施氮和木薯–花生間作對作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響

林洪鑫，潘曉華，袁展汽，肖運萍，劉仁根，汪瑞清，呂豐娟

（1 江西農(nóng)業(yè)大學(xué)，江西南昌 330045；2 江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所/農(nóng)業(yè)部長江中下游作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室/國家紅壤改良工程技術(shù)研究中心，南昌 330200）

木薯 (Manihot esculenta Crantz) 是大戟科木薯屬熱帶作物，是世界三大薯類作物之一，在中國主要分布在海南、廣東、廣西和云南等省的北回歸線以南區(qū)域。近10年來，木薯已陸續(xù)北移至廣東、廣西和福建的北部、云南的高黎貢山山麓和金沙江流域、貴州、湖南和四川的南部以及江西全境區(qū)域。江西省是木薯北移產(chǎn)業(yè)化發(fā)展緯度分布最北的區(qū)域，種植區(qū)主要分布在撫州和鷹潭地區(qū)，木薯塊根主要用于加工原淀粉和變性淀粉。江西氣候特征有別于熱帶地區(qū)，不是我國木薯種植的優(yōu)勢區(qū)域[1]，然而依然具備木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展的優(yōu)勢條件[2]。由于木薯的種植和管理方式都比較粗放，導(dǎo)致單位面積木薯鮮薯產(chǎn)量偏低和經(jīng)濟效益不高。木薯植株高大 (＞ 2 m)、種植株行距寬 (＞ 1 m)、生育期長 (＞ 8 個月)，前期生長慢封行遲 (＞ 3個月)，適宜間作一季短生育期作物?；ㄉ墙鞣N植面積較大的油料作物，2015年全省花生種植面積達(dá)16.42 × 104公頃。木薯–花生間作是木薯生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛的間作模式之一。Polthanee等[3]和Kotchasatit等[4]認(rèn)為木薯–花生間作可提高經(jīng)濟效益和改善土壤；唐秀梅等[5]認(rèn)為，適宜的木薯–花生間作行距可提高碳氮代謝酶活性，促進碳水化合物和蛋白質(zhì)積累與運轉(zhuǎn)，提高木薯鮮薯產(chǎn)量和改善品質(zhì)，改善根際土壤微生態(tài)壞境[6]，且適宜的間作行距有利于增加土壤養(yǎng)分含量和微生物數(shù)量；羅興錄等[7]在100 cm種植行距條件下認(rèn)為，木薯與花生的間作行數(shù)比為1︰3時作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均較高；黃欠如等[8]認(rèn)為，木薯與花生的間作行距越近，則花生產(chǎn)量受影響越大，臨界距離在40 cm左右；韋威旭[9]認(rèn)為，木薯–花生間作模式中的花生生育中期光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率低于花生凈作；劉子凡等[10]認(rèn)為，采用寬窄行間作模式 (寬行距間作2行花生，窄行距不間作花生) 的產(chǎn)量優(yōu)勢和經(jīng)濟效益優(yōu)勢最佳。前人在木薯–花生間作模式的適宜行距、間作優(yōu)勢、土壤養(yǎng)分和生態(tài)等方面研究較多[11–12]，江西在北移木薯品種篩選[13–14]、合理施肥[15]及木薯間作模式[16–17]等方面的研究較多，而對木薯–花生間作模式中作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的研究較少。本試驗連續(xù)兩年在等養(yǎng)分、等密度和等行距條件下，研究施氮和不同木薯–花生間作對作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的影響，以期為木薯–花生間作的高產(chǎn)栽培和氮素高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗設(shè)計

