套种矮杆作物对低龄花椒园的影响

祝晓云，张开艳，陈春旭，郑 宇，刘玉倩，覃 成,3，展茂魁

（1.遵义职业技术学院 现代农业系，贵州遵义 563000；2.遵义华邦农业科技开发有限公司，贵州遵义563000；3.遵义市农业科学研究院，贵州遵义 563000；4.遵义市林业科学研究所，贵州遵义 563000；5.贵州大学 昆虫研究所，贵州贵阳 550025）

花椒（Zanthoxylum bungeanum）为芸香科（Rutaceae）花椒属落叶小乔木，耐旱喜阳，在我国各地均有栽种，产地北起东北南部，东南至江苏、浙江沿海地带，南至五岭北坡，西南至西藏东南部[1]。花椒果穗药食兼用，有治疗胃腹冷痛、温中行气的功能，可用作表皮麻醉剂，还是一种常见的佐料[2]。低龄纯花椒园群落结构简单，行间距较大，在生长前、中期行间杂草丛生，除草成本高，加上雨水的冲刷极易造成水土流失等生态环境问题，影响花椒生长。通过低龄花椒-矮杆作物复合种植，可提高短期土地综合利用率，又可解决水土流失等问题；花椒与马铃薯（Solanum tuberosum）、紫苏（Perilla frutescens）和黄豆（Glycine max）复合种植，可增加园地植物多样性，改善园内小气候，立体利用光、空间、水和土壤等自然资源，显著提高生态与经济效益[3]；花椒套种黄豆能获得黄豆短期收益，还可增强花椒光合作用，促进花椒生长[4]。

花椒系浅根系作物且抽出的嫩芽和嫩叶极易受棉蚜危害，土壤表层环境与营养及棉蚜数量对花椒的影响较大。关于套种矮杆作物对低龄花椒园土壤表层环境和棉蚜数量的影响鲜有报道。花椒与矮杆作物复合种植既要考虑山地特色农业现状，又要考虑生态和经济效益。本研究选择综合效益相对较高的白及（Bletilla striata）、玉竹（Polygonatum odoratum）、黄豆（Glycine max）和花生（Arachis hypogaea）4 种矮杆作物，开展花椒与4 种作物的复合种植试验，分析复合种植对花椒生长、土壤表层理化性质、花椒品质和棉蚜数量的影响，为充分利用土地资源、提高短期土地综合利用率和增加低龄期花椒园收入提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验在贵州省遵义市绥阳县大路槽乡文星村新合组花椒园（107°16′E，27°59′N）进行，平均海拔891 m，为亚热带季风性湿润气候，年均气温15.5 ℃，年均降水量1 057.4 mm，雨热同期；土壤类型为黄壤；平均坡度15°。主栽品种为遵义本地红花椒；移栽时统一剪为株高50 cm，仅留主干，无分枝，单株茎基径约2 cm。2017年12月，移栽花椒苗，株行距3 m×3 m，树形为低干简化自然开心形。田间管理按绿色食品管理标准进行。

1.2 试验设计

2018年3月，在花椒行间套种白及（BJ）、玉竹（YZ）、黄豆（HD）和花生（HS）。所有套种作物的种子均由遵义华邦农业科技开发有限公司提供，种子均经前期催芽处理并播种。每种套种作物设置5个种植密度（表1）。共20 个处理，每处理3 次重复，周围设保护行，共60 个小区。以花椒清耕园为对照（CK），清耕小区采用人工除草，每年除草3次。

表1 矮杆作物种植密度Tab.1 Planting densities of dwarf crops

1.3 试验方法

1.3.1 花椒生长状况调查

参照Shanmughavel 等[5]方法，采用5 点取样法在每个小区测定花椒株高、茎基径和冠幅，计算均值。

1.3.2 土壤表层温度调查

参照吉爽秋等[6]方法，花椒采摘前期，在无露水天气的6:00、12:00 和18:00，采用5 点取样法，使用铁铲在各种植模式最佳种植密度小区对角线交叉处挖深度为20 cm 剖面，采用直角地温计测定5、10和15 cm土层的土壤温度，计算均值。

