玉米-白首烏間作對雙方病害發(fā)生、活性成分及產(chǎn)量的影響

沈明晨，陳 鐳，李春陽，張 明，吳承東*

（1.江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所新洋試驗站，江蘇 鹽城 224049；2.江蘇省農(nóng)業(yè)科學院農(nóng)產(chǎn)品加工研究所，江蘇 南京 210014）

間作是一種基于生態(tài)多樣性，實現(xiàn)作物高效生產(chǎn)和低碳農(nóng)業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展的種植模式[1-3]。已有大量的研究證實，間作可通過作物的種間互補以及競爭作用，從時間和空間上利用生態(tài)位的差異為不同作物提供養(yǎng)分和資源，促進種間互補對資源的高效利用，最終形成增產(chǎn)優(yōu)勢[4-7]。合理的間、套作可以有效解決連作障礙，改善土壤微生物群落結(jié)構(gòu)以及土壤生態(tài)多樣性[8-10]。

白首烏（Cynanchum bungeiDecne）為蘿藦科鵝絨藤屬植物，是我國傳統(tǒng)保健中藥材之一，具有烏發(fā)生發(fā)、補腎益肝、養(yǎng)血益精及抗衰老等功效，歷來被人們奉為養(yǎng)生珍品、滋補良藥[11]。玉米是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的糧食作物之一，其營養(yǎng)價值高，不僅是我國養(yǎng)殖業(yè)、畜牧業(yè)等重要的飼料來源，而且鮮食玉米還能夠為兒童、孕婦補充葉酸，是維持人體正常生理機能必不可少的食品[12]。作物的多年連續(xù)種植會造成連作障礙發(fā)生，田間病蟲害頻發(fā)，最終使其產(chǎn)量品質(zhì)受到較大影響。本試驗通過玉米-白首烏間作的栽培模式，研究間作對作物病害發(fā)生、作物活性成分及產(chǎn)量的影響，為玉米以及白首烏的產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供科學的理論依據(jù)和實踐指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗點為江蘇現(xiàn)代農(nóng)業(yè)（特糧特經(jīng)）產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系濱海推廣示范基地（120°22′E、34°18′N），供試土壤為砂壤土，肥力均勻，有機質(zhì)含量（質(zhì)量分數(shù)，下同）20.55 g/kg，速效氮含量127.31mg/kg，速效磷含量21.8 mg/kg，速效鉀含量139.4 mg/kg。深翻整地，深度25 cm左右，整地標準為土塊細碎，上實下虛。

1.2 供試材料

白首烏品種為鹽烏1406（江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學研究所新洋試驗站保存），該品種抗病性強、抗逆性好、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)。玉米品種為蘇科糯1801（江蘇省農(nóng)科院糧食作物研究所提供），該品種品質(zhì)優(yōu)良、穗型整齊、口感甜糯、商品性強。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共設(shè)4組，每個處理組3個重復(fù)，試驗小區(qū)長7 m，寬3 m，面積21 m2。處理1、處理2采用玉米間作白首烏高效栽培方法（圖1）：處理1中白首烏種植株距為40 cm，行距為80 cm；處理2中白首烏種植株距為50 cm，行距為90 cm。每個小區(qū)種2行，中間預(yù)留1行用于玉米間作，玉米株距在30 cm左右。CK1為采用傳統(tǒng)玉米單作栽培方法，株距為40 cm，行距為50 cm。CK2為采用傳統(tǒng)首烏單作栽培方法，株距為40 cm，行距為80 cm。

圖1 玉米-白首烏間作高效栽培

白首烏采用大棚穴盤播種育苗，播種后1個月進行種苗移栽，移栽后便可開始玉米播種。移栽前在地表覆蓋1層可降解黑色塑料薄膜，可有效防治草害（圖1）。各試驗處理小區(qū)在種植過程中的田間管理均保持一致。

1.4 測定項目及方法

玉米病害分級參照文獻[13]：0級，葉片無病害癥狀；1級，葉片有個別病斑；2級，1/3以下葉片有病斑；3級，1/3～1/2葉片有病斑；4級，1/2以上葉片有病斑；5級，整株病死。

相對防效=（對照病情指數(shù)-試驗病情指數(shù)）/對照病情指數(shù)×100%。

白首烏病害分級參照文獻[14]：0級，葉片無病害癥狀；1級，葉片病斑面積＜5%；2級，葉片病斑面積6%～10%；3級，葉片病斑面積11%～30%；4級，葉片病斑面積31%～50%；5級，葉片病斑面積＞50%。

白首烏黃酮、多酚以及甾體總苷含量（均為質(zhì)量分數(shù)，下同）的測定采用紫外分光光度法[15-17]，塊根樣品清洗干燥后用植物粉碎機粉碎，1 mm過篩預(yù)處理。玉米產(chǎn)量按實際收獲的玉米鮮穗來計算；白首烏產(chǎn)量按實際收獲的塊根來計算。

1.5 數(shù)據(jù)分析

數(shù)據(jù)整理和作圖采用Excel 2007軟件處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米-白首烏間作栽培對玉米和白首烏病害發(fā)生的影響

由表1可知，玉米-白首烏間作模式中玉米的銹病、小斑病以及大斑病的病情指數(shù)較玉米單作種植均降低，處理1對玉米銹病、小斑病和大斑病的病害相對防效分別為30.92%、27.84%、15.20%，處理2對玉米銹病、小斑病和大斑病的病害相對防效分別為38.97%、32.59%、22.93%。

