施氮和木薯-花生间作对木薯养分积累和系统养分利用的影响

林洪鑫，潘晓华，袁展汽，肖运萍，刘仁根，汪瑞清，吕丰娟

（1江西农业大学农学院，南昌 330045；2江西省农业科学院土壤肥料与资源环境研究所/农业部长江中下游作物生理生态与耕作重点实验室/国家红壤改良工程技术研究中心，南昌 330200）

0 引言

【研究意义】间作系统是一种生产能力高、自然资源高效利用的生态系统[1]。合理的间作模式不仅能提高土地和气候资源利用率，还能促进种植业高效、持续增产和生物多样性[2]。氮素是调控作物群体结构和生长发育以及提高同化能力的重要影响因素之一。作物对氮的吸收和利用是农业生态系统中氮循环的重要过程，也是作物产量形成的重要基础[3]。作物干物质生产、氮素吸收和利用是影响作物产量和品质的重要因素[4]。研究不同木薯-花生间作模式中的养分利用特征，可为木薯-花生合理间作和养分高效利用提供科学依据。【前人研究进展】目前，关于间作系统作物养分利用已有不少报道。焦念元等[5]研究了玉米-花生间作系统的氮磷吸收与利用，结果表明施氮能增加间作系统的氮磷积累量；赵平等[6]研究了小麦-蚕豆间作系统中小麦的氮素吸收和累积，结果认为小麦氮素吸收速率随施氮量的增加呈先升后降的趋势；刘斌等[7]分析了甜瓜-向日葵间作系统的氮素吸收和利用效率，结果表明间作显著提高了甜瓜的氮素吸收和利用效率，却降低了向日葵的氮素吸收和利用效率。还有研究表明，蚕豆-玉米间作显著提高了系统生产力和氮素吸收[8]，花生体内氮素在共生期内可以转移到旱作水稻体内[9]，南酸枣能够利用施用于花生的部分氮肥[10]，施肥距离也会影响间作系统的氮素吸收利用[11]。【本研究切入点】木薯（Manihot esculentaCrantz）间作花生（Arachis hypogaeaL.）是一种生态高效的种植模式。有研究表明，木薯-花生间作模式可提高经济效益和改善土壤[12-13]，增加木薯产量[14]，改善根际土壤微生态坏境[15]、发挥间作优势[16-17]和提高作物抗性[18]。前人有关木薯间作花生模式的研究，主要分析了木薯-花生间作对产量、经济效益和间作优势的影响，而对不同木薯-花生间作模式木薯养分积累和系统养分利用的影响尚未见报道。【拟解决的关键问题】本研究以木薯单作和花生单作为对照，研究了施氮和木薯-花生间作对木薯养分积累和系统养分利用的影响，以期为木薯-花生合理间作和养分高效利用提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年和2016年在江西省抚州市东乡区圩上桥镇红壤开发管理委员会国家木薯产业技术体系南昌综合试验站试验基地进行。试验地为红壤旱地，2015年基础土壤理化性质为pH 4.80，有机质 19.4 g·kg-1、全氮 1.27 g·kg-1、全磷 1.29 g·kg-1、全钾 11.1 g·kg-1、碱解氮 106.0 mg·kg-1、速效磷 77.1 mg·kg-1和速效钾108.0 mg·kg-1；2016年基础土壤理化性质为pH 4.65，有机质 18.45 g·kg-1、全氮 1.28 g·kg-1、全磷1.40 g·kg-1、全钾 10.2 g·kg-1、碱解氮 95.8 mg·kg-1、速效磷 78.4 mg·kg-1和速效钾 117.6 mg·kg-1。

1.2 试验设计

图1 不同种植模式的种植行距示意图Fig. 1 Sketch map of planting spacing under different planting patterns

试验以木薯品种华南205和花生品种粤油200为材料，设计不施氮（N0，0）、施氮（N1，180 kg·hm-2）2个施氮水平和木薯单作（M1）、花生单作（M2）、木薯间作1行花生（M3）、木薯间作2行花生（M4）及木薯间作3行花生（M5）共5种种植模式。不同种植模式的种植行距示意图见图 1，木薯种植株距为80 cm，花生播种株距为20 cm。施磷量（P2O5）和施钾量（K2O）分别为 90.0 kg·hm-2、195.0 kg·hm-2。小区种植面积为38.4 m2，3次重复，小区间隔60 cm，开30 cm排水沟，重复间隔150 cm，防止串肥。不同种植模式的施肥量及其施肥方式见表 1。磷肥全部作基肥施用。氮、磷、钾肥分别为尿素、钙镁磷肥和氯化钾。种植的木薯种茎长为15 cm，每穴放置1根木薯种茎，出苗后缺苗的及时补苗，种植后30 d间苗，每穴木薯留1株壮苗，剪除多余幼苗。每穴花生播种2粒。两年木薯均于3月25日种植，11月25日收获；两年的花生均于4月15日种植，8月15日收获。其他管理同一般常规栽培。

