甘肅興電灌區(qū)油葵與不同作物間作模式研究

王建成，楊思存，車宗賢

（甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與節(jié)水農(nóng)業(yè)研究所，甘肅 蘭州 730070）

油葵自20世紀(jì)90年代后期引進(jìn)推廣以來，對(duì)調(diào)整興電灌區(qū)種植結(jié)構(gòu)和推動(dòng)區(qū)域農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了重要的作用。興電灌區(qū)的油葵種植都以間作、套種為主，種植模式多種多樣，收益高低不一。為此，我們?cè)u(píng)價(jià)分析了油葵不同間作方式的優(yōu)勢(shì)和經(jīng)濟(jì)效益，以期篩選出最適宜當(dāng)?shù)氐姆N植模式，使農(nóng)民種植效益最大化，更好地推動(dòng)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

指示油葵品種為法國A15，豌豆品種為中豌4號(hào)，胡麻品種為隴亞9號(hào)，蠶豆品種為臨蠶2號(hào)，小麥品種為8132，馬鈴薯品種為克新6號(hào)（中熟）。

1.2 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)設(shè)在靖遠(yuǎn)縣北灘鄉(xiāng)景灘村。海拔1 645m，年均降水量259mm，蒸發(fā)量2 369mm。年平均氣溫6.6℃，大于0℃和10℃的積溫分別為3 208℃和2 622℃，無霜期160～170 d；年日照時(shí)數(shù)2 919 h，總輻射量616.2 KJ/cm2。供試土壤為灰鈣土，耕層土壤（0～20 cm）含有機(jī)質(zhì)8.33 g/kg、全氮0.84 g/kg、全磷1.17 g/kg、堿解氮63.2mg/kg、速效磷9.5mg/kg、速效鉀197mg/kg，前茬作物為小麥。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)共設(shè)11個(gè)處理，各處理種植模式及施肥量見表1。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積均為24m2。試驗(yàn)磷肥全部作基肥于播前一次性施入，單種豌豆、胡麻、蠶豆的氮肥全部作基肥，其余各處理氮肥1/2作基肥，1/2作追肥施入。帶田及單種油葵、單種馬鈴薯全生育期灌水5 700m3/hm2，單種小麥、蠶豆、豌豆、胡麻全生育期灌水4 500 m3/hm2。單種油葵為寬窄行種植，寬行80 cm、窄行40 cm，播量6.0 kg/hm2，保苗8.33萬株/hm2。單種豌豆、胡麻、小麥均用行寬15 cm播種機(jī)播種，播量豌豆300.0 kg/hm2、胡麻75.0 kg/hm2，小麥337.5 kg/hm2。單種蠶豆為寬窄行種植，寬行40 cm、窄行20 cm，播量150.0 kg/hm2，保苗8.33萬穴/hm2。單種馬鈴薯為覆膜壟作，壟寬60 cm，壟溝寬60 cm，壟上種2行，行寬40 cm，保苗6.00萬穴/hm2。間作田帶幅均為1.2m，其中油葵+豌豆、油葵+胡麻、油葵+小麥模式中，間作作物種植在油葵寬行內(nèi)，共種植6行；油葵+蠶豆模式中，油葵寬行內(nèi)種植2行蠶豆，行距20 cm；油葵+馬鈴薯模式中，馬鈴薯種植同單作，壟兩側(cè)各點(diǎn)1行油葵。間作處理密度均與相應(yīng)單作保持一致。油葵4月10日點(diǎn)播，8月中旬收獲；豌豆3月15日播種，6月27日收獲；胡麻3月27日播種，8月1日收獲；蠶豆3月15日播種，8月4日收獲；小麥3月15日播種，7月18日收獲；馬鈴薯4月20日點(diǎn)播，8月20日收獲。其余管理措施同當(dāng)?shù)卮筇?。各小區(qū)單收計(jì)產(chǎn)。

表1 試驗(yàn)處理及施肥量

1.4 計(jì)算方法

1.4.1 土地當(dāng)量比及相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力 計(jì)算間作的生物學(xué)功效目前普遍采用的是土地當(dāng)量比（Land E-quivalentRatio，LER）和相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力（Aggressivity，As）。土地當(dāng)量比是為了獲得間作達(dá)到的產(chǎn)量所需相應(yīng)單作的土地面積，其計(jì)算公式為

