坡耕地玉米马铃薯间作产量及水土保持效益研究

王永刚，陈 娟

（1.昭阳区农业技术推广中心，云南 昭阳 657000；2.昭阳区青岗岭乡农业综合服务中心，云南 昭阳 657005）

云南地域辽阔，山地居多，生态气候条件适宜玉米、马铃薯生长，玉米间作马铃薯在粮食增产与农业增收中发挥着重要作用。玉米间作马铃薯能够充分利用土地、光照等自然条件，提高单位面积上农作物的生产量，实现用有限的土地资源生产出更多的粮食，以满足人民的需求，得到了农业专家和农业主管部门的广泛认可，并成为云南农业生产的一种主要粮食作物间作模式，其产量较单作玉米、单作马铃薯分别提高35%和13%左右。大量试验研究和生产实践证明，合理的间作能够更充分地利用光、热、水等自然资源，能控制病虫草害，利于复合群体内养分利用优势的形成，发挥作物之间的有利关系，用较少的经济投入获得较多的农产品输出，从而提高农业生产的产量和效益,促进农业可持续发展。安瞳昕和杨友琼等对坡耕地玉米间作蔬菜等不同种植方式的径流和土壤侵蚀进行研究，结果表明，间作的水土保持效果优于单作，间作的径流和土壤侵蚀比玉米单作分别减少24.4%～34.1%和13.0%～50.9%。但是，前人研究主要在比较玉米间作马铃薯与其他间作模式的水土保持效益，而对于玉米马铃薯不同间作模式对产量及水土流失控制研究报道很少。

本试验是在滇中特殊的气候和地形条件下，在坡度为10°、土壤为山地砂质红壤的坡耕地上，就玉米和马铃薯不同间作模式对产量及水土保持效益进行研究，从而探求一条更适合云南地理条件、且易被农民采用的种植方式,使之能够在一定程度上减少水土流失,保护生态环境，同时又能增加农民收入，改变山区贫穷落后面貌，对发展云南山地农业的多熟种植，具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于云南省昆明市北郊云南农业大学教学试验农场，地理位置为N25°18′，E102°45′，海拔1930m，坡度为10°，土壤为山地砂质红壤。小区面积3m×10m（30m2），每个小区底部有一个1m×1m×1m（1m3）的混凝土蓄水池，内置一个塑料桶，用于收集降雨产生的水土流失量。

1.2 试验材料

玉米供试品种云瑞88；马铃薯供试品种会-2。

1.3 试验设计

表1各处理种植规格

采用单因素随机区组设计，5个处理，3次重复，共15个小区，各处理如下：A.沿等高线玉米间作马铃薯（2∶2）；B.沿等高线玉米间作马铃薯（4∶4）；C.马铃薯沿等高线单作；D.玉米沿等高线单作；E.裸地为对照。种植规格见表1。

1.4 田间管理

1）种植方式。马铃薯：种子先进行室内遴选，消毒（喷洒500倍甲霜灵·锰锌，晾干后隔日使用），于2012年4月上旬播种，每穴种1棵；施肥覆土。同时准备预备苗，播后浇水，以促进马铃薯出苗。玉米：5月上旬种植，采用直播方式；将农家肥和化肥一起施入，覆土。追肥时在距根部5cm左右施入。

2）施肥水平。处理A：按处理C、D折算；处理B：按处理C、D折算；处理C：马铃薯亩施有机肥600kg、尿素10kg、硫酸钾7.5kg、普钙50kg作底肥；现蕾期亩施尿素5kg、硫酸钾2.5kg作追肥；处理D：玉米亩施有机肥600kg、尿素10kg、普钙40kg、硫酸钾8kg作底肥；小喇叭口期每亩追施尿素15kg；大喇叭口期每亩追施尿素20kg（见表2）。

3）田间管理。中耕除草及病虫害防治等田间管理各处理均保持一致。

1.5 观测方法及测定

1）气象数据。在试验地旁设有一台自动观测气象站（美国造DavisVantagePro2型无线自动气象站）。每隔10min记录一次数据，观测的主要气象指标有日最高温、日最低温、日均温、日降雨量。

表2各处理小区施肥量

表3作物生育期内气象观测数据

2）径流量。每次降雨产生径流后，首先测出收集径流塑料桶的径流深度，然后根据计算公式算出径流量。

其中h为测定的径流深度（cm），V为径流量（mL）。

3）土壤侵蚀量。把每小区径流搅匀后从水层中间取水样250mL，装于玻璃瓶中，在实验室过滤出泥沙在温度为105℃的烘箱中烘24h，冷却后用电子天平称重，根据泥沙量和相应小区总径流量计算各个小区的土壤侵蚀量。