試驗于2015和2016年在江西省東鄉(xiāng)縣圩上橋鎮(zhèn)國家木薯產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系南昌綜合試驗站試驗示范基地進行 (N 28°11′26″，E 116°30′17″)。試驗地土壤類型為紅壤，土壤基本理化性質(zhì)為pH 4.80、有機質(zhì)19.4 g/kg、全氮 1.27 g/kg、全磷 1.29 g/kg、全鉀 11.1 g/kg、堿解氮 106.0 mg/kg、有效磷 77.1 mg/kg 和速效鉀108.0 mg/kg。試驗以木薯品種華南205和花生品種粵油200為材料；設(shè)計不施氮和施氮 (180.0 kg/hm2) 兩個施氮水平 (分別記為 N0和 N1) 和木薯凈作、花生凈作、木薯間作1行花生、木薯間作2行花生及木薯間作3行花生等5種種植模式 (分別記為M1、M2、M3、M4和M5)，不同種植模式的作物種植示意圖見圖1。氮、磷和鉀肥分別為尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀，所有處理磷、鉀肥用量均分別為90和195 kg/hm2，磷肥100%基施，各種植模式的氮、鉀肥施用方式見表1。小區(qū)面積為38.4 m2，三次重復(fù)，小區(qū)間隔60 cm，重復(fù)間隔150 cm，開30 cm排水溝，防止串肥。兩年木薯均于3月25日種植，11月25日收獲；兩年花生均于4月15日播種，8月15日收獲。木薯和花生的其他管理同一般常規(guī)栽培。

1.2 測定項目與方法

干物質(zhì)生產(chǎn)量：于塊根形成初期 (種植后70 d)、膨大初期 (種植后 110 d)、膨大中期 (種植后 175 d)和成熟期 (種植后240 d)，根據(jù)木薯植株的平均株高，每小區(qū)取代表性植株3株，洗去泥土，將植株分成莖稈、葉片、葉柄和塊根等四部分，并將樣品進行截斷或切片，然后用樣品袋分別包裝，其中莖桿、葉柄和葉片置于烘箱，105℃殺青30 min，80℃下烘干至恒重后稱重，塊根則置于50℃下烘干至恒重后稱重。于成熟期，每小區(qū)取代表性花生植株5株，洗去泥土，將植株分成根莖葉和莢果兩部分，并用樣品袋分別包裝，于105℃下殺青30 min，于80℃下烘干至恒重后稱重。

圖1 不同種植模式示意圖Fig.1 Sketch map of different planting patterns[注（Note）：木薯和花生的株距分別為 80 cm、20 cm Cassava and peanut plant spacing were 80 cm and 20 cm,respectively.]

表1 不同種植模式的施肥量及施肥方式Table1 Fertilizer application amounts and fertilization methods of different planting patterns

植株氮素含量：木薯和花生的植株樣品粉碎后，采用H2SO4–H2O2消煮后，凱氏定氮法測定氮素含量。

淀粉含量：于收獲前1 天，每小區(qū)取代表性木薯植株3株，選擇薯徑均勻的塊根用于淀粉含量的測定。

產(chǎn)量及其構(gòu)成：于塊根成熟期，每小區(qū)選擇5株代表性植株，考察木薯單株薯數(shù)、單株薯重和單株莖葉鮮重，稱量每小區(qū)實收的木薯塊根和成熟期取樣木薯塊根的鮮重，然后根據(jù)成熟期的木薯實際株數(shù)折算，即為鮮薯產(chǎn)量。于花生成熟期，取代表性植株3株，考察單株莢果數(shù)和百仁重，稱量每小區(qū)實收的花生莢果和成熟期取樣花生莢果的干重，根據(jù)小區(qū)面積計算花生莢果產(chǎn)量。

指標(biāo)計算及方法：

木薯收獲指數(shù) = 單株薯重/植株鮮重；花生收獲指數(shù) = 莢果干重/植株干重；

土地當(dāng)量比 (LER) = (Yim/Ymm) + (Yip/Ymp)式中： Yim和Yip分別代表間作木薯和間作花生的產(chǎn)量; Ymm和Ymp分別為凈作木薯和凈作花生的產(chǎn)量。

間作優(yōu)勢的計算參照文獻(xiàn)[18]：

間作優(yōu)勢 (kg/hm2) = Yim + Yip ? (Ymm × Dim+Ymp × DiP)/(Dim + DiP)

