全周期膠園溫光特性及其林下間作作物產(chǎn)量表現(xiàn)

袁淑娜，黃堅(jiān)雄，潘 劍，鄭定華，陳俊明，桂 青，劉 瑞，周立軍

（1.中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院橡膠研究所/林下資源綜合利用研究中心/農(nóng)業(yè)部儋州熱帶作物科學(xué)觀測試驗(yàn)站，海南 儋州 571737；2.洛寧縣氣象局，河南 洛寧 471700）

天然橡膠是全球重要的戰(zhàn)略性物資，巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis）是我國熱帶地區(qū)種植面積最大的經(jīng)濟(jì)作物，經(jīng)過半個多世紀(jì)的發(fā)展，我國橡膠事業(yè)取得了舉世矚目的成果。截至2016年，我國植膠面積約為110萬hm2（其中大部分民營膠園正處在開割前后階段），形成海南、云南、廣東三大植膠區(qū)，年產(chǎn)干膠約85萬t（約占國內(nèi)天然橡膠消費(fèi)量的 20%），年產(chǎn)橡膠木約 200 萬m3（約占國內(nèi)橡膠木消費(fèi)量的 28%），從業(yè)人員約 250 萬人，民營膠園占總面積50%以上（其中有 30%的農(nóng)戶是純膠農(nóng)）［1-4］。自2013年始，受國際天然橡膠價格大幅下跌的影響，膠農(nóng)收入減少，導(dǎo)致橡膠樹棄割棄管的現(xiàn)象嚴(yán)重，膠園產(chǎn)膠潛力下降，海南和云南都有膠農(nóng)砍膠改種其他作物的現(xiàn)象［1，5］。膠農(nóng)或植膠企業(yè)一旦對植膠業(yè)失去信心，將引發(fā)砍膠改種其他作物的浪潮，致使我國植膠規(guī)模萎縮，2014全國植膠面積已縮小3.1%。若持續(xù)如此，我國天然橡膠的生產(chǎn)能力將大幅度降低。因此，如何穩(wěn)定和提高膠園經(jīng)濟(jì)效益是關(guān)系橡膠產(chǎn)業(yè)可持續(xù)健康發(fā)展的重大課題。

膠園生產(chǎn)中存在的最大問題是生產(chǎn)方式較單一，抗風(fēng)險能力差，土地和光資源利用不足，資源循環(huán)利用率低［6-7］。開展膠園間作有利于改變膠園單一的經(jīng)營模式，通過立體種植來提高膠園單位面積產(chǎn)值，提高農(nóng)民收入，從多方面使得橡膠產(chǎn)業(yè)的抗風(fēng)險能力得到提高。國內(nèi)外關(guān)于幼齡膠園的間作模式報道很多，如橡膠/香蕉、橡膠/菠蘿、橡膠/甘蔗等模式已逐漸走向成熟［8-12］，但已開割的成齡膠園因橡膠樹對光照遮蔽和對養(yǎng)分、空間競爭的優(yōu)勢地位，只適合間作喜陰作物如茶葉、益智、砂仁等，可選作物少，且因市場原因亦難于得到發(fā)展。全周期間作模式膠園是一種用橡膠樹新品系熱研7-20-59按寬窄行種植形式［（2 m×4 m）×20 m］建立的種植園，窄行株行距為2 m×4m，寬行行距為20 m。全周期間作膠園成齡后寬行行距為20 m，約有12 m 寬的區(qū)域不受橡膠樹垂直遮蔽，膠園內(nèi)透光率中間位置高達(dá)76.22%，從一定程度上緩解了常規(guī)膠園存在的光資源競爭問題，可基本滿足一些作物的生長發(fā)育需求，是一種值得推廣的農(nóng)林復(fù)合模式［12-13］。研究全周期膠園在2月（越冬期）和7月（夏季）的光照和溫濕度特性可對其林下間作提供理論基礎(chǔ)。為此，本試驗(yàn)對全周期模式膠園溫光特性和10種間作物產(chǎn)量表現(xiàn)進(jìn)行分析，為推廣全周期膠園間作模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2014—2016年在中國熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院試驗(yàn)場三隊(duì)（19°32′55″N、109°28′30″E）進(jìn)行，該地為典型的熱帶海洋季風(fēng)氣候。試驗(yàn)所在全周期膠園位于林段7-5，橡膠樹為寬窄行種植，寬行為20 m，窄行的株行距為2 m×4 m，施肥溝（坑）位于窄行當(dāng)中，寬行中的冠幅約4 m，林段種植方向?yàn)槟媳弊呦?，橡膠樹密度為420 株 /hm2。膠園于 2002 年 3 月定植，2010 年8 月開割，橡膠樹品種為熱研7-20-59，為直立速生品種。供試土壤為粉砂黏壤土，試驗(yàn)前土壤（0～20 cm）pH值為4.5，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、速效磷和速效鉀含量分別為12.73、0.37、30.4、57.67 mg/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