1.3.3 土壤表层含水率调查

基于1.3.2，取5、10 和15 cm 处土壤样品，混匀后放入编号的自封袋中，带回实验室称重并记录；称重后放入烘箱，在105 ℃恒温条件下烘至恒重，再次称重并记录；采用烘干法[7]求土壤含水率（%），计算均值。

土壤含水率=（原土重-烘干土重）/烘干土重×100%

1.3.4 土壤表层总孔隙度调查

基于1.3.2，取5、10 和15 cm 处土壤样品，剔除石块和植物残根等杂物，混合装入塑封保鲜袋带回实验室，参照《土壤理化分析》的方法[8]，测定并计算土壤总孔隙度，计算均值。

1.3.5 花椒品质检测

在各种植模式最佳种植密度小区内随机采集5棵花椒树东、南、西、北和中部各500 g 花椒果实，每小区取2 500 g，带回实验室，测定挥发油总含量和酰胺类物质含量；其中，挥发油总含量采用水蒸气蒸馏法[9]提取并测定；酰胺类物质含量采用气相色谱及气质联用检测法[10]测定。

1.3.6 棉蚜数量调查

棉蚜数量的统计参照王进闯等[11]调查方法。在各种植模式最优佳种植密度小区内，选5 个10 m ×10 m 的样方，采用随机取样的方法在树体和树冠周围观察棉蚜。在每株树东、西、南、北和中5 个方位的上、中和下3个层次，环绕1周，目测2 min，查找棉蚜。统计4个方位10片叶子上棉蚜的数量。

1.4 数据处理

采用WPS 2019 软件统计数据并作图；采用SPSS 17.0软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 复合种植对花椒生长的影响

复合种植模式下，花椒的生长优于CK；花椒的生长状况随种植密度的增加呈先上升后下降的趋势；套种黄豆，花椒生长最优（图1 ～3）。各复合种植模式下，花椒的株高、茎基径和冠幅均在株行距为0.25 m × 0.35 m 时最高。株行距为0.25 m × 0.35 m时，花椒株高表现为套种黄豆（2.27 m）＞套种花生（1.69 m）＞套种玉竹（1.36 m）＞套种白及（1.28 m），均显著高于CK（P＜0.05）；花椒茎基径表现为套种黄豆（5.55 cm）＞套种花生（5.28 cm）＞套种玉竹（3.12 cm）＞套种白及（2.95 cm），均显著高于CK（P＜0.05）；花椒冠幅表现为套种黄豆（0.66 m2）＞套种花生（0.54 m2）＞套种玉竹（0.41 m2）＞套种白及（0.39 m2），均显著高于CK（P＜0.05）。

图1 复合种植对花椒株高的影响Fig.1 Effects of compound planting on height of Z.bungeanum

图2 复合种植对花椒茎基径的影响Fig.2 Effects of compound planting on ground diameter of Z.bungeanum

图3 复合种植对花椒冠幅的影响Fig.3 Effects of compound planting on crown width of Z.bungeanum

2.2 复合种植对土壤表层理化性质的影响

与CK 相比，复合种植显著降低土壤表层温度（P＜0.05），显著提高土壤表层含水量（P＜0.05），显著增大土壤表层总孔隙度（P＜0.05）（图4 ～6）。与CK相比，套种白及、玉竹、黄豆和花生，土壤表层温度分别降低7.01%、7.36%、11.71%和10.36%；土壤表层含水量分别提高87.80%、87.41%、91.88%和87.06%；土壤表层总孔隙度分别增大9.36%、9.28%、10.57%和9.40%。在合理的套种密度下，套种矮杆作物可显著改善土壤表层理化性质，改善园内小气候。

图4 复合种植对土壤表层温度的影响Fig.4 Effects of compound planting on temperature of soil surface

图5 复合种植对土壤表层含水量的影响Fig.5 Effects of compound planting on water content of soil surface

