屈洋 王可珍 康軍科 梁福琴

摘要：旨在為蘋果幼園生產(chǎn)大豆提供依據(jù)。以‘秦豆12’為材料，果樹行間套種5行（處理1）、4行（處理2）和3行（處理3）并以不套種為對(duì)照，探究不同處理?xiàng)l件下的大豆產(chǎn)量、農(nóng)田土壤特性、雜草數(shù)量和農(nóng)田小氣候。結(jié)果表明：1齡、2齡和3齡果園中處理1、處理2和處理3產(chǎn)量分別最高，且隨著樹齡的增加，同一處理產(chǎn)量邊際效應(yīng)降低；與不套種大豆相比，套種大豆可使土壤容重降低8.33%，土壤含水量增加13.08%，土壤有機(jī)質(zhì)、速效N和速效K分別提高16.67%、20.33%和9.35%，雜草減少58.10%和相對(duì)濕度增加4.47%，并可實(shí)現(xiàn)160.90%的利潤(rùn)率。蘋果幼園套種大豆具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效應(yīng)，1齡果園行間套種5行、2齡果園行間套種4行和3齡果園行間套種3行具有明顯的產(chǎn)量和效益優(yōu)勢(shì)。

關(guān)鍵詞：蘋果幼園；大豆；種植模式；套種；產(chǎn)量；農(nóng)田環(huán)境

中圖分類號(hào)：S318文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：cjas20200100005

Young Apple Orchard Intercropping Soybean： Effects on Soybean Yield and Farmland Environment

Qu Yang1， Wang Kezhen1， Kang Junke1， Liang Fuqin2

（1Baoji Academy of Agricultural Sciences， Qishan 722499， Shannxi， China； 2Yanan Institute of Agricultural Sciences， Yanan 716000， Shannxi， China）

Abstract： The aim is to provide a theoretical basis for soybean production in the young apple orchards.‘Qindou 12’was used as material， and three treatments were set up， including intercropping 5 rows soybean（treatment 1）， intercropping 4 rows soybean （treatment 2）， intercropping 3 rows （treatment 3） and no intercropping as the control （CK）. The soybean yield， soil traits， weed amount， and agricultural microclimate were studied in different treatment conditions. Results showed that treatment 1， treatment 2， treatment 3 had the highest yield in 1- year， 2- year， 3- year orchard， respectively. The yield marginal effect of the same treatment decreased as apple tree-age increased. Compared with CK， intercropping soybean in apple orchard decreased soil volume weight by 8.33%， increased soil moisture content by 13.08%， improved soil organic matter， available N， and available K by 16.67%， 20.33%， and 9.35%， respectively， reduced weed amount by 58.10%， increased the relative humidity by 4.47%， and obtained 160.90% of profit rate. Intercropping soybean in young apple orchard had obvious economic benefit and ecological efficiency， and significant advantages of yield and benefit were found when intercropping 5 rows soybean in 1-year orchard， intercropping 4 rows soybean in 2-year orchard， and intercropping 3 rows soybean in 3-year orchard.

Keywords： Young Apple Orchard； Soybean； Planting Pattern； Intercropping； Yield； Farmland Eenvironment

