黑龍江省林區(qū)坡耕地不同糧草帶狀間作種植模式比較

王洪梅

(黑龍江省林業(yè)科學(xué)研究所，哈爾濱 150081)

黑龍江省林區(qū)有大量的坡耕地，由于常年的不合理的耕地制度，造成坡耕地水土流失嚴(yán)重，地力下降，有些地方已經(jīng)出現(xiàn)黃土層，經(jīng)濟(jì)效益明顯下降。大量研究表明，在坡耕地上等高種植草帶，實(shí)行糧草間作，不僅可以獲得相當(dāng)?shù)募Z食產(chǎn)量，同時(shí)，豆科牧草還可以固結(jié)土壤、增加土層厚度和提高土壤肥力，收割的牧草通過養(yǎng)殖業(yè)來增加經(jīng)濟(jì)效益[1]。

本試驗(yàn)在黑龍江省方正林業(yè)局沙河子林場(chǎng)7°的坡耕地上設(shè)置不同壟數(shù)比的糧草間作種植模式，重點(diǎn)研究糧(玉米和大豆)草(苜蓿)不同壟數(shù)間作下的土壤養(yǎng)分變化特征、作物產(chǎn)量及單位面積純經(jīng)濟(jì)效益，以探索最佳種植模式，為黑龍江省林區(qū)坡耕地的可持續(xù)發(fā)展提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)在黑龍江省方正林業(yè)局沙河子林場(chǎng)內(nèi)的坡耕地上進(jìn)行。方正林業(yè)局位于黑龍江省中南部，張廣才嶺西北坡，松花江南岸。該地區(qū)屬寒溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年積溫(≥10℃)在2200～2600℃，具有明顯山地氣候特點(diǎn)，冬季漫長(zhǎng)，嚴(yán)寒而干燥。其年平均溫度為2.2℃。初霜在10月初，終霜在5月中、下旬，無霜期117～120天，年日照時(shí)數(shù)2482h。

1.2 供試材料

試驗(yàn)于2016～2017年在方正林業(yè)局沙河子林場(chǎng)坡度為7°的坡耕地上進(jìn)行，供試土壤為黑鈣土壤，土壤肥力較低，通過測(cè)定，耕層0～20cm土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分含量：有機(jī)質(zhì)7.43g/kg，有效氮156.06mg/kg，有效磷55.38mg/kg，有效鉀107.45mg/kg。供試玉米品種為當(dāng)?shù)爻７N品種，黃豆為當(dāng)?shù)爻７N品種，苜蓿品種為馴鹿。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

在坡度為7°的坡耕地同一坡面上，試驗(yàn)組合與對(duì)照組均采用壟作，分別設(shè)壟長(zhǎng)6m，每個(gè)試驗(yàn)小區(qū)共12根壟。間作模式試驗(yàn)：共5個(gè)處理(包括對(duì)照CK)，T1模式：一壟苜蓿兩垅玉米(1∶2)，玉米行距70cm，株距22cm；T2模式：一垅苜蓿四壟玉米(1∶4)，玉米行距70cm，株距26cm；T3模式：2壟苜蓿四壟玉米(2∶4)，玉米行距70cm，株距22cm；T4模式：兩垅苜蓿6壟玉米(2∶6)，玉米行距70cm，株距25cm。另設(shè)對(duì)照處理(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植方式，壟距70cm，清種玉米株距33cm)。玉米密度均為43290株/hm2。

2017年試驗(yàn)繼續(xù)在糧帶翻耕種植大豆。T1模式：一垅苜蓿兩壟黃豆(1∶2)，黃豆行距70cm，株距7cm；T2模式：一壟苜蓿四壟黃豆，黃豆行距70cm，株距8cm；T3模式：2壟苜蓿四壟黃豆，黃豆行距70cm，株距7cm；T4模式：2壟苜蓿四壟黃豆，黃豆行距70cm，株距7.5cm。另設(shè)對(duì)照處理(當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)種植方式，壟距70cm，清種黃豆株距10cm)。黃豆密度均為142857株/hm2。