式中Yia和Yib分別代表間作總面積上兩種作物的產(chǎn)量，Ysa和Ysb分別代表兩種作物單種的產(chǎn)量，當(dāng)LER值≥1.0時(shí)，表明間作相對(duì)于單作具有優(yōu)勢(shì)，反之則無優(yōu)勢(shì)［1～2］。

作物相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力的大小表明了間作作物在系統(tǒng)內(nèi)部資源利用中所處的地位，其計(jì)算公式為

式中As為A作物相對(duì)于B作物的競(jìng)爭(zhēng)力，Pa、Pb分別為兩種間作作物所占比例，當(dāng)As＞0時(shí)，表明A作物的競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)于B作物；反之，當(dāng)As＜0時(shí)，表明A作物的競(jìng)爭(zhēng)力弱于B作物［3］。

1.4.2 生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度 間作種植模式的總產(chǎn)量由帶田中各作物的產(chǎn)量共同組成，可通過各作物的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度和復(fù)合群體的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度來評(píng)價(jià)間作系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)功能效應(yīng)。生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度（Dominanceof Production）包括各作物生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度（A）和復(fù)合群體生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度（C）兩個(gè)方面，可通過下列公式計(jì)算。

式中A為各作物的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度，ni為各作物產(chǎn)量，N為總產(chǎn)量，C為復(fù)合群體的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度［4］。各作物的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度反映出各結(jié)構(gòu)單元為復(fù)合群體總產(chǎn)量所做出的貢獻(xiàn)，以判定他們的主次從屬地位，有利于在生產(chǎn)中從總體上確定合理的種植模式及相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)措施。

1.4.3 穩(wěn)定性 穩(wěn)定性（Stability）主要指在系統(tǒng)以外的物理的、生物的、社會(huì)的和經(jīng)濟(jì)的變量正常波動(dòng)與循環(huán)所產(chǎn)生的微小干擾情況下，系統(tǒng)生產(chǎn)力所保持的恒定性。從生態(tài)學(xué)的意義上來講，富于多樣性的生態(tài)系統(tǒng)具有較大的穩(wěn)定性。在間作種植模式中比單種油葵增加了一種作物，間作系統(tǒng)的生產(chǎn)力穩(wěn)定性可用下面的公式來計(jì)算

式中S為穩(wěn)定性系數(shù)，ni為各作物的產(chǎn)量，N為間作系統(tǒng)的總產(chǎn)量。穩(wěn)定性系數(shù)越高，表明系統(tǒng)的自控調(diào)節(jié)，反饋?zhàn)饔迷綇?qiáng)，有較大的穩(wěn)定性［5］。

表2 油葵與不同作物間作的產(chǎn)量和土地當(dāng)量比及相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力

2 結(jié)果與分析

2.1 油葵與不同作物間作的產(chǎn)量

從表2可以看出，油葵產(chǎn)量以油葵+豌豆模式最高，折合產(chǎn)量為3 124.5 kg/hm2；其次為油葵+馬鈴薯模式，折合產(chǎn)量為3 100.5 kg/hm2；油葵+蠶豆模式、油葵+胡麻模式次之，折合產(chǎn)量分別為3 057.0、2 902.5 kg/hm2；油葵+小麥模式產(chǎn)量最低，折合產(chǎn)量1 683.0 kg/hm2。

2.2 不同間作模式土地當(dāng)量比及相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力

從表2可以看出，油葵不同間作方式的LER值均大于1.0，表明幾種間作方式均有間作優(yōu)勢(shì)。其中以油葵+豌豆、油葵+馬鈴薯間作優(yōu)勢(shì)最明顯，LER值分別為1.78、1.77；其次為油葵+蠶豆，油葵+胡麻，LER值分別是1.53、1.49；油葵+小麥間作優(yōu)勢(shì)相對(duì)較小，LER值為1.28。作物的競(jìng)爭(zhēng)能力油葵明顯強(qiáng)于豌豆、胡麻和馬鈴薯，As值分別為1.50、1.62、1.47；與蠶豆間作的As值為0.08，油葵的競(jìng)爭(zhēng)能力與蠶豆基本相同；與小麥間作的As值為-0.29，即油葵的競(jìng)爭(zhēng)能力弱于小麥。

