廣西喀斯特地區(qū)花椒套種大豆對(duì)花椒生理特性的影響

靳文戈 沈康龍 郝俊霄 甘鳳瓊 黃榮韶 李良波

摘要：廣西喀斯特地形廣布，石漠化問題嚴(yán)重影響當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展。在喀斯特地區(qū)發(fā)展合理的復(fù)合種植模式既能帶來明顯的經(jīng)濟(jì)效益，又能對(duì)石漠化治理產(chǎn)生積極作用。大豆是廣西喀斯特地區(qū)常見的經(jīng)濟(jì)作物，花椒的引進(jìn)及推廣也成為喀斯特地區(qū)扶貧產(chǎn)業(yè)之一。在花椒生長(zhǎng)早期于行間設(shè)置3種大豆套種密度，分析其對(duì)花椒生長(zhǎng)特性、葉片含水量、光合能力的影響。結(jié)果表明，套作密度大的處理（大豆45株/m^z）花椒葉片含水量較高，植株生長(zhǎng)較好;花椒套種大豆既能獲得大豆短期收益，也具有增強(qiáng)花椒光合作用，促進(jìn)花椒生長(zhǎng)的作用。

關(guān)鍵詞：喀斯特;花椒;大豆;套種;光合

中圖分類號(hào)：S567 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：0439-8114（2020）09-0083-03

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2020.09.016

廣西是中國(guó)喀斯特地形分布最廣闊、石漠化問題最嚴(yán)重的地區(qū)之一，生態(tài)環(huán)境非常脆弱，盡管近年來在石漠化生態(tài)治理方面取得了一定成績(jī)，但總體情況仍不樂觀，嚴(yán)重制約了喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，選擇和栽培適宜的經(jīng)濟(jì)作物，發(fā)展合理、適宜的種植模式，已成為破解廣西喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)發(fā)展問題的重要議題。一般認(rèn)為，能夠治理石漠化的經(jīng)濟(jì)作物需要具備抗凍耐旱，能適應(yīng)石漠化的生長(zhǎng)環(huán)境;采摘利用的部位為葉、花和果實(shí)，不易造成水土流失;具有較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[1]。

花椒（Zanthoxylum bungeanum Maxim.）原產(chǎn)中國(guó)，屬蕓香科植物，為小喬木或灌木，在中國(guó)分布廣闊，約有50個(gè)種植品種[2]，主要分布于四川、云南、貴州等省[3]。花椒作為一種各大菜系中都必不可少的調(diào)味料，深受消費(fèi)者的喜愛，市場(chǎng)廣闊;花椒還具備較高的藥用價(jià)值，研究已發(fā)現(xiàn)花椒含有黃酮、揮發(fā)油、生物堿等多種活性成分，具有抗氧化、降血脂、治療消化不良等多種藥用功效[4]。由于花椒生產(chǎn)成本低，經(jīng)濟(jì)效益高，因此花椒在中國(guó)也是一種重要的經(jīng)濟(jì)樹種，在脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)中起到了重要作用。花椒栽種簡(jiǎn)便，抗早耐貧，種植于坡地還能起到防止水土流失的作用[5]，具有很高的環(huán)境效益，非常適宜在廣西喀斯特地區(qū)推廣栽培。但單一種植花椒行間距大，在生長(zhǎng)前中期行間雜草叢生，除草成本高，加上雨水的沖刷仍易造成水土流失，這樣不僅不能充分利用土地資源，還會(huì)影響花椒生長(zhǎng)[6]。

復(fù)合種植是指在同一田地上種植2種或2種以上的作物，包括間作、套作、混作等種植模式;復(fù)合種植能夠?qū)崿F(xiàn)在時(shí)間和空間上的集約化[7]，有利于充分利用土地，改善土壤以及增加經(jīng)濟(jì)收益。喀斯特地區(qū)可耕作土地稀少、土壤貧瘠，推廣合理的復(fù)合種植模式對(duì)充分利用土地資源，提高經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)展喀斯特地區(qū)農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)具有重要意義。大豆是廣西喀斯特地區(qū)常見的經(jīng)濟(jì)作物，根部具有固氮作用，有助于改良土壤。桂春I號(hào)是廣西育成的大豆新品種，具有高產(chǎn)穩(wěn)定、蛋白質(zhì)含量高以及適應(yīng)能力強(qiáng)的特點(diǎn)[8]。從廣西西南部喀斯特地區(qū)花椒/大豆的套種模式出發(fā)，研究大豆不同種植密度對(duì)主作花椒的生長(zhǎng)、光合特性等生理特性的影響，探索花椒種植前期套種大豆的可能性及適宜的栽培密度，研究結(jié)果為喀斯特地區(qū)發(fā)展高效復(fù)合種植模式提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于廣西壯族自治區(qū)百色市那坡縣城廂鎮(zhèn)永靖村花椒種植示范基地，總面積約10hm²;該地位于桂西南邊睡，地理坐標(biāo)23°26′N、105°52′E，為亞熱帶季風(fēng)氣候，喀斯特地形特征明顯。

