許豆豆，趙亮，張寧，張永莉，謝章書，李侃，楊丹，覃業(yè)玲，李佳芮，周成軒，朱方歌，劉愛玉，賀云新，周仲華*

（1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128；2.湖南省棉花科學(xué)研究所，湖南 常德 415101）

我國棉區(qū)可分西北內(nèi)陸、長(zhǎng)江流域和黃河流域三大棉區(qū)。多年來，西北內(nèi)陸棉區(qū)憑借獨(dú)特的地理優(yōu)勢(shì)以及氣候條件大力發(fā)展棉花產(chǎn)業(yè)[1-2]。而機(jī)械化程度較低、農(nóng)村勞動(dòng)力逐年減少[3]等問題導(dǎo)致長(zhǎng)江流域棉區(qū)棉花生產(chǎn)成本居高不下、種植面積逐年縮小，農(nóng)民棄棉花而選擇具有高收益作物的現(xiàn)象較普遍。因此，在長(zhǎng)江流域棉區(qū)發(fā)展棉田多熟制種植模式對(duì)促進(jìn)棉花機(jī)械化、輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)，保障棉農(nóng)收益，提高棉農(nóng)生產(chǎn)積極性[4]，平衡發(fā)展我國三大棉區(qū)的棉花生產(chǎn)具有重大意義。

多熟制種植模式能充分利用有限的農(nóng)業(yè)資源，發(fā)揮作物最大生產(chǎn)潛力，在維護(hù)生態(tài)效益和社會(huì)效益的同時(shí)獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。多熟制種植模式可分為復(fù)種、間套作、混作等[5]。其中，間套作是指在同一塊田地上，分行或分帶種植2 種或2 種以上作物的種植方式。與套作相比，間作中不同作物的共生期較長(zhǎng)[6]。通過棉田間作模式利用種間相互作用關(guān)系，可達(dá)到增加土地產(chǎn)出、提高資源利用率、控制病蟲草害等目的[7]。在西北內(nèi)陸棉區(qū)，棗棉間作模式是緩解農(nóng)林爭(zhēng)地矛盾的主要種植結(jié)構(gòu)。楊濤等[8]研究發(fā)現(xiàn)棗棉間作模式下土地當(dāng)量比為1.35，其經(jīng)濟(jì)效益較單作棉花高41.27%，具有明顯的間作優(yōu)勢(shì)。Ai 等[9]的研究表明棗棉間作能夠促進(jìn)棉花光合作用，增加棉花葉面積指數(shù)和凈光合速率等。Liang 等[10]通過設(shè)置棉花-綠豆及氮肥試驗(yàn)，分析結(jié)果顯示間作的土地總產(chǎn)出和經(jīng)濟(jì)效益較單作可顯著提高16.6%～19.8%和31.7%～51.9%。在黃河流域棉區(qū)，棉花-花生模式較為常見。Wang 等[11]發(fā)現(xiàn)棉花-花生間作增產(chǎn)的原因之一是生殖器官生物量積累的增加。在長(zhǎng)江流域棉區(qū)，崔愛花等[12]比較紅壤旱地條件下棉花- 大豆、棉花- 玉米、棉花- 甘薯3 種間作模式對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2016年和2017 年間作棉花鈴數(shù)較單作分別顯著增加32.8%～84.0%、21.8%～73.4%。此外，在長(zhǎng)江流域棉區(qū)，棉花-荷蘭豆模式[13]應(yīng)用較為廣泛。

選擇多種作物進(jìn)行組合，優(yōu)化間作系統(tǒng)，降低農(nóng)田投入獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益，在實(shí)現(xiàn)棉花產(chǎn)業(yè)機(jī)械化、輕簡(jiǎn)化、可持續(xù)發(fā)展中仍有很大潛力。長(zhǎng)江流域棉區(qū)有關(guān)不同間套作模式的研究多集中在栽培技術(shù)方面，而對(duì)帶狀間作模式中棉花產(chǎn)量形成機(jī)理還不清楚。因此，設(shè)置4 種不同間作模式，以單作棉花為對(duì)照，于棉花產(chǎn)量形成期，比較分析不同間作模式下棉花的光合特性、干物質(zhì)積累與分配、產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素，闡述帶狀間作模式下棉花產(chǎn)量形成機(jī)理，篩選出具有較高經(jīng)濟(jì)效益的間作模式，旨在優(yōu)化長(zhǎng)江流域棉區(qū)間作模式的配置，為間作模式在棉田中應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2022 年5 月－11 月在湖南省瀏陽市沿溪鎮(zhèn)湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)教學(xué)科研綜合基地（28°18′N，113°49′E）進(jìn)行。該地區(qū)氣候?yàn)榈湫偷膩啛釒Ъ撅L(fēng)性濕潤(rùn)氣候，基地位于瀏陽河沖積平原，氣候和土壤特點(diǎn)與湖南環(huán)洞庭湖主產(chǎn)棉區(qū)類似，試驗(yàn)期間的平均氣溫為24.10 ℃，降水量為648.96 mm。試驗(yàn)田前茬為油菜，土壤為瀏陽河沖積土壤。