1.3 试验指标与方法

1.3.1 木薯干物质量 分别于块根形成初期（种植后70 d）、块根膨大初期（种植后110 d）、块根膨大中期（种植后175 d）和块根成熟期（种植后240 d），根据木薯平均株高取样，每小区挖取3株代表性植株，然后将块根洗净，分成块根、茎秆、叶和叶柄等4部分分别包装，将茎秆、叶柄和叶样品置于 105℃下杀青30 min，于80℃烘干至恒重；块根切成薄片，置于50℃下烘干至恒重。

1.3.2 花生生物产量 于成熟期，每小区取代表性花生植株3株，轻轻拔起，抖落、洗净泥土，分成根茎叶和荚果等两部分分别包装，于105℃下杀青30 min，于80℃下烘干至恒重。

1.3.3 植株氮、磷、钾素含量 木薯和花生干物质的样品粉碎后，采用H2SO4-H2O2消煮，凯氏定氮法测定氮素含量；采用H2SO4-H2O2消煮，钼锑抗比色法测定磷素含量；采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度法测定钾素含量。

表1 不同种植模式的施肥量及其施肥方式Table 1 Fertilizer application amount and their fertilization methods under different planting patterns

1.3.4 鲜薯产量和花生荚果产量 称量每小区实收的木薯新鲜块根和成熟期取样的木薯块根的鲜重，然后根据成熟期的木薯实际株数折算，即为鲜薯产量；称量每小区实收、晒干的花生荚果和成熟期取样的花生荚果的重量，根据小区面积计算花生荚果产量。

1.4 指标计算

某部位的氮素积累量＝该部位的氮素含量×该部位的干物质量；

某部位的氮素分配率=（该部位的氮素积累量/氮素积累总量）×100；

氮素利用效率=系统内某一作物经济产量/该作物氮素积累总量；

氮素收获指数=系统内某一作物收获器官氮素积累量/该作物氮素积累总量；

氮肥偏生产力=系统内某一作物单位面积经济产量/单位面积施氮量；

系统氮素积累总量=木薯氮素积累总量+花生氮素积累总量；

系统内木薯、花生氮素比例=（木薯、花生的氮素积累总量/系统氮素积累总量）×100；

生产100 kg鲜薯需氮量=（木薯氮素积累总量/木薯鲜薯产量）×100；

生产100 kg荚果需氮量=（花生氮素积累总量/花生荚果产量）×100；

氮素土地当量比=（Nim/Nmm）+（Nip/Nmp）。式中，Nim和Nip分别代表间作木薯和间作花生的氮素积累总量，Nmm和Nmp分别为单作木薯和单作花生的氮素积累总量；

氮素间作优势=Nim+Nip-（Nmm×Dim+Nmp×DiP）/（Dim+DiP）。式中，Dim表示间作模式中木薯密度与其单作模式密度的比值；DiP表示间作模式中花生密度与其单作模式密度的比值。木薯间作1行、2行、3行花生模式的Dim均为1.00，DiP分别为0.33、0.67和1.00。

磷、钾指标的计算方法同氮素方法。

1.5 数据处理

文中试验数值为两年数据的平均值±标准差，采用Excel和Dps 7.05进行数据分析。

2 结果

2.1 施氮和木薯-花生间作对木薯和花生产量的影响

2015和2016两年间的木薯产量和花生产量的趋势一致（表 2）。同一种植模式，施氮处理的鲜薯产量显著高于不施氮处理；同一施氮水平下，单作模式的鲜薯产量和荚果产量显著高于间作，荚果产量随花生行数的增加显著提高，而不同间作模式的鲜薯产量无显著差异。单作模式施氮处理的荚果产量显著高于不施氮处理，而间作模式施氮处理的荚果产量显著低于不施氮模式。

表2 施氮和木薯-花生间作对木薯和花生产量的影响Table 2 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on yield of cassava and peanut (×103 kg·hm-2)

