套種矮桿作物對低齡花椒園的影響

祝曉云，張開艷，陳春旭，鄭 宇，劉玉倩，覃 成,3，展茂魁

（1.遵義職業(yè)技術(shù)學院 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)系，貴州遵義 563000；2.遵義華邦農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司，貴州遵義563000；3.遵義市農(nóng)業(yè)科學研究院，貴州遵義 563000；4.遵義市林業(yè)科學研究所，貴州遵義 563000；5.貴州大學 昆蟲研究所，貴州貴陽 550025）

花椒（Zanthoxylum bungeanum）為蕓香科（Rutaceae）花椒屬落葉小喬木，耐旱喜陽，在我國各地均有栽種，產(chǎn)地北起東北南部，東南至江蘇、浙江沿海地帶，南至五嶺北坡，西南至西藏東南部[1]?；ń饭胨幨臣嬗?，有治療胃腹冷痛、溫中行氣的功能，可用作表皮麻醉劑，還是一種常見的佐料[2]。低齡純花椒園群落結(jié)構(gòu)簡單，行間距較大，在生長前、中期行間雜草叢生，除草成本高，加上雨水的沖刷極易造成水土流失等生態(tài)環(huán)境問題，影響花椒生長。通過低齡花椒-矮桿作物復合種植，可提高短期土地綜合利用率，又可解決水土流失等問題；花椒與馬鈴薯（Solanum tuberosum）、紫蘇（Perilla frutescens）和黃豆（Glycine max）復合種植，可增加園地植物多樣性，改善園內(nèi)小氣候，立體利用光、空間、水和土壤等自然資源，顯著提高生態(tài)與經(jīng)濟效益[3]；花椒套種黃豆能獲得黃豆短期收益，還可增強花椒光合作用，促進花椒生長[4]。

花椒系淺根系作物且抽出的嫩芽和嫩葉極易受棉蚜危害，土壤表層環(huán)境與營養(yǎng)及棉蚜數(shù)量對花椒的影響較大。關(guān)于套種矮桿作物對低齡花椒園土壤表層環(huán)境和棉蚜數(shù)量的影響鮮有報道。花椒與矮桿作物復合種植既要考慮山地特色農(nóng)業(yè)現(xiàn)狀，又要考慮生態(tài)和經(jīng)濟效益。本研究選擇綜合效益相對較高的白及（Bletilla striata）、玉竹（Polygonatum odoratum）、黃豆（Glycine max）和花生（Arachis hypogaea）4 種矮桿作物，開展花椒與4 種作物的復合種植試驗，分析復合種植對花椒生長、土壤表層理化性質(zhì)、花椒品質(zhì)和棉蚜數(shù)量的影響，為充分利用土地資源、提高短期土地綜合利用率和增加低齡期花椒園收入提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在貴州省遵義市綏陽縣大路槽鄉(xiāng)文星村新合組花椒園（107°16′E，27°59′N）進行，平均海拔891 m，為亞熱帶季風性濕潤氣候，年均氣溫15.5 ℃，年均降水量1 057.4 mm，雨熱同期；土壤類型為黃壤；平均坡度15°。主栽品種為遵義本地紅花椒；移栽時統(tǒng)一剪為株高50 cm，僅留主干，無分枝，單株莖基徑約2 cm。2017年12月，移栽花椒苗，株行距3 m×3 m，樹形為低干簡化自然開心形。田間管理按綠色食品管理標準進行。

1.2 試驗設(shè)計

2018年3月，在花椒行間套種白及（BJ）、玉竹（YZ）、黃豆（HD）和花生（HS）。所有套種作物的種子均由遵義華邦農(nóng)業(yè)科技開發(fā)有限公司提供，種子均經(jīng)前期催芽處理并播種。每種套種作物設(shè)置5個種植密度（表1）。共20 個處理，每處理3 次重復，周圍設(shè)保護行，共60 個小區(qū)。以花椒清耕園為對照（CK），清耕小區(qū)采用人工除草，每年除草3次。

表1 矮桿作物種植密度Tab.1 Planting densities of dwarf crops

1.3 試驗方法

1.3.1 花椒生長狀況調(diào)查

參照Shanmughavel 等[5]方法，采用5 點取樣法在每個小區(qū)測定花椒株高、莖基徑和冠幅，計算均值。

1.3.2 土壤表層溫度調(diào)查

參照吉爽秋等[6]方法，花椒采摘前期，在無露水天氣的6:00、12:00 和18:00，采用5 點取樣法，使用鐵鏟在各種植模式最佳種植密度小區(qū)對角線交叉處挖深度為20 cm 剖面，采用直角地溫計測定5、10和15 cm土層的土壤溫度，計算均值。

