沈明晨,陳 鐳,李春陽,張 明,吳承東*
(1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所新洋試驗站,江蘇 鹽城 224049;2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所,江蘇 南京 210014)
間作是一種基于生態(tài)多樣性,實現(xiàn)作物高效生產(chǎn)和低碳農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的種植模式[1-3]。已有大量的研究證實,間作可通過作物的種間互補以及競爭作用,從時間和空間上利用生態(tài)位的差異為不同作物提供養(yǎng)分和資源,促進(jìn)種間互補對資源的高效利用,最終形成增產(chǎn)優(yōu)勢[4-7]。合理的間、套作可以有效解決連作障礙,改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及土壤生態(tài)多樣性[8-10]。
白首烏(Cynanchum bungeiDecne)為蘿藦科鵝絨藤屬植物,是我國傳統(tǒng)保健中藥材之一,具有烏發(fā)生發(fā)、補腎益肝、養(yǎng)血益精及抗衰老等功效,歷來被人們奉為養(yǎng)生珍品、滋補良藥[11]。玉米是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的糧食作物之一,其營養(yǎng)價值高,不僅是我國養(yǎng)殖業(yè)、畜牧業(yè)等重要的飼料來源,而且鮮食玉米還能夠為兒童、孕婦補充葉酸,是維持人體正常生理機能必不可少的食品[12]。作物的多年連續(xù)種植會造成連作障礙發(fā)生,田間病蟲害頻發(fā),最終使其產(chǎn)量品質(zhì)受到較大影響。本試驗通過玉米-白首烏間作的栽培模式,研究間作對作物病害發(fā)生、作物活性成分及產(chǎn)量的影響,為玉米以及白首烏的產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)的理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。
試驗點為江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)(特糧特經(jīng))產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系濱海推廣示范基地(120°22′E、34°18′N),供試土壤為砂壤土,肥力均勻,有機質(zhì)含量(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)20.55 g/kg,速效氮含量127.31mg/kg,速效磷含量21.8 mg/kg,速效鉀含量139.4 mg/kg。深翻整地,深度25 cm左右,整地標(biāo)準(zhǔn)為土塊細(xì)碎,上實下虛。
白首烏品種為鹽烏1406(江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所新洋試驗站保存),該品種抗病性強、抗逆性好、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。玉米品種為蘇科糯1801(江蘇省農(nóng)科院糧食作物研究所提供),該品種品質(zhì)優(yōu)良、穗型整齊、口感甜糯、商品性強。
試驗共設(shè)4組,每個處理組3個重復(fù),試驗小區(qū)長7 m,寬3 m,面積21 m2。處理1、處理2采用玉米間作白首烏高效栽培方法(圖1):處理1中白首烏種植株距為40 cm,行距為80 cm;處理2中白首烏種植株距為50 cm,行距為90 cm。每個小區(qū)種2行,中間預(yù)留1行用于玉米間作,玉米株距在30 cm左右。CK1為采用傳統(tǒng)玉米單作栽培方法,株距為40 cm,行距為50 cm。CK2為采用傳統(tǒng)首烏單作栽培方法,株距為40 cm,行距為80 cm。
圖1 玉米-白首烏間作高效栽培
白首烏采用大棚穴盤播種育苗,播種后1個月進(jìn)行種苗移栽,移栽后便可開始玉米播種。移栽前在地表覆蓋1層可降解黑色塑料薄膜,可有效防治草害(圖1)。各試驗處理小區(qū)在種植過程中的田間管理均保持一致。
玉米病害分級參照文獻(xiàn)[13]:0級,葉片無病害癥狀;1級,葉片有個別病斑;2級,1/3以下葉片有病斑;3級,1/3~1/2葉片有病斑;4級,1/2以上葉片有病斑;5級,整株病死。
相對防效=(對照病情指數(shù)-試驗病情指數(shù))/對照病情指數(shù)×100%。
白首烏病害分級參照文獻(xiàn)[14]:0級,葉片無病害癥狀;1級,葉片病斑面積<5%;2級,葉片病斑面積6%~10%;3級,葉片病斑面積11%~30%;4級,葉片病斑面積31%~50%;5級,葉片病斑面積>50%。
白首烏黃酮、多酚以及甾體總苷含量(均為質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)的測定采用紫外分光光度法[15-17],塊根樣品清洗干燥后用植物粉碎機粉碎,1 mm過篩預(yù)處理。玉米產(chǎn)量按實際收獲的玉米鮮穗來計算;白首烏產(chǎn)量按實際收獲的塊根來計算。
