林下种植粮食作物模式研究与示范

李泉杉

(河北省廊坊市农业农村局，河北 廊坊065000)

0 引言

随着京津冀一体化进程的推进，河北省廊坊市在城市建设、美丽乡村建设、环境治理和农业种植结构调整等方面发生了较大变化。特别是近5年来，为加强京津冀生态缓冲带建设，打好生态环境攻坚战，廊坊市相继开展了“两年大提升，创建森林城”活动和春季造林提升行动，实施了重要交节点绿化、廊道绿化和连片造林等重点工程，全市铁路、国省干道、主要河道及“精品线”绿化实现闭合[1]。2012—2016年，廊坊市累计造林10.9万hm2，使得森林覆盖率达到25%以上，有效减轻了大气污染，改善了生态环境。然而，植树造林在改善环境的同时，也挤占了部分农作物的种植面积。林木生长期较长的特点又使得土地年生产效益在较长时间内受到影响。如何适应新的种植结构，研究高效的种植新模式，在获得生态效益的同时，迅速提高土地年生产效益，已成为紧迫而重要的课题。探索找出一整套高效的林粮间作种植模式，对适应新的种植结构，保障粮食生产，迅速提高土地年效益，促进本地及相似地区农林业的增产增收意义重大而深远[2-3]。

1 项目介绍

1.1项目概况

项目名称为“林下种植粮食作物模式研究与示范”，于2017年4—11月在廊坊市安次区码头镇北壕村实施。项目应用行业为农林业，主要用途为研究幼龄林下林粮复合经营。

1.2研究目标

(1)筛选适合林下种植的粮食作物品种[4]。

(2)研究给出林粮间作的成套高效技术，比当前种植方式增收4 500元hm2。

(3)建立示范基地1个，示范面积1.67 hm2以上。

1.3研究内容

(1)选择1～3年生林地，间作甘薯、绿豆品种。

(2)布置试验，筛选适宜与幼林间作的粮食作物品种及相应的配套栽培技术。

(3)给出适合廊坊市应用的林粮间作优化模式。

(4)研究总结优化模式对林粮生长与生产的促进作用、经济效益、社会效益和生态效益。

1.4技术路线

项目研究技术路线如图1所示。

2 研究材料与方法

2.1林地选择

项目研究用地选择在廊坊市安次区码头镇北壕村东口，林地面积1.67 hm2，地势平坦，土质为粘壤土。该林地为2017年新栽植的国槐，国槐胸径4～5 cm，株距3 m，行距4 m。

2.2肥料

使用化肥为高钾复合肥(N含量15%，P2O5含量10%，K2O含量20%)；有机肥为生物有机肥(有效活菌数≥0.2亿g，有机质≥45%，氮磷钾≥4%)。

2.3试验设计

林下分别种植甘薯和绿豆，采用肥料、品种双因素随机区组设计。

2.3.1甘薯试验

设置3次重复试验，9个肥料处理和1个对照，肥料处理设置如表1所示。参试品种为遗字138、京薯6号、龙薯9号和烟薯25，共120个小区。

表1 甘薯试验施肥处理方法

甘薯每小区3行(小区面积60 m2，长25.0 m，宽2.4 m)，垄距0.8 m，株距0.25 m，小区道路1 m。试验行向南北，试验南北两端设保护行15 m。

2.3.2绿豆试验

设置3次重复试验，9个肥料处理和1个对照，肥料处理设置如表2所示。种植绿豆品系为江品L01冀绿8、江品L01冀绿8-绿、C1D-10冀绿7-2和2001-569江L18-3，共120个小区。绿豆每小区种植7行(小区面积59.5 m2，长17.0 m，宽3.5 m)，行距0.5 m，株距0.2 m，小区道路0.5 m。试验行向南北，试验南北两端设保护行15 m。

表2 绿豆试验施肥处理方法

2.4管理方法

2.4.1甘薯

整地前撒施复合肥与生物有机肥，2017年5月13日和14日整地，按规定垄距采用机械起垄[5]。5月15日带水移栽，栽后浇水一次，6月13日、7月18日各中耕一次。全生育期记录各项管理措施与投入情况，10月15日收获，记录小区实际产量情况。

