不同膠園間作模式比較研究①

周立軍 潘 劍 黃堅(jiān)雄 鄭定華 袁淑娜 李 娟 陳俊明 桂 青 林位夫

(中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所/省部共建國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地-海南省熱帶作物栽培生理學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部儋州熱帶作物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站 海南海口571101)

膠園間作可大幅增加膠園產(chǎn)出，是快速有效增加膠園效益的重要措施［1-3]，現(xiàn)有膠園間作生產(chǎn)主要在幼齡膠園內(nèi)進(jìn)行，如間作菠蘿［4]、香蕉［5]、甘蔗等［6]，或在蔭蔽度較小的成齡膠園間作少量耐蔭作物，如益智［7]、砂仁［8]等，存在可間作時(shí)間短、可間種作物種類(lèi)少、間作物產(chǎn)品市場(chǎng)容量有限等問(wèn)題［3]，難以按市場(chǎng)需求開(kāi)展膠園間作生產(chǎn)，導(dǎo)致目前絕大部分膠園林蔭地等未被利用。因此，如何長(zhǎng)期穩(wěn)定地發(fā)展膠園林下經(jīng)濟(jì)，增加膠園產(chǎn)值和農(nóng)民收入是困擾我國(guó)植膠生產(chǎn)的難題。

為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期規(guī)模化地發(fā)展膠園林下間作生產(chǎn)，許多學(xué)者通過(guò)調(diào)整橡膠樹(shù)種植形式，如寬行、寬窄行、叢種模式，來(lái)增加膠園光照的探索研究。如籬笆式（2～3 m×14 m～16 m），在寬行間種茶樹(shù)或咖啡［9]，或采用寬窄行種植形式2～3 m×（2～5 m＋15～18 m），間作物有茶和咖啡［9-12]，或叢栽種植形式（1.2 m×4）×4 m×14～18 m，在寬行中間種植茶、咖啡、胡椒等［13]。這些形式雖然在一定程度上改善了利用膠園內(nèi)光照條件，但其有效間作期短或橡膠大幅減產(chǎn)［14]。主要原因是膠園內(nèi)光照等環(huán)境條件有規(guī)律性或不確定性的變化，且其與橡膠樹(shù)樹(shù)冠生長(zhǎng)習(xí)性有關(guān)。因此，如何改善膠園內(nèi)光照條件，延緩膠園郁閉進(jìn)程，是實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期規(guī)模化間作的關(guān)鍵。

本研究在前期調(diào)研的基礎(chǔ)上，通過(guò)選用直立型樹(shù)形橡膠樹(shù)品種，并結(jié)合寬窄行種植形式，提出建立膠園全周期間作模式膠園［15]，并在膠園林下開(kāi)展了大量的間作試驗(yàn)研究，期望能有效改善膠園光照條件，為膠園長(zhǎng)期間作提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 材料

橡膠樹(shù)品種‘熱研72059’，袋苗或裸根芽接樁。試驗(yàn)地點(diǎn)位于海南省儋州市中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場(chǎng)三隊(duì)7-2、7-3、7-4、7-5 林段內(nèi)（E 109°28′30"，N 19°32′47"），海拔142.8 m，地勢(shì)較平坦，屬熱帶海島季風(fēng)氣候區(qū)，年平均溫度為23.7℃，年降水量為1760 mm，全年無(wú)霜，年日照時(shí)數(shù)為2175.7 h。土壤類(lèi)型為花崗巖風(fēng)化而形成的磚紅壤，為砂質(zhì)粘壤土，0～20 cm（不含上限，下同）和20～40 cm 土層養(yǎng)分狀況分別為，速效氮含 量 為19.70、 20.25 mg/kg，速 效 磷 含 量 為19.08、 10.35 mg/kg，速 效 鉀 含 量 為48.90、51.21 mg/kg，有機(jī)質(zhì)含量為1.25%、1.04%，pH 值為4.34、4.25。