在全周期間作膠園寬行中12 m 寬的區(qū)域間作不同作物，種植方向與橡膠樹行向相同。間作作物包括白蘿卜、胭脂蘿卜、豌豆、荷蘭豆、生姜、玉米、花生、大豆、涼薯及中藥材品種玫瑰茄，間作株行距見表1。大豆、玉米、花生于2014年4月1日播種，6月13日收獲；涼薯2014年4月1日種植，8月16 日收獲；生姜于 2015年4 月 11日種植，10 月 23 日收獲；白蘿卜、胭脂蘿卜、豌豆、荷蘭豆于2016年1月5日播種，4月1 日收獲；玫瑰茄2016年5月18日種植，初次采收時間10月9日，末次采收日期為11月26日。供試作物的田間施肥量見表2，田間管理等均按大田生產(chǎn)進(jìn)行操作。

表1 全周期膠園間作不同作物株行距

表2 全周期膠園間作不同作物施肥量（kg/hm2）

1.3 測定項(xiàng)目及方法

為探討全周期膠園間作小區(qū)不同位置的溫光特征，按照位置從東（E）往西（W）分別選取距離橡膠樹4 m（E4）、7 m（E7）、10 m（M10）、13 m（W7）、16 m（W4）處（從東至西距離）為全周期膠園間作小區(qū)溫濕度、光照強(qiáng)度指標(biāo)測定點(diǎn)。同時測定常規(guī)成齡膠園株間（N1）、行間（N2）和大田無遮擋裸地（CK）的溫濕度和光照強(qiáng)度。作物收獲時測定各間作小區(qū)產(chǎn)量，以裸地產(chǎn)量作對照。

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Excel 2010 和SPSS17.0 軟件進(jìn)行處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD 法進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 全周期膠園冬季和夏季的溫光特性

冬季（2月）全周期膠園間作區(qū)、常規(guī)成齡膠園、裸地對照的光照強(qiáng)度日變化規(guī)律一致，在11：00～14：00兩種類型膠園與裸地對照的光照強(qiáng)度無顯著差異，全周期膠園間作區(qū)和常規(guī)膠園株行間的全天光照平均值也無顯著差異（圖1A）。

夏季（7月）全周期膠園、常規(guī)成齡膠園、裸地對照的光強(qiáng)變化規(guī)律一致，但三者數(shù)值區(qū)別較大（圖1B）。常規(guī)成齡膠園光照強(qiáng)度最低，全周期膠園間作區(qū)在10：00～14：00的光照強(qiáng)度較高，E4、E7、M10在下午14：00的光照強(qiáng)度與裸地對照無顯著差異，W7、W4在上午10：00的光照強(qiáng)度與裸地對照也無顯著差異。全周期膠園間作區(qū)及其中間位置全天光照平均值均顯著高于常規(guī)膠園，分別為裸地對照的50%和72.3%，而常規(guī)膠園林下光照強(qiáng)度僅為裸地對照的11%。

越冬期和夏季不同膠園的溫濕度變化見表3。由表3可知，越冬期（2月）不同類型膠園的溫度表現(xiàn)為裸地對照＞常規(guī)膠園＞全周期膠園間作區(qū)，相對濕度表現(xiàn)為常規(guī)膠園＞全周期膠園間作區(qū)＞裸地對照；7月份不同類型膠園溫濕度表現(xiàn)與2月份差異較大，溫度表現(xiàn)為裸地對照＞全周期膠園間作區(qū)＞常規(guī)膠園，相對濕度表現(xiàn)為全周期膠園間作區(qū)＞常規(guī)膠園 ＞裸地對照。

