苹果幼园套种大豆模式对产量及农田环境的影响

屈洋 王可珍 康军科 梁福琴

摘要：旨在为苹果幼园生产大豆提供依据。以‘秦豆12’为材料，果树行间套种5行（处理1）、4行（处理2）和3行（处理3）并以不套种为对照，探究不同处理条件下的大豆产量、農田土壤特性、杂草数量和农田小气候。结果表明：1龄、2龄和3龄果园中处理1、处理2和处理3产量分别最高，且随着树龄的增加，同一处理产量边际效应降低；与不套种大豆相比，套种大豆可使土壤容重降低8.33%，土壤含水量增加13.08%，土壤有机质、速效N和速效K分别提高16.67%、20.33%和9.35%，杂草减少58.10%和相对湿度增加4.47%，并可实现160.90%的利润率。苹果幼园套种大豆具有明显的经济效益和生态效应，1龄果园行间套种5行、2龄果园行间套种4行和3龄果园行间套种3行具有明显的产量和效益优势。

关键词：苹果幼园；大豆；种植模式；套种；产量；农田环境

中图分类号：S318文献标志码：A论文编号：cjas20200100005

Young Apple Orchard Intercropping Soybean： Effects on Soybean Yield and Farmland Environment

Qu Yang1， Wang Kezhen1， Kang Junke1， Liang Fuqin2

（1Baoji Academy of Agricultural Sciences， Qishan 722499， Shannxi， China； 2Yanan Institute of Agricultural Sciences， Yanan 716000， Shannxi， China）

Abstract： The aim is to provide a theoretical basis for soybean production in the young apple orchards.‘Qindou 12’was used as material， and three treatments were set up， including intercropping 5 rows soybean（treatment 1）， intercropping 4 rows soybean （treatment 2）， intercropping 3 rows （treatment 3） and no intercropping as the control （CK）. The soybean yield， soil traits， weed amount， and agricultural microclimate were studied in different treatment conditions. Results showed that treatment 1， treatment 2， treatment 3 had the highest yield in 1- year， 2- year， 3- year orchard， respectively. The yield marginal effect of the same treatment decreased as apple tree-age increased. Compared with CK， intercropping soybean in apple orchard decreased soil volume weight by 8.33%， increased soil moisture content by 13.08%， improved soil organic matter， available N， and available K by 16.67%， 20.33%， and 9.35%， respectively， reduced weed amount by 58.10%， increased the relative humidity by 4.47%， and obtained 160.90% of profit rate. Intercropping soybean in young apple orchard had obvious economic benefit and ecological efficiency， and significant advantages of yield and benefit were found when intercropping 5 rows soybean in 1-year orchard， intercropping 4 rows soybean in 2-year orchard， and intercropping 3 rows soybean in 3-year orchard.

Keywords： Young Apple Orchard； Soybean； Planting Pattern； Intercropping； Yield； Farmland Eenvironment

0引言

苹果是中国重要的果树种类之一，具有营养丰富、经济与储藏价值高，其主要种植在渤海湾地区、黄河古道地区，黄土高原地区和西南高原地区[1]。土壤肥沃的渭北黄土高原地区，以其光照足、海拔高等优越的自然条件造就了“色泽艳丽、果肉香脆、酸甜适度、耐储运”的优质苹果[2]。近年来，渭北黄土高原地区苹果产业迅速发展，果园面积达到59.75万hm2，新增苹果面积年均0.7万hm2，成为该地区果农收入的重要来源[3]。目前，随着老龄苹果园的升级改造和新建苹果园的标准化管理，矮砧标准化果园建设成为主导模式。这种模式种植行株距较宽，地面空隙较大，有利于机械化管理和自然资源的高效利用，但是单一的种植模式使投入成本增加、资源利用效率低和生态效益不明显，投入与产出的矛盾较为突出，未挂果的幼龄果园更甚。提高苹果幼园的资源利用的效率，对于推进苹果产业的未来发展具有重要意义。在果园中套种大豆[4]、套种豌豆、套种蚕豆、套种绿豆、套种苦荞等[5]均可提高果园的经济收益；果园套种菜用大豆可改善果树生长发育的环境、增加种植收益[6]；火龙果园套种大豆可使土壤有机质提高36.61%～42.62%，并可降低火龙果园温度改善微生态环境，提高经济收益达到17.86%～24.93%[7]；枇杷园套种大豆可改善土壤肥力，全N、全P、全K均有所增加，并能促进枇杷幼树生长，改善枇杷果品品质[8]。增加苹果园挂果前收益是提升渭北地区苹果产业发展的助力，利用农作系统是提升苹果幼园前期收益的有效途径[9]。目前，果园套种大豆是增加苹果幼园前期收益的主要途径[10-13]，不同幼龄苹果园套种大豆条件下的高效种植模式以及对果园微生态环境的影响鲜见报道。本研究选择‘秦豆12’为试验材料，依据矮砧标准化苹果幼园为基础，探索不同幼龄苹果园套种大豆的高效种植模式及生态效应，为渭北苹果种植区套种大豆提供理论及技术参考。

