红壤区坡耕地香根草篱对花生生长的空间影响

钟义军，叶 川，黄欠如，武 琳，成艳红，章新亮，孙永明

(1.江西省红壤研究所，江西 南昌 331717； 2.国家红壤改良工程技术研究中心，江西 南昌 331717)

坡耕地等高植物篱模式是一种农林复合经营方式，或称为植物篱间作(Hedge-row intercropping)，是将可用作植物篱的植物在坡耕地上沿等高线带状密植，通过适时修剪，将其控制在适当高度，避免与农作物发生光热竞争，同时刈割枝叶作为绿肥或覆盖物施入相邻的作物种植带。该模式对拦截地表径流、减少土壤侵蚀、控制面源污染等效果明显[1-4]。近 20余年，国外主要报道了植物篱降低土壤侵蚀模数[5-7]、控制面源污染[8]及对微地貌的影响[9]等领域的研究，但是，在报道中这些领域对植物篱的作用机理则与国内应用的等高植物篱有所不同[10-11]。国内近年对等高植物篱控制侵蚀的效果、机理已有一些研究，如孙辉等[12]讨论了等高植物篱控制侵蚀的效果；许峰等[13]分析了等高植物篱控制侵蚀的原因；蔡强国和黎四龙[14]主要研究了植物篱减少养分流失， 对土壤有机质、N、P含量的提高以及从深层土壤富集养分到表土养分泵的影响。

我国长江流域以南各种红色或黄色酸性土壤总称为红壤，分布面积达2.18亿hm2，占全国土地面积的22.7%。丰富的光、热、水条件使低丘红壤的综合开发利用成为该区农业可持续发展的突破口[15]，是中国重要的土壤资源和多种农林产品的主产区[16-17]。但是，该区特别是红壤坡耕地水土流失严重[18]，严重影响了该区农业的可持续发展。有文献[19]报道，花生(Arachishypogaea)是红壤的先锋作物、养地作物和主栽作物。黄欠如等[20]调查发现，江西丘陵红壤旱地面积42.7万余hm2，其中花生种植面积高达20万hm2左右。钟义军等[21]研究表明，低丘红壤缓坡花生地采用香根草(Veiveriazizanioides)篱等保护性耕作措施能有效减少地表径流的形成和土壤的侵蚀，是有效的水土保持耕作措施。香根草又名岩兰草，是禾本科香根草属的一种多年生草本植物，具有分蘖迅速、生长快、根系发达、生态幅宽、适应性强等特点。自1986年以来，在世界银行的推崇与资助下，香根草被世界上100多个国家和地区列为水土保持植物，被称为“神奇牧草”，具有防止水土流失、固土护坡等多种功能[22-25]。但是目前，香根草篱对主栽作物株高和叶绿素含量的影响以及草篱的最佳篱间距鲜有报道。本研究旨在通过试验和推理回答该问题，为揭示低丘红壤旱地香根草篱最佳篱间距以及与主栽作物的安全距离提供科学依据。

1 材料与方法

1.1试验地概况 试验地基本概况见参考文献[26]。土壤为第四纪红粘土母质发育的红壤旱地，基础地力为，pH值5.0，有机质16.2 g·kg-1，全氮1.93 g·kg-1，全磷0.66 g·kg-1，有效磷(Olsen-P)6.8 mg·kg-1，全钾1.39 g·kg-1。

1.2试验设计 试验设置2个处理，分别是等高花生常规耕作(常耕)和等高花生常规耕作+香根草篱(草篱)，每处理3次重复。各处理基础肥力及花生种植方式和农事操作等基本一致，样地坡度为10°，小区面积24 m×5 m，花生于2011年4月12日播种，8月13日收获，供试花生品种为粤优“991”，种植面密度为33 cm×15 cm。不同处理间花生每一行均对应等高种植，常耕小区种植72行花生，草篱小区种植66行花生。香根草每隔8 m双行种植，种植面密度为37 cm×15 cm，试验期间确保香根草低于80 cm。试验于2011年4月开始，8月底观测结束。

1.3测定指标 花生生长期内主要测定不同生育期花生株高和叶绿素含量，株高直接测定，叶绿素含量采用SPAD-502Plus仪器测量。花生成熟后测定中坡每一行花生产量。

1.4数据处理 数据分析及作图用Excel 2003软件，方差及相关性分析采用SPSS 16.0数据处理软件，文中数据以平均数表示。

1.5间套优势(RIS)的计算方法

2 结果与分析

2.1香根草篱对花生株高的影响 常耕和草篱处理不同生育期内花生株高见图1。结果表明，常耕处理，苗期、开花期、结荚期和成熟期内各行的花生株高差异不大。草篱处理苗期和开花期第1行的花生株高显著高于其它各行(P<0.05)，幅度分别为44.52%～46.45%和37.26%～46.78%，其它各行没有明显差异。与常耕相比，草篱处理仅对第1行和开花期第7行花生的株高有影响，其它行无显著差异(P>0.05)。草篱处理苗期和开花期第1行花生株高显著增高(P<0.05)，分别比常耕处理提高69.40%和65.77%；而在结荚期和成熟期草篱处理第1行花生株高却又显著降低，其株高只有常耕的83.55%和96.41%，表明草篱对花生第1行株高影响较大。

