鐘義軍，葉 川，黃欠如，武 琳，成艷紅，章新亮，孫永明

(1.江西省紅壤研究所，江西 南昌 331717； 2.國(guó)家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，江西 南昌 331717)

坡耕地等高植物籬模式是一種農(nóng)林復(fù)合經(jīng)營(yíng)方式，或稱為植物籬間作(Hedge-row intercropping)，是將可用作植物籬的植物在坡耕地上沿等高線帶狀密植，通過(guò)適時(shí)修剪，將其控制在適當(dāng)高度，避免與農(nóng)作物發(fā)生光熱競(jìng)爭(zhēng)，同時(shí)刈割枝葉作為綠肥或覆蓋物施入相鄰的作物種植帶。該模式對(duì)攔截地表徑流、減少土壤侵蝕、控制面源污染等效果明顯[1-4]。近 20余年，國(guó)外主要報(bào)道了植物籬降低土壤侵蝕模數(shù)[5-7]、控制面源污染[8]及對(duì)微地貌的影響[9]等領(lǐng)域的研究，但是，在報(bào)道中這些領(lǐng)域?qū)χ参锘h的作用機(jī)理則與國(guó)內(nèi)應(yīng)用的等高植物籬有所不同[10-11]。國(guó)內(nèi)近年對(duì)等高植物籬控制侵蝕的效果、機(jī)理已有一些研究，如孫輝等[12]討論了等高植物籬控制侵蝕的效果；許峰等[13]分析了等高植物籬控制侵蝕的原因；蔡強(qiáng)國(guó)和黎四龍[14]主要研究了植物籬減少養(yǎng)分流失， 對(duì)土壤有機(jī)質(zhì)、N、P含量的提高以及從深層土壤富集養(yǎng)分到表土養(yǎng)分泵的影響。

我國(guó)長(zhǎng)江流域以南各種紅色或黃色酸性土壤總稱為紅壤，分布面積達(dá)2.18億hm2，占全國(guó)土地面積的22.7%。豐富的光、熱、水條件使低丘紅壤的綜合開(kāi)發(fā)利用成為該區(qū)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的突破口[15]，是中國(guó)重要的土壤資源和多種農(nóng)林產(chǎn)品的主產(chǎn)區(qū)[16-17]。但是，該區(qū)特別是紅壤坡耕地水土流失嚴(yán)重[18]，嚴(yán)重影響了該區(qū)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。有文獻(xiàn)[19]報(bào)道，花生(Arachishypogaea)是紅壤的先鋒作物、養(yǎng)地作物和主栽作物。黃欠如等[20]調(diào)查發(fā)現(xiàn)，江西丘陵紅壤旱地面積42.7萬(wàn)余hm2，其中花生種植面積高達(dá)20萬(wàn)hm2左右。鐘義軍等[21]研究表明，低丘紅壤緩坡花生地采用香根草(Veiveriazizanioides)籬等保護(hù)性耕作措施能有效減少地表徑流的形成和土壤的侵蝕，是有效的水土保持耕作措施。香根草又名巖蘭草，是禾本科香根草屬的一種多年生草本植物，具有分蘗迅速、生長(zhǎng)快、根系發(fā)達(dá)、生態(tài)幅寬、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。自1986年以來(lái)，在世界銀行的推崇與資助下，香根草被世界上100多個(gè)國(guó)家和地區(qū)列為水土保持植物，被稱為“神奇牧草”，具有防止水土流失、固土護(hù)坡等多種功能[22-25]。但是目前，香根草籬對(duì)主栽作物株高和葉綠素含量的影響以及草籬的最佳籬間距鮮有報(bào)道。本研究旨在通過(guò)試驗(yàn)和推理回答該問(wèn)題，為揭示低丘紅壤旱地香根草籬最佳籬間距以及與主栽作物的安全距離提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況 試驗(yàn)地基本概況見(jiàn)參考文獻(xiàn)[26]。土壤為第四紀(jì)紅粘土母質(zhì)發(fā)育的紅壤旱地，基礎(chǔ)地力為，pH值5.0，有機(jī)質(zhì)16.2 g·kg-1，全氮1.93 g·kg-1，全磷0.66 g·kg-1，有效磷(Olsen-P)6.8 mg·kg-1，全鉀1.39 g·kg-1。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 試驗(yàn)設(shè)置2個(gè)處理，分別是等高花生常規(guī)耕作(常耕)和等高花生常規(guī)耕作+香根草籬(草籬)，每處理3次重復(fù)。各處理基礎(chǔ)肥力及花生種植方式和農(nóng)事操作等基本一致，樣地坡度為10°，小區(qū)面積24 m×5 m，花生于2011年4月12日播種，8月13日收獲，供試花生品種為粵優(yōu)“991”，種植面密度為33 cm×15 cm。不同處理間花生每一行均對(duì)應(yīng)等高種植，常耕小區(qū)種植72行花生，草籬小區(qū)種植66行花生。香根草每隔8 m雙行種植，種植面密度為37 cm×15 cm，試驗(yàn)期間確保香根草低于80 cm。試驗(yàn)于2011年4月開(kāi)始，8月底觀測(cè)結(jié)束。

