单间作种植模式对色素万寿菊农艺性状及产量的影响

孙佳明，孙永民，安晓芹 ，史金宝，韩文杰

（1.新疆农业大学林学与风景园林学院，乌鲁木齐 830052；2.新疆维吾尔自治区花卉业管理中心，乌鲁木齐 830000；3.晨光生物科技集团莎车有限公司，莎车 844700）

万寿菊（Tagetes erectaL.）属菊科万寿菊属一年生草本植物，按用途可分为观赏万寿菊、色素万寿菊，后者因花中叶黄素含量较高，为叶黄素生产的主要原料。叶黄素色泽鲜艳、着色力强、安全无毒、富含营养，被广泛应用于食药、化妆品、禽类饲料等领域[1-2]。截至2019年，喀什以及和田地区色素万寿菊种植面积超过1万hm2，新疆色素万寿菊产业发展前景广阔[3]。种植模式是影响作物生长状况和产量的重要因素之一，色素万寿菊单作栽培相关研究集中于合理种植密度及种植规格的设置与筛选[4-5]。为追求单位面积生物积累量及经济效益的最大化，抵御病虫害发生，展开了色素万寿菊与玉米[6]、小麦[7]、香瓜[8]等套作，与当归[9]、马铃薯[10]等间作的综合效益评价研究。本研究以色素万寿菊单作为参照，对不同树龄巴旦木、核桃与色素万寿菊间作模式的综合效益进行评估，以期为生产中色素万寿菊种植模式的选择提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于新疆喀什地区莎车县乌达力克乡欧尔达霍依拉村（东经38°32'，北纬77°10'），具有暖温带大陆干旱气候特点，四季分明，温差较大，年均气温11.7 ℃，极端高温41.5 ℃，极端低温-24.1 ℃，年均日照时数2 860.3 h，热量丰富，年均降水量53.3 mm，多集中在春、夏两季，年均风速1.5 m/s，风向多为西北风，田间灌溉方式为漫灌[11]。

1.2 试验材料

供试色素万寿菊种子由晨光生物科技有限公司提供，2020年3月初于塑料大棚内苗床播种，真叶3～4对时移栽定植于各处理田间。单作、间作模式下色素万寿菊均采用单垄双行错位种植，色素万寿菊品种为“美国5号”，间作作物巴旦木品种为“扁嘴纸皮”，核桃品种为“新早丰”。

1.3 试验方法

采用随机区组试验设计，分别进行色素万寿菊单作及与9年生、12年生、15年生3种树龄的巴旦木、核桃间作，其中单作色素万寿菊在全光照下生长，6种果树间作模式行间均种植4垄植株，边垄与树干间距为0.8 m，中垄与树干间距为1.8 m，各间作模式分边垄、中垄2种处理，共13个处理，各处理在垄中部随机选择5株长势一致、健壮无病虫害的色素万寿菊挂牌观测，重复3次。各处理种植模式如表1所示。

表1 各处理单、间作种植模式

1.4 项目测定

1.4.1 冠层微气候测定 使用179-DTH温湿度记录仪测定温度、湿度。使用Digital Lux Meter光合记录仪测定光照强度。

1.4.2 农艺性状测定 盛花期观测并记录各处理植株的冠幅、株高、茎粗、各级分枝数、叶数、叶宽、叶长、叶绿素相对含量（SPAD值），以及各处理单株花朵数、花朵横径、花朵纵径、花朵鲜重、花朵干重、叶黄素含量。

1.4.3 间作树种产量测定 果实成熟采收期测定不同间作模式下核桃、巴旦木的产量与经济效益。

1.5 数据分析

使用Excel 2010软件整理试验数据，使用SPSS 17.0软件进行显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同种植模式对色素万寿菊冠层微气候的影响

由表2可知，9年生巴旦木间作边垄与中垄冠层温度、湿度无显著性差异，12年生巴旦木间作边垄冠层温度、湿度均显著高于中垄，15年生巴旦木间作中垄及3种树龄核桃间作中垄冠层温度均高于其边垄0.5～1.0 ℃。两树种同树龄间作冠层湿度均表现为边垄高于中垄0.5%～5.4%。冠层光照强度则相反，边垄均低于中垄464～2 667 lx，其中，随树龄即树体冠幅依次增加，两树种间作模式下同垄植株冠层光照强度均依次递减，此外，当树龄为9年生、12年生时，两树种同树龄间作边垄与边垄间、中垄与中垄间冠层光照强度均较为接近，而15年生核桃间作边垄光照强度仅为同龄巴旦木间作边垄的46%，中垄光照强度为巴旦木中垄的69%，单作模式植株冠层光照强度显著高于各间作处理，达12 333.33 lx。