1.3.3 土壤表層含水率調(diào)查

基于1.3.2，取5、10 和15 cm 處土壤樣品，混勻后放入編號的自封袋中，帶回實驗室稱重并記錄；稱重后放入烘箱，在105 ℃恒溫條件下烘至恒重，再次稱重并記錄；采用烘干法[7]求土壤含水率（%），計算均值。

土壤含水率=（原土重-烘干土重）/烘干土重×100%

1.3.4 土壤表層總孔隙度調(diào)查

基于1.3.2，取5、10 和15 cm 處土壤樣品，剔除石塊和植物殘根等雜物，混合裝入塑封保鮮袋帶回實驗室，參照《土壤理化分析》的方法[8]，測定并計算土壤總孔隙度，計算均值。

1.3.5 花椒品質(zhì)檢測

在各種植模式最佳種植密度小區(qū)內(nèi)隨機采集5棵花椒樹東、南、西、北和中部各500 g 花椒果實，每小區(qū)取2 500 g，帶回實驗室，測定揮發(fā)油總含量和酰胺類物質(zhì)含量；其中，揮發(fā)油總含量采用水蒸氣蒸餾法[9]提取并測定；酰胺類物質(zhì)含量采用氣相色譜及氣質(zhì)聯(lián)用檢測法[10]測定。

1.3.6 棉蚜數(shù)量調(diào)查

棉蚜數(shù)量的統(tǒng)計參照王進闖等[11]調(diào)查方法。在各種植模式最優(yōu)佳種植密度小區(qū)內(nèi)，選5 個10 m ×10 m 的樣方，采用隨機取樣的方法在樹體和樹冠周圍觀察棉蚜。在每株樹東、西、南、北和中5 個方位的上、中和下3個層次，環(huán)繞1周，目測2 min，查找棉蚜。統(tǒng)計4個方位10片葉子上棉蚜的數(shù)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用WPS 2019 軟件統(tǒng)計數(shù)據(jù)并作圖；采用SPSS 17.0軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 復合種植對花椒生長的影響

復合種植模式下，花椒的生長優(yōu)于CK；花椒的生長狀況隨種植密度的增加呈先上升后下降的趨勢；套種黃豆，花椒生長最優(yōu)（圖1 ～3）。各復合種植模式下，花椒的株高、莖基徑和冠幅均在株行距為0.25 m × 0.35 m 時最高。株行距為0.25 m × 0.35 m時，花椒株高表現(xiàn)為套種黃豆（2.27 m）＞套種花生（1.69 m）＞套種玉竹（1.36 m）＞套種白及（1.28 m），均顯著高于CK（P＜0.05）；花椒莖基徑表現(xiàn)為套種黃豆（5.55 cm）＞套種花生（5.28 cm）＞套種玉竹（3.12 cm）＞套種白及（2.95 cm），均顯著高于CK（P＜0.05）；花椒冠幅表現(xiàn)為套種黃豆（0.66 m2）＞套種花生（0.54 m2）＞套種玉竹（0.41 m2）＞套種白及（0.39 m2），均顯著高于CK（P＜0.05）。

圖1 復合種植對花椒株高的影響Fig.1 Effects of compound planting on height of Z.bungeanum

圖2 復合種植對花椒莖基徑的影響Fig.2 Effects of compound planting on ground diameter of Z.bungeanum

圖3 復合種植對花椒冠幅的影響Fig.3 Effects of compound planting on crown width of Z.bungeanum

2.2 復合種植對土壤表層理化性質(zhì)的影響

與CK 相比，復合種植顯著降低土壤表層溫度（P＜0.05），顯著提高土壤表層含水量（P＜0.05），顯著增大土壤表層總孔隙度（P＜0.05）（圖4 ～6）。與CK相比，套種白及、玉竹、黃豆和花生，土壤表層溫度分別降低7.01%、7.36%、11.71%和10.36%；土壤表層含水量分別提高87.80%、87.41%、91.88%和87.06%；土壤表層總孔隙度分別增大9.36%、9.28%、10.57%和9.40%。在合理的套種密度下，套種矮桿作物可顯著改善土壤表層理化性質(zhì)，改善園內(nèi)小氣候。

圖4 復合種植對土壤表層溫度的影響Fig.4 Effects of compound planting on temperature of soil surface

圖5 復合種植對土壤表層含水量的影響Fig.5 Effects of compound planting on water content of soil surface