1.3測(cè)定指標(biāo) 花生生長(zhǎng)期內(nèi)主要測(cè)定不同生育期花生株高和葉綠素含量，株高直接測(cè)定，葉綠素含量采用SPAD-502Plus儀器測(cè)量?；ㄉ墒旌鬁y(cè)定中坡每一行花生產(chǎn)量。

1.4數(shù)據(jù)處理 數(shù)據(jù)分析及作圖用Excel 2003軟件，方差及相關(guān)性分析采用SPSS 16.0數(shù)據(jù)處理軟件，文中數(shù)據(jù)以平均數(shù)表示。

1.5間套優(yōu)勢(shì)(RIS)的計(jì)算方法

2 結(jié)果與分析

2.1香根草籬對(duì)花生株高的影響 常耕和草籬處理不同生育期內(nèi)花生株高見(jiàn)圖1。結(jié)果表明，常耕處理，苗期、開(kāi)花期、結(jié)莢期和成熟期內(nèi)各行的花生株高差異不大。草籬處理苗期和開(kāi)花期第1行的花生株高顯著高于其它各行(P<0.05)，幅度分別為44.52%～46.45%和37.26%～46.78%，其它各行沒(méi)有明顯差異。與常耕相比，草籬處理僅對(duì)第1行和開(kāi)花期第7行花生的株高有影響，其它行無(wú)顯著差異(P>0.05)。草籬處理苗期和開(kāi)花期第1行花生株高顯著增高(P<0.05)，分別比常耕處理提高69.40%和65.77%；而在結(jié)莢期和成熟期草籬處理第1行花生株高卻又顯著降低，其株高只有常耕的83.55%和96.41%，表明草籬對(duì)花生第1行株高影響較大。

圖1 不同生育期內(nèi)花生株高Fig.1 Peanut main stem height in different growth stages

2.2香根草籬對(duì)花生葉綠素含量的影響 與常耕相比，苗期草籬處理各行葉綠素含量均高于常耕處理，第1、3、9和11行差異顯著(P<0.05)，分別高3.70%、7.14%、5.62%和6.25%(圖2)。開(kāi)花期和結(jié)莢期的草籬處理第1行葉綠素含量都顯著低于常耕處理，分別只有常耕處理的91.50%和91.16%，而成熟期兩處理間第1行差異不顯著(P>0.05)。

2.3香根草籬對(duì)花生產(chǎn)量的影響 常耕處理第1行花生產(chǎn)量最高，但與其它各行無(wú)顯著差異(P>0.05)(表1)。草籬處理花生產(chǎn)量最高的為第7行，第5、9、11行與第7行相比沒(méi)有顯著降低(P>0.05)，降低比例分別為1.93%、2.92%和7.50%，第1、2、3行則有顯著降低，降低的比例分別為65.77%、36.72%和12.60%。與常耕相比，草籬處理第5、7、9行花生產(chǎn)量顯著升高，分別升高10.10%、12.39%和9.30%；第1、2行花生產(chǎn)量則顯著降低，分別減少61.64%和28.92%；而第3、11行兩處理間花生產(chǎn)量無(wú)顯著差異。

分別擬合常耕和草籬處理行數(shù)與花生產(chǎn)量的曲線(圖3)。常耕處理花生產(chǎn)量與行數(shù)呈顯著負(fù)直線相關(guān)關(guān)系(P<0.05)，草籬處理花生產(chǎn)量與行數(shù)呈極顯著的拋物線相關(guān)關(guān)系(P<0.01)，兩者的相關(guān)系數(shù)r分別為0.900 2和0.956 6。拋物線頂點(diǎn)x軸坐標(biāo)為7.48，直線與拋物線兩交點(diǎn)x軸坐標(biāo)分別為4.11和10.87。因花生行距為33 cm，所以4.11、7.48和10.87行對(duì)應(yīng)的距離為1.36、2.47和3.59 m。結(jié)合花生各行產(chǎn)量，認(rèn)為在本研究中，花生與香根草籬的安全距離≥66 cm，否則，草籬可顯著降低花生產(chǎn)量；花生與香根草草籬的空間距離270～720 cm，表現(xiàn)在花生產(chǎn)量顯著高于常耕。

