不同花生棉花間作配比下的土壤養(yǎng)分、作物產(chǎn)量和收益研究

楊菲，劉霞*，李海濤，楊中旭，張正

（1.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院玉米研究所／小麥玉米國家工程實驗室／農(nóng)業(yè)部黃淮海北部玉米生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實驗室，山東 濟(jì)南 250100；2.聊城市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院，山東 聊城 266109；3.山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)作物種質(zhì)資源研究所／山東省作物遺傳改良與生態(tài)生理重點(diǎn)實驗室，山東 濟(jì)南 250100）

間套作是我國傳統(tǒng)的種植技術(shù)，可以充分利用較少資源提高單位面積產(chǎn)出，同時產(chǎn)生多種生態(tài)效益，是一種利用生物多樣性的可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展模式［1，2］?；ㄉ?、棉花是山東省兩大農(nóng)作物，爭地矛盾日趨突顯。兩者對土壤營養(yǎng)元素需求不同：花生根系較棉花小，土壤養(yǎng)分吸收的種類和數(shù)量與棉花有很大差別；棉花根系龐大，吸收能力較強(qiáng)，長期單作、輪作必定會導(dǎo)致土壤中某些元素的損失［3，4］。因此，深入研究花生棉花間作下其土壤養(yǎng)分、產(chǎn)量表現(xiàn)和收益后擇優(yōu)推廣，對緩解棉油爭地矛盾、實現(xiàn)用地與養(yǎng)地結(jié)合尤為重要。

汪寶卿［5］、李海濤［6］等研究認(rèn)為，花生棉花8∶4大小幅間作種植，年際間換帶輪作，可作為鹽堿地棉花花生復(fù)合種植的最優(yōu)配置。慈敦偉［7］、牛銀亭［8］等研究認(rèn)為，單作條件下，花生產(chǎn)量和效益最高，棉花產(chǎn)量和效益最小，花生棉花6∶4等幅間作種植，可作為棉花花生復(fù)合種植技術(shù)的最佳株行配置。研究還發(fā)現(xiàn)，花生棉花4∶2間作棉花和花生干物質(zhì)最大增長速率均最高［9－11］。目前，關(guān)于花生棉花間作配比的研究多集中于間作配比優(yōu)化方面，研究結(jié)論也是眾說紛紜，而有關(guān)不同花生棉花間作配比下土壤養(yǎng)分含量的研究報道較少。為此，本試驗對不同花生棉花間作配比下的土壤養(yǎng)分含量、產(chǎn)量和收益進(jìn)行研究，以期為花生棉花間作地區(qū)肥料統(tǒng)籌施用及間作配比優(yōu)化提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2018年在山東省聊城市莘縣旭日種業(yè)示范園內(nèi)進(jìn)行。試驗田平整，排灌方便，前茬為空白地，耕層土壤有機(jī)質(zhì)含量1.03%、全氮0.12%、速效氮51.03 mg／kg、速效磷25.38 mg／kg和速效鉀80.09 mg／kg。

1.2 試驗設(shè)計與田間管理

供試花生品種為花育36，棉花品種為邯258。試驗設(shè)5種種植模式，分別為花生單作、棉花單作、花生棉花4∶2間作（4行花生＋2行棉花，下稱4∶2間作）、花生棉花4∶4間作（4行花生＋4行棉花，下稱4∶4間作）和花生棉花6∶4間作（6行花生＋4行棉花，下稱6∶4間作）。

花生為壟作覆膜一壟雙行栽培，壟距90 cm，穴距16 cm，每穴2株，密度13.75萬穴／hm2。棉花為平作覆膜栽培，平均行距80 cm，株距20 cm，密度6.25萬株／hm2。隨機(jī)區(qū)組排列，重復(fù)3次。其它田間管理措施均與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤養(yǎng)分含量測定 花生和棉花收獲后，各處理均取中間種植帶0～20 cm耕層土樣，測定其土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、速效鉀含量。

1.3.2 花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 收獲時取樣調(diào)查花生單株果重。莢果曬干后測定百果重、百仁重和出米率。各處理均取小區(qū)中間種植帶花生收獲，計算理論產(chǎn)量和實際產(chǎn)量。

1.3.3 棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素 棉花成熟后，于棉株中部第1～2個果節(jié)摘收充分吐絮棉鈴，每株1～2個鈴，測定單鈴重、單株鈴重，再用0.1 g天平稱取50個曬干棉鈴的籽棉重量，計算平均單鈴籽棉重。之后用皮輥機(jī)軋花后測定計算衣分（%）和子指（g），計算平均單株皮棉重。分區(qū)計產(chǎn)，僵瓣棉花單獨(dú)收獲，計算僵瓣率。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同花生棉花間作處理的土壤養(yǎng)分含量分析

2.1.1 土壤有機(jī)質(zhì)含量 由表1可見，花生帶中，花生棉花6∶4間作處理的有機(jī)質(zhì)含量顯著高于花生單作，提高15.49%；而4∶2和4∶4間作的有機(jī)質(zhì)含量則低于花生單作，但差異未達(dá)顯著水平。棉花帶中，除花生棉花4∶2間作處理的有機(jī)質(zhì)含量表現(xiàn)為間作低于棉花單作外，4∶4和6∶4間作的有機(jī)質(zhì)含量均高于棉花單作，分別提高7.00%和1.40%，處理之間差異不顯著。說明，適度擴(kuò)大花生棉花間作的花生帶幅寬，有利于提高土壤有機(jī)質(zhì)含量。