图1 不同生育期内花生株高Fig.1 Peanut main stem height in different growth stages

2.2香根草篱对花生叶绿素含量的影响 与常耕相比，苗期草篱处理各行叶绿素含量均高于常耕处理，第1、3、9和11行差异显著(P<0.05)，分别高3.70%、7.14%、5.62%和6.25%(图2)。开花期和结荚期的草篱处理第1行叶绿素含量都显著低于常耕处理，分别只有常耕处理的91.50%和91.16%，而成熟期两处理间第1行差异不显著(P>0.05)。

2.3香根草篱对花生产量的影响 常耕处理第1行花生产量最高，但与其它各行无显著差异(P>0.05)(表1)。草篱处理花生产量最高的为第7行，第5、9、11行与第7行相比没有显著降低(P>0.05)，降低比例分别为1.93%、2.92%和7.50%，第1、2、3行则有显著降低，降低的比例分别为65.77%、36.72%和12.60%。与常耕相比，草篱处理第5、7、9行花生产量显著升高，分别升高10.10%、12.39%和9.30%；第1、2行花生产量则显著降低，分别减少61.64%和28.92%；而第3、11行两处理间花生产量无显著差异。

分别拟合常耕和草篱处理行数与花生产量的曲线(图3)。常耕处理花生产量与行数呈显著负直线相关关系(P<0.05)，草篱处理花生产量与行数呈极显著的抛物线相关关系(P<0.01)，两者的相关系数r分别为0.900 2和0.956 6。抛物线顶点x轴坐标为7.48，直线与抛物线两交点x轴坐标分别为4.11和10.87。因花生行距为33 cm，所以4.11、7.48和10.87行对应的距离为1.36、2.47和3.59 m。结合花生各行产量，认为在本研究中，花生与香根草篱的安全距离≥66 cm，否则，草篱可显著降低花生产量；花生与香根草草篱的空间距离270～720 cm，表现在花生产量显著高于常耕。

图2 不同生育期内花生叶绿素含量Fig.2 Peanut Chlorophyll content in different growth stages

表1 常耕和草篱处理各行花生产量统计分析

2.4香根草篱理论间距的推理分析 以抛物线模型+直线平台为基础，推算篱间距为5～15 m时草篱处理的花生产量和间套优势(表2)，结果显示，为确保篱农间作花生产量是常耕产量的90%～95%，草篱间距应为8～12 m。在此篱间距内，花生种植面积较常耕种植减少6.08%～9.25%，花生产量下降为6.34%～9.08%，具有篱农间作优势(RIS>1)。

3 讨论

3.1香根草篱对花生株高和叶绿素含量的影响 有研究[27-28]表明，光照强度对植物叶片叶绿素、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量的影响，与植物种类有密切关系。吴宗萍[29]研究表明，与全光照相比，遮阴条件下头花蓼(Polygonumcapitatum)叶片叶绿素和类胡萝卜素含量显著增加，而叶绿素a/b 值显著降低；而Rao和赵作屏[30]发现花生开花期遮阴25%时，叶绿素含量反而减少，当光强继续下降时，却没有什么变化，叶绿素a与叶绿素b的变化也不明显。香根草作为植物篱应用，在有效防止水土流失的同时，对靠近草篱前2行的花生有遮阴效果，从而对其叶绿素含量和株高具有明显的影响。同时，笔者也猜测花生苗期时香根草篱的低光补偿作用机制对叶绿素的形成有一定的促进作用，所以苗期时草篱处理叶绿素含量略高于常耕处理；而开花期和结荚期时正值干旱期，加之香根草与花生存在一定程度的争水争肥，特别是靠近草篱前2行的花生缺少了氮、镁、铁等元素和水分，抑制了叶绿素的形成，所以这两个时期草篱处理的叶绿素含量则偏低。

3.2香根草篱对花生产量影响及最佳理论间距的推理分析 Hellin和Haigh[31]研究了香根草对洪都拉斯玉米(Zeamays)产量的影响,结果表明，在有香根草的小区中，每一行的玉米产量都有系统的变化，影响较大，特别是当坡度差异较大的时候表现更明显。原因可能是香根草篱有效保持了土壤水分和养分，提高了花生生长必须的养分水分供应，从而提高作物产量。

图3 篱农间作花生产量拟合曲线Fig.3 The fitting curve of peanut yields of the grass-hedge and peanut intercropping

表2 篱农间作理论间距推理分析Table 2 Theoretical spacing analysis of the grass-hedge and peanut intercropping

笔者查阅了很多文献，鲜见香根草作为植物篱时最佳的篱农间作距离。在本研究条件下，通过抛物线模型+直线平台和抛物线模型+顶点平台两种不同的分析模式，结果表明抛物线模型+直线平台更贴近实际，能有效反映草篱处理花生的产量，也表明香根草篱最佳篱间距为8～12 m。因此，建议在相关研究中，采用该模式推理分析。

4 小结

1)香根草篱对花生株高的影响仅限于靠近草篱的第1行，对其它各行影响并不明显。

2)花生在苗期、开花期和结荚期叶绿素含量的变化第1行受草篱的影响较大，苗期草篱处理叶绿素第1行含量大，而开花期和结荚期则偏小。

3)草篱对第1和3行花生的产量有显著的减产作用，对第7、9、11行却有显著的增产作用。

4)当草篱间距为8～12 m时花生产量是常耕产量的90%～95%，此时间套优势为1.002～1.003，表明了在此间距下具备间套优势，是低丘红壤缓坡花生地适合的草篱间距。同时，综合香根草篱对花生各生育期株高、叶绿素含量及其花生产量的空间影响，香根草篱与间作花生的安全距离应为66 cm。

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