0引言

蘋果是中國(guó)重要的果樹種類之一，具有營(yíng)養(yǎng)豐富、經(jīng)濟(jì)與儲(chǔ)藏價(jià)值高，其主要種植在渤海灣地區(qū)、黃河古道地區(qū)，黃土高原地區(qū)和西南高原地區(qū)[1]。土壤肥沃的渭北黃土高原地區(qū)，以其光照足、海拔高等優(yōu)越的自然條件造就了“色澤艷麗、果肉香脆、酸甜適度、耐儲(chǔ)運(yùn)”的優(yōu)質(zhì)蘋果[2]。近年來(lái)，渭北黃土高原地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，果園面積達(dá)到59.75萬(wàn)hm2，新增蘋果面積年均0.7萬(wàn)hm2，成為該地區(qū)果農(nóng)收入的重要來(lái)源[3]。目前，隨著老齡蘋果園的升級(jí)改造和新建蘋果園的標(biāo)準(zhǔn)化管理，矮砧標(biāo)準(zhǔn)化果園建設(shè)成為主導(dǎo)模式。這種模式種植行株距較寬，地面空隙較大，有利于機(jī)械化管理和自然資源的高效利用，但是單一的種植模式使投入成本增加、資源利用效率低和生態(tài)效益不明顯，投入與產(chǎn)出的矛盾較為突出，未掛果的幼齡果園更甚。提高蘋果幼園的資源利用的效率，對(duì)于推進(jìn)蘋果產(chǎn)業(yè)的未來(lái)發(fā)展具有重要意義。在果園中套種大豆[4]、套種豌豆、套種蠶豆、套種綠豆、套種苦蕎等[5]均可提高果園的經(jīng)濟(jì)收益；果園套種菜用大豆可改善果樹生長(zhǎng)發(fā)育的環(huán)境、增加種植收益[6]；火龍果園套種大豆可使土壤有機(jī)質(zhì)提高36.61%～42.62%，并可降低火龍果園溫度改善微生態(tài)環(huán)境，提高經(jīng)濟(jì)收益達(dá)到17.86%～24.93%[7]；枇杷園套種大豆可改善土壤肥力，全N、全P、全K均有所增加，并能促進(jìn)枇杷幼樹生長(zhǎng)，改善枇杷果品品質(zhì)[8]。增加蘋果園掛果前收益是提升渭北地區(qū)蘋果產(chǎn)業(yè)發(fā)展的助力，利用農(nóng)作系統(tǒng)是提升蘋果幼園前期收益的有效途徑[9]。目前，果園套種大豆是增加蘋果幼園前期收益的主要途徑[10-13]，不同幼齡蘋果園套種大豆條件下的高效種植模式以及對(duì)果園微生態(tài)環(huán)境的影響鮮見(jiàn)報(bào)道。本研究選擇‘秦豆12’為試驗(yàn)材料，依據(jù)矮砧標(biāo)準(zhǔn)化蘋果幼園為基礎(chǔ)，探索不同幼齡蘋果園套種大豆的高效種植模式及生態(tài)效應(yīng)，為渭北蘋果種植區(qū)套種大豆提供理論及技術(shù)參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2018年在寶雞市千陽(yáng)縣南寨村（N 34.66°，E 107.18°，海拔883 m）標(biāo)準(zhǔn)化果園內(nèi)進(jìn)行（行距3.5 m，株距1 m）。參試大豆品種為‘秦豆12’、種子來(lái)自寶雞市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究院。試驗(yàn)區(qū)年日照時(shí)數(shù)2122.2 h，年平均氣溫10.8℃，年均降水量653 mm；土壤為黃綿土，0～ 20 cm土層土壤有機(jī)質(zhì)16.0 g/kg，全氮1.06 g/kg，有效磷22.7 mg/kg，速效鉀228 mg/kg和pH 8.06。

1.2試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1～3齡果樹行間種植大豆。處理1：果樹行間套種5行，小區(qū)面積9 m2（1.6 m×5 m）；處理2：果樹行間套種4行，小區(qū)面積6 m2（1.2 m×5 m）；處理3：果樹行間套種3行，小區(qū)面積4 m2（0.8 m×5 m）：CK：果樹行間不播種。隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，行距40 cm，株距15 cm。果園完成追肥和除草作業(yè)后趁墑播種，大豆苗期進(jìn)行一次中耕除草后全生育期不追肥不除草，其他管理方式等同于大田。

1.3測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.3.1產(chǎn)量的邊際效應(yīng)在大豆成熟期，各處理分邊行和內(nèi)行隨機(jī)選取10株風(fēng)干后測(cè)定籽粒產(chǎn)量，并全區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)。產(chǎn)量邊際效應(yīng)指數(shù)計(jì)算公式如式（1）～（3）[14]。

1.3.2土壤水分及養(yǎng)分含量測(cè)定大豆收獲40天后采用環(huán)刀法測(cè)定0～20 cm土層土壤容重，含水量和總孔隙度。采集0～20 cm土層土壤，每小區(qū)隨機(jī)選取3個(gè)樣點(diǎn)，混勻土樣，依據(jù)鮑士旦[15]方法室內(nèi)測(cè)定有機(jī)質(zhì)、速效N、速效P和速效K。

1.3.3雜草及小氣候測(cè)定大豆花莢期于10：00時(shí)測(cè)定每小區(qū)行間雜草數(shù)量，然后計(jì)算雜草數(shù)，計(jì)算公式如式（4）。