式中：Dim表示間作模式中木薯密度與其凈作模式密度的比值；DiP表示間作模式中花生密度與其凈作模式密度的比值。木薯間作1行、2行和3行花生模式的Dim均為1.00，DiP分別為0.33、0.67和1.00。

1.3 數(shù)據(jù)處理

2015和2016兩年產(chǎn)量數(shù)據(jù)趨勢一致，且年際間無顯著差異，文中試驗數(shù)值為兩年數(shù)據(jù)的平均值 ±標(biāo)準(zhǔn)差，采用Excel和DPS v7.05版進行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮和木薯–花生間作對木薯產(chǎn)量的影響

施氮顯著增加了凈作和三種間作模式的單株薯數(shù)、鮮薯產(chǎn)量和鮮生物產(chǎn)量 (表2)；顯著提高了凈作、間作1行和2行花生模式的單株薯重，而降低了間作3行花生模式的單株薯重；降低了凈作和三種間作模式的淀粉含量和收獲指數(shù)，其中凈作、間作2行和3行花生模式的淀粉含量施氮較不施氮顯著降低，凈作、間作1行和3行花生模式的收獲指數(shù)施氮較不施氮也顯著降低。同一氮肥水平下，凈作的鮮薯產(chǎn)量顯著高于三種間作模式，而淀粉含量略高于三種間作模式。在施氮時間作1行花生模式的收獲指數(shù)顯著低于間作2行花生模式。凈作的鮮生物產(chǎn)量在不施氮時顯著高于三種間作模式，而在施氮時顯著高于間作2行和3行花生模式。在不施氮時凈作的單株薯重顯著高于間作1行和2行花生模式，且隨花生行數(shù)的增加而增加，而在施氮時凈作和間作1行花生模式顯著高于間作3行花生模式。在不施氮時凈作的單株薯數(shù)顯著多于三種間作模式，而在施氮時間作2行花生模式顯著少于凈作和間作3行花生模式。方差分析表明，施氮 (N) 對單株薯數(shù)、鮮生物產(chǎn)量、淀粉含量和鮮薯產(chǎn)量有極顯著影響，對收獲指數(shù)有顯著影響；種植模式 (M) 對鮮薯產(chǎn)量有顯著影響；兩者互作 (N × M) 對單株薯重有極顯著影響，對單株薯數(shù)和鮮生物產(chǎn)量有顯著影響。

表2 不同施氮和木薯–花生間作處理的木薯產(chǎn)量Table2 Yields of cassava under different nitrogen and the cassava–peanut intercropping treatments

2.2 施氮和木薯–花生間作對花生產(chǎn)量的影響

施氮顯著提高了花生凈作的莢果產(chǎn)量和生物產(chǎn)量 (表3)；顯著降低了間作1行花生模式的莢果產(chǎn)量，降低了密度、單株莢果數(shù)、收獲指數(shù)和生物產(chǎn)量，而提高了百仁重；顯著降低了間作2行和3行花生模式的百仁重、莢果產(chǎn)量和生物產(chǎn)量以及間作2行花生模式的收獲指數(shù)?？梢?，施氮提高了凈作的莢果產(chǎn)量和生物產(chǎn)量，而降低了三種間作模式的莢果產(chǎn)量和生物產(chǎn)量。同一氮肥水平下，三種間作模式的莢果產(chǎn)量和生物產(chǎn)量顯著低于凈作，且隨花生行數(shù)的增加而顯著提高。在不施氮時間作2行花生模式的收獲指數(shù)顯著高于凈作和間作1行花生模式，而在施氮時凈作高于三種間作模式。在不施氮時間作2行和3行花生模式的單株莢果數(shù)顯著多于凈作和間作1行花生模式，而在施氮時三種間作模式少于凈作，且隨花生行數(shù)的增加而減少，其中間作2行和3行花生模式顯著少于凈作和間作1行花生模式。在不施氮時間作2行花生模式的百仁重顯著高于間作1行花生模式，而在施氮時三種間作模式低于凈作，且隨花生行數(shù)的增加而減輕，其中間作3行花生模式顯著低于凈作和間作1行花生模式，間作2行花生模式顯著低于凈作。在同一氮肥水平下，三種間作模式的密度低于凈作，且隨花生行數(shù)的增加而提高，其中間作2行花生模式顯著低于凈作和間作3行花生模式，而顯著高于間作1行花生模式。方差分析表明，施氮對單株莢果數(shù)有顯著影響；種植模式對密度、單株莢果數(shù)和生物產(chǎn)量有極顯著影響，對莢果產(chǎn)量有顯著影響；兩者互作對百仁重、生物產(chǎn)量和莢果產(chǎn)量有極顯著影響。