每个小区土壤侵蚀量（g）＝250mL径流中泥沙量（g）×V÷250mL。

4）测产。每处理取8个样株，在烘箱80℃条件下烘干，测量单株生物产量干重，折算出每处理的产量。

5）土地当量比计算。土地当量比（LER）=（玉米间作时的产量÷玉米单作时的产量）+（马铃薯间作时的产量÷马铃薯单作时的产量）

2 结果与分析

2.1 气象资料分析

由表3可以看出作物整个生育期间内气温、降雨量的变化情况，其中月平均温变化不明显，整个生育期的月均温在20.42℃，完全满足作物快速生长的条件。整个生育期间内降雨总量为597.6mm，降雨集中在7、8、9月，分别占总降雨量的23.39%、26.41%和31.02%。此期间恰好是作物生长的重要阶段，环境气温较高，叶面蒸腾旺盛，植株需水量大，因此对降雨量的要求也较高。这一时期充足的降雨量为作物健康快速生长提供了良好的环境条件。10月是作物生长后期，对水分的要求不高，降雨量偏少不会对作物生长造成明显影响。总体来看，生育期内的气温、降雨等条件都较适宜作物生长。

2.2 作物生育期产流降雨次数分析

表4作物生育期降雨次数统计

表5不同处理各月径流量方差分析

表6不同处理各月土壤侵蚀量方差分析

从表4可知，在作物生育期内的91次降雨中，6月份11次降雨中产生了5次水土流失，是产生径流次数最多的月份，占当月降雨次数的45.45%；8月份产生的径流次数为3次，占当月降雨次数的17.65%；9月份降雨次数较多，但是9月份马铃薯已收获所以没有进行径流测量。说明本次试验所测的水土流失主要发生在6月份。

近几年云南省连续干旱，5、6月份降雨较少，7、8月份降雨次数才有明显上升。尽管7月份降雨次数较多，但径流次数并不大，这是因为7月份每次的降雨量都较小，不容易形成径流和土壤侵蚀。

2.3 不同处理间不同月份及生育期径流量差异

对作物生育期内5、6、7、8月及共生期不同处理间径流量的方差分析结果表明(见表5)，5月份各处理间径流量差异不显著(P>0.05)，但B处理和D处理径流量相对较大，可能是因为该月玉米刚播种，对田间土壤破坏较大，且为了保证苗期成活率进行人工浇水提高了土壤含水量，因而在降雨时土壤水分相对容易饱和造成较高的径流量；6月份各处理间径流量差异不显著(P>0.05)，但D处理、E处理径流量相对较大；7月份E处理径流量显著大于其余处理（P<0.05），E处理的径流量是A处理的2.96倍、B处理的3.44倍、C处理的1.64倍、D处理的2.24倍；8月份E处理径流量极显著大于其余处理（P<0.01）分别是处理A、B、C、D的1.88倍、2.71倍、2.83倍、3.16倍；生育期内径流量为E处理>D处理>A处理>B处理>C处理，其中E处理径流量显著大于其余处理（P<0.05），分别比处理A、B、D高62.66%、82.88%、42.97%。因此，从生育期可以看出，间作处理的径流量小于玉米单作的径流量，其中玉米间作马铃薯(2∶2)的径流量比玉米单作的径流量减少12.11%；玉米间作马铃薯(4∶4)的径流量比玉米单作的减少21.82%；说明间作具有较好的水土保持效果。