表2 不同种植模式对色素万寿菊冠层微气候的影响

2.2 不同种植模式对色素万寿菊农艺性状的影响

由表3可知，单作植株冠幅最小，为38.7 cm，12年生巴旦木间作中垄冠幅最大，为49.5 cm，其边垄次之。单作模式植株较矮，仅高于15年生核桃间作边垄与中垄2个处理。单作模式茎粗显著低于其它处理，15年生巴旦木间作边垄茎粗最大，为1.61 cm，显著高于其它处理0.06～0.31 cm。15年生巴旦木间作边垄与中垄一级分枝数显著高于其它处理，9年生巴旦木间作边垄与中垄一级分枝数最少，均为15.1个。单作植株二级分枝数最多，为59.0个，9年生巴旦木间作边垄与中垄二级分枝数显著低于其它处理。随间作树种树龄增加，巴旦木间作同垄色素万寿菊冠幅、二级分枝数均呈先增后减的趋势，株高依次降低，茎粗依次增加，一级分枝数依次增加。3个树龄的核桃间作模式中，15年生核桃间作边垄及中垄整体冠幅相对较大，茎较粗，但植株较矮。

表3 不同种植模式对色素万寿菊冠幅及茎秆生长的影响

由表4可知，9年生巴旦木间作边垄叶数最少，为53.8枚，单作模式、12年生巴旦木间作边垄、15年生巴旦木间作边垄叶数显著高于其它处理。9年生巴旦木间作边垄叶长最短，为6.08 cm，15年生核桃间作边垄、12年生巴旦木间作中垄叶长均显著高于其它处理。单作叶宽最窄，为1.26 cm，15年生核桃间作边垄叶宽显著高于其它处理。12年生核桃间作边垄叶绿素相对含量最低，为37.6，9年生巴旦木间作中垄叶绿素相对含量显著高于其它处理，两树种间作叶绿素相对含量均以中垄显著高于边垄1.6～8.8。随间作树种树龄增加，巴旦木间作边垄及中垄植株的叶数、叶长均呈递增的趋势，叶宽则相反，核桃间作中垄及边垄叶长、叶绿素相对含量均呈递增的趋势。

表4 不同种植模式对色素万寿菊叶片生长的影响

由表5可知，单株花朵数以15年生巴旦木间作边垄最高，为75.1朵/株，9年生巴旦木间作边垄最低，为53.8朵/株。15年生核桃间作边垄花朵横径最长，为9.9 cm，12年生核桃间作边垄最短，为8.2 cm。15年生核桃间作中垄花朵纵径最长，为4.2 cm，9年生巴旦木间作边垄最短，为2.4 cm。花朵鲜重以9年生巴旦木间作中垄最高，为28.1 g，9年生核桃间作中垄最低，为16.6 g。12年生核桃间作中垄花朵干重最高，为15.8 g，15年生巴旦木间作边垄最低，为12.5 g。叶黄素含量以15年生核桃间作边垄最高，为15.6 %，单作模式次之，9年生核桃间作中垄最低，为11.3 %。随间作树种树龄增加，核桃间作各处理单株花朵数、花朵鲜重、叶黄素含量呈递增的趋势。同一树种同树龄间作，单株花朵数、纵径多以中垄显著高于边垄，或中垄与边垄间无显著性差异。

表5 不同种植模式对色素万寿菊花朵生长的影响

2.3 不同种植模式对色素万寿菊及其间作树种产量的影响

由表6可知，单作模式色素万寿菊定植密度最高，达45 000株/hm2，单株花朵数仅次于15年生核桃间作模式，花朵平均鲜重为23.6 g，产量较高，为59 850 kg/hm2。各间作模式色素万寿菊定植密度均为40 500株/hm2。15年生核桃间作模式单株花朵数最高，达68.4朵/株，9年生核桃间作模式最低，为42.6朵/株。9年生巴旦木间作模式花朵鲜重最高，为26.7 g，9年生核桃间作模式最低，为17.1 g。15年生核桃间作模式单株产量最高，为1.56 kg/株，9年生核桃间作模式最低，为0.73 kg/株。同一树种间作，随间作树种树龄增加单株花朵数均依次递增。核桃间作模式中，随树龄增加花朵平均鲜重、单株产量、产量依次递增，其中，15年生核桃间作模式单株产量达1.56 kg/株、产量达63 180 kg/hm2。

