高粱與花生和大豆間作對其生物量及產量的影響

王頌宇，梁曉紅，付婷婷，劉 靜，南懷林，曹 雄

（1.山西農業大學經濟作物研究所，山西汾陽 032200；2.襄垣縣北底鄉人民政府農科站，山西襄垣 046200）

高粱作為世界重要的五大谷物之一[1]，因其綜 合抗性強，種植區域廣泛。近幾年山西省重點發展小雜糧，其中，高粱種植面積不斷擴大，從2015 年的5.123 萬hm2發展到2018 年的7.333 萬hm2。在生產實踐中，連年種植高粱導致植株發育變差，產量降低[2]，病蟲害嚴重，土地質量下降。間作作為一種傳統的農業種植模式，可利用不同作物間互惠作用高效利用光、熱、水等資源，減少病蟲害，改善土壤能力，提高作物產量[3]。已有眾多研究表明，豆科禾本科間作模式通過種間競爭與互補協調改善生態環境，如小麥和豌豆[4]、玉米和蠶豆[5]、小麥和蠶豆[6]、玉米和大豆[7]等作物間作，增加了作物產量，表現出比較強的土地生產優勢。高粱與大豆、花生間作屬于典型的禾本科與豆科間作種植。尹學偉等[8]研究認為，高粱大豆間作能增加產量構成因素，提高周年產量及效益。梁曉紅等[9]研究表明，不同高粱大豆間作模式能提高土地生產力，合理的間作模式可提高間作體系的混合經濟產量。目前對高粱花生的間作研究甚少。本研究為了適應目前機械化農機的應用，選取當地廣泛種植的作物品種，采取4∶8間作模式，初步對高粱和大豆、高粱和花生單間作模式下的作物不同部位的干物質量和經濟產量進行研究，探討高粱更合理有效的栽培模式，為能有效增產的同時合理利用土地提供科學依據。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

本研究在山西省汾陽市山西農業大學經濟作物研究所高粱試驗田內進行，試驗區屬于典型的溫帶大陸性氣候，海拔為747.7 m。試驗地土壤為砂壤土，前茬作物為谷子，肥力中等。

1.2 試驗材料

高粱晉雜22 和晉雜34 均由山西農業大學高粱研究所提供，在本地生產中推廣面積最大。高稈晉雜22 密度為105 000 株/hm2，田間生長整齊，抗倒伏能力強，抗病性較強；矮稈晉雜34 密度為150 000 株/hm2，穗位整齊，適宜機械化收獲。花生晉花10 號密度為150 000 穴/hm2；大豆晉豆25 密度為150 000 株/hm2?；ㄉ痛蠖咕缮轿鬓r業大學經濟作物所提供。

1.3 試驗設計

試驗時間為2019 年5 月到9 月，各個作物主要生育時期如表1 所示。

試驗采用隨機區組設計，設置8 個處理，分別為晉雜22 單作（A）；晉雜34 單作（B）；花生單作（C）；大豆單作（D）；晉雜22/花生＝4∶8（E）；晉雜34/花生＝4∶8（F）；晉雜22/大豆＝4∶8（G）；晉雜34/大豆＝4∶8（H），每個處理3 次重復，小區面積為6×5＝30 m2。各作物在每個小區內種植12 行，行距為50 cm。

1.4 測定項目及方法

于高粱拔節期、開花期、灌漿期和成熟期在每個小區隨機選取長勢一致且生長良好的高粱、花生和大豆植株各5 株，分別將莖、葉部位置于烘箱在105 ℃下殺青30 min 后，在80 ℃下烘干樣品到恒質量，測定生物產量。

于成熟期每個小區實收測產，按含水量14%折算經濟產量。

1.5 數據分析

用Excel 2010 進行計算和作圖，用SPSS 24.0進行統計分析，Duncan 新復極差法對測定結果進行方差分析。

2 結果與分析

2.1 高粱與花生大豆間作對高粱干物質積累的影響

從圖1 可以看出，高粱莖干物質量從拔節期到開花期增長較快，開花期到成熟期的過程增長緩慢。拔節期和開花期時，A（晉雜22 單作）與間作高粱差異不顯著；灌漿期和成熟期時，G（晉雜22/大豆）處理間作高粱的莖稈重比A 分別顯著增加29.1%、18.8%。B（晉雜34 單作）處理的莖稈重在拔節期、開花期和成熟期時均高于F（晉雜34/花生）、H（晉雜34/大豆），但差異不顯著。

從圖2 可以看出，高粱葉片干物質量從拔節期到開花期時有較大幅度上升，灌漿期趨于平緩或小幅度下降，成熟期時又有所升高，基本保持在15～20 g。生育期單間作晉雜22 的葉干物質量均差異不顯著。對于晉雜34 來說，H 處理間作高粱的葉干物質量在開花期、灌漿期和成熟期時分別比B、F 處理顯著降低15.4%、12.8%和13.6%；14.1%、20.5%和6.8%；F 處理間作高粱的葉干物質量與B 處理差異不顯著?？梢?，與大豆間作有利于晉雜22 莖生物量的積累；晉雜34/大豆間作抑制晉雜34 葉干物質的積累。