图6 复合种植对土壤表层总孔隙度的影响Fig.6 Effects of compound planting on total porosity of soil surface

2.3 复合种植对花椒品质的影响

挥发油、生物碱和酰胺类物质是花椒化学成分的主要研究对象；其中，挥发油是其香气成分，酰胺类物质是其主要麻味成分，两者是反映花椒内在品质的主要指标。复合种植对花椒挥发油总含量和酰胺类物质含量均影响不显著（图7 ～8）。复合种植作为一种可短期内提高土地综合利用率的栽培方式，可推广应用。

图7 复合种植对花椒挥发油含量的影响Fig.7 Effects of compound planting on volatile oil content of Z.bungeanum

2.4 复合种植对棉蚜数量的影响

复合种植对花椒枝条上的棉蚜数量影响显著（P＜0.05）（图9）。花椒枝条上的棉蚜数量表现为CK＞套种玉竹＞套种白及＞套种花生＞套种黄豆；与CK相比，套种玉竹、白及、花生和黄豆的棉蚜数量分别减少37.94%、35.57%、60.87%和54.86%。

图8 复合种植对花椒酰胺类物质含量的影响Fig.8 Effects of compound planting on content of acylamide substances of Z.bungeanum

图9 复合种植对棉蚜数量的影响Fig.9 Effects of compound planting on number of A.gossypii

3 讨论与结论

在实际生产中，常采取复合种植的方式实现土地的充分利用，并达到改善土壤环境和水土流失的目的[12]。本研究中，花椒与白及、玉竹、黄豆和花生复合种植时，花椒的生长优于单一种植模式，且均在株行距为0.25 m×0.35 m 时表现最好。在进行花椒复合种植时，可优先考虑0.25 m × 0.35 m 的株行距。植物根系在地里延伸可改善土壤结构，增强土壤通透性，增加孔隙度，有助于土壤形成团粒结构；凋落物腐烂后，有助于增强土壤持水能力，减小容重，提高孔隙度[13]。本试验中，复合种植模式可显著增加土壤表层含水量，增大土壤表层总孔隙度，降低土壤表层温度，可能是因为复合种植模式土壤中的植物根系和凋落物均高于单一种植。本研究发现，在相同条件下，套种黄豆对花椒生长和土壤理化性质的改善优于白及、玉竹和花生，可能是因为黄豆根部有固氮作用[14]，有助于改良土壤，可为花椒根部提供额外的氮元素，促进其生长。喀斯特地区可耕作土地少，土壤贫瘠，推广合理的复合种植模式可充分利用土地资源，提高经济效益，对发展喀斯特地区农业产业具有重要意义[15-16]。

复合种植不仅可增加生态系统的空间异质性与复杂性，还可增加栖境的多样性，调整生物生态位，改善整个群落的结构[17-19]。本研究中，花椒-矮杆作物复合种植显著降低了棉蚜的数量，可能是因为套种的矮杆作物可作为害虫天敌的蜜源植物（烟蚜茧蜂（Aphidius gifuensis））和栖息场所（异色瓢虫（Harmonia axyridis））[20]，增加花椒园中棉蚜天敌的丰富度和多样性，补充或提供侨居寄主，扩大生态容量，增加天敌捕食棉蚜的几率。棉蚜作为花椒生长中的常发性害虫，在花椒-豆科（花生、黄豆）复合种植模式中，是否存在“推-拉效应”，有待进一步研究和探索。

套种白及、玉竹、黄豆和花生4 种矮杆作物，花椒的生长均优于清耕园；株行距为0.25 m × 0.35 m时，花椒的株高、茎基径与冠幅均为各种植模式中最优；与清耕园相比，复合种植的土壤表层温度最多可降低11.71%，含水量最多可提高91.88%，孔隙度最多可增大10.57%，棉蚜数量最多可减少60.87%；套种对花椒挥发油和酰胺类物质含量无明显影响。复合种植可在低龄花椒园中推广。