施氮和木薯-花生間作對木薯養(yǎng)分積累和系統(tǒng)養(yǎng)分利用的影響

林洪鑫，潘曉華，袁展汽，肖運萍，劉仁根，汪瑞清，呂豐娟

（1江西農業(yè)大學農學院，南昌 330045；2江西省農業(yè)科學院土壤肥料與資源環(huán)境研究所/農業(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研究中心，南昌 330200）

0 引言

【研究意義】間作系統(tǒng)是一種生產(chǎn)能力高、自然資源高效利用的生態(tài)系統(tǒng)[1]。合理的間作模式不僅能提高土地和氣候資源利用率，還能促進種植業(yè)高效、持續(xù)增產(chǎn)和生物多樣性[2]。氮素是調控作物群體結構和生長發(fā)育以及提高同化能力的重要影響因素之一。作物對氮的吸收和利用是農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中氮循環(huán)的重要過程，也是作物產(chǎn)量形成的重要基礎[3]。作物干物質生產(chǎn)、氮素吸收和利用是影響作物產(chǎn)量和品質的重要因素[4]。研究不同木薯-花生間作模式中的養(yǎng)分利用特征，可為木薯-花生合理間作和養(yǎng)分高效利用提供科學依據(jù)?！厩叭搜芯窟M展】目前，關于間作系統(tǒng)作物養(yǎng)分利用已有不少報道。焦念元等[5]研究了玉米-花生間作系統(tǒng)的氮磷吸收與利用，結果表明施氮能增加間作系統(tǒng)的氮磷積累量；趙平等[6]研究了小麥-蠶豆間作系統(tǒng)中小麥的氮素吸收和累積，結果認為小麥氮素吸收速率隨施氮量的增加呈先升后降的趨勢；劉斌等[7]分析了甜瓜-向日葵間作系統(tǒng)的氮素吸收和利用效率，結果表明間作顯著提高了甜瓜的氮素吸收和利用效率，卻降低了向日葵的氮素吸收和利用效率。還有研究表明，蠶豆-玉米間作顯著提高了系統(tǒng)生產(chǎn)力和氮素吸收[8]，花生體內氮素在共生期內可以轉移到旱作水稻體內[9]，南酸棗能夠利用施用于花生的部分氮肥[10]，施肥距離也會影響間作系統(tǒng)的氮素吸收利用[11]?！颈狙芯壳腥朦c】木薯（Manihot esculentaCrantz）間作花生（Arachis hypogaeaL.）是一種生態(tài)高效的種植模式。有研究表明，木薯-花生間作模式可提高經(jīng)濟效益和改善土壤[12-13]，增加木薯產(chǎn)量[14]，改善根際土壤微生態(tài)壞境[15]、發(fā)揮間作優(yōu)勢[16-17]和提高作物抗性[18]。前人有關木薯間作花生模式的研究，主要分析了木薯-花生間作對產(chǎn)量、經(jīng)濟效益和間作優(yōu)勢的影響，而對不同木薯-花生間作模式木薯養(yǎng)分積累和系統(tǒng)養(yǎng)分利用的影響尚未見報道。【擬解決的關鍵問題】本研究以木薯單作和花生單作為對照，研究了施氮和木薯-花生間作對木薯養(yǎng)分積累和系統(tǒng)養(yǎng)分利用的影響，以期為木薯-花生合理間作和養(yǎng)分高效利用提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年和2016年在江西省撫州市東鄉(xiāng)區(qū)圩上橋鎮(zhèn)紅壤開發(fā)管理委員會國家木薯產(chǎn)業(yè)技術體系南昌綜合試驗站試驗基地進行。試驗地為紅壤旱地，2015年基礎土壤理化性質為pH 4.80，有機質 19.4 g·kg-1、全氮 1.27 g·kg-1、全磷 1.29 g·kg-1、全鉀 11.1 g·kg-1、堿解氮 106.0 mg·kg-1、速效磷 77.1 mg·kg-1和速效鉀108.0 mg·kg-1；2016年基礎土壤理化性質為pH 4.65，有機質 18.45 g·kg-1、全氮 1.28 g·kg-1、全磷1.40 g·kg-1、全鉀 10.2 g·kg-1、堿解氮 95.8 mg·kg-1、速效磷 78.4 mg·kg-1和速效鉀 117.6 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