2.2 高粱與花生間作對花生干物質積累的影響

從圖3、4 可以看出，花生莖稈和葉片干物質量從幼苗期到飽果成熟期持續升高，在飽果成熟期時最高。自開花期始間作處理花生的莖葉干物質量均低于單作處理，成熟期達到顯著水平；與C 相比，E、F 處理的間作花生的莖干物質量分別顯著降低27.6%、39.0%，葉干物質重分別顯著降低18.8%、24.4%，說明間作模式抑制花生莖葉干物質的積累。

2.3 高粱與大豆間作對大豆干物質積累的影響

從圖5 可以看出，生育期大豆單作的莖干物質量均高于間作。與D 相比，大豆結莢期時G、H 處理間作大豆的莖干物質量分別顯著降低38.7%、55.1%；鼓粒期時G、H 處理間作大豆的莖干物質量分別降低12.6%、19.3%；成熟期時分別降低14.8%、12.6%。從結莢期到成熟期，D 的莖干物質量增加48.1%，而間作G、H 分別增加106%、181.9%，說明從結莢期開始，間作大豆的生物量積累速率高于單作。

從圖6 可以看出，隨著生育期推進大豆的葉干物質量不斷上升，結莢期到鼓粒期時D 上升幅度較大，達到7.78 g。開花期和結莢期時三個處理的葉干物質量差異不顯著，鼓粒期D 處理的葉干物質量分別比G、H 處理間作大豆顯著提高48.5%和70.2%。

2.4 高粱與花生大豆間作對生物產量和經濟產量的影響

由表2 可知，與相應單作相比，間作作物的生物產量差異均不顯著。與A 相比，G 處理的間作高粱的生物產量提高15.4%；E 處理的間作高粱的生物產量降低0.4%。與B 相比，F、H 處理的間作高粱的生物產量分別降低2.9%、15.8%；F 處理間作高粱的生物產量比H 提高15.3%。E、F 處理間作花生的生物產量比C 分別降低23.2%、31.8%。G、H 處理間作大豆的生物產量比D 分別降低14.7%，14.6%。

表2 高粱/花生、高粱/大豆對成熟期作物生物產量和經濟產量的影響

從經濟產量看，間作高粱的經濟產量顯著低于相應的單作高粱。E、G 處理的間作晉雜22 產量分別達到單作晉雜22 的77.18%、77.91%；F、H 處理的間作晉雜34 產量分別達到單作晉雜34 的76.96%、76.65%。與單作花生的經濟產量相比，E 處理的花生經濟產量顯著降低19.93%，處理F 的花生經濟產量差異不顯著，降低12.02%。間作大豆的經濟產量顯著低于單作大豆，G、H 處理間作大豆的經濟產量比單作分別顯著降低20.24%、16.29%。從混合經濟產量看，晉雜22/大豆、晉雜22/花生的混合經濟產量與單作晉雜22 的經濟產量不顯著，晉雜22/ 大豆的混合經濟產量比單作晉雜22 提高2.66%。晉雜34/大豆、晉雜34/花生的混合經濟產量與單作晉雜34 的經濟產量差異不顯著，分別比單作提高1.62%和0.36%。

3 結論與討論

與相應單作相比，G 處理的間作高粱的生物產量提高15.4%；其他處理的間作作物的生物產量都不同程度降低，但均差異不顯著。王雅梅等[10]在玉米、大豆不同寬幅間作對大豆群體產量影響的研究中得出，間作降低了大豆的地上部生物量，這與本試驗研究的對于大豆的莖、葉干物質量的結果一致。但與晉雜22/大豆間作可提高間作高粱生物產量，這與黃營等[11]研究結果一致?？赡茉蚴歉吡淮蠖归g作中高粱作為優勢作物發揮了一定邊際效應，最終表現為提高了地上部的整株生物產量。劉靈艷[12]研究表明，高粱花生間作降低花生的干物質質量；高硯亮等[13]在玉米與花生間作種植模式下，得到花生干物質積累量較單作明顯下降；劉穎等[14]研究表明，玉米花生間作整個生育期全株花生的干物質積累量顯著低于單作。結果都與本試驗得出花生單作時，有關生物量的各項指標都優于間作一致。晉雜22/大豆的混合經濟產量比晉雜22 單作提高2.66%；晉雜34/大豆、晉雜34/花生的混合經濟產量分別比晉雜34 單作提高1.62%和0.36%，而晉雜34/花生的高粱的生物產量比晉雜34/大豆提高15.3%。因此，綜合分析，晉雜34 適宜與花生間作，晉雜22 適宜與大豆間作。