表1 玉米-白首烏間作對玉米病害發(fā)生的影響

由表2可知，玉米-白首烏間作栽培的2個試驗處理組中，白首烏霜霉病的發(fā)病率分別為22.3%和21.8%，發(fā)病級數(shù)均為3級；褐斑病的發(fā)病率分別為25.1%和24.7%，發(fā)病級數(shù)均為3級：均較單作的白首烏發(fā)病率減少，發(fā)病等級變低。

表2 玉米-白首烏間作對白首烏病害發(fā)生的影響

試驗結(jié)果表明，玉米-白首烏間作對玉米以及白首烏病害發(fā)生有抑制作用。

2.2 玉米-白首烏間作栽培對白首烏活性成分的影響

白首烏中含有多種活性物質(zhì)，其中黃酮類、多酚類、甾體總苷類等為主要的活性成分，與白首烏的藥理作用密切相關(guān)。由表3可知，處理1白首烏的黃酮、多酚、甾體總苷含量分別為4.12、0.365、12.46 mg/g，較單作的白首烏分別增長了8.42%、15.87%、10.07%；處理2分別為4.05、0.359、12.39 mg/g，較單作的白首烏分別增長了6.58%、13.97%、9.45%。結(jié)果表明，玉米間作白首烏栽培模式對白首烏塊根主要活性成分有較大影響，可以有效提高白首烏地下部分營養(yǎng)物質(zhì)的積累，從而提高其品質(zhì)。

表3 玉米-白首烏間作對白首烏活性成分的影響

2.3 玉米-白首烏間作栽培對玉米和白首烏產(chǎn)量的影響

由表4可知，處理1和處理2的玉米產(chǎn)量比玉米單作分別減少了64.6、72.8 kg/667 m2，較對照分別降低了6.2%和7.0%。從表5可見，處理1和處理2的白首烏產(chǎn)量比單作分別增加了125.4和119.7 kg/667 m2，較單作分別提高了14.5%和13.8%。結(jié)果表明，白首烏間作玉米較單作種植在一定程度上影響了玉米的產(chǎn)量，但能有效提高白首烏產(chǎn)量。

表4 玉米-白首烏間作對玉米產(chǎn)量的影響

表5 玉米-白首烏間作對白首烏產(chǎn)量的影響

3 討論與結(jié)論

間作是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)中重要的生產(chǎn)技術(shù)，可以充分利用環(huán)境和土地資源，改變根際土壤中的養(yǎng)分含量，改善土壤的養(yǎng)分供應(yīng)能力和吸收環(huán)境，提高資源利用率，具有明顯的經(jīng)濟效益及生態(tài)效益[18]。近年來，在農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革政策的影響下，作物復(fù)合種植已成為重要的栽培模式[19]。張艷等研究表明，甘薯與玉米間作，可以顯著提高土壤有機質(zhì)含量，促進甘薯中活性成分的積累，提高甘薯的產(chǎn)量[20]。高陽等研究發(fā)現(xiàn)，玉米間作大豆模式下，玉米產(chǎn)量較單作增加6.0%左右，大豆產(chǎn)量較單作增加約32.0%[21]。目前特糧特經(jīng)作物間作種植中還沒有關(guān)于藥食同源品種與玉米間作的報道，本研究目的在于提供一種玉米-白首烏間作的高效栽培模式。本研究表明，玉米-白首烏間作較單作處理，有效降低了玉米銹病、葉斑病以及白首烏霜霉病、褐斑病的發(fā)病率；與白首烏單作相比，玉米-白首烏間作處理中的白首烏活性成分含量均發(fā)生變化，其黃酮含量分別增長了8.42%和6.58%，多酚含量分別增長了15.87%和13.97%，甾體總苷含量分別增長了10.07%和9.45%；但玉米-白首烏間作較單作處理，玉米產(chǎn)量有所降低，分別降低了6.2%和7.0%，而白首烏塊根產(chǎn)量較對照分別增長了14.5%和13.8%，綜合增產(chǎn)效益明顯。

綜上所述，玉米-白首烏間作與單作相比具有以下優(yōu)勢：1）白首烏是一種喜溫喜光、耐旱怕澇的經(jīng)濟作物，而玉米生長喜水，在降水較多的季節(jié)，可以有效減輕白首烏的澇災(zāi)。將白首烏和玉米進行間作，優(yōu)化了空間分布，系統(tǒng)提高了對水分、光照、土地等自然資源的利用效率。2）白首烏地上部分為蔓生，有多個藤蔓分支，攀援性好，藤蔓最長可達300 cm，玉米稈為白首烏的地上部分攀爬提供支架。在白首烏種植過程中間作玉米，可以節(jié)省人工搭架的成本，該方法簡單、成本較低且實用性強。3）玉米-白首烏間作栽培改變了雙方原來葉片的分布位置，使光合作用面積增大，光能利用率顯著提升，降低了玉米以及白首烏的病害發(fā)生，且有利于白首烏地下部分營養(yǎng)物質(zhì)的積累，進而提高了白首烏的產(chǎn)量和品質(zhì)。盡管玉米產(chǎn)量小幅下降，但在同等種植面積情況下，增加了白首烏的收益。該間作模式綜合效益佳，值得大范圍推廣。