圖1 不同種植模式的種植行距示意圖Fig. 1 Sketch map of planting spacing under different planting patterns

試驗以木薯品種華南205和花生品種粵油200為材料，設計不施氮（N0，0）、施氮（N1，180 kg·hm-2）2個施氮水平和木薯單作（M1）、花生單作（M2）、木薯間作1行花生（M3）、木薯間作2行花生（M4）及木薯間作3行花生（M5）共5種種植模式。不同種植模式的種植行距示意圖見圖 1，木薯種植株距為80 cm，花生播種株距為20 cm。施磷量（P2O5）和施鉀量（K2O）分別為 90.0 kg·hm-2、195.0 kg·hm-2。小區(qū)種植面積為38.4 m2，3次重復，小區(qū)間隔60 cm，開30 cm排水溝，重復間隔150 cm，防止串肥。不同種植模式的施肥量及其施肥方式見表 1。磷肥全部作基肥施用。氮、磷、鉀肥分別為尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀。種植的木薯種莖長為15 cm，每穴放置1根木薯種莖，出苗后缺苗的及時補苗，種植后30 d間苗，每穴木薯留1株壯苗，剪除多余幼苗。每穴花生播種2粒。兩年木薯均于3月25日種植，11月25日收獲；兩年的花生均于4月15日種植，8月15日收獲。其他管理同一般常規(guī)栽培。

1.3 試驗指標與方法

1.3.1 木薯干物質量 分別于塊根形成初期（種植后70 d）、塊根膨大初期（種植后110 d）、塊根膨大中期（種植后175 d）和塊根成熟期（種植后240 d），根據(jù)木薯平均株高取樣，每小區(qū)挖取3株代表性植株，然后將塊根洗凈，分成塊根、莖稈、葉和葉柄等4部分分別包裝，將莖稈、葉柄和葉樣品置于 105℃下殺青30 min，于80℃烘干至恒重；塊根切成薄片，置于50℃下烘干至恒重。

1.3.2 花生生物產(chǎn)量 于成熟期，每小區(qū)取代表性花生植株3株，輕輕拔起，抖落、洗凈泥土，分成根莖葉和莢果等兩部分分別包裝，于105℃下殺青30 min，于80℃下烘干至恒重。

1.3.3 植株氮、磷、鉀素含量 木薯和花生干物質的樣品粉碎后，采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定氮素含量；采用H2SO4-H2O2消煮，鉬銻抗比色法測定磷素含量；采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度法測定鉀素含量。

表1 不同種植模式的施肥量及其施肥方式Table 1 Fertilizer application amount and their fertilization methods under different planting patterns

1.3.4 鮮薯產(chǎn)量和花生莢果產(chǎn)量 稱量每小區(qū)實收的木薯新鮮塊根和成熟期取樣的木薯塊根的鮮重，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；稱量每小區(qū)實收、曬干的花生莢果和成熟期取樣的花生莢果的重量，根據(jù)小區(qū)面積計算花生莢果產(chǎn)量。

1.4 指標計算

某部位的氮素積累量＝該部位的氮素含量×該部位的干物質量；

某部位的氮素分配率=（該部位的氮素積累量/氮素積累總量）×100；

氮素利用效率=系統(tǒng)內某一作物經(jīng)濟產(chǎn)量/該作物氮素積累總量；

氮素收獲指數(shù)=系統(tǒng)內某一作物收獲器官氮素積累量/該作物氮素積累總量；

氮肥偏生產(chǎn)力=系統(tǒng)內某一作物單位面積經(jīng)濟產(chǎn)量/單位面積施氮量；

系統(tǒng)氮素積累總量=木薯氮素積累總量+花生氮素積累總量；

系統(tǒng)內木薯、花生氮素比例=（木薯、花生的氮素積累總量/系統(tǒng)氮素積累總量）×100；

生產(chǎn)100 kg鮮薯需氮量=（木薯氮素積累總量/木薯鮮薯產(chǎn)量）×100；

生產(chǎn)100 kg莢果需氮量=（花生氮素積累總量/花生莢果產(chǎn)量）×100；

氮素土地當量比=（Nim/Nmm）+（Nip/Nmp）。式中，Nim和Nip分別代表間作木薯和間作花生的氮素積累總量，Nmm和Nmp分別為單作木薯和單作花生的氮素積累總量；

