單間作種植模式對色素萬壽菊農藝性狀及產量的影響

孫佳明，孫永民，安曉芹 ，史金寶，韓文杰

（1.新疆農業(yè)大學林學與風景園林學院，烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)花卉業(yè)管理中心，烏魯木齊 830000；3.晨光生物科技集團莎車有限公司，莎車 844700）

萬壽菊（Tagetes erectaL.）屬菊科萬壽菊屬一年生草本植物，按用途可分為觀賞萬壽菊、色素萬壽菊，后者因花中葉黃素含量較高，為葉黃素生產的主要原料。葉黃素色澤鮮艷、著色力強、安全無毒、富含營養(yǎng)，被廣泛應用于食藥、化妝品、禽類飼料等領域[1-2]。截至2019年，喀什以及和田地區(qū)色素萬壽菊種植面積超過1萬hm2，新疆色素萬壽菊產業(yè)發(fā)展前景廣闊[3]。種植模式是影響作物生長狀況和產量的重要因素之一，色素萬壽菊單作栽培相關研究集中于合理種植密度及種植規(guī)格的設置與篩選[4-5]。為追求單位面積生物積累量及經濟效益的最大化，抵御病蟲害發(fā)生，展開了色素萬壽菊與玉米[6]、小麥[7]、香瓜[8]等套作，與當歸[9]、馬鈴薯[10]等間作的綜合效益評價研究。本研究以色素萬壽菊單作為參照，對不同樹齡巴旦木、核桃與色素萬壽菊間作模式的綜合效益進行評估，以期為生產中色素萬壽菊種植模式的選擇提供參考依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于新疆喀什地區(qū)莎車縣烏達力克鄉(xiāng)歐爾達霍依拉村（東經38°32'，北緯77°10'），具有暖溫帶大陸干旱氣候特點，四季分明，溫差較大，年均氣溫11.7 ℃，極端高溫41.5 ℃，極端低溫-24.1 ℃，年均日照時數(shù)2 860.3 h，熱量豐富，年均降水量53.3 mm，多集中在春、夏兩季，年均風速1.5 m/s，風向多為西北風，田間灌溉方式為漫灌[11]。

1.2 試驗材料

供試色素萬壽菊種子由晨光生物科技有限公司提供，2020年3月初于塑料大棚內苗床播種，真葉3～4對時移栽定植于各處理田間。單作、間作模式下色素萬壽菊均采用單壟雙行錯位種植，色素萬壽菊品種為“美國5號”，間作作物巴旦木品種為“扁嘴紙皮”，核桃品種為“新早豐”。

1.3 試驗方法

采用隨機區(qū)組試驗設計，分別進行色素萬壽菊單作及與9年生、12年生、15年生3種樹齡的巴旦木、核桃間作，其中單作色素萬壽菊在全光照下生長，6種果樹間作模式行間均種植4壟植株，邊壟與樹干間距為0.8 m，中壟與樹干間距為1.8 m，各間作模式分邊壟、中壟2種處理，共13個處理，各處理在壟中部隨機選擇5株長勢一致、健壯無病蟲害的色素萬壽菊掛牌觀測，重復3次。各處理種植模式如表1所示。

表1 各處理單、間作種植模式

1.4 項目測定

1.4.1 冠層微氣候測定 使用179-DTH溫濕度記錄儀測定溫度、濕度。使用Digital Lux Meter光合記錄儀測定光照強度。

1.4.2 農藝性狀測定 盛花期觀測并記錄各處理植株的冠幅、株高、莖粗、各級分枝數(shù)、葉數(shù)、葉寬、葉長、葉綠素相對含量（SPAD值），以及各處理單株花朵數(shù)、花朵橫徑、花朵縱徑、花朵鮮重、花朵干重、葉黃素含量。

1.4.3 間作樹種產量測定 果實成熟采收期測定不同間作模式下核桃、巴旦木的產量與經濟效益。

1.5 數(shù)據分析

使用Excel 2010軟件整理試驗數(shù)據，使用SPSS 17.0軟件進行顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同種植模式對色素萬壽菊冠層微氣候的影響

由表2可知，9年生巴旦木間作邊壟與中壟冠層溫度、濕度無顯著性差異，12年生巴旦木間作邊壟冠層溫度、濕度均顯著高于中壟，15年生巴旦木間作中壟及3種樹齡核桃間作中壟冠層溫度均高于其邊壟0.5～1.0 ℃。兩樹種同樹齡間作冠層濕度均表現(xiàn)為邊壟高于中壟0.5%～5.4%。冠層光照強度則相反，邊壟均低于中壟464～2 667 lx，其中，隨樹齡即樹體冠幅依次增加，兩樹種間作模式下同壟植株冠層光照強度均依次遞減，此外，當樹齡為9年生、12年生時，兩樹種同樹齡間作邊壟與邊壟間、中壟與中壟間冠層光照強度均較為接近，而15年生核桃間作邊壟光照強度僅為同齡巴旦木間作邊壟的46%，中壟光照強度為巴旦木中壟的69%，單作模式植株冠層光照強度顯著高于各間作處理，達12 333.33 lx。