圖1 不同類型膠園不同位置2月和7月光強(qiáng)日變化

表3 不同類型膠園不同位置2、7月份溫度和濕度

2.2 全周期膠園間作蔬菜產(chǎn)量表現(xiàn)

蔬菜間作試驗(yàn)結(jié)果（圖2、表4）表明，生姜適宜在全周期膠園林下種植，全周期膠園間作區(qū)靠近兩側(cè)橡膠樹位置（E4、E7、W4、W7）的產(chǎn)量顯著高于中間位置（M10），而裸地對照生姜產(chǎn)量為零；與生姜不同，胭脂蘿卜、白蘿卜、豌豆、荷蘭豆在全周期膠園間作區(qū)不同位置的單株產(chǎn)量和間作區(qū)單產(chǎn)均顯著低于裸地對照，且間作區(qū)內(nèi)距離橡膠樹愈近其產(chǎn)量愈低（E7、W7、M10的產(chǎn)量顯著高于E4和W4），其中胭脂蘿卜和豌豆產(chǎn)量表現(xiàn)較好，優(yōu)于白蘿卜和荷蘭豆。

表4 全周期膠園間作不同蔬菜產(chǎn)量 （kg/667 m2）比較

2.3 全周期膠園間作糧食作物產(chǎn)量表現(xiàn)

全周期膠園間作大豆產(chǎn)量顯著低于單作處理（裸地對照），為單作處理的 60.2%，而間作玉米則絕產(chǎn)（圖3，表5）；靠近橡膠樹兩邊的作物產(chǎn)量低于寬行中間區(qū)域，其中寬行中間區(qū)域間作大豆產(chǎn)量為單作處理的 77.0%～81.8%；全周期膠園間作涼薯的產(chǎn)量為 12.7 t/hm2，與單作涼薯（裸地對照）的產(chǎn)量（13.5 t/hm2）無顯著差異，但間作區(qū)內(nèi)不同位置的涼薯產(chǎn)量間存在差異（圖3），以大行中間至少 6 m 寬的產(chǎn)量最高，顯著高于靠近橡膠樹兩邊的涼薯產(chǎn)量；全周期膠園間作區(qū)花生的產(chǎn)量顯著低于裸地對照，間作區(qū)內(nèi)不同位置產(chǎn)量表現(xiàn)為E4＞E7＞M10＞W(wǎng)7＞W(wǎng)4。

圖2 全周期膠園間作區(qū)不同位置的蔬菜產(chǎn)量

圖3 全周期膠園間作區(qū)不同位置糧食作物產(chǎn)量

表5 全周期膠園間作不同糧食作物產(chǎn)量 （kg/667 m2）表現(xiàn)

2.4 全周期膠園間作中藥材玫瑰茄產(chǎn)量表現(xiàn)

如表6所示，全周期膠園林下種植玫瑰茄生育期與裸地對照沒有區(qū)別，開花日期、采收期基本一致，采收時長比對照多6 天。全周期膠園間作區(qū)玫瑰茄株高與與裸地對照相比沒有明顯區(qū)別（表7），但莖粗降低11%，單株分枝數(shù)降低36%，單株收果數(shù)降低59.2%，單果重降低14.3%，新鮮花萼產(chǎn)量降低57%?；ㄝ嗫傸S酮含量降低28.2%。

表6 全周期膠園玫瑰茄生育期表現(xiàn)

表7 全周期膠園玫瑰茄植株生長和產(chǎn)量相關(guān)性狀表現(xiàn)

