田宏先,王瑞霞,施 毅,李小玉
(山西省农业科学院高寒区作物研究所,山西 大同 037008)
在实际农业生产中,不同高度作物间的间作一直备受老百姓的关注。在一定面积的土地上如何提高作物的产量和品质,减少病虫害的发生,减少农药的使用量,生产出绿色环保的农产品,尽量减少对土地的深度挖掘破坏,成为生产者当前考虑的重点。
间作在我国农业发展历史上一直扮演着重要的角色。合理搭配作物群体,使高矮不同的作物间在植株高度上立体分层错落有致,构建一个层次分明作物共生互利的多边际效应区,从而实现各边际区对土壤和空间的有效利用,形成和谐共生互惠的立体种植模式。间作种植模式对资源相对贫乏的地区或国家来说,是提高粮食产量,解决粮食危机、解决温饱问题、生态问题以及促进农业经济发展速度等问题的重要措施之一[1]。
本试验就晋北地区两种主要油料作物间作进行了相关试验研究。
试验于2019 年在山西省农业科学院高寒区作物研究所毛皂试验基地进行,该地位置在 N39°36.2'',E112°45.7'',平均海拨1 085.7 m,当地土质类型为黄质沙壤土,年均气温7.9℃,年均降水量367.0 mm,其中7 月—8 月降水量比较集中,占全年总降水量的88.0%多,年平均相对湿度48%,最小相对湿度19%,年均无霜期131 d,年均风速2.4 m/s,年均蒸发量2 028.8 mm,试验田地势平坦,肥力均匀,前茬作物玉米。
晋油12 号油菜品种和晋亚7 号亚麻品种分别由山西省农业科学院高寒区作物研究所油菜课题组和油料室提供,二者生育期相同。
试验采用油菜和亚麻种植行数比为2∶4、4∶4、6∶4、8∶4和10∶4 五种间作种植模式,种植方向为东西向,油菜种植株距×行距为25 cm×30 cm,亚麻0.067 hm2播量2.5 kg,3 次重复,晋油12 号单一播种作为CK。于5 月6 日播种,采用人工开沟条播,播深3~4 cm,管理方法同其他大田一致。在油菜出苗2周后随间苗中耕同时喷施药物防治虫害,抽薹期进行第1 次浇水,盛花期进行第2 次浇水,生育期内观察记录其田间生长情况及抗倒伏和感病情况,成熟期随机取样10 株进行室内考种,各小区材料角果80%变黄时要及时收获。
成熟期现场测产,测产面积10 m2,重复3 次,计算其理论产量,考种时随机选取10 株,测定其株高、茎粗、第一有效分枝数、主轴有效长度、主轴上的角果数、全株角果数、千粒质量、单株生产力,按实际收获称重、计算、折合成大田单产量并进行分析。
从表1 可以看到,油菜亚麻间作行数为2∶4、4∶4 和6∶4时,油菜植株高度明显高于CK,茎粗明显,第一有效分枝数、主轴有效长度、主轴上的角果数、全株角果数和千粒质量都较CK增加明显,说明两种作物间间作效果明显,种植方向为东西向,且二者株高落差大,空气流通,边际效应明显。但间作行数为8∶4 和10∶4 时,油菜株高较CK增加不明显,而且其他农艺性状也相近,增幅不明显,所以间作行数在2∶4、4∶4 和6∶4时,油菜的边际效应明显效果好。
表1 不同间作模式下春油菜主要农艺性状表现Tab.1 Mainagronomiccharactersofspringrape
从表2 可以看到,油菜和亚麻间作行数为2∶4 时,产量最高,折合为1 210 kg/hm2,依次为间作行数4∶4 和6∶4 的产量达1 175 kg/hm2和1 170 kg/hm2,比对照分别增产39.1%、35.1%和34.5%。种植2 行、4 行和6 行油菜,间作同样行数的亚麻6行,宽度大约2 m,此时由于绝对的边际效应,光合作用强,利用率高,在植株高度相差明显的情况下,植株高大,茎粗,有效分枝数多,每角粒数都增加明显,千粒质量数值高,相对单株的产量较CK增加明显,且差异极显著。
表2 不同种植模式下油菜产量和抗性情况Tab.2 Yieldandresistanceofspringrape
但从大田油菜的倒伏情况也可发现,间作行数2∶4 和4∶4 由于油菜植株生长势强,全株角果数明显增加,在抽薹期和花期植株直立生长,对植株生长不影响,但到了角果后期,由于植株高大,全株角果数量大,植株出现头重脚轻的现象,而且当地全年的雨水多集中在7 月—8 月间,占全年的80%以上,而且当地每年此时都会出现风交雨的自然现象,植株此时极容易倒伏。再者,上述二者实际的种植数量有限,植株群体数量少,总体产量势必受到影响。相对来说,间作行数为6∶4 和4∶4 二者的产量增幅相近,为35.1%和34.5%,但间作行数6∶4 的植株倒伏率为0,群体结构大时,相邻作物间的空间大,边际效应明显,但植株抗倒伏,而且种植密度相对来说适中,虫害少,发病少。间作行数为8∶4 和10∶4 时,边际效应区数量有限,效果不明显,但与CK比较,产量增幅在6.3%和2.3%,由于种植密度大,植株间空气不流通,潮湿高温,植株发病率明显上升。综合上述分析,芥菜亚麻间作行数在6:4 时效果最佳。
当前,随着世界范围内实际有效耕地面积的不断缩减,单位农田上所承受的生产能力明显下降。人们开始对形式单一的种植模式进行了反思,并不断的探索实现农业可持续发展的农业模式。
多人研究表明间作体系可以増加作物叶片叶绿素含量、光合特性、植株氮磷钾养分累积量、单株经济产量和生物产量,籽粒各营养成分也有不同程度的增加,表现出明显的间作产量优势[2-3]。在合理的间作比例下,间作优势增加作物的产量,提高整个系统资源利用率和生产力。随单一农业造成一系列作物争地问题、生态问题、食品安全问题日益突出,间作进一步得到广泛认可。构建间作系统的关键在于作物比例的协调。
间作可以有效地调节作物群体内温湿度的变化,通过间作改变了田间局部的小气候,尤其是作物交界处的生态环境,包括光照、温度、土壤、气候等发生了相应的改变,间作群体植株高矮不等,与单作相比,改变了高秆作物生育后期单一群体的平面受光状态,增加光的透过率和反射率,使群体上下层光的分布趋均匀化,更多光资源被作物截获[4]。由于间作作物间植株高度落差大,与外界接触面积自然加大,再者微环境内风速流通强,环境内外的CO2利用率提高,对光合作用的提高更明显。
大量研究结果表明,合理的间作有利于增产。韦贞伟等曾报道芜菁甘蓝与马铃薯间作的土地当量比高达1.77[5]。此外,玉米间作蚕豆、小麦间作蚕豆、小麦间作三叶草等大田试验也证实了间作相比单作表现出明显的产量优势的观点,但也有相反的意见。这也说明,要获得间作预想优势,就必须选对间作作物的种类和种植比例。晋北地区在7 月—8 月是多雨期,此时正值油菜的角果期,由于植株头重脚轻相互交错,局部空气不流通,高温潮湿的微环境植株极易感病,所以选择油菜亚麻间作切实可行。