大豆花莢期于14：00時(shí)分別測(cè)定大豆田和裸地0～ 20 cm的地溫、空氣相對(duì)濕度和室外溫度。

1.3.4效益分析成熟期對(duì)不同種植模式的大豆全區(qū)收獲計(jì)產(chǎn)，脫粒曬干后，按市場(chǎng)均價(jià)價(jià)格計(jì)算。種子，化肥、農(nóng)藥、人工等成本按實(shí)際支出計(jì)算。利潤(rùn)為產(chǎn)值扣除生產(chǎn)成本所得。

1.4數(shù)據(jù)處理

采用Excel 2010進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和分析，利用DPS 7.05進(jìn)行方差分析和Duncan法多重比較（P<0.05）。

2結(jié)果與分析

2.1不同種植模式的產(chǎn)量效應(yīng)

蘋果幼園行間套種大豆的產(chǎn)量效應(yīng)見(jiàn)表1。1齡果園中，套種大豆平均產(chǎn)量2625.8 kg/hm2，其中處理1產(chǎn)量與其他處理差異顯著（P<0.05），其次是處理2；2齡果園中，套種大豆平均產(chǎn)量2497.4 kg/hm2，其中處理2產(chǎn)量與其他處理差異顯著（P<0.05），其次是處理1；3齡果園中，套種大豆平均產(chǎn)量2384.65 kg/hm2，其中處理3產(chǎn)量與其他處理差異顯著（P<0.05），其次是處理2。

表2表明，1～3齡果園中，處理3的產(chǎn)量邊際效應(yīng)最大（P<0.05），平均為33.82%，其次是處理2（14.34%），處理1最低（8.92%）；隨著樹齡的增加，同一處理產(chǎn)量邊際效應(yīng)指數(shù)降低，處理3邊際效應(yīng)指數(shù)降低最少1.1個(gè)點(diǎn)（CV=1.63），處理2為9.01個(gè)點(diǎn)（CV=31.41），處理1最多為9.92個(gè)點(diǎn)（CV=55.81）。

2.2不同種植模式的生態(tài)效應(yīng)

2.2.1對(duì)土壤物理性狀及養(yǎng)分含量的影響不同處理的土壤容重、含水量和總孔隙度較對(duì)照差異顯著（表3）。不同處理土壤容重平均為1.03 g/cm3，較對(duì)照降低8.33%；土壤含水量平均為15.97%，較對(duì)照增加13.08%；平均總孔隙度為53.67%，較對(duì)照增加7.33%。

不同處理的土壤養(yǎng)分與對(duì)照存在差異（P<0.05），不同處理的平均土壤有機(jī)質(zhì)含量為17.97 g/kg，較對(duì)照增加16.67%；速效N為108.9 mg/kg，較對(duì)照增加20.33%；速效K為296.33 mg/kg，較對(duì)照增加9.35%；速效P為14.47 mg/kg，較對(duì)照減少32.40%（表3）。

2.2.2對(duì)果園微生態(tài)環(huán)境的影響不同樹齡套種大豆可顯著抑制雜草生長(zhǎng)（表4），不同處理雜草數(shù)量比對(duì)照減少38.57%～75.71%（P<0.05），不同處理平均雜草數(shù)量較對(duì)照減少58.10%。

氣溫、地溫和相對(duì)濕度也受到影響（表4），其中不同處理平均氣溫30.5℃，較對(duì)照降低5.57%；平均地溫為28.47℃，較對(duì)照降低5.43%；平均相對(duì)濕度為64.1%，較對(duì)照增加4.47%。

2.3不同種植模式的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)

不同幼齡蘋果園最優(yōu)種植模式的種植效益見(jiàn)表5。不同處理在1～3齡蘋果幼園產(chǎn)值明顯，1～3齡總產(chǎn)值31229.4元/hm2，平均產(chǎn)值10409.8元/hm2，且對(duì)照在果園幼齡期間沒(méi)有實(shí)際收入，處理的產(chǎn)值增加明顯。不同處理的總利潤(rùn)為19259.4元/hm2，平均利潤(rùn)為6419.8元/hm2，實(shí)現(xiàn)平均利潤(rùn)率160.90%，效益明顯。