3 結(jié)論與討論

3.1 全周期膠園溫光特性

光是植物生長發(fā)育的主要能量來源，光照強(qiáng)度、光質(zhì)和光照時間的變化對植物的生長發(fā)育和光合特性等方面產(chǎn)生重要影響，從而影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)［13］。常規(guī)成齡膠園蔭蔽度在85%左右（7月份監(jiān)測的數(shù)據(jù)顯示，其蔭蔽度為89%），因此在常規(guī)成齡膠園下進(jìn)行間作局限性較大；全周期膠園采用的橡膠樹品種為直立型的熱研7-20-59，樹干筆直，沒有明顯向大行間傾斜的現(xiàn)象，樹冠比較疏朗，寬窄行的種植形式［（2 m × 4 m）× 20 m］使其林下可間作面積大大增加，7月份間作區(qū)的平均光照強(qiáng)度可達(dá)到裸地對照的50%，尤其是間作區(qū)中間位置的光照強(qiáng)度可達(dá)到裸地對照的72%，使得膠園林下可間作物的選擇范圍大幅度增加。

溫濕度也是影響植物生長發(fā)育的主要因素。植物對生長溫度的適應(yīng)可分為最低、適中和最高三層，在適宜的溫度條件下，植物才能夠正常生長、發(fā)育和繁殖，而過高或過低的溫度都不利于其生長發(fā)育，當(dāng)生長溫度超過植物生長最適溫度范圍時，植株的生長發(fā)育就會受到抑制［14-16］。海南島夏季溫度較高，全周期膠園林下平均溫度（35℃）比裸地對照（39℃）低4℃，更有利于作物的生長。

關(guān)于全周期膠園不同月份溫光濕度特性的跟蹤研究可以對其林下小氣候有更清晰的認(rèn)識，對林下間作物合適種植時間的選擇和種植模式的制定有很好的指導(dǎo)意義，是我們下一步要研究、完善和補(bǔ)充的內(nèi)容。

3.2 間作物產(chǎn)量表現(xiàn)

膠園林下間作套種是國內(nèi)外膠園管理常用措施，具有提高生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益等多重作用。目前國內(nèi)外對不同膠齡的林下間作藥材、食用菌、園林花卉和糧食作物的研究取得一定進(jìn)展，既能提高膠園產(chǎn)出，又對橡膠樹的生長起到促進(jìn)作用［17-20］。

夏季全周期膠園間作區(qū)在上午1 0：00～14：00的光照強(qiáng)度較高，其中E4、E7、M10等位置在14：00的光照強(qiáng)度與裸地對照無顯著差異，W7、W4在10：00的光照強(qiáng)度與裸地對照也無顯著差異。因此，在全周期膠園間作的蔬菜、糧食作物、中藥材等都能正常生長，其中糧食作物涼薯的產(chǎn)量與對照無顯著差異，大豆、花生產(chǎn)量降低50%左右，玉米絕產(chǎn)，這些喜光作物在林下間作中處于劣勢，很難獲得高產(chǎn)，全周期膠園雖然在光照強(qiáng)度、時長上與常規(guī)膠園相比有較大提高，但喜光作物間作產(chǎn)量仍大幅度下降。同為喜光作物，大豆、花生、胭脂蘿卜、玫瑰茄等雖產(chǎn)量下降，但仍有收獲，而玉米絕產(chǎn)，這可能與玉米植株生物量較大、需要更多光照完成營養(yǎng)生長到生殖生長的過程有關(guān)。生姜為典型的喜陰作物，間作產(chǎn)量較高，且離橡膠樹越近產(chǎn)量越高，而裸地對照產(chǎn)量為零。因此，在考慮林下立體種植時生姜可作為靠近橡膠樹樹體間作區(qū)的主栽作物。

全周期膠園在光照強(qiáng)度上相對常規(guī)膠園有較大改善，使其林下可利用光資源大幅提高，林下可選擇間作物種類增加，其中，蔬菜作物胭脂蘿卜、豌豆、生姜產(chǎn)量優(yōu)勢明顯，可根據(jù)其生長特性進(jìn)行空間立體種植；糧食作物種涼薯表現(xiàn)最優(yōu)，產(chǎn)量優(yōu)勢明顯；藥材作物玫瑰茄能正常生長發(fā)育，產(chǎn)量表現(xiàn)尚可，品質(zhì)未受影響，以上作物可作為膠園間作推廣的備選模式作物。

參考文獻(xiàn)：

［1］林位夫，周珺，王軍. 關(guān)于我國植膠業(yè)發(fā)展的一些思考［J］. 中國熱帶農(nóng)業(yè)，2016，71（4）：4-8.