1材料与方法

1.1试验材料

试验于2018年在宝鸡市千阳县南寨村（N 34.66°，E 107.18°，海拔883 m）标准化果园内进行（行距3.5 m，株距1 m）。参试大豆品种为‘秦豆12’、种子来自宝鸡市农业科学研究院。试验区年日照时数2122.2 h，年平均气温10.8℃，年均降水量653 mm；土壤为黄绵土，0～ 20 cm土层土壤有机质16.0 g/kg，全氮1.06 g/kg，有效磷22.7 mg/kg，速效钾228 mg/kg和pH 8.06。

1.2试验设计

1～3龄果树行间种植大豆。处理1：果树行间套种5行，小区面积9 m2（1.6 m×5 m）；处理2：果树行间套种4行，小区面积6 m2（1.2 m×5 m）；处理3：果树行间套种3行，小区面积4 m2（0.8 m×5 m）：CK：果树行间不播种。随机区组排列，3次重复，行距40 cm，株距15 cm。果园完成追肥和除草作业后趁墒播种，大豆苗期进行一次中耕除草后全生育期不追肥不除草，其他管理方式等同于大田。

1.3测定项目及方法

1.3.1产量的边际效应在大豆成熟期，各处理分边行和内行随机选取10株风干后测定籽粒产量，并全区收获计产。产量边际效应指数计算公式如式（1）～（3）[14]。

1.3.2土壤水分及养分含量测定大豆收获40天后采用环刀法测定0～20 cm土层土壤容重，含水量和总孔隙度。采集0～20 cm土层土壤，每小区随机选取3个样点，混匀土样，依据鲍士旦[15]方法室内测定有机质、速效N、速效P和速效K。

1.3.3杂草及小气候测定大豆花荚期于10：00时测定每小区行间杂草数量，然后计算杂草数，计算公式如式（4）。

大豆花荚期于14：00时分别测定大豆田和裸地0～ 20 cm的地温、空气相对湿度和室外温度。

1.3.4效益分析成熟期对不同种植模式的大豆全区收获计产，脱粒晒干后，按市场均价价格计算。种子，化肥、农药、人工等成本按实际支出计算。利润为产值扣除生产成本所得。

1.4数据处理

采用Excel 2010进行数据整理和分析，利用DPS 7.05进行方差分析和Duncan法多重比较（P<0.05）。

2结果与分析

2.1不同种植模式的产量效应

苹果幼园行间套种大豆的产量效应见表1。1龄果园中，套种大豆平均产量2625.8 kg/hm2，其中处理1产量与其他处理差异显著（P<0.05），其次是处理2；2龄果园中，套种大豆平均产量2497.4 kg/hm2，其中处理2产量与其他处理差异显著（P<0.05），其次是处理1；3龄果园中，套种大豆平均产量2384.65 kg/hm2，其中处理3产量与其他处理差异显著（P<0.05），其次是处理2。

表2表明，1～3龄果园中，处理3的产量边际效应最大（P<0.05），平均为33.82%，其次是处理2（14.34%），处理1最低（8.92%）；随着树龄的增加，同一处理产量边际效应指数降低，处理3边际效应指数降低最少1.1个点（CV=1.63），处理2为9.01个点（CV=31.41），处理1最多为9.92个点（CV=55.81）。

2.2不同种植模式的生态效应

2.2.1对土壤物理性状及养分含量的影响不同处理的土壤容重、含水量和总孔隙度较对照差异显著（表3）。不同处理土壤容重平均为1.03 g/cm3，较对照降低8.33%；土壤含水量平均为15.97%，较对照增加13.08%；平均总孔隙度为53.67%，较对照增加7.33%。

不同处理的土壤养分与对照存在差异（P<0.05），不同处理的平均土壤有机质含量为17.97 g/kg，较对照增加16.67%；速效N为108.9 mg/kg，较对照增加20.33%；速效K为296.33 mg/kg，较对照增加9.35%；速效P为14.47 mg/kg，较对照减少32.40%（表3）。

