單間作種植模式對(duì)色素萬壽菊農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響

孫佳明，孫永民，安曉芹 ，史金寶，韓文杰

（1.新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)林學(xué)與風(fēng)景園林學(xué)院，烏魯木齊 830052；2.新疆維吾爾自治區(qū)花卉業(yè)管理中心，烏魯木齊 830000；3.晨光生物科技集團(tuán)莎車有限公司，莎車 844700）

萬壽菊（Tagetes erectaL.）屬菊科萬壽菊屬一年生草本植物，按用途可分為觀賞萬壽菊、色素萬壽菊，后者因花中葉黃素含量較高，為葉黃素生產(chǎn)的主要原料。葉黃素色澤鮮艷、著色力強(qiáng)、安全無毒、富含營養(yǎng)，被廣泛應(yīng)用于食藥、化妝品、禽類飼料等領(lǐng)域[1-2]。截至2019年，喀什以及和田地區(qū)色素萬壽菊種植面積超過1萬hm2，新疆色素萬壽菊產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊[3]。種植模式是影響作物生長狀況和產(chǎn)量的重要因素之一，色素萬壽菊單作栽培相關(guān)研究集中于合理種植密度及種植規(guī)格的設(shè)置與篩選[4-5]。為追求單位面積生物積累量及經(jīng)濟(jì)效益的最大化，抵御病蟲害發(fā)生，展開了色素萬壽菊與玉米[6]、小麥[7]、香瓜[8]等套作，與當(dāng)歸[9]、馬鈴薯[10]等間作的綜合效益評(píng)價(jià)研究。本研究以色素萬壽菊單作為參照，對(duì)不同樹齡巴旦木、核桃與色素萬壽菊間作模式的綜合效益進(jìn)行評(píng)估，以期為生產(chǎn)中色素萬壽菊種植模式的選擇提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于新疆喀什地區(qū)莎車縣烏達(dá)力克鄉(xiāng)歐爾達(dá)霍依拉村（東經(jīng)38°32'，北緯77°10'），具有暖溫帶大陸干旱氣候特點(diǎn)，四季分明，溫差較大，年均氣溫11.7 ℃，極端高溫41.5 ℃，極端低溫-24.1 ℃，年均日照時(shí)數(shù)2 860.3 h，熱量豐富，年均降水量53.3 mm，多集中在春、夏兩季，年均風(fēng)速1.5 m/s，風(fēng)向多為西北風(fēng)，田間灌溉方式為漫灌[11]。

1.2 試驗(yàn)材料

供試色素萬壽菊種子由晨光生物科技有限公司提供，2020年3月初于塑料大棚內(nèi)苗床播種，真葉3～4對(duì)時(shí)移栽定植于各處理田間。單作、間作模式下色素萬壽菊均采用單壟雙行錯(cuò)位種植，色素萬壽菊品種為“美國5號(hào)”，間作作物巴旦木品種為“扁嘴紙皮”，核桃品種為“新早豐”。

1.3 試驗(yàn)方法

采用隨機(jī)區(qū)組試驗(yàn)設(shè)計(jì)，分別進(jìn)行色素萬壽菊單作及與9年生、12年生、15年生3種樹齡的巴旦木、核桃間作，其中單作色素萬壽菊在全光照下生長，6種果樹間作模式行間均種植4壟植株，邊壟與樹干間距為0.8 m，中壟與樹干間距為1.8 m，各間作模式分邊壟、中壟2種處理，共13個(gè)處理，各處理在壟中部隨機(jī)選擇5株長勢一致、健壯無病蟲害的色素萬壽菊掛牌觀測，重復(fù)3次。各處理種植模式如表1所示。