［2］祁棟靈，王秀全，張志揚(yáng)，等. 中國天然橡膠產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及其發(fā)展建議［J］. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，3（2）：79-87.

［3］葉露，李玉萍，劉燕群，等. 天然橡膠產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與對策分析［J］. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，41（4）：68-73.

［4］劉少軍，周廣勝，房世波. 中國橡膠樹種植氣候適宜性區(qū)劃［J］. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，48（12）：2335-2345.

［5］林位夫，曾憲海，謝貴水，等. 關(guān)于橡膠園間作的思考與實(shí)踐［J］. 中國熱帶農(nóng)業(yè)，2011，41（4）：11-15.

［6］Guo Z M，Zhang Y Q，Deegen P，et al. Economic analyses of rubber and tea plantations and rubber-tea intercropping in Hainan，China［J］.Agroforestry Systems，2006，66（2）：117-127.

［7］Snoeck D，Lacote R，Kéli J，et al. Association of hevea with other tree crops can be more profitable than hevea monocrop during first 12 years［J］. Industrial Crops and Products，2013，（1）43：578-586.

［8］吳志祥，謝貴水，陶忠良，等. 幼齡膠園間種香蕉光合及水分生理生態(tài)特性［J］. 熱帶農(nóng)業(yè)工程，2009，33（5）：55-58.

［9］Rodrigo V H L，Silva T U K，Munasinghe E S.Improving the spatial arrangement of planting rubber（Hevea brasiliensis Muell. Arg.）forlongterm intercropping［J］. Field Crops Research，2004，89（2-3）：327-335.

［10］Rodrigo V H L，Stirling C M，Naranpanawa R M A K B，et al. Intercropping of immature rubber in Sri Lanka：present status and financial analysis of intercrops planted at three densities of banana［J］. Agroforestry Systems，2001，51（1）：35-48.

［11］Gonkhamdee S，Pierret A，Maeght J L，et al.Effects of corn（Zea mays L.）on the local and overall root development of young rubber tree（Hevea brasiliensis Muel. Arg）［J］. Plant &Soil，2010，334（1-2）：335-351.

［12］Nizinski J J，Montoroi J P，Silvera N，et al. Use of the Dixon-Tyree stem hygrometer in a rubber tree plantation［J］. Agricultural & Forest Meteorology，2013，173（2）：100-106.

［13］Hou J L，Li W D，Zheng Q Y，et al. Effect of low light intensity on growth and accumulation of secondary metabolites in roots of Glycyrrhiza uralensis Fisch［J］. Biochemical Systematics &Ecology，2010，38（2）：160-168.

［14］Sandvik S M，Vandvik V. Responses of alpine snowbed vegetation to long-term experimental warming［J］. Ecoscience，2004，11（2）：150-159.

［15］Usami T，Lee J，Oikawa T. Interactive effects of increased temperature and CO2，on the growth of Quercus myrsinaefolia，saplings［J］. Plant Cell &Environment，2001，24（10）：1007-1019.

［16］鄧化冰，車芳璐，肖應(yīng)輝，等. 開花期低溫脅迫對水稻花粉性狀及劍葉理化特性的影響［J］.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報，2011，22（1）：66-72.

［17］林福宇. 全周期間作模式膠園的間作資源特性及其利用的初步研究［D］. 海口：海南大學(xué)，2014.

［18］黃堅(jiān)雄，潘劍，周立軍，等. 全周期間作模式膠園內(nèi)間作豆薯的產(chǎn)量及其抗逆生理的特征［J］. 熱帶作物學(xué)報，2015，36（4）：639-644.

［19］鄭定華，謝學(xué)方，高宏華，等. 遮光與定植方式對地膽草生長及產(chǎn)量的影響［J］. 中藥材，2015，38（3）：433-437.

［20］黃堅(jiān)雄，潘劍，周立軍，等. 全周期種植模式膠園土壤養(yǎng)分和微生物量碳分布特性［J］. 熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)，2014，34（7）：1-4.