杜世坤,李雨阳,杨继忠
(白银市农业科学研究所,甘肃白银730900)
白银市东南部山区土壤为典型的屈吴山垂直带灰钙土,也是典型的北方农业栽培区,地处河谷地带,冲洪母质,土壤肥沃,有效积温高,无霜期长,一季有余两季不足[1]。胡麻、大豆作为北方地区重要的油料作物和经济作物,在白银市广大的灰钙土灌区有广泛的种植,栽培历史悠久。随着人们对土地产出率追求的提高,单种胡麻或大豆未能有效提高土地利用率,被冠以“低产作物”,在种植规模上有所挤压。本试验通过胡麻、大豆立体栽培模式延长土地有效利用时间,用好有效积温和光照,提高土地当量,达到高产高效的目的[2]。
试验设在白银市农科所试验场,地理坐标为东经104°38′、北纬36°32′,海拔1 470 m,平均气温8.5℃,无霜期170多d,≥10℃的有效活动积温3 100℃,年平均降雨量224 mm,属干旱区。试验地前茬作物为小麦,地力中等,有机质10.81 g/kg,碱解氮65 mg/kg,速效磷44.21 mg/kg,速效钾78 mg/kg。地势平坦,农作物栽培历史悠久[3]。
供试胡麻品种为陇亚10号,大豆品种为银豆4号。
试验共设5个处理(见表1),3次重复,每小区种2个带幅,行长4 m。不同处理采用统一的管理措施,耧播,大豆下籽量75 kg/hm2,胡麻下籽量67.5 kg/hm2。施农家肥30 000 kg/hm2、纯氮150 kg/hm2、五氧化二磷75 kg/hm2,有机肥和磷肥全部作基肥,氮肥2/3作基肥,1/3追肥。根据田间实际情况防治病虫害[4]。
表1 胡麻大豆立体栽培不同规格处理
胡麻、大豆成熟后,每小区分别取20株考种,并按小区收获,脱粒后折合成相同面积的产量计算经济效益。
2.1.1 大豆产量差异 从表2可以看出,C处理大豆产量水平最高,平均折合产量2 750 kg/hm2,经5个处理、3次重复的大豆产量进行单因素方差分析,5个处理的大豆小区平均产量间差异达极显著水平。差异显著性测验结果:处理C、处理B、处理D、处理E间差异均达5%的显著水平;C处理与其他4个处理小区大豆平均产量间差异极显著[5]。
2.1.2 胡麻产量差异 从表2可以看出,A处理胡麻产量水平最高,平均折合产量2 520 kg/hm2,经5个处理、3次重复的混合产量进行单因素方差分析,5个处理的胡麻小区平均产量间差异达极显著水平。差异显著性测验结果:处理C与其他4个处理小区胡麻平均产量间差异极显著;处理A和处理D小区胡麻产量间差异不显著,与其他3个处理间差异极显著(5%)[6]。
2.1.3 混合产量差异 从表2可以看出,混合产量处理C最高,平均折合产量5 140 kg/hm2,经5个处理、3次重复的混合产量进行单因素方差分析,5个处理的小区平均混合产量间差异达极显著水平。差异显著性测验结果:处理C与其他4个处理小区混合产量间差异极显著;处理A和处理D小区混合产量间差异不显著,与其他3个处理间差异极显著(5%水平)。
表2 不同处理的大豆、胡麻和混合产量差异及显著性测验(LSD法)
因套田作物产量随带幅变化呈二次抛物线关系,通过数学模拟,可得出胡麻产量与带幅宽度的曲线模型:
式中,y为胡麻产量;x为带幅宽度。
大豆产量与带幅宽度的曲线模型:
式中,y为大豆产量;x为带幅宽度。
胡麻大豆混作产量与带幅宽度的曲线模型:
式中,y为胡麻、大豆混合产量;x为带幅宽度。
3个方程拟合良好,对产量随带幅变化的实际情况能做出正确的反应,进一步分析就可得到准确的适宜带幅和最大产量(见图1)。
对回归方程分别求一阶导数,并令其等于零,则得:x=110.423、107.526和106.360时,即带幅宽为110.423 cm、107.526 cm和106.360 cm时,套田胡麻产量、大豆产量和混合产量有最大值。由此可见,在白银市灰钙土灌区,胡麻立体栽培大豆总带幅为106.360 cm左右时,套田作物的混合产量有最大值,为5 010 kg/hm2。5个处理中处理C的总带幅110 cm与模拟方程值106.360 cm最接近,说明处理C为胡麻立体栽培大豆的最佳模式。
2.3.1 胡麻性状差异 株高处理B最高,平均75.8 cm,其他处理株高略低,平均为75.4~75.5 cm,差异不显著。主茎分枝数处理B最多,平均5.58个。处理B果层厚度最厚,平均为11.2cm。胡麻种植行数多的处理C和处理D果层厚度最薄,平均10.8cm(见表3)。
2.3.2 大豆性状差异 株高处理A最高,平均70.1 cm,其他处理株高略低,平均64~66.1 cm,差异不显著。节数处理B最多,平均18.8个,处理C居第二,平均18.4个。处理A有效分枝最多,平均2.3个,其他处理平均1.5~1.9个。处理A和处理C单株荚数、单株粒重、百粒重等普遍较高,大豆生长优势明显(见表3)。
表3 不同处理胡麻生物学性状
胡麻大豆立体栽培混合产量处于最高水平的带幅带型结构:总带幅为110 cm,带型结构为4行胡麻60 cm//2行大豆50 cm。在本试验中,该带幅带型结构的处理C平均折合产量5 140 kg/hm2,较其他处理增产5.3%~17.0%。
在上述立体栽培结构中,大豆产量是单种的80%左右,因胡麻影响比单种减产20个百分点;胡麻占地面积比例为50%,而胡麻产量是单种的70%以上,边行优势提高胡麻单产20个百分点;混合产量均高于胡麻或大豆单种产量。
试验结果表明:胡麻大豆立体栽培由于2种作物的株型差异明显,胡麻株型紧凑,大豆分枝中等,使胡麻带边行通风透光畅通,农田群体构形呈多向双层立体结构,从而增大了作物群体的受光面积,不但能吸收直射光,还能吸收散射光,从而提高了光能利用率。同时,单位面积上的光合叶面积增加和光合作用时间延长,使套田的能量产投比高于单种田。胡麻、大豆带状轮作,用养结合,培肥土壤,实现了经济效益、生态效益、社会效益相统一[7]。