2.4 不同处理不同月份土壤侵蚀量及侵蚀总量差异

对作物生育期内5、6、7、8月及共生期不同处理间土壤侵蚀量的方差分析结果表明(见表6)，5月份A、B处理和D处理的土壤侵蚀量大于C、E处理，但未达显著水平（P>0.05）；6月份E处理和D处理土壤侵蚀量大于A、B、C处理，但未达显著水平（P>0.05），E处理分别比处理A、B、C高58.84%、87.02%、94.87%，D处理分别比A、B、C处理高58.09%、86.13%、93.95%；7月份E处理土壤侵蚀量显著大于其余处理（P<0.05），E处理分别是A、B、C、D处理的13.7倍、11.13倍、16.13倍、4.54倍；8月份E处理土壤侵蚀量极显著大于其余处理（P<0.01），分别是A、B、C、D处理的28.09倍、40.24倍、43.28倍、55.78倍；7、8月E处理的侵蚀量大于其他处理，说明裸地处理因为没有作物生长，既不能通过植株地上部削弱雨水冲击力，也不能通过地下根系对水分和侵蚀土壤起到拦阻作用，故导致较高的水土流失。生育期内E处理土壤侵蚀量极显著大于A、B、C、D处理（P<0.01），E处理的土壤侵蚀量分别是处理A、B、C、D土壤侵蚀量的6.08倍、7.57倍、12.27倍、5.79倍。从整个生育期可以看出间作处理的土壤侵蚀量小于玉米单作的土壤侵蚀量，其中玉米间作马铃薯2∶2的土壤侵蚀量比玉米单作的减少4.84%；玉米间作马铃薯(4∶4)的土壤侵蚀量比玉米单作的减少23.53%。由此说明间作有一定的水土保持效果。

2.5 不同处理玉米和马铃薯生物产量差异

从表7可以看出，各处理间的玉米产量无显著差异（P>0.05），但单作的玉米亩产较高达到1392.08kg，分别比间作(2∶2)、4∶4高306.68kg、207.21kg，分别增28.26%、17.49%；间作处理间，马铃薯的产量无显著差异，但4∶4间作亩产159.93 kg，比间作2∶2高15.68kg，增10.87%。说明在玉米马铃薯的间作模式中，其增产的原因是主作物玉米产量不明显下降，而额外多收副作物马铃薯所导致。

表7不同处理玉米和马铃薯产量方差分析

表8土地当量比

2.6 间作不同处理土地当量比差异

从表8可以看出，各处理的土地当量比都大于1，且间作4∶4的土地当量比间作2∶2高。说明间作有较高的土地利用率和较好的增产效果，且4∶4间作的产量相对较好。

3 讨论与结论

要提高坡耕地作物的产量和经济效益，主要通过改变小地型、改良土壤结构、增加地面土壤覆盖，从而起到拦蓄降雨、减少水土流失、保持土壤肥力、提高农作物生产力的目的。在引起坡耕地水土流失的诸多因素中，降雨是最主要的动力因素。降雨对水土流失的影响主要是降雨强度、降雨量。一般情况下，降雨量越大，水土流失越严重；降雨强度越大，雨滴对地面的冲击越强烈，土壤侵蚀就越严重，在同一地区，降雨强度的影响要比降雨量大。采取作物间作措施能有效降低雨水对地面的强烈冲击，能有效防治水土流失。

从试验结果看，5月份2∶2间作、4∶4间作和玉米单作处理的径流量和土壤侵蚀量较大，可能是因为该月玉米播种，对田间土壤破坏较大，加之为保证苗期成活率进行人工浇水而提高了土壤含水量，因而在降雨时土壤水分相对容易饱和造成了较高的径流量和土壤侵蚀量。6月份玉米单作处理和裸地处理的径流量和土壤侵蚀量显著大于其余处理。7、8月份裸地处理的径流量和土壤侵蚀量都显著或极显著大于其余处理。说明裸地处理因为没有作物生长，既不能通过植株地上部削弱雨水冲击力，也不能通过地下根系对水分和侵蚀土壤起到拦阻作用，故导致较高的水土流失。从整个生育期看，尽管未达显著水平，但间作处理的径流量和土壤侵蚀量小于玉米单作的土壤侵蚀量，因此说明间作具有一定的水土保持效果。

各间作处理的土地当量比均大于1，说明间作具有产量优势。各处理的玉米产量都与单作产量无显著差异，因此在玉米马铃薯间作模式中，其增产的原因是主作物玉米产量无明显下降，而额外多收副作物马铃薯所导致。但4∶4间作产量略高于2∶2间作，且4∶4间作的土地当量大于2∶2间作，因此，玉米马铃薯4∶4间作的产量优势相对较好。刘立光，吴伯志对不同耕种方式对水土流失及产量的影响研究结果也表明，玉米间作马铃薯比玉米净作减少流失水量10.4%、土量56.4%、养分总量51.4%，产量提高23.0%。

综合来看，玉米马铃薯间作与其单作和裸地相比，能改良土壤，提高作物光能利用率，提高土地生产力，增加土壤覆盖度，在保证主作物玉米不减产或增产的情况下，在保持水土等方面有明显效果，有利于山地农业可持续发展。

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