2.2 施氮和木薯-花生间作对木薯植株养分积累量的影响

随着生育时期的推进，木薯氮、磷、钾素积累量随之增加，前 3个生育时期的氮素分别占积累总量的9.18%、39.94%和66.61%，磷素分别占3.18%、19.36%和61.05%，钾素分别占4.18%、21.28%和60.81%（表3）。

同一种植模式，施氮处理的氮、磷、钾素显著高于不施氮处理。块根形成初期，不施氮处理单作的钾素积累量高于间作，且显著高于间作2行花生模式。块根膨大初期，不施氮处理单作和间作1行花生模式的氮素积累量显著高于间作2、3行花生模式，施氮处理单作显著高于间作，且间作1行花生模式显著高于间作2、3行花生模式；不施氮处理单作的磷素积累量显著高于间作2、3行花生模式，且间作1行花生模式显著高于间作2行花生模式，施氮处理单作显著高于间作，间作3行花生模式显著高于间作2行花生模式；施氮处理单作和间作1行花生模式的钾素积累量显著高于间作3行花生模式。块根膨大中期，同一施氮水平下，单作的氮素积累量显著高于间作，施氮处理间作1行花生模式显著高于间作2、3行花生模式；施氮处理单作和间作1行花生模式的钾素积累量显著高于间作3行花生模式。块根成熟期，不施氮处理单作的氮素积累量显著高于间作3行花生模式，施氮处理单作显著高于间作，且间作1行花生模式显著高于间作3行花生模式；不施氮处理单作和间作1行花生模式的磷素积累量显著高于间作3行花生模式，施氮处理单作显著高于间作，且间作2行花生模式显著高于间作3行花生模式；不施氮处理单作的钾素积累量显著高于间作，施氮处理单作和间作1行花生模式高于间作2行花生模式。

表3 施氮和木薯-花生间作对木薯植株养分积累量的影响Table 3 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on plant nutrient accumulation of cassava (kg·hm-2)

2.3 施氮和木薯-花生间作对木薯不同部位养分积累量和分配率的影响

2.3.1 块根养分积累量和分配率 随着生育时期的推进，块根氮、磷、钾素积累量及其分配率随之增加（表4），4个生育时期块根氮素的平均分配率分别为8.28%、15.51%、29.48%和38.09%，磷素的平均分配率分别为10.46%、35.73%、61.90%和71.33%，钾素的平均分配率分别为 13.64%、31.46%、48.13%和72.82%。

同一种植模式，施氮处理的块根氮、磷、钾素积累量较不施氮处理显著增加。块根形成初期，不施氮处理间作3行花生模式的氮素积累量显著高于间作2行花生模式，施氮处理单作和间作3行花生模式显著高于间作2行花生模式；不施氮处理间作2行花生模式的磷素积累量显著高于间作1、3行花生模式，施氮处理单作显著高于间作；不施氮处理间作1行花生模式的钾素积累量显著高于间作2行花生模式，施氮处理单作显著高于间作。块根膨大初期，施氮处理单作的氮、磷积累量显著高于间作；施氮处理单作的钾素积累量显著高于间作3行花生模式。块根膨大中期的氮素积累量，不施氮处理单作显著高于间作，施氮处理单作和间作1行花生模式显著高于间作3行花生模式。成熟期，除施氮处理不同模式间的钾素积累量无显著差异外，单作的氮、磷和钾素积累量均显著高于间作。

表4 施氮和木薯-花生间作对木薯块根养分积累量和分配率的影响Table 4 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on tuber root nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

4个生育时期不施氮处理块根氮素的平均分配率为 6.19%、13.57%、29.53%和 34.94%，施氮处理为10.41%、17.45%、29.44%和 41.24%；不施氮处理磷素的平均分配率为7.02%、33.52%、65.29%和72.10%，施氮处理为13.90%、37.93%、58.51%和70.55%；不施氮处理钾素的平均分配率为9.65%、27.95%、55.06%和73.98%，施氮处理为17.64%、34.97%、41.20%和71.65%。

2.3.2 茎秆养分积累量和分配率 随着生育时期的推进，茎秆氮、磷、钾素积累量增加，氮素分配率提高，磷、钾素分配率先增加后下降（表5）。4个生育期的茎秆氮素平均分配率分别为 11.92%、12.55%、18.63%和25.92%，磷素平均分配率分别为22.81%、24.83%、19.44%和 19.84%；钾素平均分配率分别为26.88%、31.14%、28.25%和18.20%。