表2 不同種植模式對色素萬壽菊冠層微氣候的影響

2.2 不同種植模式對色素萬壽菊農藝性狀的影響

由表3可知，單作植株冠幅最小，為38.7 cm，12年生巴旦木間作中壟冠幅最大，為49.5 cm，其邊壟次之。單作模式植株較矮，僅高于15年生核桃間作邊壟與中壟2個處理。單作模式莖粗顯著低于其它處理，15年生巴旦木間作邊壟莖粗最大，為1.61 cm，顯著高于其它處理0.06～0.31 cm。15年生巴旦木間作邊壟與中壟一級分枝數(shù)顯著高于其它處理，9年生巴旦木間作邊壟與中壟一級分枝數(shù)最少，均為15.1個。單作植株二級分枝數(shù)最多，為59.0個，9年生巴旦木間作邊壟與中壟二級分枝數(shù)顯著低于其它處理。隨間作樹種樹齡增加，巴旦木間作同壟色素萬壽菊冠幅、二級分枝數(shù)均呈先增后減的趨勢，株高依次降低，莖粗依次增加，一級分枝數(shù)依次增加。3個樹齡的核桃間作模式中，15年生核桃間作邊壟及中壟整體冠幅相對較大，莖較粗，但植株較矮。

表3 不同種植模式對色素萬壽菊冠幅及莖稈生長的影響

由表4可知，9年生巴旦木間作邊壟葉數(shù)最少，為53.8枚，單作模式、12年生巴旦木間作邊壟、15年生巴旦木間作邊壟葉數(shù)顯著高于其它處理。9年生巴旦木間作邊壟葉長最短，為6.08 cm，15年生核桃間作邊壟、12年生巴旦木間作中壟葉長均顯著高于其它處理。單作葉寬最窄，為1.26 cm，15年生核桃間作邊壟葉寬顯著高于其它處理。12年生核桃間作邊壟葉綠素相對含量最低，為37.6，9年生巴旦木間作中壟葉綠素相對含量顯著高于其它處理，兩樹種間作葉綠素相對含量均以中壟顯著高于邊壟1.6～8.8。隨間作樹種樹齡增加，巴旦木間作邊壟及中壟植株的葉數(shù)、葉長均呈遞增的趨勢，葉寬則相反，核桃間作中壟及邊壟葉長、葉綠素相對含量均呈遞增的趨勢。

表4 不同種植模式對色素萬壽菊葉片生長的影響

由表5可知，單株花朵數(shù)以15年生巴旦木間作邊壟最高，為75.1朵/株，9年生巴旦木間作邊壟最低，為53.8朵/株。15年生核桃間作邊壟花朵橫徑最長，為9.9 cm，12年生核桃間作邊壟最短，為8.2 cm。15年生核桃間作中壟花朵縱徑最長，為4.2 cm，9年生巴旦木間作邊壟最短，為2.4 cm?；ǘ漉r重以9年生巴旦木間作中壟最高，為28.1 g，9年生核桃間作中壟最低，為16.6 g。12年生核桃間作中壟花朵干重最高，為15.8 g，15年生巴旦木間作邊壟最低，為12.5 g。葉黃素含量以15年生核桃間作邊壟最高，為15.6 %，單作模式次之，9年生核桃間作中壟最低，為11.3 %。隨間作樹種樹齡增加，核桃間作各處理單株花朵數(shù)、花朵鮮重、葉黃素含量呈遞增的趨勢。同一樹種同樹齡間作，單株花朵數(shù)、縱徑多以中壟顯著高于邊壟，或中壟與邊壟間無顯著性差異。

表5 不同種植模式對色素萬壽菊花朵生長的影響

2.3 不同種植模式對色素萬壽菊及其間作樹種產量的影響

由表6可知，單作模式色素萬壽菊定植密度最高，達45 000株/hm2，單株花朵數(shù)僅次于15年生核桃間作模式，花朵平均鮮重為23.6 g，產量較高，為59 850 kg/hm2。各間作模式色素萬壽菊定植密度均為40 500株/hm2。15年生核桃間作模式單株花朵數(shù)最高，達68.4朵/株，9年生核桃間作模式最低，為42.6朵/株。9年生巴旦木間作模式花朵鮮重最高，為26.7 g，9年生核桃間作模式最低，為17.1 g。15年生核桃間作模式單株產量最高，為1.56 kg/株，9年生核桃間作模式最低，為0.73 kg/株。同一樹種間作，隨間作樹種樹齡增加單株花朵數(shù)均依次遞增。核桃間作模式中，隨樹齡增加花朵平均鮮重、單株產量、產量依次遞增，其中，15年生核桃間作模式單株產量達1.56 kg/株、產量達63 180 kg/hm2。