氮素間作優(yōu)勢=Nim+Nip-（Nmm×Dim+Nmp×DiP）/（Dim+DiP）。式中，Dim表示間作模式中木薯密度與其單作模式密度的比值；DiP表示間作模式中花生密度與其單作模式密度的比值。木薯間作1行、2行、3行花生模式的Dim均為1.00，DiP分別為0.33、0.67和1.00。

磷、鉀指標的計算方法同氮素方法。

1.5 數(shù)據(jù)處理

文中試驗數(shù)值為兩年數(shù)據(jù)的平均值±標準差，采用Excel和Dps 7.05進行數(shù)據(jù)分析。

2 結果

2.1 施氮和木薯-花生間作對木薯和花生產(chǎn)量的影響

2015和2016兩年間的木薯產(chǎn)量和花生產(chǎn)量的趨勢一致（表 2）。同一種植模式，施氮處理的鮮薯產(chǎn)量顯著高于不施氮處理；同一施氮水平下，單作模式的鮮薯產(chǎn)量和莢果產(chǎn)量顯著高于間作，莢果產(chǎn)量隨花生行數(shù)的增加顯著提高，而不同間作模式的鮮薯產(chǎn)量無顯著差異。單作模式施氮處理的莢果產(chǎn)量顯著高于不施氮處理，而間作模式施氮處理的莢果產(chǎn)量顯著低于不施氮模式。

表2 施氮和木薯-花生間作對木薯和花生產(chǎn)量的影響Table 2 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on yield of cassava and peanut (×103 kg·hm-2)

2.2 施氮和木薯-花生間作對木薯植株養(yǎng)分積累量的影響

隨著生育時期的推進，木薯氮、磷、鉀素積累量隨之增加，前 3個生育時期的氮素分別占積累總量的9.18%、39.94%和66.61%，磷素分別占3.18%、19.36%和61.05%，鉀素分別占4.18%、21.28%和60.81%（表3）。

同一種植模式，施氮處理的氮、磷、鉀素顯著高于不施氮處理。塊根形成初期，不施氮處理單作的鉀素積累量高于間作，且顯著高于間作2行花生模式。塊根膨大初期，不施氮處理單作和間作1行花生模式的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式；不施氮處理單作的磷素積累量顯著高于間作2、3行花生模式，且間作1行花生模式顯著高于間作2行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，間作3行花生模式顯著高于間作2行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。塊根膨大中期，同一施氮水平下，單作的氮素積累量顯著高于間作，施氮處理間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。塊根成熟期，不施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生模式顯著高于間作3行花生模式；不施氮處理單作和間作1行花生模式的磷素積累量顯著高于間作3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作2行花生模式顯著高于間作3行花生模式；不施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作，施氮處理單作和間作1行花生模式高于間作2行花生模式。

表3 施氮和木薯-花生間作對木薯植株養(yǎng)分積累量的影響Table 3 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on plant nutrient accumulation of cassava (kg·hm-2)

2.3 施氮和木薯-花生間作對木薯不同部位養(yǎng)分積累量和分配率的影響

2.3.1 塊根養(yǎng)分積累量和分配率 隨著生育時期的推進，塊根氮、磷、鉀素積累量及其分配率隨之增加（表4），4個生育時期塊根氮素的平均分配率分別為8.28%、15.51%、29.48%和38.09%，磷素的平均分配率分別為10.46%、35.73%、61.90%和71.33%，鉀素的平均分配率分別為 13.64%、31.46%、48.13%和72.82%。