表5 施氮和木薯-花生间作对木薯茎秆养分积累量和分配率的影响Table 5 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on stem nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

同一种植模式，施氮处理的茎秆氮、磷素积累量较不施氮处理显著增加，钾积累量有所增加，其中间作2、3行花生模式下钾素积累量显著增加。块根形成初期，不施氮处理单作和间作1行花生模式的钾素积累量显著高于间作2行花生模式，而施氮处理单作和间作1行花生模式显著低于间作2行花生模式。块根膨大初期，施氮处理单作的氮素积累量显著高于间作2、3行花生模式；施氮处理间作3行花生模式的钾素积累量显著低于其他3种模式。块根膨大中期，同一施氮水平单作的氮素积累量显著高于间作2、3行花生模式；施氮处理单作和间作1行花生模式的钾素积累量显著高于间作3行花生模式。成熟期，施氮处理单作和间作1行花生模式的氮素积累量显著高于间作3行花生模式；施氮处理单作和间作1行花生模式的磷素积累量显著高于间作2行花生模式；施氮处理间作1行花生模式的钾素积累量显著高于间作2、3行花生模式。

4个生育时期不施氮处理茎秆氮素的平均分配率分别为10.04%、10.92%、15.75%和26.06%，施氮处理分别为13.83%、14.18%、21.51%和25.78%；不施氮处理磷素的平均分配率分别为 24.21%、26.04%、17.13%和18.56%，施氮处理分别为21.40%、23.62%、21.74%和21.11%；不施氮处理钾素的平均分配率分别为29.00%、30.47%、23.34%和16.84%，施氮处理分别为24.77%、31.81%、33.14%和19.54%。

2.3.3 叶片养分积累量和分配率 随着生育时期的推进，叶片氮、磷、钾素积累量先增加后降低，分配率下降（表6），4个生育时期氮素的平均分配率分别为79.80%、71.95%、51.89%和36.00%，磷素的平均分配率分别为66.73%、39.44%、18.66%和8.84%，钾素的平均分配率分别为 59.73%、37.40%、23.62%和8.98%。

同一种植模式，施氮处理氮、磷、钾素积累量较不施氮处理显著增加。块根形成初期，同一施氮水平不同模式间的氮、磷和钾素积累量无显著差异。块根膨大初期，不施氮处理单作的氮素积累量显著高于间作2、3行花生模式，施氮处理单作和间作1行花生模式显著高于间作2、3行花生模式；同一施氮水平单作的磷素积累量显著高于间作；不施氮处理单作的钾素积累量显著高于间作，施氮处理单作和间作1行花生模式显著高于间作2、3行花生模式。块根膨大中期，不施氮处理单作的氮素积累量显著高于间作3行花生模式，施氮处理单作显著高于间作2、3行花生模式；不施氮处理磷素积累量间作2行花生模式显著高于间作1、3行花生模式，施氮处理单作和间作3行花生模式显著高于间作1、2行花生模式；不施氮处理单作的钾素积累量显著高于间作1、3行花生，施氮处理单作显著高于间作。成熟期，不施氮处理间作3行花生模式的氮素积累量显著低于其他3种种植模式，施氮处理单作显著高于间作；不施氮处理间作2、3行花生模式的磷素积累量显著低于间作1行花生模式，施氮处理单作显著高于间作，且间作1行花生显著高于间作2、3花生模式；不施氮处理间作3行花生模式的钾素积累量显著低于其他3种种植模式，施氮处理单作显著高于间作，且间作1行花生模式显著高于间作2、3行花生模式。

4个生育时期不施氮处理叶片氮素的平均分配率分别为84.03%、75.53%、54.73%和39.02%，施氮处理为75.83%、68.39%、49.06%和32.98%；不施氮处理磷素平均分配率分别为 68.77%、40.44%、17.58%和 9.34%，施氮处理为 64.69%、38.45%、19.74%和8.34%；不施氮处理钾素平均分配率分别为61.36%、41.57%、21.58%和 9.18%，施氮处理为 57.60%、33.22%、25.67%和8.78%。

