不同花生棉花间作配比下的土壤养分、作物产量和收益研究

杨菲，刘霞*，李海涛，杨中旭，张正

（1.山东省农业科学院玉米研究所／小麦玉米国家工程实验室／农业部黄淮海北部玉米生物学与遗传育种重点实验室，山东 济南 250100；2.聊城市农业科学研究院，山东 聊城 266109；3.山东省农业科学院农作物种质资源研究所／山东省作物遗传改良与生态生理重点实验室，山东 济南 250100）

间套作是我国传统的种植技术，可以充分利用较少资源提高单位面积产出，同时产生多种生态效益，是一种利用生物多样性的可持续农业发展模式［1，2］。花生、棉花是山东省两大农作物，争地矛盾日趋突显。两者对土壤营养元素需求不同：花生根系较棉花小，土壤养分吸收的种类和数量与棉花有很大差别；棉花根系庞大，吸收能力较强，长期单作、轮作必定会导致土壤中某些元素的损失［3，4］。因此，深入研究花生棉花间作下其土壤养分、产量表现和收益后择优推广，对缓解棉油争地矛盾、实现用地与养地结合尤为重要。

汪宝卿［5］、李海涛［6］等研究认为，花生棉花8∶4大小幅间作种植，年际间换带轮作，可作为盐碱地棉花花生复合种植的最优配置。慈敦伟［7］、牛银亭［8］等研究认为，单作条件下，花生产量和效益最高，棉花产量和效益最小，花生棉花6∶4等幅间作种植，可作为棉花花生复合种植技术的最佳株行配置。研究还发现，花生棉花4∶2间作棉花和花生干物质最大增长速率均最高［9－11］。目前，关于花生棉花间作配比的研究多集中于间作配比优化方面，研究结论也是众说纷纭，而有关不同花生棉花间作配比下土壤养分含量的研究报道较少。为此，本试验对不同花生棉花间作配比下的土壤养分含量、产量和收益进行研究，以期为花生棉花间作地区肥料统筹施用及间作配比优化提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年在山东省聊城市莘县旭日种业示范园内进行。试验田平整，排灌方便，前茬为空白地，耕层土壤有机质含量1.03%、全氮0.12%、速效氮51.03 mg／kg、速效磷25.38 mg／kg和速效钾80.09 mg／kg。

1.2 试验设计与田间管理

供试花生品种为花育36，棉花品种为邯258。试验设5种种植模式，分别为花生单作、棉花单作、花生棉花4∶2间作（4行花生＋2行棉花，下称4∶2间作）、花生棉花4∶4间作（4行花生＋4行棉花，下称4∶4间作）和花生棉花6∶4间作（6行花生＋4行棉花，下称6∶4间作）。

花生为垄作覆膜一垄双行栽培，垄距90 cm，穴距16 cm，每穴2株，密度13.75万穴／hm2。棉花为平作覆膜栽培，平均行距80 cm，株距20 cm，密度6.25万株／hm2。随机区组排列，重复3次。其它田间管理措施均与当地大田生产一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 土壤养分含量测定 花生和棉花收获后，各处理均取中间种植带0～20 cm耕层土样，测定其土壤有机质、全氮、有效磷、速效钾含量。

1.3.2 花生产量及其构成因素 收获时取样调查花生单株果重。荚果晒干后测定百果重、百仁重和出米率。各处理均取小区中间种植带花生收获，计算理论产量和实际产量。

1.3.3 棉花产量及其构成因素 棉花成熟后，于棉株中部第1～2个果节摘收充分吐絮棉铃，每株1～2个铃，测定单铃重、单株铃重，再用0.1 g天平称取50个晒干棉铃的籽棉重量，计算平均单铃籽棉重。之后用皮辊机轧花后测定计算衣分（%）和子指（g），计算平均单株皮棉重。分区计产，僵瓣棉花单独收获，计算僵瓣率。

1.4 数据处理

采用Microsoft Excel 2010和DPS 7.05进行数据整理和统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同花生棉花间作处理的土壤养分含量分析

2.1.1 土壤有机质含量 由表1可见，花生带中，花生棉花6∶4间作处理的有机质含量显著高于花生单作，提高15.49%；而4∶2和4∶4间作的有机质含量则低于花生单作，但差异未达显著水平。棉花带中，除花生棉花4∶2间作处理的有机质含量表现为间作低于棉花单作外，4∶4和6∶4间作的有机质含量均高于棉花单作，分别提高7.00%和1.40%，处理之间差异不显著。说明，适度扩大花生棉花间作的花生带幅宽，有利于提高土壤有机质含量。

2.1.2 土壤全氮含量 花生带中，花生棉花4∶2和4∶4间作处理的全氮含量均显著低于花生单作，降幅分别为11.59%和7.97%，而6∶4间作的全氮含量显著高于花生单作，增加13.04%。棉花带中，4∶2及6∶4间作处理均降低土壤全氮含量，降幅介于3.42%～6.16%之间，且两种间作配比处理差异显著（表1）。