3討論

3.1不同幼齡蘋果園套種大豆的高效種植模式

果園建成初期幼樹樹體小，果園內(nèi)有大量的空隙空間和自然資源可供利用來(lái)提高果園前期的收益，對(duì)于矮砧的標(biāo)準(zhǔn)化蘋果園，定植后3齡后就開始掛果，1～ 3齡蘋果園前期投入大、生產(chǎn)成本高[16]，選擇合適的作物和研發(fā)高效的種植模式是增加這一時(shí)期收益的關(guān)鍵。本研究表明，定植后1齡蘋果園套種5行大豆、2齡蘋果園套種4行大豆、3齡蘋果園套種3行大豆具有一定的比較優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明不同幼齡蘋果園套種大豆高效種植模式存在差異，樹體的增長(zhǎng)可限制套種大豆的高效模式，且隨著樹體的增長(zhǎng)蘋果幼園套種大豆的高效模式不是唯一的。不同幼齡蘋果園套種大豆的邊際效應(yīng)存在差異，隨著樹齡的增加同一處理的邊際效應(yīng)不斷下降，處理1和處理2下降最明顯，表明樹體的增加會(huì)導(dǎo)致大豆邊行對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)逐漸減弱；處理3下降較弱，表明1～3齡樹體的增加對(duì)處理3的影響不顯著，這一結(jié)果可能與隨著樹齡的增加幼樹和大豆的對(duì)光熱資源[17]、土壤養(yǎng)分資源[18]和土壤水分資源[19]的競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)。

3.2不同幼齡蘋果園套種大豆的土壤環(huán)境

土壤是植物生長(zhǎng)的載體，良好的土壤環(huán)境是植物生長(zhǎng)發(fā)育的前提[20]。本研究表明，蘋果幼園套種大豆可形成一個(gè)良性的農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)，大豆依靠自身根系的穿插、擠壓優(yōu)勢(shì)[21]，可使果園耕層土壤容重降低、孔隙度增加，從而提高了田間的土壤含水量，有利于果園涵養(yǎng)水源。同時(shí)，蘋果幼園套種大豆可增加幼樹行間的植生覆蓋、成熟后枯葉、秸稈和根茬覆蓋為土壤微生物創(chuàng)造了良好的發(fā)育環(huán)境，可使果園的土壤有機(jī)質(zhì)和有效養(yǎng)分增加，其中速效N增加可能與大豆自身根瘤固氮作用[22]和蘋果幼樹對(duì)大豆根區(qū)氮素競(jìng)爭(zhēng)有關(guān)[23]，速效K的增加可能與套種大豆降低了土壤的pH增加了K的移動(dòng)性和溶解性有關(guān)[24]。但是，速效P含量降低可能與大豆對(duì)P元素的需求較多有關(guān)[25]。

3.3不同幼齡蘋果園套種大豆的氣候環(huán)境及效益

農(nóng)田小氣候是植物生長(zhǎng)的外在環(huán)境，優(yōu)良的環(huán)境條件是提高植物的產(chǎn)量和品質(zhì)的基礎(chǔ)[26]。本研究表明，蘋果幼園套種大豆可提高果園的相對(duì)濕度，降低氣溫和耕層地溫，有效的緩解高溫?zé)岷?duì)果園造成的生長(zhǎng)停滯[27]。通過(guò)套種大豆和雜草的種間競(jìng)爭(zhēng)作用[28]，可有效抑制雜草的生長(zhǎng)和繁殖，減少單位面積上雜草的發(fā)生量，降低了蘋果幼園的除草成本。同時(shí)，蘋果幼園套種大豆可增收一季大豆，且投入少，成本低，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，對(duì)于增加幼齡蘋果園收益具有重要作用。由于樹齡的不斷增長(zhǎng)導(dǎo)致行間遮蔭效果不斷加劇[29]、大豆和果樹的根系重疊[30]、使蘋果幼樹和大豆對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)惡化[31]，且果園管理以及機(jī)械化操作的要求[32]，建議3齡以上開始掛果的矮砧標(biāo)準(zhǔn)化蘋果園不套種大豆。

4結(jié)論

蘋果幼園套種大豆可使農(nóng)田土壤容重降低8.33%、分別增加土壤水分、有機(jī)質(zhì)和農(nóng)田相對(duì)濕度13.08%、16.67%和4.47%，并可使農(nóng)田雜草減少58.10%，可有效改善農(nóng)田土壤特性和農(nóng)田微環(huán)境；1齡/ 5行、2齡/4行和3齡/3行產(chǎn)量分別為2750.70kg/hm2、2564.10 kg/hm2和2497.55 kg/hm2，可實(shí)現(xiàn)160.90%的平均利潤(rùn)率，具有明顯的產(chǎn)量和效益優(yōu)勢(shì)。

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