2.4 施氮和木薯-花生间作对木薯养分利用的影响

同一种植模式（表 7），施氮处理的木薯氮、钾素利用效率和钾素收获指数较不施氮处理下降或显著下降，磷、钾肥偏生产力和生产100 kg鲜薯的氮、钾需求量较不施氮处理显著提高，氮素收获指数较之提高；单作和间作3行花生模式下，施氮处理的磷素利用效率较不施氮处理显著下降；单作模式下，施氮处理的磷素收获指数较不施氮处理显著降低；除间作 2行花生模式下施氮与不施氮处理间的生产100 kg鲜薯需磷量相同外，施氮处理的生产100 kg鲜薯需磷量较不施氮处理提高，其中单作和间作3行花生模式显著提高。

不施氮处理中，单作的氮素利用效率和氮、磷、钾素收获指数显著高于间作，间作2行花生模式的氮素收获指数显著低于间作1、3行花生模式，间作1、2行花生模式的钾素收获指数显著低于间作3行花生模式；单作的磷、钾素利用效率显著高于间作 1、2行花生模式，间作模式氮、磷、钾素利用效率随花生行数的增加而显著提高；间作模式生产100 kg鲜薯需氮量显著高于单作，间作1行花生模式生产100 kg鲜薯需钾量显著高其他3种模式。施氮处理中，间作3行花生模式的氮、磷素利用效率和钾素收获指数显著高于单作和间作1行花生模式，间作1行花生模式的钾素利用效率显著低于单作和间作2行花生模式，间作2行花生模式的氮素收获指数显著高于其他3种种植模式，单作的氮素收获指数显著低于间作1、3行花生模式；间作1行花生模式的生产100 kg鲜薯需氮量显著高于其他3种种植模式，单作和间作2行花生模式的生产100 kg鲜薯需氮量显著高于间作3行花生模式，单作和间作1行花生模式的100 kg鲜薯需磷量显著高于间作2、3行花生模式，间作1、3行花生模式的生产100 kg鲜薯需钾量显著高于单作。同一施氮水平，单作的氮、磷、钾肥偏生产力显著高于间作，不同间作模式间无显著差异。

表6 施氮和木薯-花生间作对木薯叶片养分积累量和分配率的影响Table 6 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on leaves nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

2.5 施氮和木薯-花生间作对花生养分利用的影响

单作模式下，施氮处理的花生氮素积累总量较不施氮显著提高，而间作2、3行花生模式下较不施氮显著降低（表8）。

同一种植模式，施氮处理的氮、磷、钾素利用效率较不施氮处理降低；生产100 kg荚果的氮、钾需求量较不施氮处理提高，其中间作1、2行花生模式的差异显著；磷素积累总量较不施氮处理降低，其中间作2、3行花生模式显著降低；单作模式下施氮处理的磷、钾肥偏生产力较不施氮处理显著提高，而间作模式下较不施氮处理显著降低；间作模式下施氮处理的生产100 kg荚果需磷量较不施氮处理提高，而单作模式下较不施氮处理降低；单作和间作1行花生模式下，施氮处理的钾素积累总量较不施氮处理提高，而间作2、3行花生模式下较不施氮处理降低。

表7 施氮和木薯-花生间作对木薯养分利用的影响Table 7 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on nutrient utilization

表8 施氮和木薯-花生间作对花生养分利用的影响Table 8 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on nutrient utilization of peanut

不施氮处理中，间作 1行花生模式的钾素积累总量显著低于其他3种模式。施氮处理中，单作模式生产100 kg荚果氮、磷需求量显著低于间作2行花生模式，而其磷素利用效率显著高于间作2行花生模式；间作的氮肥偏生产力、钾素积累总量显著低于单作，且随花生行数的增加而提高或显著提高。同一施氮水平，间作的氮、磷素积累总量和氮、磷、钾肥偏生产力显著低于单作，且随花生行数的增加而显著提高。

2.6 施氮和木薯-花生间作对系统养分间作优势的影响

同一种植模式下（表 9），施氮处理的系统氮素积累总量较不施氮处理提高，除间作3行花生模式外的4种模式差异均达显著水平。单作木薯和间作1行花生模式下，施氮处理的系统磷素积累总量较不施氮处理显著提高；系统钾素积累总量显著提高，钾素间作优势提高，而氮、磷素土地当量比和氮素间作优势降低或显著降低。间作2行和3行花生模式下，施氮处理的磷素间作优势和钾素土地当量比较不施氮处理降低。施氮处理的系统内花生氮、磷、钾素比例较不施氮处理降低，而系统内木薯氮、磷、钾素比例较之提高。

