套種大豆平均產(chǎn)量2384.65 kg/hm2，其中處理3產(chǎn)量與其他處理差異顯著（P<0.05），其次是處理2。

表2表明，1～3齡果園中，處理3的產(chǎn)量邊際效應最大（P<0.05），平均為33.82%，其次是處理2（14.34%），處理1最低（8.92%）；隨著樹齡的增加，同一處理產(chǎn)量邊際效應指數(shù)降低，處理3邊際效應指數(shù)降低最少1.1個點（CV=1.63），處理2為9.01個點（CV=31.41），處理1最多為9.92個點（CV=55.81）。

2.2不同種植模式的生態(tài)效應

2.2.1對土壤物理性狀及養(yǎng)分含量的影響不同處理的土壤容重、含水量和總孔隙度較對照差異顯著（表3）。不同處理土壤容重平均為1.03 g/cm3，較對照降低8.33%；土壤含水量平均為15.97%，較對照增加13.08%；平均總孔隙度為53.67%，較對照增加7.33%。

不同處理的土壤養(yǎng)分與對照存在差異（P<0.05），不同處理的平均土壤有機質含量為17.97 g/kg，較對照增加16.67%；速效N為108.9 mg/kg，較對照增加20.33%；速效K為296.33 mg/kg，較對照增加9.35%；速效P為14.47 mg/kg，較對照減少32.40%（表3）。

2.2.2對果園微生態(tài)環(huán)境的影響不同樹齡套種大豆可顯著抑制雜草生長（表4），不同處理雜草數(shù)量比對照減少38.57%～75.71%（P<0.05），不同處理平均雜草數(shù)量較對照減少58.10%。

氣溫、地溫和相對濕度也受到影響（表4），其中不同處理平均氣溫30.5℃，較對照降低5.57%；平均地溫為28.47℃，較對照降低5.43%；平均相對濕度為64.1%，較對照增加4.47%。

2.3不同種植模式的經(jīng)濟效應

不同幼齡蘋果園最優(yōu)種植模式的種植效益見表5。不同處理在1～3齡蘋果幼園產(chǎn)值明顯，1～3齡總產(chǎn)值31229.4元/hm2，平均產(chǎn)值10409.8元/hm2，且對照在果園幼齡期間沒有實際收入，處理的產(chǎn)值增加明顯。不同處理的總利潤為19259.4元/hm2，平均利潤為6419.8元/hm2，實現(xiàn)平均利潤率160.90%，效益明顯。

3討論

3.1不同幼齡蘋果園套種大豆的高效種植模式

果園建成初期幼樹樹體小，果園內(nèi)有大量的空隙空間和自然資源可供利用來提高果園前期的收益，對于矮砧的標準化蘋果園，定植后3齡后就開始掛果，1～ 3齡蘋果園前期投入大、生產(chǎn)成本高[16]，選擇合適的作物和研發(fā)高效的種植模式是增加這一時期收益的關鍵。本研究表明，定植后1齡蘋果園套種5行大豆、2齡蘋果園套種4行大豆、3齡蘋果園套種3行大豆具有一定的比較優(yōu)勢，說明不同幼齡蘋果園套種大豆高效種植模式存在差異，樹體的增長可限制套種大豆的高效模式，且隨著樹體的增長蘋果幼園套種大豆的高效模式不是唯一的。不同幼齡蘋果園套種大豆的邊際效應存在差異，隨著樹齡的增加同一處理的邊際效應不斷下降，處理1和處理2下降最明顯，表明樹體的增加會導致大豆邊行對產(chǎn)量的貢獻逐漸減弱；處理3下降較弱，表明1～3齡樹體的增加對處理3的影響不顯著，這一結果可能與隨著樹齡的增加幼樹和大豆的對光熱資源[17]、土壤養(yǎng)分資源[18]和土壤水分資源[19]的競爭有關。