2.1.3 土壤有效磷含量 间作对土壤有效磷含量的影响较大（表1）。花生带中，花生棉花4∶2和4∶4间作处理的有效磷含量低于花生单作，降幅分别为28.54%和1.26%，而6∶4间作的有效磷含量显著高于花生单作，增加92.65%。说明，随着花生幅宽的加大，花生带土壤有效磷含量呈逐渐升高趋势。棉花带中，除花生棉花4∶4间作处理的有效磷含量显著低于棉花单作外，4∶2和6∶4间作处理的有效磷含量均显著高于单作棉花，增幅分别为17.50%和16.93%。

2.1.4 土壤速效钾含量 花生带中，间作处理的速效钾含量均显著高于花生单作，增幅以花生棉花6∶4间作处理最大，达72.35%，另两处理分别增48.65%和43.80%。棉花带中，除6∶4间作处理的速效钾含量高于棉花单作外，4∶2和4∶4间作的速效钾含量均低于棉花单作，降幅分别为17.36%和6.28%（表1）。

表1 不同处理的土壤养分含量

2.2 不同花生棉花间作处理的产量及其构成因素表现

2.2.1 花生产量及其构成因素表现 由表2可见，花生单株果重以花生棉花6∶4间作处理最大达1 127.70 g，比花生单作提高4.22%；4∶4间作处理单株果重最低，为992.70 g，比花生单作降低8.25%，差异显著。百果重和百仁重则均以单作最高。出米率则以4∶4处理最高，但处理间差异均未达显著水平。间作处理花生的理论产量均高于单作，且以6∶4处理最高，比单作高17.27%，但处理间差异不显著。实际产量则表现为间作处理均显著低于单作，降幅最大的是4∶4处理，较单作降59.55%。究其原因，可能是间作处理的花生种植穴数低于单作所致。

表2 花生棉花间作下的花生产量及其相关性状

2.2.2 棉花产量及其构成因素表现 由表3可知，花生棉花间作对棉花单株铃重、单铃重、单株皮棉重和衣分影响较小，处理间差异均不显著。但间作可显著降低棉花的僵瓣率，其中以花生棉花4∶2间作处理降幅最大，达67.91%，其次是6∶4和4∶4处理，降幅分别为48.78%和46.17%，各间作处理间差异较小。间作处理的棉花理论产量均显著高于单作，提高43.20%以上。各间作处理的棉花实际产量均显著低于单作，这主要是由间作棉花的种植密度低于单作所致。

表3 花生棉花间作下的棉花产量及其相关性状

2.3 不同花生棉花间作处理的总收益分析

由表4看出，无论是花生还是棉花，间作处理的总收益均高于单作，且以棉花单作的总收益最低，花生棉花4∶2间作的总收益最高，与其它处理差异显著。其中，花生棉花4∶2间作的总收益达38 025.0元／hm2，分别较花生、棉花单作提高19.41%和39.59%；其次是6∶4间作处理，分别较花生、棉花单作提高12.30%和31.28%。

表4 不同花生棉花间作模式的收益情况 （元／hm2）

3 讨论与结论

李清曼［12］、叶乐士［13］等研究表明，在合理的花生棉花间作条件下，花生能利用棉花活化的土壤磷，棉花则能充分利用花生固定的氮，从而使土壤养分有一定的互补作用。本研究表明，与花生单作相比，花生棉花6∶4间作可显著提高土壤有机质、全氮、有效磷和速效钾含量，而4∶2和4∶4间作则降低土壤有机质、全氮和有效磷含量。对棉花来说，花生棉花6∶4间作亦可提高土壤有机质、有效磷和速效钾含量，且全氮含量降低较小。说明，合理的花生棉花间作有利于补偿土壤有机质、有效磷和速效钾的损失，但对全氮的消耗较大，后续管理过程中应适度增加氮肥的投入量。

此外，前人研究发现，间作提高花生对光的利用，使单株总果数有所增加，最终提高产量［14－16］。慈敦伟等［7］研究指出，花生棉花间作使花生饱果数减少，百果重和百仁重增加；棉花单株铃数减少，铃重增加。本研究表明，与花生单作相比，花生棉花间作可提高花生的单株果重（4∶4间作处理除外），降低百果重和百仁重，这与前人的结论不太一致；但与棉花单作相比，花生棉花间作提高棉花的单株铃重和单铃重，这与前人的结果基本一致。说明花生棉花间作是一种动态种植模式，不能单纯地用某个指标去衡量它的优劣，但无论是对花生还是棉花来说，间作处理有助于提高作物单株产量，间作时适当增加花生带宽，可能更有利于提高单位面积总种植收益。

综合考虑不同花生棉花间作下的土壤养分含量、产量和经济效益表现，认为花生棉花6∶4间作为优化配比方案。