2.1.2 土壤全氮含量 花生帶中，花生棉花4∶2和4∶4間作處理的全氮含量均顯著低于花生單作，降幅分別為11.59%和7.97%，而6∶4間作的全氮含量顯著高于花生單作，增加13.04%。棉花帶中，4∶2及6∶4間作處理均降低土壤全氮含量，降幅介于3.42%～6.16%之間，且兩種間作配比處理差異顯著（表1）。

2.1.3 土壤有效磷含量 間作對土壤有效磷含量的影響較大（表1）。花生帶中，花生棉花4∶2和4∶4間作處理的有效磷含量低于花生單作，降幅分別為28.54%和1.26%，而6∶4間作的有效磷含量顯著高于花生單作，增加92.65%。說明，隨著花生幅寬的加大，花生帶土壤有效磷含量呈逐漸升高趨勢。棉花帶中，除花生棉花4∶4間作處理的有效磷含量顯著低于棉花單作外，4∶2和6∶4間作處理的有效磷含量均顯著高于單作棉花，增幅分別為17.50%和16.93%。

2.1.4 土壤速效鉀含量 花生帶中，間作處理的速效鉀含量均顯著高于花生單作，增幅以花生棉花6∶4間作處理最大，達(dá)72.35%，另兩處理分別增48.65%和43.80%。棉花帶中，除6∶4間作處理的速效鉀含量高于棉花單作外，4∶2和4∶4間作的速效鉀含量均低于棉花單作，降幅分別為17.36%和6.28%（表1）。

表1 不同處理的土壤養(yǎng)分含量

2.2 不同花生棉花間作處理的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素表現(xiàn)

2.2.1 花生產(chǎn)量及其構(gòu)成因素表現(xiàn) 由表2可見，花生單株果重以花生棉花6∶4間作處理最大達(dá)1 127.70 g，比花生單作提高4.22%；4∶4間作處理單株果重最低，為992.70 g，比花生單作降低8.25%，差異顯著。百果重和百仁重則均以單作最高。出米率則以4∶4處理最高，但處理間差異均未達(dá)顯著水平。間作處理花生的理論產(chǎn)量均高于單作，且以6∶4處理最高，比單作高17.27%，但處理間差異不顯著。實際產(chǎn)量則表現(xiàn)為間作處理均顯著低于單作，降幅最大的是4∶4處理，較單作降59.55%。究其原因，可能是間作處理的花生種植穴數(shù)低于單作所致。

表2 花生棉花間作下的花生產(chǎn)量及其相關(guān)性狀

2.2.2 棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素表現(xiàn) 由表3可知，花生棉花間作對棉花單株鈴重、單鈴重、單株皮棉重和衣分影響較小，處理間差異均不顯著。但間作可顯著降低棉花的僵瓣率，其中以花生棉花4∶2間作處理降幅最大，達(dá)67.91%，其次是6∶4和4∶4處理，降幅分別為48.78%和46.17%，各間作處理間差異較小。間作處理的棉花理論產(chǎn)量均顯著高于單作，提高43.20%以上。各間作處理的棉花實際產(chǎn)量均顯著低于單作，這主要是由間作棉花的種植密度低于單作所致。

表3 花生棉花間作下的棉花產(chǎn)量及其相關(guān)性狀

2.3 不同花生棉花間作處理的總收益分析

由表4看出，無論是花生還是棉花，間作處理的總收益均高于單作，且以棉花單作的總收益最低，花生棉花4∶2間作的總收益最高，與其它處理差異顯著。其中，花生棉花4∶2間作的總收益達(dá)38 025.0元／hm2，分別較花生、棉花單作提高19.41%和39.59%；其次是6∶4間作處理，分別較花生、棉花單作提高12.30%和31.28%。

表4 不同花生棉花間作模式的收益情況 （元／hm2）

3 討論與結(jié)論

李清曼［12］、葉樂士［13］等研究表明，在合理的花生棉花間作條件下，花生能利用棉花活化的土壤磷，棉花則能充分利用花生固定的氮，從而使土壤養(yǎng)分有一定的互補(bǔ)作用。本研究表明，與花生單作相比，花生棉花6∶4間作可顯著提高土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷和速效鉀含量，而4∶2和4∶4間作則降低土壤有機(jī)質(zhì)、全氮和有效磷含量。對棉花來說，花生棉花6∶4間作亦可提高土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀含量，且全氮含量降低較小。說明，合理的花生棉花間作有利于補(bǔ)償土壤有機(jī)質(zhì)、有效磷和速效鉀的損失，但對全氮的消耗較大，后續(xù)管理過程中應(yīng)適度增加氮肥的投入量。

此外，前人研究發(fā)現(xiàn)，間作提高花生對光的利用，使單株總果數(shù)有所增加，最終提高產(chǎn)量［14－16］。慈敦偉等［7］研究指出，花生棉花間作使花生飽果數(shù)減少，百果重和百仁重增加；棉花單株鈴數(shù)減少，鈴重增加。本研究表明，與花生單作相比，花生棉花間作可提高花生的單株果重（4∶4間作處理除外），降低百果重和百仁重，這與前人的結(jié)論不太一致；但與棉花單作相比，花生棉花間作提高棉花的單株鈴重和單鈴重，這與前人的結(jié)果基本一致。說明花生棉花間作是一種動態(tài)種植模式，不能單純地用某個指標(biāo)去衡量它的優(yōu)劣，但無論是對花生還是棉花來說，間作處理有助于提高作物單株產(chǎn)量，間作時適當(dāng)增加花生帶寬，可能更有利于提高單位面積總種植收益。

綜合考慮不同花生棉花間作下的土壤養(yǎng)分含量、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)，認(rèn)為花生棉花6∶4間作為優(yōu)化配比方案。