表6 不同種植模式對色素萬壽菊產量的影響

由表7可知，同一間作樹種隨樹齡增加定植密度依次遞減，但單果重、結果數(shù)、單株產量以及產量均依次遞增，且差距較大，其中15年生巴旦木產量達1 608.46 kg/hm2，為9年生巴旦木產量的2.2倍，15年生核桃產量達912.06 kg/hm2，為9年生核桃產量的1.5倍。

表7 不同種植模式對間作樹種果實產量的影響

2.4 不同種植模式對色素萬壽菊及其間作樹種生產效益的影響

結合不同種植模式色素萬壽菊及間作樹種的定植密度、產量、生產成本、收購價計算可知，單作模式色素萬壽菊的生產成本為5 400元/hm2，鮮花銷售金額為53 865.0 元/hm2。6種間作模式中色素萬壽菊的生產成本均為4 860元/hm2，但鮮花銷售金額受產量影響差距較大，在26 608.5元/hm2～56 862.0元/hm2之間，兩間作樹種隨樹齡遞增，田間定植密度遞減，產量遞增，巴旦木的生產成本自4 500元/hm2降至3 375元/hm2，其產品銷售金額由8 674.6元/hm2增至19 301.5元/hm2，核桃的生產成本由1 200元/hm2降至900元/hm2，其產品銷售金額由4 882.2元/hm2增至7 296.5元/hm2。7種種植模式中色素萬壽菊單作模式收入為48 465.0元/hm2，15年生巴旦木間作色素萬壽菊模式收入最高，達61 367.5元/hm2，9年生核桃間作色素萬壽菊模式收入最低，為25 430.7元/hm2。

表8 不同種植模式對色素萬壽菊及其間作樹種生產效益的影響

3 討論

間套作是新疆南疆林果集約化生產地區(qū)普遍采用的種植方式，發(fā)展林下經濟已成為調整優(yōu)化農業(yè)結構，促進農業(yè)增效、農民增收的重要途徑。合理的間作配置可平衡樹體與農作物在光能、水肥上的爭奪與競爭，優(yōu)化果農間作模式實現(xiàn)雙贏是提高土地產出率的關鍵[12]。

光照強度對于萬壽菊的生長發(fā)育發(fā)揮著重要作用，周志凱等[13]研究發(fā)現(xiàn)遮光導致萬壽菊花朵數(shù)量顯著減少，嚴重影響了花卉品質；嚴道崎等[14]研究發(fā)現(xiàn)柳樹下花總產量、葉黃素隨著郁閉度增大而降低。本研究表明巴旦木、核桃間作模式中隨間作樹種樹齡增加色素萬壽菊單株花朵數(shù)依次遞增，表明間作樹種一定范圍的遮陰有利于花芽分化，這與前人研究結果相反，推測與遮光措施或樹形冠幅不同的間作樹種所提供的光照強度條件不同，以及供試萬壽菊品種間生態(tài)習性存在差異有關。此外，單作模式色素萬壽菊葉黃素含量高于各間作模式，再次證實光照強度大促進花中葉黃素合成。

色素萬壽菊在單作模式中每公頃定植株數(shù)比間作模式中多4 500株，鮮花產量較高，但無間作樹種產出果實，巴旦木、核桃兩樹種間作模式中雖然林下鮮花產量相對較低（15年生核桃間作色素萬壽菊模式除外），但間作樹種產出果實所貢獻的經濟效益隨樹齡遞增而大幅上升，其中9年生、12年生、15年生巴旦木以及15年生核桃間作色素萬壽菊4種模式收入均高于色素萬壽菊單作模式，實現(xiàn)了增產增收。

4 結論

本研究表明，巴旦木、核桃間作下植株冠層微氣候因樹種、樹齡、行間位置而異，間作樹種邊壟色素萬壽菊冠層較中壟光照弱、溫度低、濕度大、葉綠素相對含量低。樹齡增至15年色素萬壽冠層光照驟降，但溫濕度變化幅度不大，林下較低的光照強度條件增加了色素萬壽菊單株花朵數(shù)，但不利于花朵干重、葉黃素含量增加。7種種植模式中以15年生巴旦木間作色素萬壽菊模式經濟效益最高，15年生核桃間作色素萬壽菊模式次之，建議在生產中推廣應用。