同一施氮水平，间作2、3行花生模式的系统氮、磷、钾素积累总量高于单作花生和单作木薯；系统内花生氮、磷、钾素比例随着花生行数的增加而上升，系统内木薯氮、磷、钾素比例随之下降，氮、磷和钾素土地当量比及其间作优势随之提高。木薯-花生间作的土壤氮、磷、钾素利用率可以提升22%—71%、24%—61%和31%—78%，氮素间作优势为40.87—112.11、18.08—42.67 和 34.92—105.62 kg·hm-2。

3 讨论

3.1 施氮和间作花生对系统养分积累的影响及间作花生的适宜行数

木薯-花生间作是木薯产业发展中应用面积较大的一种高产高效种植模式[17,19]，是耗地作物与养地作物的合理搭配。氮素作为影响木薯产量的第一限制因素[20-21]，对木薯产量的贡献作用最大[22]。木薯植后 6个月内氮素积累量持续增加，并在9月中下旬达最高峰，随后持续下降，氮素积累动态呈倒“V”型，磷和钾的积累动态呈“S”型[20]。本研究表明，随着生育时期的推进，木薯植株的氮、磷、素积累量呈不断增加的趋势，在块根成熟期达到最高值。这与高志红等[20]的研究结果存在差异。这可能与江西木薯生长发育后期的昼夜温差大、气温较低和病虫害发生轻有关系，木薯收获时只有植株基部部分叶片脱落。高志红等[20]研究还表明，木薯叶片生长早期对氮素的吸收积累较多，木薯钾素在茎叶中积累，4个月后向钾素贮藏库块根中转移。本研究表明，块根形成初期和块根膨大初期叶片的氮素分配率为 71.95%—79.80%，茎叶钾素的分配率65.54%—73.37%，成熟期的块根钾素分配率为 72.82%，这与高志红等[20]结果一致。EL-SHARKAWY 等[23]认为，木薯定植后 2个月内的干物质积累非常缓慢，之后加快，至块根成熟期又转慢。OJENIYI等[24]认为，木薯的块根收获带走大量的钾素，其次是氮素，磷素的带走量较少。本研究结果与他们结果基本一致。本研究表明，施氮处理的块根、茎秆和叶片氮、磷、钾素积累量均显著高于不施氮处理，这与刘备等[25]研究结果一致。

本研究表明，木薯-花生间作模式中，间作花生降低了系统内木薯植株的氮、磷、钾素积累量，间作 2行和3行花生模式的养分降幅高于间作1行花生模式。在肥料施用量一定的条件下，间作花生行数越多，对木薯植株的养分积累影响越大。随着间作花生行数的增加，花生种植密度增加，系统内花生的氮、磷、钾素积累量随之增加。在木薯-花生间作模式中，生育期长的木薯前期生长慢，封行迟，生育期短的花生种植密度远远大于木薯种植密度，在养分吸收利用方面存在优势，系统内花生氮、磷、钾素比例随着花生行数的增加而上升，氮、磷和钾素土地当量比及其间作优势随之提高。在木薯行距为120 cm条件下，在木薯行间间作2—3行花生降低了系统内木薯、花生单一作物的氮磷钾积累总量，提高了系统氮、磷、钾素积累总量，即提高了系统中木薯和花生的氮、磷、钾素积累总量之和。间作1—3行花生模式中两作物间的距离分别为60 cm、40 cm和30 cm，若在120 cm行距间作4行花生，则木薯间作4行花生模式中两作物间的距离为24 cm。这个种植行距小于实际生产中的花生行距，也远远小于木薯与花生的临界距离40 cm左右[26]，不便于田间操作，密度过密容易徒长。罗兴录[16]认为，木薯与花生的间作行数比以 1∶3的作物产量和经济效益均较高。在本试验条件下，木薯种植行距120 cm下间作2—3行花生模式最优。

表9 施氮和木薯-花生间作对系统养分积累总量的影响Table 9 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on system total nutrient

