不同棉花-荷蘭豆套種模式下作物生育進(jìn)程、產(chǎn)量及綜合效益的比較分析

摘要：為提升植棉效益和土地利用率，降低荷蘭豆種植成本，以早熟棉花品種中棉所50和荷蘭豆品種金船白花雙莢818為材料，于2022―2023年在河南省開(kāi)封市設(shè)置了不同的棉花-荷蘭豆套作模式，比較分析其對(duì)棉花和荷蘭豆的生育進(jìn)程、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益等的影響。結(jié)果表明：棉花種植密度（8.34萬(wàn)株·hm-2）相同時(shí)，80 cm等行距種植（A1）、（120+40） cm寬窄行種植（A2）和（100+60） cm寬窄行種植（A3）的鈴重、衣分、籽棉單產(chǎn)和皮棉單產(chǎn)均無(wú)顯著差異，棉花生育進(jìn)程有所不同。將2行荷蘭豆套種于每2等行棉花中間或2寬行棉花中間，分別距棉花植株15 cm（B1）或20 cm（B2），該模式的荷蘭豆種植成本較傳統(tǒng)種植模式降低4 400元·hm-2。不同套種模式的荷蘭豆累計(jì)采摘量均呈“S”曲線，其中A1B1處理為最優(yōu)的套種模式，荷蘭豆單日采摘量最大值為341.84 kg·hm-2，荷蘭豆累計(jì)采摘量為9 093.09 kg·hm-2，棉花和荷蘭豆的總產(chǎn)值及綜合純收益最高，分別達(dá)63 944.68 元·hm-2和31 894.66元·hm-2。

關(guān)鍵詞：棉花-荷蘭豆套作；行距配置；生育進(jìn)程；群體產(chǎn)量；綜合效益

隨著我國(guó)農(nóng)作物品種選育水平和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，以及氣候變化等因素的影響，我國(guó)的種植業(yè)制度也在改革。近年來(lái)，我國(guó)棉花生產(chǎn)已集中在西北內(nèi)陸棉區(qū)[1]，且該棉區(qū)的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)十分明顯[2]。而在長(zhǎng)江流域和黃河流域棉區(qū)，勞動(dòng)力流失、機(jī)械化發(fā)展緩慢、植棉效益低等突出問(wèn)題仍沒(méi)有得到解決[3-4]，棉花種植面積大幅下降[5]。為充分調(diào)動(dòng)棉農(nóng)的生產(chǎn)積極性，保障三大棉區(qū)均衡發(fā)展，探索輕簡(jiǎn)化栽培管理技術(shù)，提升植棉效益顯得尤為重要。

近年來(lái)，“棉花+”的間套作種植模式越來(lái)越受到重視和應(yīng)用[6]，如在棉田間作核桃[7]、杏樹(shù)[8]、棗樹(shù)[9]等。此外，在棉田種植孜然[10]、綠豆[11]等可提高作物的生產(chǎn)潛力和緩解連作危害，“棉花+花生”[12-14]、“棉花+榨菜”[15]、“棉花+油菜”[16]等“棉花+”種植模式均可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收。此類(lèi)種植模式通過(guò)改進(jìn)植棉技術(shù)不僅能有效地緩解糧棉、經(jīng)棉和果棉爭(zhēng)地矛盾，同步實(shí)現(xiàn)棉花與其他作物增產(chǎn)增收[17]，還可以協(xié)調(diào)作物生產(chǎn)、發(fā)揮作物間的互補(bǔ)作用[18]?？梢?jiàn)，在棉田發(fā)展合適的間套作種植模式既能降低農(nóng)田投入，又能調(diào)整種植結(jié)構(gòu)、增加農(nóng)民收入，達(dá)到優(yōu)化耕作制度、調(diào)整農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的目的，對(duì)保障棉花生產(chǎn)穩(wěn)定增長(zhǎng)具有重要意義。因此，于2022年在黃河流域棉區(qū)開(kāi)展早熟棉與荷蘭豆不同套作配置模式試驗(yàn)，分析其對(duì)棉花及荷蘭豆生長(zhǎng)發(fā)育、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)收益的影響，旨在明確“早熟棉-荷蘭豆”套作的適宜配置模式，為提高當(dāng)?shù)孛尢锷a(chǎn)力提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022年6月-2023年4月在開(kāi)封市農(nóng)林科學(xué)研究院試驗(yàn)地（34°46′14″N，114°15′52″E，海拔68 m）開(kāi)展。試驗(yàn)田前茬作物為棉花，土壤質(zhì)地為砂壤土。