1.2 試驗(yàn)材料

花椒品種為九葉青花椒，樹齡為1年;大豆品種為桂春1號(hào)。

1.3 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)以單作花椒的種植模式為對(duì)照（CK），設(shè)置3種處理，花椒行間套作大豆密度27、36、45株/m²，分別標(biāo)記為HD-1、HD-2、HD-3。花椒樹株行距為220cm，在行間用穴播的方式播種大豆種子。2019年4月26日播種大豆，6月7日定株。2019年7月16日從對(duì)照組和處理組中隨機(jī)選取3株花椒樹的健康完整向陽(yáng)葉片，使用LI-6400XT型光合作用測(cè)定儀測(cè)定光合指標(biāo);用卷尺及游標(biāo)卡尺測(cè)定相應(yīng)生長(zhǎng)指標(biāo)，并采集葉片帶回實(shí)驗(yàn)室使用分光光度計(jì)法測(cè)定葉綠素含量，使用烘干法測(cè)定葉片含水量。9月16日，用卷尺及游標(biāo)卡尺再測(cè)定1次相應(yīng)生長(zhǎng)指標(biāo)，計(jì)算增長(zhǎng)量。選擇大豆種植密度最大的處理，待大豆葉片變黃后采收植株，烘干后稱重，計(jì)算理論單產(chǎn)。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用Excel軟件記錄和處理數(shù)據(jù)，再采用SPSS22.0軟件進(jìn)行方差分析及LSD和Duncans檢驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 大豆種植密度對(duì)花椒葉片含水量的影響

不同大豆種植密度對(duì)花椒葉片含水量的影響結(jié)果見圖1。從圖1可以看出，4個(gè)密度處理花椒葉片的含水量，CK與HD-1、HD-2之間差異不顯著，與HD-3之間差異顯著;HD-3與HD-1、HD-2之間差異不顯著。其中葉片含水量較高的密度處理是HD-3，為70.61%，其次是HD-2，為69.75%。可見，花椒行間套種大豆對(duì)提高花椒葉片含水量有一定影響，其中套種密度大的HD-3處理花椒葉片含水量均值高于其他處理，這可能與大豆植株遮蓋了花椒行間的裸露土面，提高了土壤含水量有關(guān)。

2.2 大豆種植密度對(duì)花椒光合特性的影響

不同大豆種植密度對(duì)花椒基本光合能力的影響見表1，對(duì)花椒葉綠素含量的影響見圖2。

從表1可以看出，4個(gè)處理在Pi（胞間CO₂濃度）方面，CK與HD-1、HD-2差異不顯著，與HD-3差異顯著。其中凈光合速率較高的是HD-2，為15.77μmol/（m²·s），其次是CK，為15.36μmol/（m²·s）;氣孔導(dǎo)度較高的密度處理是HD-2，為3.98mol/（m²·s），其次是HD-1，為3.53mol/（m²·s）;胞間CO₂濃度較高的密度處理是HD-3，為453.87μmol/mol，其次是HD-1，為444.53μmol/mol;蒸騰速率較高的密度處理是HD-3，為5.73mmol/（m²·s），其次是HD-2，為5.55mmol/（m²·s）。總體來看，HD-2密度處理下花椒的凈光合速率較高，光合能力也較好。

從圖2可以看出，CK與HD-1、HD-3之間葉綠素。含量差異不顯著，與HD-2之間差異顯著;HD-2與HD-1、HD-3之間葉綠素a含量差異不顯著;4個(gè)處理之間葉綠素b含量差異不顯著;HD-1、HD-2，HD-3之間類胡蘿卜素含量差異不顯著，這3種處理與對(duì)照組CK之間差異顯著。葉綠素a含量較高的密度處理是HD-2，為1.15mg/g，其次是HD-1，為1.09mg/g;葉綠素b含量較高的密度處理是HD-2，為0.38mg/g，其次是HD-1，為0.35mg/g;類胡蘿卜素含量較高的密度處理是HD-2，為0.15mg/g，其次是HD-1和HD-3，為0.14mg/g。綜上所述，花椒+大豆復(fù)合種植模式對(duì)花椒葉片葉綠素b含量影響不大，但有助于提高葉綠素a和類胡蘿卜素的含量，其中HD-2密度處理對(duì)這兩種葉綠素含量影響較大，且各含量均值亦高于其他處理，說明該密度處理在某種程度上對(duì)提高花椒葉片葉綠素含量有一定的幫助。