表6 不同种植模式对色素万寿菊产量的影响

由表7可知，同一间作树种随树龄增加定植密度依次递减，但单果重、结果数、单株产量以及产量均依次递增，且差距较大，其中15年生巴旦木产量达1 608.46 kg/hm2，为9年生巴旦木产量的2.2倍，15年生核桃产量达912.06 kg/hm2，为9年生核桃产量的1.5倍。

表7 不同种植模式对间作树种果实产量的影响

2.4 不同种植模式对色素万寿菊及其间作树种生产效益的影响

结合不同种植模式色素万寿菊及间作树种的定植密度、产量、生产成本、收购价计算可知，单作模式色素万寿菊的生产成本为5 400元/hm2，鲜花销售金额为53 865.0 元/hm2。6种间作模式中色素万寿菊的生产成本均为4 860元/hm2，但鲜花销售金额受产量影响差距较大，在26 608.5元/hm2～56 862.0元/hm2之间，两间作树种随树龄递增，田间定植密度递减，产量递增，巴旦木的生产成本自4 500元/hm2降至3 375元/hm2，其产品销售金额由8 674.6元/hm2增至19 301.5元/hm2，核桃的生产成本由1 200元/hm2降至900元/hm2，其产品销售金额由4 882.2元/hm2增至7 296.5元/hm2。7种种植模式中色素万寿菊单作模式收入为48 465.0元/hm2，15年生巴旦木间作色素万寿菊模式收入最高，达61 367.5元/hm2，9年生核桃间作色素万寿菊模式收入最低，为25 430.7元/hm2。

表8 不同种植模式对色素万寿菊及其间作树种生产效益的影响

3 讨论

间套作是新疆南疆林果集约化生产地区普遍采用的种植方式，发展林下经济已成为调整优化农业结构，促进农业增效、农民增收的重要途径。合理的间作配置可平衡树体与农作物在光能、水肥上的争夺与竞争，优化果农间作模式实现双赢是提高土地产出率的关键[12]。

光照强度对于万寿菊的生长发育发挥着重要作用，周志凯等[13]研究发现遮光导致万寿菊花朵数量显著减少，严重影响了花卉品质；严道崎等[14]研究发现柳树下花总产量、叶黄素随着郁闭度增大而降低。本研究表明巴旦木、核桃间作模式中随间作树种树龄增加色素万寿菊单株花朵数依次递增，表明间作树种一定范围的遮阴有利于花芽分化，这与前人研究结果相反，推测与遮光措施或树形冠幅不同的间作树种所提供的光照强度条件不同，以及供试万寿菊品种间生态习性存在差异有关。此外，单作模式色素万寿菊叶黄素含量高于各间作模式，再次证实光照强度大促进花中叶黄素合成。

色素万寿菊在单作模式中每公顷定植株数比间作模式中多4 500株，鲜花产量较高，但无间作树种产出果实，巴旦木、核桃两树种间作模式中虽然林下鲜花产量相对较低（15年生核桃间作色素万寿菊模式除外），但间作树种产出果实所贡献的经济效益随树龄递增而大幅上升，其中9年生、12年生、15年生巴旦木以及15年生核桃间作色素万寿菊4种模式收入均高于色素万寿菊单作模式，实现了增产增收。

4 结论

本研究表明，巴旦木、核桃间作下植株冠层微气候因树种、树龄、行间位置而异，间作树种边垄色素万寿菊冠层较中垄光照弱、温度低、湿度大、叶绿素相对含量低。树龄增至15年色素万寿冠层光照骤降，但温湿度变化幅度不大，林下较低的光照强度条件增加了色素万寿菊单株花朵数，但不利于花朵干重、叶黄素含量增加。7种种植模式中以15年生巴旦木间作色素万寿菊模式经济效益最高，15年生核桃间作色素万寿菊模式次之，建议在生产中推广应用。