表1 各處理單、間作種植模式

1.4 項(xiàng)目測定

1.4.1 冠層微氣候測定 使用179-DTH溫濕度記錄儀測定溫度、濕度。使用Digital Lux Meter光合記錄儀測定光照強(qiáng)度。

1.4.2 農(nóng)藝性狀測定 盛花期觀測并記錄各處理植株的冠幅、株高、莖粗、各級(jí)分枝數(shù)、葉數(shù)、葉寬、葉長、葉綠素相對(duì)含量（SPAD值），以及各處理單株花朵數(shù)、花朵橫徑、花朵縱徑、花朵鮮重、花朵干重、葉黃素含量。

1.4.3 間作樹種產(chǎn)量測定 果實(shí)成熟采收期測定不同間作模式下核桃、巴旦木的產(chǎn)量與經(jīng)濟(jì)效益。

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Excel 2010軟件整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，使用SPSS 17.0軟件進(jìn)行顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊冠層微氣候的影響

由表2可知，9年生巴旦木間作邊壟與中壟冠層溫度、濕度無顯著性差異，12年生巴旦木間作邊壟冠層溫度、濕度均顯著高于中壟，15年生巴旦木間作中壟及3種樹齡核桃間作中壟冠層溫度均高于其邊壟0.5～1.0 ℃。兩樹種同樹齡間作冠層濕度均表現(xiàn)為邊壟高于中壟0.5%～5.4%。冠層光照強(qiáng)度則相反，邊壟均低于中壟464～2 667 lx，其中，隨樹齡即樹體冠幅依次增加，兩樹種間作模式下同壟植株冠層光照強(qiáng)度均依次遞減，此外，當(dāng)樹齡為9年生、12年生時(shí)，兩樹種同樹齡間作邊壟與邊壟間、中壟與中壟間冠層光照強(qiáng)度均較為接近，而15年生核桃間作邊壟光照強(qiáng)度僅為同齡巴旦木間作邊壟的46%，中壟光照強(qiáng)度為巴旦木中壟的69%，單作模式植株冠層光照強(qiáng)度顯著高于各間作處理，達(dá)12 333.33 lx。

表2 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊冠層微氣候的影響

2.2 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊農(nóng)藝性狀的影響

由表3可知，單作植株冠幅最小，為38.7 cm，12年生巴旦木間作中壟冠幅最大，為49.5 cm，其邊壟次之。單作模式植株較矮，僅高于15年生核桃間作邊壟與中壟2個(gè)處理。單作模式莖粗顯著低于其它處理，15年生巴旦木間作邊壟莖粗最大，為1.61 cm，顯著高于其它處理0.06～0.31 cm。15年生巴旦木間作邊壟與中壟一級(jí)分枝數(shù)顯著高于其它處理，9年生巴旦木間作邊壟與中壟一級(jí)分枝數(shù)最少，均為15.1個(gè)。單作植株二級(jí)分枝數(shù)最多，為59.0個(gè)，9年生巴旦木間作邊壟與中壟二級(jí)分枝數(shù)顯著低于其它處理。隨間作樹種樹齡增加，巴旦木間作同壟色素萬壽菊冠幅、二級(jí)分枝數(shù)均呈先增后減的趨勢，株高依次降低，莖粗依次增加，一級(jí)分枝數(shù)依次增加。3個(gè)樹齡的核桃間作模式中，15年生核桃間作邊壟及中壟整體冠幅相對(duì)較大，莖較粗，但植株較矮。

表3 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊冠幅及莖稈生長的影響

由表4可知，9年生巴旦木間作邊壟葉數(shù)最少，為53.8枚，單作模式、12年生巴旦木間作邊壟、15年生巴旦木間作邊壟葉數(shù)顯著高于其它處理。9年生巴旦木間作邊壟葉長最短，為6.08 cm，15年生核桃間作邊壟、12年生巴旦木間作中壟葉長均顯著高于其它處理。單作葉寬最窄，為1.26 cm，15年生核桃間作邊壟葉寬顯著高于其它處理。12年生核桃間作邊壟葉綠素相對(duì)含量最低，為37.6，9年生巴旦木間作中壟葉綠素相對(duì)含量顯著高于其它處理，兩樹種間作葉綠素相對(duì)含量均以中壟顯著高于邊壟1.6～8.8。隨間作樹種樹齡增加，巴旦木間作邊壟及中壟植株的葉數(shù)、葉長均呈遞增的趨勢，葉寬則相反，核桃間作中壟及邊壟葉長、葉綠素相對(duì)含量均呈遞增的趨勢。