圖2 不同生育期內(nèi)花生葉綠素含量Fig.2 Peanut Chlorophyll content in different growth stages

表1 常耕和草籬處理各行花生產(chǎn)量統(tǒng)計(jì)分析

2.4香根草籬理論間距的推理分析 以拋物線模型+直線平臺(tái)為基礎(chǔ)，推算籬間距為5～15 m時(shí)草籬處理的花生產(chǎn)量和間套優(yōu)勢(shì)(表2)，結(jié)果顯示，為確保籬農(nóng)間作花生產(chǎn)量是常耕產(chǎn)量的90%～95%，草籬間距應(yīng)為8～12 m。在此籬間距內(nèi)，花生種植面積較常耕種植減少6.08%～9.25%，花生產(chǎn)量下降為6.34%～9.08%，具有籬農(nóng)間作優(yōu)勢(shì)(RIS>1)。

3 討論

3.1香根草籬對(duì)花生株高和葉綠素含量的影響 有研究[27-28]表明，光照強(qiáng)度對(duì)植物葉片葉綠素、葉綠素a、葉綠素b、類胡蘿卜素含量的影響，與植物種類有密切關(guān)系。吳宗萍[29]研究表明，與全光照相比，遮陰條件下頭花蓼(Polygonumcapitatum)葉片葉綠素和類胡蘿卜素含量顯著增加，而葉綠素a/b 值顯著降低；而Rao和趙作屏[30]發(fā)現(xiàn)花生開(kāi)花期遮陰25%時(shí)，葉綠素含量反而減少，當(dāng)光強(qiáng)繼續(xù)下降時(shí)，卻沒(méi)有什么變化，葉綠素a與葉綠素b的變化也不明顯。香根草作為植物籬應(yīng)用，在有效防止水土流失的同時(shí)，對(duì)靠近草籬前2行的花生有遮陰效果，從而對(duì)其葉綠素含量和株高具有明顯的影響。同時(shí)，筆者也猜測(cè)花生苗期時(shí)香根草籬的低光補(bǔ)償作用機(jī)制對(duì)葉綠素的形成有一定的促進(jìn)作用，所以苗期時(shí)草籬處理葉綠素含量略高于常耕處理；而開(kāi)花期和結(jié)莢期時(shí)正值干旱期，加之香根草與花生存在一定程度的爭(zhēng)水爭(zhēng)肥，特別是靠近草籬前2行的花生缺少了氮、鎂、鐵等元素和水分，抑制了葉綠素的形成，所以這兩個(gè)時(shí)期草籬處理的葉綠素含量則偏低。

3.2香根草籬對(duì)花生產(chǎn)量影響及最佳理論間距的推理分析 Hellin和Haigh[31]研究了香根草對(duì)洪都拉斯玉米(Zeamays)產(chǎn)量的影響,結(jié)果表明，在有香根草的小區(qū)中，每一行的玉米產(chǎn)量都有系統(tǒng)的變化，影響較大，特別是當(dāng)坡度差異較大的時(shí)候表現(xiàn)更明顯。原因可能是香根草籬有效保持了土壤水分和養(yǎng)分，提高了花生生長(zhǎng)必須的養(yǎng)分水分供應(yīng)，從而提高作物產(chǎn)量。

圖3 籬農(nóng)間作花生產(chǎn)量擬合曲線Fig.3 The fitting curve of peanut yields of the grass-hedge and peanut intercropping

表2 籬農(nóng)間作理論間距推理分析Table 2 Theoretical spacing analysis of the grass-hedge and peanut intercropping

筆者查閱了很多文獻(xiàn)，鮮見(jiàn)香根草作為植物籬時(shí)最佳的籬農(nóng)間作距離。在本研究條件下，通過(guò)拋物線模型+直線平臺(tái)和拋物線模型+頂點(diǎn)平臺(tái)兩種不同的分析模式，結(jié)果表明拋物線模型+直線平臺(tái)更貼近實(shí)際，能有效反映草籬處理花生的產(chǎn)量，也表明香根草籬最佳籬間距為8～12 m。因此，建議在相關(guān)研究中，采用該模式推理分析。

4 小結(jié)

1)香根草籬對(duì)花生株高的影響僅限于靠近草籬的第1行，對(duì)其它各行影響并不明顯。

2)花生在苗期、開(kāi)花期和結(jié)莢期葉綠素含量的變化第1行受草籬的影響較大，苗期草籬處理葉綠素第1行含量大，而開(kāi)花期和結(jié)莢期則偏小。

3)草籬對(duì)第1和3行花生的產(chǎn)量有顯著的減產(chǎn)作用，對(duì)第7、9、11行卻有顯著的增產(chǎn)作用。

4)當(dāng)草籬間距為8～12 m時(shí)花生產(chǎn)量是常耕產(chǎn)量的90%～95%，此時(shí)間套優(yōu)勢(shì)為1.002～1.003，表明了在此間距下具備間套優(yōu)勢(shì)，是低丘紅壤緩坡花生地適合的草籬間距。同時(shí)，綜合香根草籬對(duì)花生各生育期株高、葉綠素含量及其花生產(chǎn)量的空間影響，香根草籬與間作花生的安全距離應(yīng)為66 cm。

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