圖6 復合種植對土壤表層總孔隙度的影響Fig.6 Effects of compound planting on total porosity of soil surface

2.3 復合種植對花椒品質(zhì)的影響

揮發(fā)油、生物堿和酰胺類物質(zhì)是花椒化學成分的主要研究對象；其中，揮發(fā)油是其香氣成分，酰胺類物質(zhì)是其主要麻味成分，兩者是反映花椒內(nèi)在品質(zhì)的主要指標。復合種植對花椒揮發(fā)油總含量和酰胺類物質(zhì)含量均影響不顯著（圖7 ～8）。復合種植作為一種可短期內(nèi)提高土地綜合利用率的栽培方式，可推廣應(yīng)用。

圖7 復合種植對花椒揮發(fā)油含量的影響Fig.7 Effects of compound planting on volatile oil content of Z.bungeanum

2.4 復合種植對棉蚜數(shù)量的影響

復合種植對花椒枝條上的棉蚜數(shù)量影響顯著（P＜0.05）（圖9）。花椒枝條上的棉蚜數(shù)量表現(xiàn)為CK＞套種玉竹＞套種白及＞套種花生＞套種黃豆；與CK相比，套種玉竹、白及、花生和黃豆的棉蚜數(shù)量分別減少37.94%、35.57%、60.87%和54.86%。

圖8 復合種植對花椒酰胺類物質(zhì)含量的影響Fig.8 Effects of compound planting on content of acylamide substances of Z.bungeanum

圖9 復合種植對棉蚜數(shù)量的影響Fig.9 Effects of compound planting on number of A.gossypii

3 討論與結(jié)論

在實際生產(chǎn)中，常采取復合種植的方式實現(xiàn)土地的充分利用，并達到改善土壤環(huán)境和水土流失的目的[12]。本研究中，花椒與白及、玉竹、黃豆和花生復合種植時，花椒的生長優(yōu)于單一種植模式，且均在株行距為0.25 m×0.35 m 時表現(xiàn)最好。在進行花椒復合種植時，可優(yōu)先考慮0.25 m × 0.35 m 的株行距。植物根系在地里延伸可改善土壤結(jié)構(gòu)，增強土壤通透性，增加孔隙度，有助于土壤形成團粒結(jié)構(gòu)；凋落物腐爛后，有助于增強土壤持水能力，減小容重，提高孔隙度[13]。本試驗中，復合種植模式可顯著增加土壤表層含水量，增大土壤表層總孔隙度，降低土壤表層溫度，可能是因為復合種植模式土壤中的植物根系和凋落物均高于單一種植。本研究發(fā)現(xiàn)，在相同條件下，套種黃豆對花椒生長和土壤理化性質(zhì)的改善優(yōu)于白及、玉竹和花生，可能是因為黃豆根部有固氮作用[14]，有助于改良土壤，可為花椒根部提供額外的氮元素，促進其生長?？λ固氐貐^(qū)可耕作土地少，土壤貧瘠，推廣合理的復合種植模式可充分利用土地資源，提高經(jīng)濟效益，對發(fā)展喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)具有重要意義[15-16]。

復合種植不僅可增加生態(tài)系統(tǒng)的空間異質(zhì)性與復雜性，還可增加棲境的多樣性，調(diào)整生物生態(tài)位，改善整個群落的結(jié)構(gòu)[17-19]。本研究中，花椒-矮桿作物復合種植顯著降低了棉蚜的數(shù)量，可能是因為套種的矮桿作物可作為害蟲天敵的蜜源植物（煙蚜繭蜂（Aphidius gifuensis））和棲息場所（異色瓢蟲（Harmonia axyridis））[20]，增加花椒園中棉蚜天敵的豐富度和多樣性，補充或提供僑居寄主，擴大生態(tài)容量，增加天敵捕食棉蚜的幾率。棉蚜作為花椒生長中的常發(fā)性害蟲，在花椒-豆科（花生、黃豆）復合種植模式中，是否存在“推-拉效應(yīng)”，有待進一步研究和探索。

套種白及、玉竹、黃豆和花生4 種矮桿作物，花椒的生長均優(yōu)于清耕園；株行距為0.25 m × 0.35 m時，花椒的株高、莖基徑與冠幅均為各種植模式中最優(yōu)；與清耕園相比，復合種植的土壤表層溫度最多可降低11.71%，含水量最多可提高91.88%，孔隙度最多可增大10.57%，棉蚜數(shù)量最多可減少60.87%；套種對花椒揮發(fā)油和酰胺類物質(zhì)含量無明顯影響。復合種植可在低齡花椒園中推廣。