同一種植模式，施氮處理的塊根氮、磷、鉀素積累量較不施氮處理顯著增加。塊根形成初期，不施氮處理間作3行花生模式的氮素積累量顯著高于間作2行花生模式，施氮處理單作和間作3行花生模式顯著高于間作2行花生模式；不施氮處理間作2行花生模式的磷素積累量顯著高于間作1、3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作；不施氮處理間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作2行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作。塊根膨大初期，施氮處理單作的氮、磷積累量顯著高于間作；施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。塊根膨大中期的氮素積累量，不施氮處理單作顯著高于間作，施氮處理單作和間作1行花生模式顯著高于間作3行花生模式。成熟期，除施氮處理不同模式間的鉀素積累量無顯著差異外，單作的氮、磷和鉀素積累量均顯著高于間作。

表4 施氮和木薯-花生間作對木薯塊根養(yǎng)分積累量和分配率的影響Table 4 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on tuber root nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

4個生育時期不施氮處理塊根氮素的平均分配率為 6.19%、13.57%、29.53%和 34.94%，施氮處理為10.41%、17.45%、29.44%和 41.24%；不施氮處理磷素的平均分配率為7.02%、33.52%、65.29%和72.10%，施氮處理為13.90%、37.93%、58.51%和70.55%；不施氮處理鉀素的平均分配率為9.65%、27.95%、55.06%和73.98%，施氮處理為17.64%、34.97%、41.20%和71.65%。

2.3.2 莖稈養(yǎng)分積累量和分配率 隨著生育時期的推進，莖稈氮、磷、鉀素積累量增加，氮素分配率提高，磷、鉀素分配率先增加后下降（表5）。4個生育期的莖稈氮素平均分配率分別為 11.92%、12.55%、18.63%和25.92%，磷素平均分配率分別為22.81%、24.83%、19.44%和 19.84%；鉀素平均分配率分別為26.88%、31.14%、28.25%和18.20%。

表5 施氮和木薯-花生間作對木薯莖稈養(yǎng)分積累量和分配率的影響Table 5 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on stem nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

同一種植模式，施氮處理的莖稈氮、磷素積累量較不施氮處理顯著增加，鉀積累量有所增加，其中間作2、3行花生模式下鉀素積累量顯著增加。塊根形成初期，不施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作2行花生模式，而施氮處理單作和間作1行花生模式顯著低于間作2行花生模式。塊根膨大初期，施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式；施氮處理間作3行花生模式的鉀素積累量顯著低于其他3種模式。塊根膨大中期，同一施氮水平單作的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。成熟期，施氮處理單作和間作1行花生模式的氮素積累量顯著高于間作3行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的磷素積累量顯著高于間作2行花生模式；施氮處理間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作2、3行花生模式。

4個生育時期不施氮處理莖稈氮素的平均分配率分別為10.04%、10.92%、15.75%和26.06%，施氮處理分別為13.83%、14.18%、21.51%和25.78%；不施氮處理磷素的平均分配率分別為 24.21%、26.04%、17.13%和18.56%，施氮處理分別為21.40%、23.62%、21.74%和21.11%；不施氮處理鉀素的平均分配率分別為29.00%、30.47%、23.34%和16.84%，施氮處理分別為24.77%、31.81%、33.14%和19.54%。

2.3.3 葉片養(yǎng)分積累量和分配率 隨著生育時期的推進，葉片氮、磷、鉀素積累量先增加后降低，分配率下降（表6），4個生育時期氮素的平均分配率分別為79.80%、71.95%、51.89%和36.00%，磷素的平均分配率分別為66.73%、39.44%、18.66%和8.84%，鉀素的平均分配率分別為 59.73%、37.40%、23.62%和8.98%。

同一種植模式，施氮處理氮、磷、鉀素積累量較不施氮處理顯著增加。塊根形成初期，同一施氮水平不同模式間的氮、磷和鉀素積累量無顯著差異。塊根膨大初期，不施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式，施氮處理單作和間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式；同一施氮水平單作的磷素積累量顯著高于間作；不施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作，施氮處理單作和間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式。塊根膨大中期，不施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作2、3行花生模式；不施氮處理磷素積累量間作2行花生模式顯著高于間作1、3行花生模式，施氮處理單作和間作3行花生模式顯著高于間作1、2行花生模式；不施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作1、3行花生，施氮處理單作顯著高于間作。成熟期，不施氮處理間作3行花生模式的氮素積累量顯著低于其他3種種植模式，施氮處理單作顯著高于間作；不施氮處理間作2、3行花生模式的磷素積累量顯著低于間作1行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生顯著高于間作2、3花生模式；不施氮處理間作3行花生模式的鉀素積累量顯著低于其他3種種植模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式。