表4 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊葉片生長的影響

由表5可知，單株花朵數(shù)以15年生巴旦木間作邊壟最高，為75.1朵/株，9年生巴旦木間作邊壟最低，為53.8朵/株。15年生核桃間作邊壟花朵橫徑最長，為9.9 cm，12年生核桃間作邊壟最短，為8.2 cm。15年生核桃間作中壟花朵縱徑最長，為4.2 cm，9年生巴旦木間作邊壟最短，為2.4 cm。花朵鮮重以9年生巴旦木間作中壟最高，為28.1 g，9年生核桃間作中壟最低，為16.6 g。12年生核桃間作中壟花朵干重最高，為15.8 g，15年生巴旦木間作邊壟最低，為12.5 g。葉黃素含量以15年生核桃間作邊壟最高，為15.6 %，單作模式次之，9年生核桃間作中壟最低，為11.3 %。隨間作樹種樹齡增加，核桃間作各處理單株花朵數(shù)、花朵鮮重、葉黃素含量呈遞增的趨勢。同一樹種同樹齡間作，單株花朵數(shù)、縱徑多以中壟顯著高于邊壟，或中壟與邊壟間無顯著性差異。

表5 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊花朵生長的影響

2.3 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊及其間作樹種產(chǎn)量的影響

由表6可知，單作模式色素萬壽菊定植密度最高，達(dá)45 000株/hm2，單株花朵數(shù)僅次于15年生核桃間作模式，花朵平均鮮重為23.6 g，產(chǎn)量較高，為59 850 kg/hm2。各間作模式色素萬壽菊定植密度均為40 500株/hm2。15年生核桃間作模式單株花朵數(shù)最高，達(dá)68.4朵/株，9年生核桃間作模式最低，為42.6朵/株。9年生巴旦木間作模式花朵鮮重最高，為26.7 g，9年生核桃間作模式最低，為17.1 g。15年生核桃間作模式單株產(chǎn)量最高，為1.56 kg/株，9年生核桃間作模式最低，為0.73 kg/株。同一樹種間作，隨間作樹種樹齡增加單株花朵數(shù)均依次遞增。核桃間作模式中，隨樹齡增加花朵平均鮮重、單株產(chǎn)量、產(chǎn)量依次遞增，其中，15年生核桃間作模式單株產(chǎn)量達(dá)1.56 kg/株、產(chǎn)量達(dá)63 180 kg/hm2。

表6 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊產(chǎn)量的影響

由表7可知，同一間作樹種隨樹齡增加定植密度依次遞減，但單果重、結(jié)果數(shù)、單株產(chǎn)量以及產(chǎn)量均依次遞增，且差距較大，其中15年生巴旦木產(chǎn)量達(dá)1 608.46 kg/hm2，為9年生巴旦木產(chǎn)量的2.2倍，15年生核桃產(chǎn)量達(dá)912.06 kg/hm2，為9年生核桃產(chǎn)量的1.5倍。