玉米2016年在5月28日人工點(diǎn)播，要求間種區(qū)與清種區(qū)玉米株數(shù)和施肥量相等。黃豆2017年5月25日人工點(diǎn)播，要求間種區(qū)與清種區(qū)黃豆株數(shù)和施肥量相等。所有小區(qū)均固定田埂，做定位試驗(yàn)。所有處理3次重復(fù)，隨機(jī)排列，小區(qū)面積48m2(6m×8m)。

1.4 測(cè)試項(xiàng)目和方法

試驗(yàn)前和玉米(大豆)收獲后在玉米(大豆)行間、苜蓿行間、玉米(大豆)帶和苜蓿帶間隔中部分別取0～20cm土壤，同一小區(qū)混合成一個(gè)土樣，土壤樣品主要測(cè)定有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷和有效鉀含量。

1.5 玉米、大豆和苜蓿間作產(chǎn)量的測(cè)定

玉米和大豆在成熟后進(jìn)行全部收獲記產(chǎn)，最終產(chǎn)量按小區(qū)實(shí)際產(chǎn)量和種植的實(shí)際面積進(jìn)行折算。苜蓿在一年內(nèi)刈割2次，所得總和即為各小區(qū)苜蓿的實(shí)際總產(chǎn)量，并根據(jù)種植面積計(jì)算最終產(chǎn)量。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel2003和SPSS16.0統(tǒng)計(jì)分析系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和統(tǒng)計(jì)分析，采用LSD法進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間作模式土壤養(yǎng)分變化特征

所有間作苜蓿的處理土壤有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷、有效鉀均隨著時(shí)間的延長(zhǎng)成增加趨勢(shì)(見表1)。間作試驗(yàn)第1年(2016年)，所有間作處理的有機(jī)質(zhì)、有效氮、有效磷、有效鉀較對(duì)照成增加趨勢(shì)，但各處理間沒有顯著性差異(P>0.05)。隨著間作時(shí)間延長(zhǎng)(2017年)，除了有機(jī)質(zhì)和有效磷各處理間差異不顯著外(P>0.05)，但有效氮和有效鉀開始在有些處理間表現(xiàn)顯著性的差異(P<0.05)。這與有些關(guān)于作物與豆科植物合理間作可以改善土壤質(zhì)量[2-5]的研究是相符的。

表1 不同間作模式土壤養(yǎng)分變化特征

注：2016，2017二年試驗(yàn)的平均結(jié)果；相同字母表示差異不顯著(P>0.05)，不同字母表示差異顯著(P<0.05)，下同。

2.2 不同間作模式作物產(chǎn)量和效益分析

在保持單位面積玉米株數(shù)相同的情況下(表2)，第1年玉米糧食產(chǎn)量以對(duì)照最高為4905kg/hm2，其次是T1處理，產(chǎn)量為4815kg/hm2，產(chǎn)量最低的是T2處理為4725kg/hm2，試驗(yàn)第1年，各處理間玉米籽粒產(chǎn)量差異均不顯著(P>0.05)，4個(gè)處理玉米產(chǎn)量與對(duì)照相比，產(chǎn)量稍微有些減產(chǎn)，減產(chǎn)的幅度并不大，減產(chǎn)最多的是T2處理，為-3.81%，減產(chǎn)最小的是T1處理，為-1.83%。

第1年苜蓿鮮草產(chǎn)量T3處理產(chǎn)量最高為5660kg/hm2，其次是T1處理，產(chǎn)量為5621kg/hm2，產(chǎn)量最低的是T2處理為3390kg/hm2，試驗(yàn)第1年各處理間苜蓿鮮草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。苜蓿鮮草產(chǎn)量隨著試驗(yàn)?zāi)晗扪娱L(zhǎng)而增加，各處理苜蓿產(chǎn)量增加，第2年間種大豆，各處理間苜蓿鮮草產(chǎn)量差異顯著(P<0.05)。