3.2 间作提高系统养分利用的机理

氮、磷、钾素的合理高效利用是作物高产栽培的重要目标。合理的间作模式能够集约利用光、温、水、热资源，提高土地利用率[27]，有助于增强间作系统中作物对强光的利用和延缓叶片衰老[28]，能够减少径流中的部分养分流失量[29]，显著改善土壤水分环境[30]，增强对土壤NO3--N和NH4+-N的淋溶损失削减作用[31]，并能最终获得较好的经济效益和生态效益[32-33]。本研究表明，随着花生行数的增加，系统氮磷钾素积累总量、花生的氮磷钾肥偏生产力和氮磷钾素土地当量比提高或显著提高，木薯-花生系统内花生氮磷钾素比例上升，而木薯-花生系统内木薯氮磷钾素比例下降。也就是说在木薯行间增加花生的种植密度（花生行数），可以提高花生氮磷钾素积累在木薯-花生间作系统内的比率，提高或显著提高系统氮磷钾素积累总量、氮磷钾素土地当量比和花生的氮磷钾肥偏生产力。有研究表明，间作模式能够提高间作系统中某一作物的氮素积累量和利用效率，也能够降低间作系统中另一种作物的氮素积累量和利用效率[7]，并且能够显著提高土壤固氮微生物数量和群落组成[34]。本研究还表明，同一种植模式（表6），施氮的木薯氮、钾素利用效率和钾素收获指数较不施氮下降或显著下降，木薯磷、钾肥偏生产力和生产100 kg鲜薯需氮、钾量较不施氮显著提高，木薯氮素收获指数较之提高。同一种植模式（表7），施氮处理的花生氮磷钾素利用效率、磷素积累总量较不施氮处理降低，而生产100 kg荚果需氮、钾量较不施氮处理提高。由此可见，较不施氮处理，施氮处理提高了100 kg鲜薯和荚果需氮、钾量，即生产100 kg鲜薯或荚果需氮、钾量增加，从而降低了木薯和花生的氮、钾素利用效率，降低了木薯氮、钾收获指数。刘斌等[7]研究认为，间作甜瓜氮肥偏生产力均显著高于单作，间作系统向日葵氮肥偏生产力较单作降低。本研究结果与其一致，即单作木薯和单作花生的氮、磷、钾肥偏生产力均显著高于间作模式中木薯和花生的氮、磷、钾肥偏生产力。有研究表明，间作体系中施肥距离过大和过小均不利间作系统中作物产量的提高和氮素的吸收利用[11]，间作系统中作物的氮素利用表现出竞争-恢复作用[35]。本试验中不同处理的施磷量（90 kg·hm-2）和施钾量（195 kg·hm-2）相同，间作模式施氮处理中氮肥的一半作基肥施用于木薯基部，而氮肥的另一半作追肥施用于花生基部，也就相当于该间作模式中木薯和花生基部分别施用了90 kg·hm-2氮肥。在木薯和花生的共生期内，花生在氮素吸收方面存在优势，能够吸收利用施用于花生基部的氮肥，而前期生长缓慢的木薯则在生长后期，即花生收获之后，充分利用施用于木薯和花生基部的一部分氮肥、土壤氮和作物落叶氮。还有研究表明，间作模式下种间根系相互作用可以减缓“氮阻遏”效应[36]，降低田间氨挥发量[37]。本研究中，木薯-花生间作模式中，系统氮磷钾素积累总量和氮磷钾素的间作优势及其土地当量比随间作花生行数的增加而提高。由此可见，间作系统中木薯、花生两种作物在养分吸收积累过程中存在着竞争关系，系统内两作物的养分积累表现出明显的间作优势。与单作模式相比，间作模式的系统氮、磷、钾素积累总量可以分别提升22%—71%、24%—61%和31%—78%，氮、磷、钾素的间作优势可以分别增加40.87—112.11、18.08—42.67 和 34.92—105.62 kg·hm-2。

4 结论

同一种植模式下，施氮处理木薯磷钾肥偏生产力、钾素间作优势、系统氮钾素积累总量和系统内木薯氮磷钾素比例较不施氮处理提高或显著提高，而施氮处理花生氮钾素利用效率、木薯氮钾素利用效率、氮磷钾素的土地当量比和氮素间作优势较不施氮处理降低或显著降低。同一施氮水平下，间作花生的氮磷素积累总量和氮磷钾肥偏生产力显著低于单作花生，间作木薯的氮磷钾肥偏生产力、钾素利用效率和磷素收获指数低于或显著低于单作木薯。随着间作花生行数的增加，氮磷钾素土地当量比、氮磷钾素间作优势、花生氮磷钾素积累总量和花生氮磷钾肥偏生产力提高或显著提高。在木薯行间间作2—3行花生，有利于提高系统氮磷钾素积累总量，提升氮磷钾素的土地当量比和间作优势。