表3 施氮和木薯–花生間作處理的花生產(chǎn)量Table3 Yields of peanut under different nitrogen and cassava–peanut intercropping treatments

2.3 施氮和不同木薯–花生間作對土地當(dāng)量比和間作優(yōu)勢的影響

施氮顯著提高了三種間作模式的間作優(yōu)勢，顯著降低了間作2行和3行花生模式的土地當(dāng)量比(LER)，而對間作1行花生模式LER的影響較小 (圖2)。在同一氮肥水平下，隨花生行數(shù)的增加，間作優(yōu)勢和LER隨之顯著增加。 在不施氮時LER分別為1.14、1.45和1.62，即土地利用率提高14%～62%；在施氮時LER分別為1.16、1.31和1.46，即土地利用率提高16%～46%?？傮w來看，不同組合的間作優(yōu)勢的高低順序為N1M5、N1M4、N0M5、N0M4、N1M3和N0M3，其中N1M4和N0M5顯著低于 N1M5，而顯著高于N0M4、N1M3和N0M3；不同組合的LER 高低順序為 N0M5、N1M5、N0M4、N1M4、N1M3和N0M3，其中N1M5和N0M4顯著低于 N0M5，而顯著高于N1M4、N1M3和N0M3。方差分析表明，種植模式對LER有顯著影響；施氮和種植模式對間作優(yōu)勢有極顯著影響。

2.4 施氮和不同木薯–花生間作對作物經(jīng)濟效益的影響

同一氮肥水平下的肥料投入成本相同，而不同種植模式的種子投入不同 (表4)。不同種植模式種子投入的高低順序為間作3行花生模式、間作2行花生模式、花生凈作、間作1行花生模式和木薯凈作。不同氮肥水平下的肥料投入成本不同，而同一種植模式的種子投入相同?？梢姡鄬τ谀臼砗突ㄉ鷥糇?，間作2行和3行花生模式增加了種子投入成本，而間作1行花生模式的種子成本投入低于花生凈作，高于木薯凈作。不同組合的農(nóng)資總投入的高低順序為 N1M5、N1M4、N0M5、N1M2、N1M3(N0M4)、N0M2、N1M1、N0M3和N0M1?？梢?，施氮和間作2～3行花生組合的農(nóng)資總投入較大，而不施氮則降低了農(nóng)資總投入。施氮提高了五種種植模式的總產(chǎn)值和經(jīng)濟效益，其中木薯凈作和間作1行花生模式的差異達(dá)顯著水平；施氮降低了五種種植模式的產(chǎn)投比，其中間作2行花生模式的差異達(dá)顯著水平。同一氮肥水平下，三種間作模式的總產(chǎn)值高于木薯和花生凈作，隨花生行數(shù)的增加而提高；在不施氮時木薯凈作顯著低于三種間作模式，而花生凈作顯著低于間作2行和3行花生模式；在施氮時三種間作模式顯著高于木薯和花生凈作。同一氮肥水平下，三種間作模式的經(jīng)濟效益高于木薯和花生凈作，隨花生行數(shù)的增加而提高；在不施氮時木薯和花生凈作顯著低于間作2行和3行花生模式；在施氮時三種間作模式顯著高于木薯和花生凈作。同一氮肥水平下，木薯凈作的產(chǎn)投比最高，花生凈作的產(chǎn)投比最低；在不施氮時木薯凈作顯著高于花生凈作和間作3行花生模式，而花生凈作顯著低于三種間作模式；在施氮時木薯凈作顯著高于花生凈作、間作1行和3行花生模式，而三種間作模式顯著高于花生凈作?？梢?，木薯–花生間作的產(chǎn)投比大于花生凈作，而低于木薯凈作。方差分析表明，施氮對總產(chǎn)值有顯著影響；種植模式對總產(chǎn)值和經(jīng)濟效益有極顯著影響；施氮和種植模式對產(chǎn)投比均有極顯著影響。

