高粱与花生和大豆间作对其生物量及产量的影响

王颂宇，梁晓红，付婷婷，刘 静，南怀林，曹 雄

（1.山西农业大学经济作物研究所，山西汾阳 032200；2.襄垣县北底乡人民政府农科站，山西襄垣 046200）

高粱作为世界重要的五大谷物之一[1]，因其综 合抗性强，种植区域广泛。近几年山西省重点发展小杂粮，其中，高粱种植面积不断扩大，从2015 年的5.123 万hm2发展到2018 年的7.333 万hm2。在生产实践中，连年种植高粱导致植株发育变差，产量降低[2]，病虫害严重，土地质量下降。间作作为一种传统的农业种植模式，可利用不同作物间互惠作用高效利用光、热、水等资源，减少病虫害，改善土壤能力，提高作物产量[3]。已有众多研究表明，豆科禾本科间作模式通过种间竞争与互补协调改善生态环境，如小麦和豌豆[4]、玉米和蚕豆[5]、小麦和蚕豆[6]、玉米和大豆[7]等作物间作，增加了作物产量，表现出比较强的土地生产优势。高粱与大豆、花生间作属于典型的禾本科与豆科间作种植。尹学伟等[8]研究认为，高粱大豆间作能增加产量构成因素，提高周年产量及效益。梁晓红等[9]研究表明，不同高粱大豆间作模式能提高土地生产力，合理的间作模式可提高间作体系的混合经济产量。目前对高粱花生的间作研究甚少。本研究为了适应目前机械化农机的应用，选取当地广泛种植的作物品种，采取4∶8间作模式，初步对高粱和大豆、高粱和花生单间作模式下的作物不同部位的干物质量和经济产量进行研究，探讨高粱更合理有效的栽培模式，为能有效增产的同时合理利用土地提供科学依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

本研究在山西省汾阳市山西农业大学经济作物研究所高粱试验田内进行，试验区属于典型的温带大陆性气候，海拔为747.7 m。试验地土壤为砂壤土，前茬作物为谷子，肥力中等。

1.2 试验材料

高粱晋杂22 和晋杂34 均由山西农业大学高粱研究所提供，在本地生产中推广面积最大。高秆晋杂22 密度为105 000 株/hm2，田间生长整齐，抗倒伏能力强，抗病性较强；矮秆晋杂34 密度为150 000 株/hm2，穗位整齐，适宜机械化收获。花生晋花10 号密度为150 000 穴/hm2；大豆晋豆25 密度为150 000 株/hm2。花生和大豆均由山西农业大学经济作物所提供。

1.3 试验设计

试验时间为2019 年5 月到9 月，各个作物主要生育时期如表1 所示。

试验采用随机区组设计，设置8 个处理，分别为晋杂22 单作（A）；晋杂34 单作（B）；花生单作（C）；大豆单作（D）；晋杂22/花生＝4∶8（E）；晋杂34/花生＝4∶8（F）；晋杂22/大豆＝4∶8（G）；晋杂34/大豆＝4∶8（H），每个处理3 次重复，小区面积为6×5＝30 m2。各作物在每个小区内种植12 行，行距为50 cm。

1.4 测定项目及方法

于高粱拔节期、开花期、灌浆期和成熟期在每个小区随机选取长势一致且生长良好的高粱、花生和大豆植株各5 株，分别将茎、叶部位置于烘箱在105 ℃下杀青30 min 后，在80 ℃下烘干样品到恒质量，测定生物产量。

于成熟期每个小区实收测产，按含水量14%折算经济产量。

1.5 数据分析

用Excel 2010 进行计算和作图，用SPSS 24.0进行统计分析，Duncan 新复极差法对测定结果进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 高粱与花生大豆间作对高粱干物质积累的影响

从图1 可以看出，高粱茎干物质量从拔节期到开花期增长较快，开花期到成熟期的过程增长缓慢。拔节期和开花期时，A（晋杂22 单作）与间作高粱差异不显著；灌浆期和成熟期时，G（晋杂22/大豆）处理间作高粱的茎秆重比A 分别显著增加29.1%、18.8%。B（晋杂34 单作）处理的茎秆重在拔节期、开花期和成熟期时均高于F（晋杂34/花生）、H（晋杂34/大豆），但差异不显著。

从图2 可以看出，高粱叶片干物质量从拔节期到开花期时有较大幅度上升，灌浆期趋于平缓或小幅度下降，成熟期时又有所升高，基本保持在15～20 g。生育期单间作晋杂22 的叶干物质量均差异不显著。对于晋杂34 来说，H 处理间作高粱的叶干物质量在开花期、灌浆期和成熟期时分别比B、F 处理显著降低15.4%、12.8%和13.6%；14.1%、20.5%和6.8%；F 处理间作高粱的叶干物质量与B 处理差异不显著。可见，与大豆间作有利于晋杂22 茎生物量的积累；晋杂34/大豆间作抑制晋杂34 叶干物质的积累。