2.4.2绿豆

整地前浇水并撒施复合肥与生物有机肥[6]。2017年6月20日旋耕整地，6月21日人工播种，7月21日、8月18日各中耕一次。记录各项管理措施与投入情况，9月20日收获，记录小区实际产量情况。

2.4.3国槐

每个处理小区两侧各取3株国槐，测量并记录平均胸径值，其他管理同常规。

各小区除肥料用量不同外，其他管理均按常规管理。

2.5数据分析

采用Excel 2013进行数据统计分析。

3 结果与分析

3.1林下甘薯种植方式

3.1.1产量

林下甘薯种植试验产量、方差分析和多重比较如表3～6所示。可以看出，林下种植甘薯的产量在不 同品种、不同肥料用量和不同肥料配比间有极显著差异，试验的肥料和品种间不存在相互作用。

表3 甘薯施肥试验产量

肥料处理5～10对各品种产量影响差异不显著，但它们与其他处理间存在极显著差异。4个甘薯品种 的产量差异都是极显著的，龙薯9和烟薯25产量较高。其中龙薯9产量最高，试验条件下产量能达到65 830.5 kghm2。肥料处理中以处理5～10形成的产量较高，各品种产量顺序为龙薯9>烟薯25>京薯6>遗字138。处理6内，以上各品种的产量分别高出相应对照的31.6%、30.6%、80.7%和78.0%。

表4 甘薯品种肥料方差分析

表5 甘薯品种间多重比较

表6 甘薯肥料处理间多重比较

对各品种甘薯产量随高钾复合肥用量的变化(0～675 kg)产生的产量差异进行分析，如图2所示。结果表明，在0～600 kg施用高钾复合肥，各品种产量随施肥量的增加不断提高，但施肥量>600 kg后，甘薯产量基本不再提高。

3.1.2林木胸径

林下甘薯种植试验小区两侧树木胸径和方差分析如表7～8所示。可以看出，林下种植甘薯品种对两侧树木胸径生长量无差别性影响。而施肥处理对树木胸径生长量影响是极显著的，树下甘薯品种与施肥处理间无相互作用。各处理对两侧树木胸径增长的影响幅度较对照增加了3.0%～15.4%。肥料处理5～10对树木胸径增长促进较为显著，且无显著差别。

3.1.3产投比分析

以龙薯9号为例，林下套种甘薯的投入与产出效益评价如表9所示。从投入上看，甘薯主要生产性支出为人工、肥料与种苗的费用，特别是整地、起垄、播种中耕和收获等人工成本最高[6]。从产投方面看，各处理间投入主要差别是肥料费，处理1投入最小，而净收益也最低，处理10投入最高，但处理10较多的投入在净收益和产值上并没带来明显提高。

表7 甘薯小区两侧树木胸径

表8 甘薯小区两侧树木胸径方差分析

以龙薯9号为例，净收益随肥料费投入的变化如图3所示。由图3可知，在试验的肥料投入区间，随着肥料投入量的改变，甘薯净收益没有规律性的变化。从净收益上看，处理1净收益最低，处理5～10的净收益较高且无明显差别，处理8净收益最高，而投入并不是最高，比较理想。从产投比看，处理8>处理5>处理6>处理7>处理9>处理1、处理10>处理2>处理3>处理4。

3.2林下绿豆种植方式

3.2.1产量

林下绿豆种植试验产量、方差分析和多重比较如表10～13所示。结果表明，林下种植绿豆的产量在不同的品系、肥料用量和肥料配比间有极显著差异，试验的肥料和品系间互作也极其明显。

各肥料处理对各品系产量影响差异极显著，以处理7和处理10形成的产量最高。4个绿豆品系的产量差异也是极显著的，江品L01*冀绿8产量最高，各处理的平均产量为2 133 kghm2，试验最高产量可达2 621 kghm2[7]。肥料处理中以处理7和处理10形成的产量较高，各品系产量顺序为江品L01*冀绿8>C1D-10*冀绿7-2>2001-569*江L18-3>江品 L01*冀绿8-绿。处理7内，以上各品系的产量分别高出相应对照的90.2%、59.2%、75.3%和52.3%。