2.5 施氮和不同木薯–花生間作對木薯干物質(zhì)生產(chǎn)量的影響

圖2 施氮和不同木薯–花生間作對土地當(dāng)量比和間作優(yōu)勢的影響Fig.2 Effects of the nitrogen fertilization and different cassava-peanut intercropping on LER and intercropping advantage[注（Note）：N0和N1代表不施氮和施氮 180.0 kg/hm2; M3、M4和M5分別代表一行木薯間作1行、2行和3行花生。柱上不同小寫字母表示處理間差異達(dá)到 5% 顯著水平 N0 and N1 represent N application rate of 0 and 180 kg/hm2; M3,M4 and M5 represent 1 row,2 rows and 3 rows peanut intercropped with one row of cassava,respectively.Different small letters above the bars mean significant difference at the 5% level among treatments.]

表4 施氮和不同木薯–花生間作對作物經(jīng)濟效益的影響 (× 104 yuan/hm2)Table4 Effects of the nitrogen fertilization and different cassava–peanut intercropping on crop economic benefits

施氮顯著提高木薯凈作生物產(chǎn)量、苗期和塊根生長前期及后期的干物質(zhì)生產(chǎn)量，而對塊根生長中期的干物質(zhì)生產(chǎn)量影響較小 (表5)；施氮顯著提高了三種間作模式生物產(chǎn)量、苗期和塊根生長前期、中期及后期的干物質(zhì)生產(chǎn)量。在不施氮時凈作的生物產(chǎn)量顯著高于間作3行花生模式，在施氮時不同模式間無顯著差異。在不施氮時凈作中期的干物質(zhì)生產(chǎn)量顯著高于間作3行花生模式，而苗期和塊根生長前期及后期的干物質(zhì)生產(chǎn)量無顯著差異；施氮時凈作塊根生長前期的干物質(zhì)生產(chǎn)量顯著高于三種間作模式，而苗期和塊根生長中期及后期的干物質(zhì)生產(chǎn)量無顯著差異。方差分析表明，施氮對生物產(chǎn)量及不同生育階段的干物質(zhì)生產(chǎn)量均有顯著或極顯著影響；種植模式對生物產(chǎn)量和塊根生長后期的干物質(zhì)生產(chǎn)量有顯著或極顯著影響。通徑分析表明，塊根生長后期的干物質(zhì)產(chǎn)量對生物產(chǎn)量的直接作用最大，塊根生長中期其次，塊根生長前期第三，苗期最小，苗期和塊根生長前、中、后期的通徑系數(shù)分別為0.0294、0.2221、0.2766和0.5372。