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

2 種橡膠樹(shù)種植形式：（1）全周期間作模式（簡(jiǎn)稱(chēng)DR，下同），株行距為2 m×（4 m＋20 m），試驗(yàn)林段為7-3（416 株/hm2，共864 株）、7-5（416株/hm2，共838 株）；（2）常規(guī)種植形式，株行距為3 m×7 m（簡(jiǎn)稱(chēng)CK，下同），試驗(yàn)林段為7-2（476 株/hm2，共1015 株）、7-4（476 株/hm2，共986 株），一個(gè)林段為一個(gè)小區(qū)（面積約2 hm2），重復(fù)2次。植行方向?yàn)槟媳弊呦颉?/p>

2001年10 月完成挖穴，2002年4月結(jié)合抗旱定植試驗(yàn)進(jìn)行苗木定植，植后按常規(guī)要求撫管，但橡膠樹(shù)不作打頂?shù)刃拗φ翁幚恚胰芷陂g作模式膠園只在小行間挖通溝壓青施肥。間作物種植和撫管按其單作要求進(jìn)行。橡膠樹(shù)和間作物田間分布示意圖見(jiàn)圖1。

1.2.2 數(shù)據(jù)收集

大行間光照特性采用光合儀測(cè)量，測(cè)定時(shí)間為上午9：00～11：00。測(cè)定5 個(gè)位置，即E4、E7、M10、W4、W7分別代表大行東側(cè)距橡膠樹(shù)東側(cè)4、7 m、大行正中央、西側(cè)4、7 m處。選擇晴朗天氣，通過(guò)記錄陽(yáng)光照射各個(gè)位置地面的起止時(shí)間，測(cè)定光照時(shí)長(zhǎng)。

1.2.3 數(shù)據(jù)分析

所有試驗(yàn)數(shù)據(jù)利用DPS統(tǒng)計(jì)分析軟件，進(jìn)行單因素方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 膠園大行間的光照特性

在2017年即16 齡時(shí)觀測(cè)直射陽(yáng)光起止時(shí)間，以及采用光合儀觀測(cè)了膠園大行間的光照特性，結(jié)果詳見(jiàn)表1。

表1 不同種植模式膠園行間的光照分布特性

全周期間作膠園的大行間離橡膠樹(shù)4和16 m處即E4和W4 的直照時(shí)長(zhǎng)分別為2.37和2.17 h，大行間中間為3.67 h，而此時(shí)對(duì)照膠園因樹(shù)冠郁閉沒(méi)有日光直照。

全周期間作模式膠園大行間離橡膠樹(shù)4和16 m處即E4和W4 的日平均光合有效輻射分別為336.8和326 μmol/s/m2、日總光合有效輻射分別為13.3和12.9 mol/m2、光合有效輻射透射率分別是27.9%和28.6%。大行間中間的日平均光合有效輻射、總光合有效輻射和光合有效輻射透射率分別是593.6 μmol/s/m2、23.5 mol/m2和45.3%，而對(duì)照行間的日平均光合有效輻射、總光合有效輻射和光合有效輻射透射率分別是175.4 μmol/s/m2、7.0 mol/m2和14.3%，兩者之間差異均達(dá)顯著。

2.2 膠園的間作利用

2.2.1 膠園可間作面積

全周期間作模式膠園DR 的小行間主要作為開(kāi)溝、壓青、施肥等撫管場(chǎng)地，故不計(jì)入露地面積，大行間作為間作用地，露地指行間的陽(yáng)光直照到的地面。