2.3 高密度處理下大豆的產(chǎn)量

HD-3為密度最高的處理，從已采收并稱量好相應(yīng)指標(biāo)的大豆植株中隨機(jī)選取5株計(jì)算產(chǎn)量，見表2。

從表2可知，HD-3處理下大豆平均單株重28.21g，其中豆英重18.64g，種子重8.93g，每株16.2個(gè)豆英，通過計(jì)算得到每公頃可收獲4019.40kg的大豆種子。

2.4 大豆種植密度對(duì)花椒生長(zhǎng)特性的影響

通過方差同質(zhì)性檢驗(yàn)，各生長(zhǎng)指標(biāo)增長(zhǎng)量顯著性均大于0.05，適合進(jìn)行方差分析，見表3;不同大豆種植密度對(duì)花椒生長(zhǎng)特性的影響見表40

由表4可以看出，4個(gè)密度處理之間花椒的株高、冠幅增長(zhǎng)量差異不顯著;對(duì)照組CK與HD-2、HD-3之間莖基徑增長(zhǎng)量差異不顯著，與HD-1之間差異顯著;HD-1與HD-2、HD-3之間差異不顯著。其中，HD-3密度處理下花椒的平均株高增長(zhǎng)量較高，為24.67cm，其次是HD-1，增高24.00cm;莖基徑增長(zhǎng)量較高的密度處理是對(duì)照組CK，為1.43mm，其次是HD-3，為1.20mm;冠幅增長(zhǎng)量較高的密度處理是HD-3，為0.62m²，其次是對(duì)照組CK，為0.55m²。可以發(fā)現(xiàn)花椒+大豆復(fù)合種植模式對(duì)提高花椒樹株高和冠幅的增長(zhǎng)影響不大，其中HD-2和HD-3兩種密度處理對(duì)花椒莖基徑的增長(zhǎng)影響不大，HD-1對(duì)莖基徑生長(zhǎng)甚至有一定的抑制作用;從均值來看，HD-3密度處理下株高和冠幅增長(zhǎng)量較大。

3 小結(jié)與與討論

花椒與豆科作物套種在一定程度上有助于花椒生長(zhǎng)[9，10]，且套種密度的變化可能影響主作作物的生長(zhǎng)和光合能力[11];葉片含水量會(huì)影響植物的光合作用[12]。在花椒生長(zhǎng)前期套種不同密度的大豆會(huì)對(duì)花椒生長(zhǎng)和光合能力產(chǎn)生不同程度的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，套種大豆提高了花椒葉片含水量，且套種大豆的密度越高，花椒的葉片含水量也高，其中最大密度處理下的花椒葉片含水量高達(dá)70.61%;而較高的葉片含水量有利于植株正常代謝和蒸騰作用，從而促進(jìn)光合作用，進(jìn)而促進(jìn)花椒生長(zhǎng)。試驗(yàn)證明了套種模式下花椒的蒸騰速率和凈光合速率有所提高;也發(fā)現(xiàn)在大豆套種模式下，花椒光合能力有提高，套種密度為36株/m²下花椒的光合能力較好，凈光合速率高達(dá)15.77μmol/（m²·s），且葉綠素含量均較高，可能與花椒行間被大豆植株覆蓋減少了土壤水分蒸發(fā)有關(guān)，這有利于緩解喀斯特地區(qū)干旱脅迫，減輕干旱對(duì)花椒正常生長(zhǎng)的影響。

花椒+大豆套種模式能產(chǎn)生較好的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)效益。花椒園間作同為豆科植物的黃芪比間作小麥、油菜等傳統(tǒng)模式防止水土流失的效果更好，且能獲得更高的收益[10]，在廣西喀斯特地區(qū)具有一定的推廣可行性，試驗(yàn)結(jié)果有望為該地區(qū)復(fù)合種植模式的發(fā)展提供經(jīng)驗(yàn)和參考。

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收稿日期：2020-02-18

基金項(xiàng)目：廣西創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展專項(xiàng)項(xiàng)目（桂科AA18118015）。

作者簡(jiǎn)介：靳文戈（1994-），男，四川德陽(yáng)人，在讀碩士研究生，研究方向?yàn)榭λ固厥卫恚娫挘?8280577001（電子信箱）1527947640@qq.com;通信作者，李良波（1980-），男，湖北仙桃人，副教授，博士，主要從事植物資源與利用研究，（電話）14795511615（電子信箱）llb100@126.com。