2.6 施氮和不同木薯–花生間作對木薯氮素積累量的影響

施氮顯著提高了木薯凈作和三種間作模式氮素積累總量、苗期和塊根生長前期、中期及后期的氮素積累量 (表6)。同一氮肥水平下，凈作的氮素積累總量高于三種間作模式；在不施氮時凈作顯著高于間作3行模式；在施氮時間作1行和2行花生模式顯著高于間作3行花生模式，而顯著低于木薯凈作。同一氮肥水平下，不同處理間苗期氮素積累量無顯著差異；在不施氮時凈作最高；而在施氮時間作1行花生模式最高。在不施氮時塊根生長前期的氮素積累量無顯著差異；而在施氮時凈作顯著高于三種間作模式，且間作1行花生模式顯著高于間作2行花生模式。在不施氮時凈作塊根生長中期的氮素積累量顯著高于間作1行和3行花生模式，而在施氮時處理間無顯著差異。在不施氮時間作1行花生模式的塊根生長后期氮素積累量顯著高于凈作；在施氮時凈作最高，其中凈作和間作2行花生模式顯著高于間作3行花生模式。方差分析表明，施氮對氮素積累總量及不同生育階段的氮素積累量有顯著或極顯著影響；兩者互作對塊根生長后期的氮素積累量有顯著影響。通徑分析表明，塊根生長前期對氮素積累總量的作用最大，苗期和塊根生長前、中、后期的通徑系數(shù)分別為0.1524、0.3780、0.2878和0.3192。

表5 不同施氮和木薯–花生間作處理木薯干物質(zhì)生產(chǎn)量 (×103 kg/hm2)Table5 Dry matter production of cassava at different growth stage affected by nitrogen and intercropping

2.7 施氮和不同木薯–花生間作對系統(tǒng)氮素積累總量的影響

施氮顯著提高了木薯和花生凈作的氮素積累總量 (表7)；顯著降低間作2行和3行花生模式花生的氮素積累總量；提高了三種間作模式的系統(tǒng)氮素積累總量，其中間作1行和2行花生模式的差異達(dá)顯著水平。同一氮肥水平下，三種間作模式花生的氮素積累總量顯著低于凈作，隨花生行數(shù)的增加而顯著增加。同一氮肥水平下，不同種植模式系統(tǒng)氮素積累總量的高低順序為間作3行花生模式、間作2行花生模式、花生凈作、間作1行花生模式和木薯凈作，其中間作3行花生模式顯著高于其他四種模式，間作2行花生模式和花生凈作顯著高于木薯凈作和間作1行花生模式，間作1行花生模式顯著高于木薯凈作。在不施氮時三種間作模式比木薯凈作的氮素增量分別為80.97、143.00和178.21 kg/hm2，比花生凈作的氮素增量分別為–51.23 kg/hm2、10.80 kg/hm2和46.02 kg/hm2；在施氮時三種間作模式比木薯凈作的氮素增量分別為61.45 kg/hm2、97.19 kg/hm2和122.60 kg/hm2，比花生凈作的氮素增量分別為–21.50 kg/hm2、14.25 kg/hm2和 39.66 kg/hm2。方差分析表明，施氮對系統(tǒng)氮素積累總量有顯著影響；種植模式對花生氮素積累總量有顯著影響，對系統(tǒng)氮素積累總量有極顯著影響；兩者互作對花生氮素積累總量和系統(tǒng)氮素積累總量有極顯著影響。