在保持單位面積黃豆株數(shù)相同的情況下(表2)，第2年4種種植模式的黃豆產(chǎn)量均高于對(duì)照，產(chǎn)量最高的是T3處理為2184kg/hm2，增幅為3.6%，其次是T4處理，增幅為2.1%，產(chǎn)量最小的是T1處理，增幅為0.26%。試驗(yàn)第2年，各處理間黃豆籽粒產(chǎn)量差異均不顯著(P>0.05)，隨著試驗(yàn)?zāi)晗薜难娱L(zhǎng)，4個(gè)處理模式均高于對(duì)照產(chǎn)量。

2個(gè)試驗(yàn)?zāi)攴輪挝幻娣e純收益均以T3處理最高，分別達(dá)到7879元/hm2和17188元/hm2，所有間作處理單位面積純收益均高于對(duì)照，2年結(jié)果表現(xiàn)一致。各處理間單位面積純收益均存在顯著性差異系(P<0.05)。

表2 不同間作模式作物產(chǎn)量和效益

3 討論

本研究立足于黑龍江省林區(qū)坡耕地水土流失較為嚴(yán)重的地區(qū)，對(duì)糧食苜蓿不同間作模式及其土壤養(yǎng)分含量和經(jīng)濟(jì)效益進(jìn)行對(duì)比。結(jié)果表明，二壟苜蓿間作糧食(玉米和大豆)要好于一壟苜蓿間作糧食(玉米和大豆)，說明兩壟苜蓿草幅寬、通風(fēng)透光好，割草方便，有利于機(jī)械作業(yè)和二茬草的生長(zhǎng)。苜蓿與糧食間作后，土壤理化性狀得到明顯的改善，主要表現(xiàn)在土壤有效氮和有效鉀含量增加，這是由于苜蓿能增加土壤有機(jī)質(zhì)的積累[2，5]。苜蓿草的根瘤菌有很強(qiáng)的固氮作用，可作為一種重要的氮素來源，但根瘤菌在固氮過程中加速土壤磷的風(fēng)化，促進(jìn)植物對(duì)磷的吸收[6]，在生長(zhǎng)中應(yīng)注意做好磷肥增施工作。試驗(yàn)第1年各玉米間作處理玉米的產(chǎn)量均低于對(duì)照，試驗(yàn)第2年各大豆間作處理均略高于對(duì)照，間作可以增加主作物產(chǎn)量，但是否增加及增產(chǎn)幅度與間作模式和間作時(shí)間有關(guān)。

在黑龍江省林區(qū)的坡耕地上實(shí)行林草間作模式，既可以防止水土流失，又有利于畜牧業(yè)的發(fā)展。以往間作研究大多集中在間作的環(huán)境效應(yīng)方面，而對(duì)不同間作模式及其經(jīng)濟(jì)效益的對(duì)比研究較少，因此不利于為林區(qū)坡耕地提供資源高效和經(jīng)濟(jì)可行的間作模式。

4 結(jié)論

本研究通過對(duì)黑龍江省林區(qū)7°坡地上的糧食作物(玉米和黃豆)與苜蓿等高間作種植研究發(fā)現(xiàn)，糧食間作模式可以有效提高單位面積糧食作物的產(chǎn)量和土壤養(yǎng)分含量，同時(shí)還可以獲得一定量的牧草，有助于當(dāng)?shù)匦竽翗I(yè)的發(fā)展。試驗(yàn)第1年4種間作模式的糧食產(chǎn)量低于對(duì)照，隨著年限的延長(zhǎng)，第2年間作的糧食產(chǎn)量高于對(duì)照，但差異不明顯，產(chǎn)量較單作模式增加0.56%～3.6%。4種糧草間作模式單位面積純收益均高于對(duì)照，其中以2壟苜蓿4壟糧食間作種植模式的綜合增產(chǎn)效果最佳。

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