3.2不同幼齡蘋果園套種大豆的土壤環(huán)境

土壤是植物生長的載體，良好的土壤環(huán)境是植物生長發(fā)育的前提[20]。本研究表明，蘋果幼園套種大豆可形成一個良性的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，大豆依靠自身根系的穿插、擠壓優(yōu)勢[21]，可使果園耕層土壤容重降低、孔隙度增加，從而提高了田間的土壤含水量，有利于果園涵養(yǎng)水源。同時，蘋果幼園套種大豆可增加幼樹行間的植生覆蓋、成熟后枯葉、秸稈和根茬覆蓋為土壤微生物創(chuàng)造了良好的發(fā)育環(huán)境，可使果園的土壤有機質和有效養(yǎng)分增加，其中速效N增加可能與大豆自身根瘤固氮作用[22]和蘋果幼樹對大豆根區(qū)氮素競爭有關[23]，速效K的增加可能與套種大豆降低了土壤的pH增加了K的移動性和溶解性有關[24]。但是，速效P含量降低可能與大豆對P元素的需求較多有關[25]。

3.3不同幼齡蘋果園套種大豆的氣候環(huán)境及效益

農(nóng)田小氣候是植物生長的外在環(huán)境，優(yōu)良的環(huán)境條件是提高植物的產(chǎn)量和品質的基礎[26]。本研究表明，蘋果幼園套種大豆可提高果園的相對濕度，降低氣溫和耕層地溫，有效的緩解高溫熱害對果園造成的生長停滯[27]。通過套種大豆和雜草的種間競爭作用[28]，可有效抑制雜草的生長和繁殖，減少單位面積上雜草的發(fā)生量，降低了蘋果幼園的除草成本。同時，蘋果幼園套種大豆可增收一季大豆，且投入少，成本低，具有顯著的經(jīng)濟效益，對于增加幼齡蘋果園收益具有重要作用。由于樹齡的不斷增長導致行間遮蔭效果不斷加劇[29]、大豆和果樹的根系重疊[30]、使蘋果幼樹和大豆對資源的競爭惡化[31]，且果園管理以及機械化操作的要求[32]，建議3齡以上開始掛果的矮砧標準化蘋果園不套種大豆。

4結論

蘋果幼園套種大豆可使農(nóng)田土壤容重降低8.33%、分別增加土壤水分、有機質和農(nóng)田相對濕度13.08%、16.67%和4.47%，并可使農(nóng)田雜草減少58.10%，可有效改善農(nóng)田土壤特性和農(nóng)田微環(huán)境；1齡/ 5行、2齡/4行和3齡/3行產(chǎn)量分別為2750.70kg/hm2、2564.10 kg/hm2和2497.55 kg/hm2，可實現(xiàn)160.90%的平均利潤率，具有明顯的產(chǎn)量和效益優(yōu)勢。

參考文獻

[1]程存剛，趙德英.新形勢下中國蘋果產(chǎn)業(yè)的發(fā)展定位與趨勢[J].中國果樹，2019（1）：1-7.

[2]趙政陽，戴軍，王雷存.陜西蘋果產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及國際競爭力分析[J].西北農(nóng)業(yè)學報，2002，11（4）：108-111.

[3]盧新智.陜西蘋果大產(chǎn)業(yè)大經(jīng)營[J].西北園藝（果樹），2019（2）：46-48.

[4]姚啟太.蘋果幼園套種大豆栽培技術[J].農(nóng)業(yè)科技與信息，2009（13）：13-14.

[5]王蕾.林果間套小雜糧（豆）主要模式及種植技術的分析[J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2019（7）：192-193.

[6]張偉梅，葉偉其，呂周林，等.山地幼齡果園套種大豆技術及實施效益[J].福建果樹，2010（3）：33-35.

[7]匡石滋，田世堯，段冬洋，等.火龍果與大豆間作效應分析[J].中國農(nóng)學通報，2015，31（25）：128-132.

[8]蔣際謀，鄭少泉，劉友接，等.幼齡枇杷園套種科雜1號大豆的效應[J].亞熱帶植物科學，2000，29（4）：5-8.

[9]劉惠榮，李茹，吳菊梅，等.果樹幼園套種大豆高產(chǎn)高效栽培技術[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，2014，60（11）：113-114.