3 討論與結(jié)論

3.1 不同種植模式中產(chǎn)量的最優(yōu)模式

在江西木薯無法自然越冬生長，是一年生栽培作物，通常在3月中下旬至4月上旬種植，在11月中下旬至12月上旬收獲，與花生的共生期約4個月，兩者存在競爭關(guān)系和互補效應(yīng)。本研究表明，在等養(yǎng)分和等行距方式下，木薯間作1～3行花生，木薯與花生有明顯養(yǎng)分競爭關(guān)系，導(dǎo)致間作模式中木薯鮮薯產(chǎn)量和生物產(chǎn)量低于凈作 (表2、表6)，并且隨著間作花生行數(shù)的增加而下降。這極有可能與本試驗條件下的施肥方式有密切關(guān)系，木薯–花生間作模式中木薯和花生根部的氮鉀施用量各占總量的50%，而木薯和花生凈作模式中根部的氮鉀占總量的100%。這與肥料一次性施用[10]不同，但對木薯產(chǎn)量降低的影響結(jié)論一致。玉米–花生間作提高了間作玉米產(chǎn)量達(dá)89.1%～129.1%[19]。這種結(jié)論的不同，可能與木薯是塊根作物和收獲地下部為目的有關(guān)，也就是說間作蔭蔽對木薯塊根的影響較大，表現(xiàn)在單株薯數(shù)下降 (表2)，而試驗中施氮增加了單株薯數(shù)，提高了鮮薯產(chǎn)量和鮮生物產(chǎn)量。本研究還表明，花生受木薯的競爭影響，間作模式中花生莢果產(chǎn)量和生物產(chǎn)量顯著低于凈作 (表3、表7)，并且隨著花生行數(shù)的增加而顯著增加。木薯間作1行和2行花生模式中花生減產(chǎn)的主要原因是花生密度的降低 (表3)，而木薯間作3行花生模式中花生減產(chǎn)的主要是間作導(dǎo)致單株莢果數(shù)下降 (表3)。玉米–花生間作卻降低了間作花生產(chǎn)量達(dá)25.2%～43.6%[19]。本研究結(jié)論間作對花生產(chǎn)量降低的影響與該結(jié)果一致。木薯–花生間作降低了花生結(jié)莢期和成熟期功能葉的凈光合速率[20]；木薯–花生間作遮蔭使花生功能葉片的光合速率和葉綠素含量降低[21]，初始熒光和光化學(xué)猝滅系數(shù)降低，最大光化學(xué)效率、潛在光化學(xué)活性和非光化學(xué)淬滅系數(shù)等參數(shù)的升高?？梢?，木薯–花生間作模式中木薯和花生之間存在明顯的競爭關(guān)系，包括空間、光資源和養(yǎng)分的競爭，最終導(dǎo)致間作模式中的鮮薯產(chǎn)量和莢果產(chǎn)量明顯低于凈作模式。但是綜合看來，木薯間作2行和3行花生模式的作物總產(chǎn)量較高，模式中收獲的花生產(chǎn)量可以彌補木薯產(chǎn)量下降，這兩種模式的產(chǎn)量優(yōu)勢表現(xiàn)最優(yōu)，花生間作優(yōu)勢提升了 4.66 × 103～12.94 × 103kg/hm2。

3.2 間作優(yōu)勢及經(jīng)濟效益

土地當(dāng)量比 (LER) 是衡量間作模式是否存在間作優(yōu)勢的重要指標(biāo)，也可用間作模式作物產(chǎn)量的增量來定義間作優(yōu)勢，經(jīng)濟效益是衡量一種間作模式是否有市場應(yīng)用推廣前景的重要指標(biāo)。合理的木薯-花生間作模式，LER和產(chǎn)值當(dāng)量均大于1，提高了土地利用率，發(fā)揮間作優(yōu)勢[10]。熊軍等[12]研究表明，木薯–花生間作模式的LER大于1，表現(xiàn)為有間作優(yōu)勢，土地利用率提高了8%。玉米–花生間作具有間作優(yōu)勢，LER達(dá)1.30～1.38[19]，土地利用率提高30%～38%。玉米–花生間作體系總體表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢[18]，2004和2005年分別為2896 kg/hm2和2894 kg/hm2，土地利用率提高了14%～17%。本研究表明，隨著間作花生行數(shù)的增加，間作優(yōu)勢和LER隨之顯著提升 (圖2)，在不施氮時LER分別為1.14、1.45和1.62，在施氮時LER分別為1.16、1.31和1.46，即土地利用率提高14%～62%。從間作優(yōu)勢來判斷，試驗處理中不施氮條件下間作1行花生模式 (N0M3) 的間作優(yōu)勢為－640 kg/hm2，其余5個模式組合的間作優(yōu)勢平均值為8020 kg/hm2。綜合LER和間作優(yōu)勢判定，說明試驗中5個模式組合具有間作優(yōu)勢。適宜的木薯–花生間作方式可以提高間作模式的經(jīng)濟效益[10]。本研究表明，三種間作模式的經(jīng)濟效益顯著高于木薯凈作或花生凈作 (表4)，隨著間作花生行數(shù)的增加而增加，而且施氮提高了木薯間作2行和3行花生模式的經(jīng)濟效益；與木薯凈作相比，木薯間作1行、2行和3行花生模式的經(jīng)濟效益增量在不施氮時分別為0.25萬元、0.83萬元和1.10萬元，在施氮時分別為0.25萬元、0.52萬元和0.77萬元。可見，三種間作模式均提高了經(jīng)濟效益，尤其以木薯間作2～3行花生模式。綜上所述，在等養(yǎng)分和等行距條件下，木薯–花生間作模式的LER、間作優(yōu)勢和經(jīng)濟效益明顯，木薯間作2行和3行花生模式的土地利用率和經(jīng)濟效益最優(yōu)，土地利用率提升31%～62%，經(jīng)濟效益提高0.52萬元～1.10萬元。