4個生育時期不施氮處理葉片氮素的平均分配率分別為84.03%、75.53%、54.73%和39.02%，施氮處理為75.83%、68.39%、49.06%和32.98%；不施氮處理磷素平均分配率分別為 68.77%、40.44%、17.58%和 9.34%，施氮處理為 64.69%、38.45%、19.74%和8.34%；不施氮處理鉀素平均分配率分別為61.36%、41.57%、21.58%和 9.18%，施氮處理為 57.60%、33.22%、25.67%和8.78%。

2.4 施氮和木薯-花生間作對木薯養(yǎng)分利用的影響

同一種植模式（表 7），施氮處理的木薯氮、鉀素利用效率和鉀素收獲指數(shù)較不施氮處理下降或顯著下降，磷、鉀肥偏生產(chǎn)力和生產(chǎn)100 kg鮮薯的氮、鉀需求量較不施氮處理顯著提高，氮素收獲指數(shù)較之提高；單作和間作3行花生模式下，施氮處理的磷素利用效率較不施氮處理顯著下降；單作模式下，施氮處理的磷素收獲指數(shù)較不施氮處理顯著降低；除間作 2行花生模式下施氮與不施氮處理間的生產(chǎn)100 kg鮮薯需磷量相同外，施氮處理的生產(chǎn)100 kg鮮薯需磷量較不施氮處理提高，其中單作和間作3行花生模式顯著提高。

不施氮處理中，單作的氮素利用效率和氮、磷、鉀素收獲指數(shù)顯著高于間作，間作2行花生模式的氮素收獲指數(shù)顯著低于間作1、3行花生模式，間作1、2行花生模式的鉀素收獲指數(shù)顯著低于間作3行花生模式；單作的磷、鉀素利用效率顯著高于間作 1、2行花生模式，間作模式氮、磷、鉀素利用效率隨花生行數(shù)的增加而顯著提高；間作模式生產(chǎn)100 kg鮮薯需氮量顯著高于單作，間作1行花生模式生產(chǎn)100 kg鮮薯需鉀量顯著高其他3種模式。施氮處理中，間作3行花生模式的氮、磷素利用效率和鉀素收獲指數(shù)顯著高于單作和間作1行花生模式，間作1行花生模式的鉀素利用效率顯著低于單作和間作2行花生模式，間作2行花生模式的氮素收獲指數(shù)顯著高于其他3種種植模式，單作的氮素收獲指數(shù)顯著低于間作1、3行花生模式；間作1行花生模式的生產(chǎn)100 kg鮮薯需氮量顯著高于其他3種種植模式，單作和間作2行花生模式的生產(chǎn)100 kg鮮薯需氮量顯著高于間作3行花生模式，單作和間作1行花生模式的100 kg鮮薯需磷量顯著高于間作2、3行花生模式，間作1、3行花生模式的生產(chǎn)100 kg鮮薯需鉀量顯著高于單作。同一施氮水平，單作的氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力顯著高于間作，不同間作模式間無顯著差異。

表6 施氮和木薯-花生間作對木薯葉片養(yǎng)分積累量和分配率的影響Table 6 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on leaves nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

2.5 施氮和木薯-花生間作對花生養(yǎng)分利用的影響

單作模式下，施氮處理的花生氮素積累總量較不施氮顯著提高，而間作2、3行花生模式下較不施氮顯著降低（表8）。

同一種植模式，施氮處理的氮、磷、鉀素利用效率較不施氮處理降低；生產(chǎn)100 kg莢果的氮、鉀需求量較不施氮處理提高，其中間作1、2行花生模式的差異顯著；磷素積累總量較不施氮處理降低，其中間作2、3行花生模式顯著降低；單作模式下施氮處理的磷、鉀肥偏生產(chǎn)力較不施氮處理顯著提高，而間作模式下較不施氮處理顯著降低；間作模式下施氮處理的生產(chǎn)100 kg莢果需磷量較不施氮處理提高，而單作模式下較不施氮處理降低；單作和間作1行花生模式下，施氮處理的鉀素積累總量較不施氮處理提高，而間作2、3行花生模式下較不施氮處理降低。