表7 不同種植模式對(duì)間作樹種果實(shí)產(chǎn)量的影響

2.4 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊及其間作樹種生產(chǎn)效益的影響

結(jié)合不同種植模式色素萬壽菊及間作樹種的定植密度、產(chǎn)量、生產(chǎn)成本、收購價(jià)計(jì)算可知，單作模式色素萬壽菊的生產(chǎn)成本為5 400元/hm2，鮮花銷售金額為53 865.0 元/hm2。6種間作模式中色素萬壽菊的生產(chǎn)成本均為4 860元/hm2，但鮮花銷售金額受產(chǎn)量影響差距較大，在26 608.5元/hm2～56 862.0元/hm2之間，兩間作樹種隨樹齡遞增，田間定植密度遞減，產(chǎn)量遞增，巴旦木的生產(chǎn)成本自4 500元/hm2降至3 375元/hm2，其產(chǎn)品銷售金額由8 674.6元/hm2增至19 301.5元/hm2，核桃的生產(chǎn)成本由1 200元/hm2降至900元/hm2，其產(chǎn)品銷售金額由4 882.2元/hm2增至7 296.5元/hm2。7種種植模式中色素萬壽菊單作模式收入為48 465.0元/hm2，15年生巴旦木間作色素萬壽菊模式收入最高，達(dá)61 367.5元/hm2，9年生核桃間作色素萬壽菊模式收入最低，為25 430.7元/hm2。

表8 不同種植模式對(duì)色素萬壽菊及其間作樹種生產(chǎn)效益的影響

3 討論

間套作是新疆南疆林果集約化生產(chǎn)地區(qū)普遍采用的種植方式，發(fā)展林下經(jīng)濟(jì)已成為調(diào)整優(yōu)化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收的重要途徑。合理的間作配置可平衡樹體與農(nóng)作物在光能、水肥上的爭奪與競爭，優(yōu)化果農(nóng)間作模式實(shí)現(xiàn)雙贏是提高土地產(chǎn)出率的關(guān)鍵[12]。

光照強(qiáng)度對(duì)于萬壽菊的生長發(fā)育發(fā)揮著重要作用，周志凱等[13]研究發(fā)現(xiàn)遮光導(dǎo)致萬壽菊花朵數(shù)量顯著減少，嚴(yán)重影響了花卉品質(zhì)；嚴(yán)道崎等[14]研究發(fā)現(xiàn)柳樹下花總產(chǎn)量、葉黃素隨著郁閉度增大而降低。本研究表明巴旦木、核桃間作模式中隨間作樹種樹齡增加色素萬壽菊單株花朵數(shù)依次遞增，表明間作樹種一定范圍的遮陰有利于花芽分化，這與前人研究結(jié)果相反，推測與遮光措施或樹形冠幅不同的間作樹種所提供的光照強(qiáng)度條件不同，以及供試萬壽菊品種間生態(tài)習(xí)性存在差異有關(guān)。此外，單作模式色素萬壽菊葉黃素含量高于各間作模式，再次證實(shí)光照強(qiáng)度大促進(jìn)花中葉黃素合成。

色素萬壽菊在單作模式中每公頃定植株數(shù)比間作模式中多4 500株，鮮花產(chǎn)量較高，但無間作樹種產(chǎn)出果實(shí)，巴旦木、核桃兩樹種間作模式中雖然林下鮮花產(chǎn)量相對(duì)較低（15年生核桃間作色素萬壽菊模式除外），但間作樹種產(chǎn)出果實(shí)所貢獻(xiàn)的經(jīng)濟(jì)效益隨樹齡遞增而大幅上升，其中9年生、12年生、15年生巴旦木以及15年生核桃間作色素萬壽菊4種模式收入均高于色素萬壽菊單作模式，實(shí)現(xiàn)了增產(chǎn)增收。

4 結(jié)論

本研究表明，巴旦木、核桃間作下植株冠層微氣候因樹種、樹齡、行間位置而異，間作樹種邊壟色素萬壽菊冠層較中壟光照弱、溫度低、濕度大、葉綠素相對(duì)含量低。樹齡增至15年色素萬壽冠層光照驟降，但溫濕度變化幅度不大，林下較低的光照強(qiáng)度條件增加了色素萬壽菊單株花朵數(shù)，但不利于花朵干重、葉黃素含量增加。7種種植模式中以15年生巴旦木間作色素萬壽菊模式經(jīng)濟(jì)效益最高，15年生核桃間作色素萬壽菊模式次之，建議在生產(chǎn)中推廣應(yīng)用。