1.2 供試材料

供試棉花品種為早熟棉花品種中棉所50[19]，荷蘭豆品種為金船白花雙莢818，種子均采購(gòu)自當(dāng)?shù)剞r(nóng)資市場(chǎng)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。棉花行距設(shè)置為3種：80 cm等行距（A1），（120+40） cm寬窄行行距（A2），（100+60） cm寬窄行行距（A3）；荷蘭豆播種方式分為2種：播種于每2等行內(nèi)側(cè)15 cm或播種于2寬行內(nèi)側(cè)15 cm（B1），播種于每2等行內(nèi)側(cè)20 cm或播種于2寬行內(nèi)側(cè)20 cm（B2），具體的種植模式如圖1 所示。每個(gè)小區(qū)的面積為44.8 m2（7.0 m×6.4 m），均為8行區(qū)，設(shè)置3次重復(fù)。

棉花于2022年6月7日采用點(diǎn)播方式播種，種植密度均為8.34萬(wàn)株·hm-2。荷蘭豆于2022年11月4日采用點(diǎn)播方式播種，種植密度均為25萬(wàn)株·hm-2。根據(jù)棉花及荷蘭豆生育周期的習(xí)性進(jìn)行常規(guī)田間管理。

1.4 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1 棉花性狀。調(diào)查記載每個(gè)處理棉花的出苗期、現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期和吐絮期。收獲期（11月中旬）在各小區(qū)調(diào)查收獲密度，選取50個(gè)棉鈴測(cè)定鈴重；實(shí)收測(cè)產(chǎn)，統(tǒng)計(jì)籽棉單產(chǎn)；選取1 kg籽棉，用皮輥軋花機(jī)（SY-20）軋花后稱皮棉質(zhì)量，計(jì)算衣分；根據(jù)籽棉單產(chǎn)和衣分計(jì)算皮棉單產(chǎn)。

1.4.2 荷蘭豆性狀。調(diào)查記載每個(gè)處理荷蘭豆的出苗期、開(kāi)花期、結(jié)莢始期和始摘期。收獲期起始（播種后172 d，2023年4月25日），統(tǒng)一進(jìn)行采摘并稱量，每間隔5 d摘取大小適宜的荷蘭豆進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，直至收獲期結(jié)束（6月4日）。統(tǒng)計(jì)每次采摘到的荷蘭豆質(zhì)量，以單次采摘到的荷蘭豆質(zhì)量與采摘間隔時(shí)間（5 d）的比值作為單日采摘量，并計(jì)算累計(jì)采摘質(zhì)量。

1.4.3 成本及收益計(jì)算。記錄不同處理、棉花單作和傳統(tǒng)種植荷蘭豆的人工成本、物化成本（種子、農(nóng)藥、化肥、架子等），計(jì)算總成本；根據(jù)價(jià)格、產(chǎn)量計(jì)算不同處理的收入和經(jīng)濟(jì)效益。

1.5 數(shù)據(jù)處理與分析

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行整理，采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。用鄧肯多重范圍檢驗(yàn)法進(jìn)行多重比較，其中衣分?jǐn)?shù)據(jù)通過(guò)了正態(tài)性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同行距配置對(duì)中棉所50生育時(shí)期的影響