表7 施氮和木薯-花生間作對木薯養(yǎng)分利用的影響Table 7 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on nutrient utilization

表8 施氮和木薯-花生間作對花生養(yǎng)分利用的影響Table 8 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on nutrient utilization of peanut

不施氮處理中，間作 1行花生模式的鉀素積累總量顯著低于其他3種模式。施氮處理中，單作模式生產(chǎn)100 kg莢果氮、磷需求量顯著低于間作2行花生模式，而其磷素利用效率顯著高于間作2行花生模式；間作的氮肥偏生產(chǎn)力、鉀素積累總量顯著低于單作，且隨花生行數(shù)的增加而提高或顯著提高。同一施氮水平，間作的氮、磷素積累總量和氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力顯著低于單作，且隨花生行數(shù)的增加而顯著提高。

2.6 施氮和木薯-花生間作對系統(tǒng)養(yǎng)分間作優(yōu)勢的影響

同一種植模式下（表 9），施氮處理的系統(tǒng)氮素積累總量較不施氮處理提高，除間作3行花生模式外的4種模式差異均達顯著水平。單作木薯和間作1行花生模式下，施氮處理的系統(tǒng)磷素積累總量較不施氮處理顯著提高；系統(tǒng)鉀素積累總量顯著提高，鉀素間作優(yōu)勢提高，而氮、磷素土地當量比和氮素間作優(yōu)勢降低或顯著降低。間作2行和3行花生模式下，施氮處理的磷素間作優(yōu)勢和鉀素土地當量比較不施氮處理降低。施氮處理的系統(tǒng)內花生氮、磷、鉀素比例較不施氮處理降低，而系統(tǒng)內木薯氮、磷、鉀素比例較之提高。

同一施氮水平，間作2、3行花生模式的系統(tǒng)氮、磷、鉀素積累總量高于單作花生和單作木薯；系統(tǒng)內花生氮、磷、鉀素比例隨著花生行數(shù)的增加而上升，系統(tǒng)內木薯氮、磷、鉀素比例隨之下降，氮、磷和鉀素土地當量比及其間作優(yōu)勢隨之提高。木薯-花生間作的土壤氮、磷、鉀素利用率可以提升22%—71%、24%—61%和31%—78%，氮素間作優(yōu)勢為40.87—112.11、18.08—42.67 和 34.92—105.62 kg·hm-2。

3 討論

3.1 施氮和間作花生對系統(tǒng)養(yǎng)分積累的影響及間作花生的適宜行數(shù)

木薯-花生間作是木薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展中應用面積較大的一種高產(chǎn)高效種植模式[17,19]，是耗地作物與養(yǎng)地作物的合理搭配。氮素作為影響木薯產(chǎn)量的第一限制因素[20-21]，對木薯產(chǎn)量的貢獻作用最大[22]。木薯植后 6個月內氮素積累量持續(xù)增加，并在9月中下旬達最高峰，隨后持續(xù)下降，氮素積累動態(tài)呈倒“V”型，磷和鉀的積累動態(tài)呈“S”型[20]。本研究表明，隨著生育時期的推進，木薯植株的氮、磷、素積累量呈不斷增加的趨勢，在塊根成熟期達到最高值。這與高志紅等[20]的研究結果存在差異。這可能與江西木薯生長發(fā)育后期的晝夜溫差大、氣溫較低和病蟲害發(fā)生輕有關系，木薯收獲時只有植株基部部分葉片脫落。高志紅等[20]研究還表明，木薯葉片生長早期對氮素的吸收積累較多，木薯鉀素在莖葉中積累，4個月后向鉀素貯藏庫塊根中轉移。本研究表明，塊根形成初期和塊根膨大初期葉片的氮素分配率為 71.95%—79.80%，莖葉鉀素的分配率65.54%—73.37%，成熟期的塊根鉀素分配率為 72.82%，這與高志紅等[20]結果一致。EL-SHARKAWY 等[23]認為，木薯定植后 2個月內的干物質積累非常緩慢，之后加快，至塊根成熟期又轉慢。OJENIYI等[24]認為，木薯的塊根收獲帶走大量的鉀素，其次是氮素，磷素的帶走量較少。本研究結果與他們結果基本一致。本研究表明，施氮處理的塊根、莖稈和葉片氮、磷、鉀素積累量均顯著高于不施氮處理，這與劉備等[25]研究結果一致。