[10]劉琦，劉延軍，梁福琴.陜西省果樹幼園套種大豆高產(chǎn)栽培技術[J].陜西農(nóng)業(yè)科學，2013，59（4）：254-255，257.

[11]許華森，云雷，畢華興，等.核桃-大豆間作系統(tǒng)細根分布及地下競爭[J].生態(tài)學雜志，2012，31（7）：1-5.

[12]匡石滋，張金妹，田世堯，等.香蕉與大豆間作效應研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學，2011，38（7）：63-65.

[13]黎健龍，涂攀峰，陳娜，等.茶樹與大豆間作效應分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（7）：2040-2047.

[14]屈洋，蘇旺，李翠，等.陜北半干旱區(qū)溝壟覆膜集水模式下糜子邊際效應及生理特性[J].應用生態(tài)學報，2014，25（3）：776-782.

[15]鮑士旦.土壤農(nóng)化分析[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2000：22-18.

[16]宋來慶，趙玲玲，李美玲，等.煙臺市新植矮砧蘋果園發(fā)展現(xiàn)狀、存在問題與建議[J].煙臺果樹，2018，3：26-29.

[17]廖文超，畢華興，高路博，等.蘋果-大豆間作系統(tǒng)光照分布及其對作物的影響[J].西北林學院學報，2014，29（1）：25-29.

[18]廖文超，畢華興，高路博，等.晉西蘋果與大豆間作系統(tǒng)土壤養(yǎng)分分布特征[J].水土保持通報，2014，34（3）：252-256.

[19]廖文超，畢華興，趙云杰，等.晉西蘋果+大豆間作土壤水分分布及其對大豆生長的影響[J].中國水土保持科學，2014，12（1）：24-28.

[20]李小英，段爭虎.黃土高原土壤水分與植被相互作用研究進展[J].土壤通報，2012，43（6）：1508-1514.

[21]王國義，沈昌蒲.大豆對耕層土壤物理性狀的影響[J].東北農(nóng)學院學報，1992，23（2）：121-128.

[22]黎健龍，涂攀峰，陳娜，等.茶樹與大豆間作效應分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學，2008，41（7）：2040-2047.

[23]Corre-Hellou G， Fustec J， Crozat Y. Interspecific competition for soil N and its interaction with N2 fixation， leaf expansion and crop growth in pea- barley intercrops[J]. Plant and Soil，2006（282）：195-208.

[24]李娟，林位夫，周立軍，等.成齡膠園間作不同豆科作物對土壤養(yǎng)分的影響[J].熱帶農(nóng)業(yè)科學，2014，34（7）：5-11.

[25]丁洪，李生秀.磷素營養(yǎng)與大豆生長和共生固氮的關系[J].西北農(nóng)業(yè)大學學報，1998，26（5）：67-70.

[26]張盼盼，周瑜，宋慧，等.不同肥力水平下糜子生長狀況及農(nóng)田小氣候特征比較[J].應用生態(tài)學報，2015，26（2）：473-480.

[27]許華森，畢華興，高路博，等.晉西黃土區(qū)蘋果+大豆間作系統(tǒng)小氣候及其對作物生產(chǎn)力的影響[J].水土保持研究，2014，12（2）：9-15.

[28]Bilalis D， Papastylianou P， Konstantas A， et al. Weed- suppressive effects of maize- legume intercropping in organic farming[J]. International Journal of Pest Management，2010，56（2）：173-181.

[29]Jensen E S. Grain yield， symbiotic N2 fixation and interspecific competition for inorganic N in pea-barley intercrops [J]. Plant and soil，1996，182（1）：25-38.

[30]許華森，畢華興，高路博，等.晉西黃土區(qū)果農(nóng)間作系統(tǒng)根系生態(tài)位特征[J].中國農(nóng)學通報，2013，29（24）：69-73.

[31]高路博，畢華興，許華森，等.晉西蘋果-大豆間作土壤水分的時空分布特征[J].水土保持通報，2014，34（6）：327-337.

[32]趙霞霞，張江洪，王斌，等.延安山地蘋果園管理措施[J].寧夏農(nóng)林科技，2018，59（12）：33-34.