由表1可知，在種植密度相同的情況下，不同行距配置對(duì)中棉所50的生育進(jìn)程有一定影響。等行距播種（A1處理）與寬窄行播種（A2、A3處理）的出苗時(shí)間相同，但現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期和吐絮期均有小幅度變化。A2、A3處理較A1處理的現(xiàn)蕾期提前1 d；A3處理的開(kāi)花期較A1與A2處理提前1 d；A2處理的吐絮期較A1與A3處理提前1 d。

2.2 不同行距配置對(duì)中棉所50產(chǎn)量性狀的影響

A1、A2和A3處理的收獲密度相同，衣分、鈴重、籽棉單產(chǎn)和皮棉單產(chǎn)均無(wú)顯著差異（表2）。說(shuō)明本試驗(yàn)條件下，當(dāng)種植密度相同時(shí)，不同行距配置對(duì)中棉所50的產(chǎn)量性狀無(wú)顯著影響。

2.3 不同棉花荷蘭豆套作模式對(duì)荷蘭豆生育進(jìn)程的影響

棉花與荷蘭豆套作的不同種植模式對(duì)荷蘭豆的生育進(jìn)程影響較大（表3）。在同期播種、同時(shí)滴灌出苗水的情況下，A1B1、A1B2、A3B2處理的出苗期及開(kāi)花期均晚于A2B1、A2B2、A3B1處理1 d。A2B1處理下荷蘭豆最先進(jìn)入結(jié)莢始期，較A3B1處理提前1 d，較A1B1、A1B2、A2B2和A3B2處理提前2 d。A1B1、A3B2處理最晚進(jìn)入始摘期，較A1B2、A2B2處理延遲1 d，較A2B1、A3B1處理延遲2 d。

2.4 不同棉花荷蘭豆套作模式對(duì)荷蘭豆采摘量的影響

由圖2可知，不同種植模式對(duì)荷蘭豆不同日期的采摘量有一定影響。采摘量最多的時(shí)間段是5月15-20日。其中，A1B1處理與A1B2處理的單日采摘量在5月15日達(dá)到峰值，5月15日之后單日采摘量呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，而其余處理單日采摘量出現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)是在5月20日之后。A1B1處理的最高單日采摘量為341.84 kg·hm-2，較A1B2、A2B1、A2B2、A3B1和A3B2處理的最高單日采摘量分別多11.07 kg·hm-2、59.85 kg·hm-2、38.11 kg·hm-2、54.19 kg·hm-2和35.43 kg·hm-2。5月30日之后，各處理的單日采摘量迅速下降。

由圖3可知，不同種植模式下的荷蘭豆累計(jì)采摘量均呈“S”曲線變化。4月25日-5月10日，其累計(jì)采摘量呈現(xiàn)緩慢上升趨勢(shì)；5月10-30日，累計(jì)采摘量迅速增加，這20 d A1B1、A1B2、A2B1、A2B2、A3B1和A3B2處理的采摘量分別占各處理總采摘量的73.74%、74.91%、70.46%、75.07%、71.08%和74.13%；至5月30日A1B1、A1B2、A2B1、A2B2、A3B1和A3B2處理的累計(jì)采摘量分別達(dá)8 875.72 kg·hm-2、8 394.08 kg·hm-2、8 580.18 kg·hm-2、8 164.79 kg·hm-2、8 566.78 kg·hm-2和8 266.78 kg·hm-2；5月30日-6月4日A1B1、A1B2、A2B1、A2B2、A3B1和A3B2處理的采摘量分別為217.37 kg·hm-2、285.86 kg·hm-2、184.62 kg·hm-2、142.93 kg·hm-2、256.08 kg·hm-2和306.70 kg·hm-2，分別占各處理總采摘量的2.39%、3.29%、2.11%、1.72%、2.90%和3.58%。