本研究表明，木薯-花生間作模式中，間作花生降低了系統(tǒng)內木薯植株的氮、磷、鉀素積累量，間作 2行和3行花生模式的養(yǎng)分降幅高于間作1行花生模式。在肥料施用量一定的條件下，間作花生行數(shù)越多，對木薯植株的養(yǎng)分積累影響越大。隨著間作花生行數(shù)的增加，花生種植密度增加，系統(tǒng)內花生的氮、磷、鉀素積累量隨之增加。在木薯-花生間作模式中，生育期長的木薯前期生長慢，封行遲，生育期短的花生種植密度遠遠大于木薯種植密度，在養(yǎng)分吸收利用方面存在優(yōu)勢，系統(tǒng)內花生氮、磷、鉀素比例隨著花生行數(shù)的增加而上升，氮、磷和鉀素土地當量比及其間作優(yōu)勢隨之提高。在木薯行距為120 cm條件下，在木薯行間間作2—3行花生降低了系統(tǒng)內木薯、花生單一作物的氮磷鉀積累總量，提高了系統(tǒng)氮、磷、鉀素積累總量，即提高了系統(tǒng)中木薯和花生的氮、磷、鉀素積累總量之和。間作1—3行花生模式中兩作物間的距離分別為60 cm、40 cm和30 cm，若在120 cm行距間作4行花生，則木薯間作4行花生模式中兩作物間的距離為24 cm。這個種植行距小于實際生產(chǎn)中的花生行距，也遠遠小于木薯與花生的臨界距離40 cm左右[26]，不便于田間操作，密度過密容易徒長。羅興錄[16]認為，木薯與花生的間作行數(shù)比以 1∶3的作物產(chǎn)量和經(jīng)濟效益均較高。在本試驗條件下，木薯種植行距120 cm下間作2—3行花生模式最優(yōu)。

表9 施氮和木薯-花生間作對系統(tǒng)養(yǎng)分積累總量的影響Table 9 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on system total nutrient