2.2.2对果园微生态环境的影响不同树龄套种大豆可显著抑制杂草生长（表4），不同处理杂草数量比对照减少38.57%～75.71%（P<0.05），不同处理平均杂草数量较对照减少58.10%。

气温、地温和相对湿度也受到影响（表4），其中不同处理平均气温30.5℃，较对照降低5.57%；平均地温为28.47℃，较对照降低5.43%；平均相对湿度为64.1%，较对照增加4.47%。

2.3不同种植模式的经济效应

不同幼龄苹果园最优种植模式的种植效益见表5。不同处理在1～3龄苹果幼园产值明显，1～3龄总产值31229.4元/hm2，平均产值10409.8元/hm2，且对照在果园幼龄期间没有实际收入，处理的产值增加明显。不同处理的总利润为19259.4元/hm2，平均利润为6419.8元/hm2，实现平均利润率160.90%，效益明显。

3讨论

3.1不同幼龄苹果园套种大豆的高效种植模式

果园建成初期幼树树体小，果园内有大量的空隙空间和自然資源可供利用来提高果园前期的收益，对于矮砧的标准化苹果园，定植后3龄后就开始挂果，1～ 3龄苹果园前期投入大、生产成本高[16]，选择合适的作物和研发高效的种植模式是增加这一时期收益的关键。本研究表明，定植后1龄苹果园套种5行大豆、2龄苹果园套种4行大豆、3龄苹果园套种3行大豆具有一定的比较优势，说明不同幼龄苹果园套种大豆高效种植模式存在差异，树体的增长可限制套种大豆的高效模式，且随着树体的增长苹果幼园套种大豆的高效模式不是唯一的。不同幼龄苹果园套种大豆的边际效应存在差异，随着树龄的增加同一处理的边际效应不断下降，处理1和处理2下降最明显，表明树体的增加会导致大豆边行对产量的贡献逐渐减弱；处理3下降较弱，表明1～3龄树体的增加对处理3的影响不显著，这一结果可能与随着树龄的增加幼树和大豆的对光热资源[17]、土壤养分资源[18]和土壤水分资源[19]的竞争有关。

3.2不同幼龄苹果园套种大豆的土壤环境

土壤是植物生长的载体，良好的土壤环境是植物生长发育的前提[20]。本研究表明，苹果幼园套种大豆可形成一个良性的农田生态系统，大豆依靠自身根系的穿插、挤压优势[21]，可使果园耕层土壤容重降低、孔隙度增加，从而提高了田间的土壤含水量，有利于果园涵养水源。同时，苹果幼园套种大豆可增加幼树行间的植生覆盖、成熟后枯叶、秸秆和根茬覆盖为土壤微生物创造了良好的发育环境，可使果园的土壤有机质和有效养分增加，其中速效N增加可能与大豆自身根瘤固氮作用[22]和苹果幼树对大豆根区氮素竞争有关[23]，速效K的增加可能与套种大豆降低了土壤的pH增加了K的移动性和溶解性有关[24]。但是，速效P含量降低可能与大豆对P元素的需求较多有关[25]。

3.3不同幼龄苹果园套种大豆的气候环境及效益

农田小气候是植物生长的外在环境，优良的环境条件是提高植物的产量和品质的基础[26]。本研究表明，苹果幼园套种大豆可提高果园的相对湿度，降低气温和耕层地温，有效的缓解高温热害对果园造成的生长停滞[27]。通过套种大豆和杂草的种间竞争作用[28]，可有效抑制杂草的生长和繁殖，减少单位面积上杂草的发生量，降低了苹果幼园的除草成本。同时，苹果幼园套种大豆可增收一季大豆，且投入少，成本低，具有显著的经济效益，对于增加幼龄苹果园收益具有重要作用。由于树龄的不断增长导致行间遮荫效果不断加剧[29]、大豆和果树的根系重叠[30]、使苹果幼树和大豆对资源的竞争恶化[31]，且果园管理以及机械化操作的要求[32]，建议3龄以上开始挂果的矮砧标准化苹果园不套种大豆。

4结论

苹果幼园套种大豆可使农田土壤容重降低8.33%、分别增加土壤水分、有机质和农田相对湿度13.08%、16.67%和4.47%，并可使农田杂草减少58.10%，可有效改善农田土壤特性和农田微环境；1龄/ 5行、2龄/4行和3龄/3行产量分别为2750.70kg/hm2、2564.10 kg/hm2和2497.55 kg/hm2，可实现160.90%的平均利润率，具有明显的产量和效益优势。

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