2.5 不同種植模式對(duì)成本及經(jīng)濟(jì)收益的影響

棉花-荷蘭豆套作模式利用棉花枝干作為荷蘭豆豆架，可減少荷蘭豆的種植成本。由表4可知：傳統(tǒng)種植荷蘭豆模式的物化成本較棉花套種荷蘭豆的物化成本多2 400元·hm-2，勞動(dòng)力成本多2 000元·hm-2，總成本多4 400元·hm-2。

由表5可知：本試驗(yàn)條件下棉花種植密度不變時(shí)，僅改變行距配置對(duì)中棉所50的籽棉單產(chǎn)無(wú)顯著影響。但在不同行距的棉田套種不同行距的荷蘭豆，荷蘭豆的單產(chǎn)存在顯著差異。其中，A1B1處理的荷蘭豆單產(chǎn)最高，與A2B1、A3B1處理差異不顯著，但較A1B2、A2B2、A3B2處理分別顯著提高4.76%、9.45%、6.06%。與A1B2、A2B1、A2B2、A3B1和A3B2處理相比，A1B1處理的總產(chǎn)值分別增加1 652.64元·hm-2、717.16元·hm-2、2 545.48元·hm-2、961.24元·hm-2和1 958.76元·hm-2。A1B1處理與A2B1、A3B1處理的純收益差異不顯著，與A1B2、A2B2和A3B2處理的純收益差異顯著，純收益分別增多1 652.61元·hm-2、2 545.45元·hm-2和1 958.74元·hm-2。

3 討論與結(jié)論

種植密度增加會(huì)導(dǎo)致棉花生育進(jìn)程出現(xiàn)延遲[20-21]，棉花的莖粗、株高也會(huì)顯著降低[22]，從而影響棉花產(chǎn)量。等行距機(jī)采棉種植模式是南疆植棉區(qū)重要的簡(jiǎn)化植棉方式，可以使棉花冠層結(jié)構(gòu)更合理，減少株間競(jìng)爭(zhēng)，增強(qiáng)光合作用，有利于干物質(zhì)積累和產(chǎn)量提高[23-25]?；谏鲜鼋Y(jié)論，本研究在種植密度（8.34萬(wàn)株·hm-2）不變的情況下設(shè)置不同的棉花種植行距進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)中棉所50的現(xiàn)蕾期、開(kāi)花期、吐絮期受到一定影響，但（120+40） cm及（100+60） cm寬窄行播種與80 cm等行距播種的衣分、鈴重、籽棉單產(chǎn)、皮棉單產(chǎn)均無(wú)顯著差異。

與單作相比，間套作可以提高土地利用率[26-29]以及植物對(duì)水分、光照和養(yǎng)分的利用效率[30-31]，減少土壤中氮的輸入和損失[32-33]，以提高整個(gè)體系的生產(chǎn)力。研究表明，不同作物搭配形成的間套作復(fù)合群體，地下部分亦存在相互作用[34-35]。關(guān)于棉花-荷蘭豆套種已有相關(guān)研究[36-37]，該套作模式將2種作物的“好氮與固氮”、“喜熱與喜涼”、“深根與淺根”、“直立稈與攀援稈”等不同特性進(jìn)行緊密結(jié)合，可提高土地利用率，達(dá)到節(jié)本增效的目的。本研究發(fā)現(xiàn)利用棉花秸稈作為荷蘭豆支架，可大幅減少投入成本，而且發(fā)現(xiàn)在不同行距的棉田套種不同行距的荷蘭豆，荷蘭豆單產(chǎn)有顯著差異。A1B1（中棉所50采用80 cm等行距播種，荷蘭豆播種于每2等行內(nèi)側(cè)15 cm處）模式下的荷蘭豆單產(chǎn)最高，套作純收益最高（31 894.66元·hm-2）。從生產(chǎn)實(shí)際來(lái)看，棉花和荷蘭豆套作的豐產(chǎn)高效技術(shù)和二者對(duì)光、熱、水、肥資源的高效利用等還有待進(jìn)一步研究完善。

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