2.3 不同間作模式的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度和穩(wěn)定性

從表3可以看出，在油葵+豌豆、油葵+小麥、油葵+馬鈴薯間作模式中，油葵的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度分別為0.459、0.257、0.318，均小于與其間作的豌豆、小麥、馬鈴薯的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度（分別為0.541、0.743、0.682），說明油葵對(duì)間作系統(tǒng)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)小于豌豆、小麥、馬鈴薯。在油葵+胡麻、油葵+蠶豆間作模式中，油葵的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度分別為0.624、0.525，大于與其間作的胡麻、蠶豆的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度（分別為0.376、0.475），表明油葵間作系統(tǒng)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)大于胡麻和蠶豆。間作系統(tǒng)的群體生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度以油葵+小麥最高，為0.618；其次是油葵+馬鈴薯，為0.566；再次是油葵+胡麻，為0.531；油葵+豌豆和油葵+蠶豆最低，分別為0.503和0.501。間作系統(tǒng)的穩(wěn)定性由大到小依次為油葵+蠶豆、油葵+豌豆、油葵+胡麻、油葵+馬鈴薯、油葵+小麥。由此可見，油葵+豌豆、油葵+蠶豆種植模式的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度雖然較低，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻高，對(duì)外界環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，保持高產(chǎn)的穩(wěn)定性更大，而油葵+小麥種植模式的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度雖較高，但系統(tǒng)的穩(wěn)定性卻較差。

2.4 不同種植模式經(jīng)濟(jì)效益

由表4可以看出，不同種植模式的投入為5 988.0～12 912.9元/hm2，由大到小的依次是油葵+馬鈴薯、單種馬鈴薯、油葵+小麥、油葵+胡麻、油葵+豌豆、油葵+蠶豆、單種小麥、單種胡麻、單種油葵、單種豌豆、單種蠶豆。純收益由大到小的次序?yàn)橛涂?馬鈴薯、油葵+豌豆、油葵+胡麻、油葵+蠶豆、單種馬鈴薯、單種油葵、油葵+小麥、單種胡麻、單種小麥、單種豌豆、單種蠶豆。其中油葵+馬鈴薯模式純收益達(dá)23 137.5元/hm2，產(chǎn)投比為4.44；油葵+豌豆模式純收益達(dá)19 236.6元/hm2，產(chǎn)投比為4.38；油葵+胡麻模式純收益達(dá)15 916.2元/hm2，產(chǎn)投比為3.96；油葵+蠶豆模式純收益達(dá)15 291.3元/hm2，產(chǎn)投比為4.18。單種蠶豆模式純收益最低，為6 456.6元/hm2，產(chǎn)投比為2.97。

表3 油葵與不同作物間作的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度與穩(wěn)定性①

表4 不同種植模式經(jīng)濟(jì)效益比較

3 小結(jié)

1）研究結(jié)果表明，在沿黃灌區(qū)油葵不同間作模式中，以油葵+豌豆模式的油葵產(chǎn)量最高，為3 124.5 kg/hm2。各間作模式的土地當(dāng)量比均大于1.0，均有間作優(yōu)勢(shì)，其中油葵+豌豆、油葵+馬鈴薯模式間作優(yōu)勢(shì)最明顯。帶田油葵的競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)于豌豆、胡麻、馬鈴薯，但弱于小麥。帶田油葵的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度高于胡麻、蠶豆，但低于豌豆、小麥、馬鈴薯。間作系統(tǒng)的生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)度以油葵+小麥模式最高，油葵+馬鈴薯模式次之，油葵+蠶豆模式最低。間作系統(tǒng)的穩(wěn)定性油葵+蠶豆、油葵+豌豆模式最高，油葵+胡麻、油葵+馬鈴薯模式次之，油葵+小麥模式最低。

2）不同間作模式中，油葵+馬鈴薯模式純收益達(dá)23 137.5元/hm2，產(chǎn)投比為4.44；油葵+豌豆模式純收益達(dá)19 236.6元/hm2，產(chǎn)投比為4.38；油葵+胡麻模式純收益達(dá)15 916.2元/hm2，產(chǎn)投比為3.96；油葵+蠶豆模式純收益達(dá)15 291.3元/hm2，產(chǎn)投比為4.18。這4種模式均有較高的純收益和產(chǎn)投比，是興電灌區(qū)發(fā)展立體農(nóng)業(yè)比較理想的模式。

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