不同花生棉花間作配比下的土壤養分、作物產量和收益研究

楊菲，劉霞*，李海濤，楊中旭，張正

（1.山東省農業科學院玉米研究所／小麥玉米國家工程實驗室／農業部黃淮海北部玉米生物學與遺傳育種重點實驗室，山東 濟南 250100；2.聊城市農業科學研究院，山東 聊城 266109；3.山東省農業科學院農作物種質資源研究所／山東省作物遺傳改良與生態生理重點實驗室，山東 濟南 250100）

間套作是我國傳統的種植技術，可以充分利用較少資源提高單位面積產出，同時產生多種生態效益，是一種利用生物多樣性的可持續農業發展模式［1，2］?；ㄉ?、棉花是山東省兩大農作物，爭地矛盾日趨突顯。兩者對土壤營養元素需求不同：花生根系較棉花小，土壤養分吸收的種類和數量與棉花有很大差別；棉花根系龐大，吸收能力較強，長期單作、輪作必定會導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分、產量表現和收益后擇優推廣，對緩解棉油爭地矛盾、實現用地與養地結合尤為重要。

汪寶卿［5］、李海濤［6］等研究認為，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合種植的最優配置。慈敦偉［7］、牛銀亭［8］等研究認為，單作條件下，花生產量和效益最高，棉花產量和效益最小，花生棉花6∶4等幅間作種植，可作為棉花花生復合種植技術的最佳株行配置。研究還發現，花生棉花4∶2間作棉花和花生干物質最大增長速率均最高［9－11］。目前，關于花生棉花間作配比的研究多集中于間作配比優化方面，研究結論也是眾說紛紜，而有關不同花生棉花間作配比下土壤養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分含量、產量和收益進行研究，以期為花生棉花間作地區肥料統籌施用及間作配比優化提供理論依據和技術支撐。

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示范園內進行。試驗田平整，排灌方便，前茬為空白地，耕層土壤有機質含量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。隨機區組排列，重復3次。其它田間管理措施均與當地大田生產一致。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 土壤養分含量測定 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，測定其土壤有機質、全氮、有效磷、速效鉀含量。

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

1.3.3 棉花產量及其構成因素 棉花成熟后，于棉株中部第1～2個果節摘收充分吐絮棉鈴，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。之后用皮輥機軋花后測定計算衣分（%）和子指（g），計算平均單株皮棉重。分區計產，僵瓣棉花單獨收獲，計算僵瓣率。

1.4 數據處理

采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05進行數據整理和統計分析。

2 結果與分析

2.1 不同花生棉花間作處理的土壤養分含量分析

2.1.1 土壤有機質含量 由表1可見，花生帶中，花生棉花6∶4間作處理的有機質含量顯著高于花生單作，提高15.49%；而4∶2和4∶4間作的有機質含量則低于花生單作，但差異未達顯著水平。棉花帶中，除花生棉花4∶2間作處理的有機質含量表現為間作低于棉花單作外，4∶4和6∶4間作的有機質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，適度擴大花生棉花間作的花生帶幅寬，有利于提高土壤有機質含量。

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 不同處理的土壤養分含量

2.2 不同花生棉花間作處理的產量及其構成因素表現

2.2.1 花生產量及其構成因素表現 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顯著水平。間作處理花生的理論產量均高于單作，且以6∶4處理最高，比單作高17.27%，但處理間差異不顯著。實際產量則表現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低于單作所致。

表2 花生棉花間作下的花生產量及其相關性狀

2.2.2 棉花產量及其構成因素表現 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量及其相關性狀

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，從而使土壤養分有一定的互補作用。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質、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質、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質、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償土壤有機質、有效磷和速效鉀的損失，但對全氮的消耗較大，后續管理過程中應適度增加氮肥的投入量。

此外，前人研究發現，間作提高花生對光的利用，使單株總果數有所增加，最終提高產量［14－16］。慈敦偉等［7］研究指出，花生棉花間作使花生飽果數減少，百果重和百仁重增加；棉花單株鈴數減少，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，這與前人的結果基本一致。說明花生棉花間作是一種動態種植模式，不能單純地用某個指標去衡量它的優劣，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量，間作時適當增加花生帶寬，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分含量、產量和經濟效益表現，認為花生棉花6∶4間作為優化配比方案。