數(shù)據(jù)整理和作圖采用Excel 2007軟件處理。
由表1可知,玉米-白首烏間作模式中玉米的銹病、小斑病以及大斑病的病情指數(shù)較玉米單作種植均降低,處理1對玉米銹病、小斑病和大斑病的病害相對防效分別為30.92%、27.84%、15.20%,處理2對玉米銹病、小斑病和大斑病的病害相對防效分別為38.97%、32.59%、22.93%。
表1 玉米-白首烏間作對玉米病害發(fā)生的影響
由表2可知,玉米-白首烏間作栽培的2個試驗處理組中,白首烏霜霉病的發(fā)病率分別為22.3%和21.8%,發(fā)病級數(shù)均為3級;褐斑病的發(fā)病率分別為25.1%和24.7%,發(fā)病級數(shù)均為3級:均較單作的白首烏發(fā)病率減少,發(fā)病等級變低。
表2 玉米-白首烏間作對白首烏病害發(fā)生的影響
試驗結(jié)果表明,玉米-白首烏間作對玉米以及白首烏病害發(fā)生有抑制作用。
白首烏中含有多種活性物質(zhì),其中黃酮類、多酚類、甾體總苷類等為主要的活性成分,與白首烏的藥理作用密切相關(guān)。由表3可知,處理1白首烏的黃酮、多酚、甾體總苷含量分別為4.12、0.365、12.46 mg/g,較單作的白首烏分別增長了8.42%、15.87%、10.07%;處理2分別為4.05、0.359、12.39 mg/g,較單作的白首烏分別增長了6.58%、13.97%、9.45%。結(jié)果表明,玉米間作白首烏栽培模式對白首烏塊根主要活性成分有較大影響,可以有效提高白首烏地下部分營養(yǎng)物質(zhì)的積累,從而提高其品質(zhì)。
表3 玉米-白首烏間作對白首烏活性成分的影響
由表4可知,處理1和處理2的玉米產(chǎn)量比玉米單作分別減少了64.6、72.8 kg/667 m2,較對照分別降低了6.2%和7.0%。從表5可見,處理1和處理2的白首烏產(chǎn)量比單作分別增加了125.4和119.7 kg/667 m2,較單作分別提高了14.5%和13.8%。結(jié)果表明,白首烏間作玉米較單作種植在一定程度上影響了玉米的產(chǎn)量,但能有效提高白首烏產(chǎn)量。
表4 玉米-白首烏間作對玉米產(chǎn)量的影響
表5 玉米-白首烏間作對白首烏產(chǎn)量的影響
間作是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中重要的生產(chǎn)技術(shù),可以充分利用環(huán)境和土地資源,改變根際土壤中的養(yǎng)分含量,改善土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力和吸收環(huán)境,提高資源利用率,具有明顯的經(jīng)濟效益及生態(tài)效益[18]。近年來,在農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策的影響下,作物復(fù)合種植已成為重要的栽培模式[19]。張艷等研究表明,甘薯與玉米間作,可以顯著提高土壤有機質(zhì)含量,促進(jìn)甘薯中活性成分的積累,提高甘薯的產(chǎn)量[20]。高陽等研究發(fā)現(xiàn),玉米間作大豆模式下,玉米產(chǎn)量較單作增加6.0%左右,大豆產(chǎn)量較單作增加約32.0%[21]。目前特糧特經(jīng)作物間作種植中還沒有關(guān)于藥食同源品種與玉米間作的報道,本研究目的在于提供一種玉米-白首烏間作的高效栽培模式。本研究表明,玉米-白首烏間作較單作處理,有效降低了玉米銹病、葉斑病以及白首烏霜霉病、褐斑病的發(fā)病率;與白首烏單作相比,玉米-白首烏間作處理中的白首烏活性成分含量均發(fā)生變化,其黃酮含量分別增長了8.42%和6.58%,多酚含量分別增長了15.87%和13.97%,甾體總苷含量分別增長了10.07%和9.45%;但玉米-白首烏間作較單作處理,玉米產(chǎn)量有所降低,分別降低了6.2%和7.0%,而白首烏塊根產(chǎn)量較對照分別增長了14.5%和13.8%,綜合增產(chǎn)效益明顯。
綜上所述,玉米-白首烏間作與單作相比具有以下優(yōu)勢:1)白首烏是一種喜溫喜光、耐旱怕澇的經(jīng)濟作物,而玉米生長喜水,在降水較多的季節(jié),可以有效減輕白首烏的澇災(zāi)。將白首烏和玉米進(jìn)行間作,優(yōu)化了空間分布,系統(tǒng)提高了對水分、光照、土地等自然資源的利用效率。2)白首烏地上部分為蔓生,有多個藤蔓分支,攀援性好,藤蔓最長可達(dá)300 cm,玉米稈為白首烏的地上部分攀爬提供支架。在白首烏種植過程中間作玉米,可以節(jié)省人工搭架的成本,該方法簡單、成本較低且實用性強。3)玉米-白首烏間作栽培改變了雙方原來葉片的分布位置,使光合作用面積增大,光能利用率顯著提升,降低了玉米以及白首烏的病害發(fā)生,且有利于白首烏地下部分營養(yǎng)物質(zhì)的積累,進(jìn)而提高了白首烏的產(chǎn)量和品質(zhì)。盡管玉米產(chǎn)量小幅下降,但在同等種植面積情況下,增加了白首烏的收益。該間作模式綜合效益佳,值得大范圍推廣。