表7 不同施氮和木薯–花生間作處理系統(tǒng)氮素積累總量 (kg/hm2)Table7 Total nitrogen accumulation in the system under different nitrogen and cassava–peanut intercropping treatments

3.3 不同種植模式中氮素利用的最優(yōu)模式

氮素是影響木薯鮮薯產(chǎn)量的第一限制因素[22]，對木薯生物產(chǎn)量的影響最大[23]，而且生物產(chǎn)量的累積動態(tài)呈“S”型曲線。Howeler[24]總結(jié)認(rèn)為木薯氮素積累呈“S”模型，即前期緩慢—中期快速—后期緩慢。本研究表明，施氮顯著提高了三種間作模式生物產(chǎn)量、氮素積累總量、各生育階段干物質(zhì)生產(chǎn)量和氮素積累量；隨間作花生行數(shù)的增加，生物產(chǎn)量和氮素積累總量明顯降低。本研究還表明，塊根生長后期對生物產(chǎn)量的直接作用最大，塊根生長中期其次，塊根生長前期第三，苗期最小；塊根生長前期對氮素積累總量的作用最大，塊根生長后期其次，塊根生長中期第三，苗期最小?？梢?，苗期的干物生產(chǎn)量和氮素積累量的作用均最小，干物質(zhì)生產(chǎn)的增量主要集中在塊根生長中期和后期，而氮素積累的增量主要集中在塊根生長前期和后期。本試驗中干物質(zhì)生產(chǎn)特征與“S”型曲線有明顯的不同，可能與取樣時期、施肥方式、間作花生、生長特征和特殊的氣候環(huán)境有關(guān)，尤其是木薯在江西的生長期有限，氣候環(huán)境與華南地區(qū)有很大的區(qū)別。本研究還表明，三種間作模式比木薯凈作的氮素積累增量在不施氮時分別為 80.97 kg/hm2、143.00 kg/hm2和178.21 kg/hm2，而在施氮時分別為 61.45 kg/hm2、97.19 kg/hm2和 122.60 kg/hm2?？梢姡臼悫C花生間作模式均提高了系統(tǒng)氮素積累總量，尤其是不施氮處理中花生能夠充分利用土壤氮，發(fā)揮花生自身固氮優(yōu)勢，促進自身干物質(zhì)生產(chǎn)和氮素積累。而在施氮條件下，花生的物質(zhì)積累和氮素吸收均受木薯的影響，說明木薯蔭蔽對花生的干物質(zhì)生產(chǎn)和氮素積累存在不利影響。在生產(chǎn)實際中，可以通過拉寬木薯種植行距和種植早熟花生品種來緩解蔭蔽對花生的不利影響?？傮w看來，木薯間作2行或3行花生模式的系統(tǒng)氮素積累總量較高，氮素利用最優(yōu)，比木薯凈作的氮素積累量提升97.19～178.21 kg/hm2。