不同時(shí)期的DR 膠園大行間中的露地面積和可間作面積如表2。在幼樹(shù)期，大行間的露地寬18 m以上，大行間可間作露地寬約17 m，約占大行間寬的85%，按膠作距1.5 m（即間作物與橡膠樹(shù)的距離）間種，間作占膠園總面積的70.8%；在定植4年（2005年），大行間可間作露地寬16 m，約占大行間寬的80%，按膠作距2 m 間種（下同），間作占膠園總面積的66.7%；開(kāi)割當(dāng)年，大行間可間作露地寬為14 m，占大行間寬的70%，間作占膠園總面積的58.3%，大行間兩側(cè)各有1 m 寬的可間作林蔭地，占膠園總面積的8.3%；開(kāi)割后第5年（2014年）大行間的可間作露地約12 m 寬，占大行間面積的60%，占膠園總面積約50%，另大行間兩側(cè)各有2 m 寬的可間作林蔭地，占膠園總面積的16.7%；至開(kāi)割后第9年（2018年），大行間的可間作露地約8 m 寬，占大行間面積的40%，占膠園總面積33.3%，另大行間兩側(cè)各有4 m 寬的可間作林蔭地（蔭蔽度77.4%），占膠園總面積的33.3%。

對(duì)照膠園CK 行間可間作露地和林蔭地的情況與一般膠園的情況相似，在1～3 齡幼樹(shù)期，行間的可間作地寬約4 m（膠作距1.5 m），占膠園總面積57.1%；開(kāi)割前后，因蔭蔽度大，一般作物不能正常生長(zhǎng)。試驗(yàn)表明，間種花生、南瓜等基本沒(méi)有經(jīng)濟(jì)收獲，但可間種耐蔭作（植），若不考慮肥穴影響，行間可間作的林蔭地（蔭蔽度約85%）寬約3 m（膠作距2 m），占膠園總面積42.9%。

表2 不同年份段不同種植模式膠園內(nèi)的可間作面積

2.2.2 間作物種類(lèi)以及其單產(chǎn)

2002～2018年的17年期間，在全周期間作模式膠園的大行間，為探討新的種植模式下最佳的間作組合，進(jìn)行多種作物間作試驗(yàn)，共間種了蔬菜、水果、南藥、牧草、香辛飲料等38 種作物［16-26]，膠作距有1.5、2、3、4、5 m。與對(duì)照相比，大部分作物在全周期間作模式膠園的大行間均能正常生長(zhǎng)發(fā)育，間作物產(chǎn)量和品質(zhì)因間作物種類(lèi)不同而異，部分間作物種類(lèi)及間作結(jié)果詳細(xì)請(qǐng)見(jiàn)表3。對(duì)照膠園在幼樹(shù)期也可以間種多種作物，但成齡后，一般陽(yáng)生作物間種表現(xiàn)差，但個(gè)別耐蔭或陰生作物生長(zhǎng)良好。

2.2.3 效益分析

經(jīng)濟(jì)效益包括橡膠生產(chǎn)和間作生產(chǎn)兩部分。以2014～2018年的平均干膠單產(chǎn)比較，全周期間作模式膠園的干膠平均單產(chǎn)1583.4 kg/hm2，按10000 元/t 計(jì)算，干膠年產(chǎn)值為15834 元/hm2，折年純收入為4750.2 元/hm2（成本按70%計(jì)算，下同）。對(duì)照膠園1627.95 kg/hm2，年產(chǎn)值16279.5元/hm2，折年純收入4883.95 元/hm2，兩者差異不大。

在12～17 齡的全周期間作模式膠園的大行間間種了38 種間作物，其中已收獲14 種作物。計(jì)算14 種間作物的平均產(chǎn)值（表3），年產(chǎn)值為23238元/hm2，年純收入為12189 元/hm2，而對(duì)照的多數(shù)間作物幾乎絕收。這表明，通過(guò)膠園間作，每年膠園產(chǎn)值增幅達(dá)146.8%，純收入增幅達(dá)256.6%。但在對(duì)照膠園間種的一般的農(nóng)作物，因其行間已經(jīng)郁閉，基本沒(méi)有收獲，如間種花生、黃秋葵等喜陽(yáng)作物。