表10 绿豆施肥试验产量

表11 林下绿豆产量方差分析

表12 绿豆品种间多重比较

表13 林下绿豆肥料处理间多重比较

对各品系随高钾复合肥用量变化(0～225 kg)导致的产量差异进行了分析，如图4所示。结果表明，各品种产量在高钾复合肥施用量为0～225 kg时，随肥料施用量的增加而不断增加，但肥料施用量>300 kg后，产量提高不显著。

3.2.2林木胸径

林下绿豆种植试验小区两侧树木胸径和方差分析如表14～15所示。结果表明，林下种植的绿豆品系对两侧的树木胸径生长量无差别性影响。施肥处理对树木胸径生长量影响是极显著的。树下绿豆品系与施肥处理之间无相互作用。各处理对两侧树木胸径增长的影响幅度较对照增加3.7%～16.8%。肥料处理6对树木胸径增长促进最为明显，除江品L01*冀绿8-绿外，处理6较其他处理促进树木增长的作用极显著。

3.2.3产投比

以江品L01*冀绿8为例，林下套种绿豆的投入 与产出效益分析如表16所示。从投入上看，绿豆主要生产性支出为人工费，特别是中耕和收获等人工成本最高。从产投方面看，各处理之间投入主要差别是肥料费，处理1投入最小，产值也最低，处理10投入最高，产值也最高。从净收益上看，处理1净收益最低，处理7的净收益最高，而处理10最高的投入没带来最高的净收益。从产投比看，处理7>处理10>处理4>处理6>处理9>处理3>处理1>处理5>处理8>处理2。

表14 绿豆小区两侧树木胸径值

表15 绿豆小区两侧树木胸径方差分析

4 结束语

林下种植粮食作物配合优化种植措施可显著提高产量与产值，保障粮食生产安全，迅速提高土地年效益，其生态效益、经济效益及社会效益明显[8]。

表16 林下种植绿豆产投比

优良的品种和配套的技术措施是保障林下粮食作物高产出的技术关键。研究给出了2种适宜廊坊市及相似地区推广应用的林粮间作模式：幼龄林-甘薯套作模式和幼龄林-绿豆套作模式。

幼龄林-甘薯套作模式技术要点：选择龙薯9号作为栽培良种，以675 kghm2高钾复合肥+6 750 kghm2生物有机肥料做底肥，5月上中旬起垄带水移栽，栽植密度50 025株hm2，播后浇水1次，栽后1～2个月开展中耕作业，膨大期喷施磷酸二氢钾一次，10月15日以后，于霜前及时收获。试验结果表明，林下种植甘薯净收益最高可达40 185元hm2

幼龄林-绿豆套作模式技术要点：选择适宜的高产绿豆品种，整地前浇水，配以300 kghm2高钾复合肥+3 750 kghm2生物有机肥料底施，6月20日旋耕整地播种，行距0.5 m，株距0.2 m，7月和8月中下旬各中耕1次，9月中下旬收获[9]。试验结果表明，林下种植绿豆净收益最高可达5 520元hm2。

林下种植粮食作物有些作物品种与肥料之间存在互作，制定栽培技术措施时应充分考虑和利用互作对产量形成的促进作用。林下种植粮食作物，选用优化的种植模式，可以显著地促进两侧树木的生长，实现林木、作物双增产。林木胸径增长量能较无肥的对照增加3%～17%，能够更好地发挥林木固土保水、营养物质积累、固碳释氧、净化空气、美化环境和消除噪声等方面的生态效应，大幅度提高生态效益。

林下种植粮食作物试验过程中还组织了观摩、示范及宣传活动，为下一步规模推广奠定了基础。通过对林粮间作模式的研究与示范，提高了当地农民开展林粮间作生产的技术水平和生产热情，有利于新形势下种植结构转型与升级，进一步满足市场需求，提高粮食作物的产品竞争力。随着今后示范推广工作的展开，项目研究示范的潜在社会效益是巨大的。