2.2 高粱与花生间作对花生干物质积累的影响

从图3、4 可以看出，花生茎秆和叶片干物质量从幼苗期到饱果成熟期持续升高，在饱果成熟期时最高。自开花期始间作处理花生的茎叶干物质量均低于单作处理，成熟期达到显著水平；与C 相比，E、F 处理的间作花生的茎干物质量分别显著降低27.6%、39.0%，叶干物质重分别显著降低18.8%、24.4%，说明间作模式抑制花生茎叶干物质的积累。

2.3 高粱与大豆间作对大豆干物质积累的影响

从图5 可以看出，生育期大豆单作的茎干物质量均高于间作。与D 相比，大豆结荚期时G、H 处理间作大豆的茎干物质量分别显著降低38.7%、55.1%；鼓粒期时G、H 处理间作大豆的茎干物质量分别降低12.6%、19.3%；成熟期时分别降低14.8%、12.6%。从结荚期到成熟期，D 的茎干物质量增加48.1%，而间作G、H 分别增加106%、181.9%，说明从结荚期开始，间作大豆的生物量积累速率高于单作。

从图6 可以看出，随着生育期推进大豆的叶干物质量不断上升，结荚期到鼓粒期时D 上升幅度较大，达到7.78 g。开花期和结荚期时三个处理的叶干物质量差异不显著，鼓粒期D 处理的叶干物质量分别比G、H 处理间作大豆显著提高48.5%和70.2%。

2.4 高粱与花生大豆间作对生物产量和经济产量的影响

由表2 可知，与相应单作相比，间作作物的生物产量差异均不显著。与A 相比，G 处理的间作高粱的生物产量提高15.4%；E 处理的间作高粱的生物产量降低0.4%。与B 相比，F、H 处理的间作高粱的生物产量分别降低2.9%、15.8%；F 处理间作高粱的生物产量比H 提高15.3%。E、F 处理间作花生的生物产量比C 分别降低23.2%、31.8%。G、H 处理间作大豆的生物产量比D 分别降低14.7%，14.6%。

表2 高粱/花生、高粱/大豆对成熟期作物生物产量和经济产量的影响

从经济产量看，间作高粱的经济产量显著低于相应的单作高粱。E、G 处理的间作晋杂22 产量分别达到单作晋杂22 的77.18%、77.91%；F、H 处理的间作晋杂34 产量分别达到单作晋杂34 的76.96%、76.65%。与单作花生的经济产量相比，E 处理的花生经济产量显著降低19.93%，处理F 的花生经济产量差异不显著，降低12.02%。间作大豆的经济产量显著低于单作大豆，G、H 处理间作大豆的经济产量比单作分别显著降低20.24%、16.29%。从混合经济产量看，晋杂22/大豆、晋杂22/花生的混合经济产量与单作晋杂22 的经济产量不显著，晋杂22/ 大豆的混合经济产量比单作晋杂22 提高2.66%。晋杂34/大豆、晋杂34/花生的混合经济产量与单作晋杂34 的经济产量差异不显著，分别比单作提高1.62%和0.36%。

3 结论与讨论

与相应单作相比，G 处理的间作高粱的生物产量提高15.4%；其他处理的间作作物的生物产量都不同程度降低，但均差异不显著。王雅梅等[10]在玉米、大豆不同宽幅间作对大豆群体产量影响的研究中得出，间作降低了大豆的地上部生物量，这与本试验研究的对于大豆的茎、叶干物质量的结果一致。但与晋杂22/大豆间作可提高间作高粱生物产量，这与黄营等[11]研究结果一致。可能原因是高粱大豆间作中高粱作为优势作物发挥了一定边际效应，最终表现为提高了地上部的整株生物产量。刘灵艳[12]研究表明，高粱花生间作降低花生的干物质质量；高砚亮等[13]在玉米与花生间作种植模式下，得到花生干物质积累量较单作明显下降；刘颖等[14]研究表明，玉米花生间作整个生育期全株花生的干物质积累量显著低于单作。结果都与本试验得出花生单作时，有关生物量的各项指标都优于间作一致。晋杂22/大豆的混合经济产量比晋杂22 单作提高2.66%；晋杂34/大豆、晋杂34/花生的混合经济产量分别比晋杂34 单作提高1.62%和0.36%，而晋杂34/花生的高粱的生物产量比晋杂34/大豆提高15.3%。因此，综合分析，晋杂34 适宜与花生间作，晋杂22 适宜与大豆间作。