3 討論

（1） 全周期間作模式膠園生產(chǎn)綜合效益好全周期間作模式膠園減少了4株橡膠樹(shù)的投入，同時(shí)集中在小行間開(kāi)溝施肥壓青減少用工投入，適合于機(jī)械化作業(yè)；全周期間作模式膠園的干膠單產(chǎn)與常規(guī)種植形式相當(dāng)，但大行間可間作露地面積占膠園總面積的70.8%～33.3%，可間作總面積70.8%～66.6%（含33.3%林蔭地）；可間種多種作物，多數(shù)作物能正常生長(zhǎng)發(fā)育，即使在12～17 齡膠園中間種，也可以獲得每年膠園產(chǎn)值增幅達(dá)146.8%，純收入增幅達(dá)256.6%的效益。在社會(huì)效益方面，采用全周期間作模式發(fā)展間作可大幅增加膠園單產(chǎn)，提高植膠生產(chǎn)效益，增加勞動(dòng)就業(yè)機(jī)會(huì)，同時(shí)還提高了土地種植利用機(jī)動(dòng)性。如按一個(gè)膠工割400株橡膠樹(shù)，則有約0.5 hm2土地可供開(kāi)展間作生產(chǎn)，可為一個(gè)數(shù)口之家提供一條脫貧致富的渠道。全周期間作模式膠園中長(zhǎng)期保有約一半面積的露地，因而大幅提高了膠園土地利用的機(jī)動(dòng)性。

（2）全周期間作模式膠園中的露地有可能長(zhǎng)期存在 膠園中的露地可提供比較穩(wěn)定的光照條件，有利于間作物生長(zhǎng)發(fā)育，是農(nóng)林復(fù)合系統(tǒng)穩(wěn)定的關(guān)鍵，間作生產(chǎn)效益高。在國(guó)外，Snoeck 等［27]研究表明，在16 m 寬窄行種植形式的寬行間作咖啡、可可、檸檬和可樂(lè)，12 齡膠園寬行郁閉，導(dǎo)致間作效益極低，其綜合效益僅與純橡膠林相當(dāng)。Rodrigo 等［28]研究發(fā)現(xiàn)，在14.1 m 的寬窄行種植形式和20.1 m“3窄行＋寬行”的模式中，9 齡寬行間露地面積占比分別為28.94%、43.86%。本研究在20 m 的寬窄行種植形式的基礎(chǔ)上，結(jié)合直立型樹(shù)形品種建立膠園，17年的試驗(yàn)結(jié)果表明，這種組合有效地阻止或減緩大行間樹(shù)冠郁閉進(jìn)程，13 齡［29]、17 齡的南北行向膠園仍保持露地面積占比分別為50%、33.3%。由此推斷，該模式下大行間的露地將長(zhǎng)期存在，這是因?yàn)椋壳澳z園已處于中齡階段末期，按一般生長(zhǎng)規(guī)律，因長(zhǎng)期割膠等原因橡膠樹(shù)長(zhǎng)勢(shì)將逐漸減弱，冠葉量逐步減少，因此，大行間冠層完全郁閉的可能性很小，為膠園長(zhǎng)期間作提供依據(jù)。

不同膠園的間作物選擇也不同。一般來(lái)說(shuō)，根據(jù)膠園不同樹(shù)齡和不同區(qū)域的光照分布情況，以及間作物的需光特性，在保證膠作距且不影響橡膠樹(shù)生長(zhǎng)、不影響土壤流失等膠園生態(tài)環(huán)境的前提下，安排適宜的作物從事間作生產(chǎn)。在全周期間作模式膠園中，靠近中央光照充足的區(qū)域，可選擇喜光的高效作物，如水果（香蕉、菠蘿等）、蔬菜（南瓜、番茄、辣椒等）等；在靠近橡膠樹(shù)的兩側(cè)，可以間作一些耐陰作物，如葉柄芋、魔芋等。在常規(guī)膠園的1～3 齡，可選擇喜光的短期高效作物，如水果（香蕉、菠蘿等）、蔬菜（南瓜、番茄、辣椒等）等在行間進(jìn)行間作；在4 齡后，選擇耐陰或喜陰作物，如益智、砂仁、絞股藍(lán)等。