3.2 間作提高系統(tǒng)養(yǎng)分利用的機理

氮、磷、鉀素的合理高效利用是作物高產(chǎn)栽培的重要目標。合理的間作模式能夠集約利用光、溫、水、熱資源，提高土地利用率[27]，有助于增強間作系統(tǒng)中作物對強光的利用和延緩葉片衰老[28]，能夠減少徑流中的部分養(yǎng)分流失量[29]，顯著改善土壤水分環(huán)境[30]，增強對土壤NO3--N和NH4+-N的淋溶損失削減作用[31]，并能最終獲得較好的經(jīng)濟效益和生態(tài)效益[32-33]。本研究表明，隨著花生行數(shù)的增加，系統(tǒng)氮磷鉀素積累總量、花生的氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力和氮磷鉀素土地當量比提高或顯著提高，木薯-花生系統(tǒng)內花生氮磷鉀素比例上升，而木薯-花生系統(tǒng)內木薯氮磷鉀素比例下降。也就是說在木薯行間增加花生的種植密度（花生行數(shù)），可以提高花生氮磷鉀素積累在木薯-花生間作系統(tǒng)內的比率，提高或顯著提高系統(tǒng)氮磷鉀素積累總量、氮磷鉀素土地當量比和花生的氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力。有研究表明，間作模式能夠提高間作系統(tǒng)中某一作物的氮素積累量和利用效率，也能夠降低間作系統(tǒng)中另一種作物的氮素積累量和利用效率[7]，并且能夠顯著提高土壤固氮微生物數(shù)量和群落組成[34]。本研究還表明，同一種植模式（表6），施氮的木薯氮、鉀素利用效率和鉀素收獲指數(shù)較不施氮下降或顯著下降，木薯磷、鉀肥偏生產(chǎn)力和生產(chǎn)100 kg鮮薯需氮、鉀量較不施氮顯著提高，木薯氮素收獲指數(shù)較之提高。同一種植模式（表7），施氮處理的花生氮磷鉀素利用效率、磷素積累總量較不施氮處理降低，而生產(chǎn)100 kg莢果需氮、鉀量較不施氮處理提高。由此可見，較不施氮處理，施氮處理提高了100 kg鮮薯和莢果需氮、鉀量，即生產(chǎn)100 kg鮮薯或莢果需氮、鉀量增加，從而降低了木薯和花生的氮、鉀素利用效率，降低了木薯氮、鉀收獲指數(shù)。劉斌等[7]研究認為，間作甜瓜氮肥偏生產(chǎn)力均顯著高于單作，間作系統(tǒng)向日葵氮肥偏生產(chǎn)力較單作降低。本研究結果與其一致，即單作木薯和單作花生的氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力均顯著高于間作模式中木薯和花生的氮、磷、鉀肥偏生產(chǎn)力。有研究表明，間作體系中施肥距離過大和過小均不利間作系統(tǒng)中作物產(chǎn)量的提高和氮素的吸收利用[11]，間作系統(tǒng)中作物的氮素利用表現(xiàn)出競爭-恢復作用[35]。本試驗中不同處理的施磷量（90 kg·hm-2）和施鉀量（195 kg·hm-2）相同，間作模式施氮處理中氮肥的一半作基肥施用于木薯基部，而氮肥的另一半作追肥施用于花生基部，也就相當于該間作模式中木薯和花生基部分別施用了90 kg·hm-2氮肥。在木薯和花生的共生期內，花生在氮素吸收方面存在優(yōu)勢，能夠吸收利用施用于花生基部的氮肥，而前期生長緩慢的木薯則在生長后期，即花生收獲之后，充分利用施用于木薯和花生基部的一部分氮肥、土壤氮和作物落葉氮。還有研究表明，間作模式下種間根系相互作用可以減緩“氮阻遏”效應[36]，降低田間氨揮發(fā)量[37]。本研究中，木薯-花生間作模式中，系統(tǒng)氮磷鉀素積累總量和氮磷鉀素的間作優(yōu)勢及其土地當量比隨間作花生行數(shù)的增加而提高。由此可見，間作系統(tǒng)中木薯、花生兩種作物在養(yǎng)分吸收積累過程中存在著競爭關系，系統(tǒng)內兩作物的養(yǎng)分積累表現(xiàn)出明顯的間作優(yōu)勢。與單作模式相比，間作模式的系統(tǒng)氮、磷、鉀素積累總量可以分別提升22%—71%、24%—61%和31%—78%，氮、磷、鉀素的間作優(yōu)勢可以分別增加40.87—112.11、18.08—42.67 和 34.92—105.62 kg·hm-2。

4 結論

同一種植模式下，施氮處理木薯磷鉀肥偏生產(chǎn)力、鉀素間作優(yōu)勢、系統(tǒng)氮鉀素積累總量和系統(tǒng)內木薯氮磷鉀素比例較不施氮處理提高或顯著提高，而施氮處理花生氮鉀素利用效率、木薯氮鉀素利用效率、氮磷鉀素的土地當量比和氮素間作優(yōu)勢較不施氮處理降低或顯著降低。同一施氮水平下，間作花生的氮磷素積累總量和氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力顯著低于單作花生，間作木薯的氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力、鉀素利用效率和磷素收獲指數(shù)低于或顯著低于單作木薯。隨著間作花生行數(shù)的增加，氮磷鉀素土地當量比、氮磷鉀素間作優(yōu)勢、花生氮磷鉀素積累總量和花生氮磷鉀肥偏生產(chǎn)力提高或顯著提高。在木薯行間間作2—3行花生，有利于提高系統(tǒng)氮磷鉀素積累總量，提升氮磷鉀素的土地當量比和間作優(yōu)勢。