試驗(yàn)采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置4 種間作模式，分別為棉花-辣椒（CCI）、棉花- 菜豆（CBI）、棉花- 花生（CPI）、棉花- 甘薯（CSI），以單作棉花 （MC）為對(duì)照。供試棉花品種為JX0010（特早熟，生育期100 d 左右），由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)棉花研究所提供；辣椒品種為湘研15 號(hào)，菜豆品種為九月寒，購自于湖南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院；花生品種為湘黑小果（特優(yōu)珍稀食用型品種），由湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)旱地作物研究所提供；甘薯品種為普薯32 號(hào)，由湖南省棉花科學(xué)研究所提供。

播種前機(jī)械起壟，壟距為145 cm。每個(gè)小區(qū)種植6 壟，面積為43.5 m2。設(shè)3 個(gè)重復(fù)，共計(jì)15 個(gè)小區(qū)，總面積為652.5 m2。不同模式下棉花與配對(duì)作物的株距和種植密度見表1，田間種植示意圖見圖1。

圖1 不同種植模式示意圖Fig.1 Schematic diagram of different planting systems

表1 不同種植模式下棉花與配對(duì)作物株行配比及種植密度Table 1 Plant row ratios and planting densities of cotton and paired crop under different planting systems

5 月17 日開溝播種棉花、花生，5 月18 日移栽辣椒，5 月26 日播種菜豆、栽插甘薯。6 月30日一次性施肥（在壟面中央開溝，一次性填埋），用復(fù)合肥 （N、P2O5、K2O 質(zhì)量分?jǐn)?shù)均為17%）1 686.67 kg·hm－2左右。7 月初至9 月初及時(shí)采收成熟辣椒，8 月底收獲花生，9 月初收獲菜豆，9 月中旬收獲紅薯，9 月底10 月初收獲棉花。試驗(yàn)中播種、除草、打頂、提蔓、收獲均參照當(dāng)?shù)馗弋a(chǎn)農(nóng)田管理方式進(jìn)行。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.2.1棉花葉面積指數(shù)定。選擇天氣晴朗日，于17：30－19：30 采 用LAI-2200C 冠 層 分 析 儀（LI-Cor，美國）分別在盛蕾期（7 月9 日）、盛花期（7 月28 日）、盛鈴期（8 月20 日）和吐絮期（9 月16 日）測(cè)定各小區(qū)棉花的葉面積指數(shù) （leaf area index,LAI）。先將探頭水平放置于冠層上方，按下測(cè)定按鈕，2 聲蜂鳴后將探頭放于棉花帶地面上，采用斜樣線法取4 個(gè)值，測(cè)量時(shí)儀器保持水平且位于同一高度。各小區(qū)測(cè)定5 個(gè)樣點(diǎn)，取平均值。

1.2.2凈光合速率及葉綠素相對(duì)含量的測(cè)定。選擇晴天，分別在盛蕾期（7 月9 日）、盛花期（7 月28 日）、盛鈴期（8 月20 日）和吐絮期（9 月16 日）利用SPAD-502 PLUS 便攜式葉綠素測(cè)定儀 （柯尼卡美能達(dá)，日本）測(cè)定棉花倒4 葉的葉綠素相對(duì)含量，以土壤作物分析儀器開發(fā)（soil and plant analyzer development, SPAD）儀器讀值（SPAD值）表征葉綠素相對(duì)含量，測(cè)定時(shí)避開棉花葉脈，選取葉片的5 個(gè)點(diǎn)的平均值。每個(gè)小區(qū)分別測(cè)5片葉，取平均值。在每個(gè)時(shí)期測(cè)完葉片SPAD 值后，于8：00－11：00 采用Li-6400XT 便攜式光合作用測(cè)量系統(tǒng)（LI-Cor，美國）分別測(cè)定盛蕾期（7月9 日）、盛花期（7 月28 日）、盛鈴期（8 月20日）棉花倒4 葉和吐絮期（9 月16 日）棉株主莖頂葉的凈光合速率（Pn），每個(gè)小區(qū)各測(cè)定5 片葉，取平均值。

1.2.3干物質(zhì)積累與分配。分別在棉花盛蕾期（7月9 日）、盛花期（7 月28 日）、盛鈴期（8 月20日）和吐絮期（9 月16 日），各小區(qū)隨機(jī)選取3 株代表性棉株，采集棉株地上部樣品，按莖稈、葉片、生殖器官（蕾、花、鈴）分樣，放入105 ℃烘箱殺青30 min，然后在80 ℃條件下烘干至質(zhì)量恒定后稱量。結(jié)果以單株各器官質(zhì)量計(jì)。

1.2.4產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素調(diào)查。于10 月5 日統(tǒng)計(jì)每個(gè)小區(qū)中間4 壟棉花的收獲株數(shù)；并標(biāo)記長(zhǎng)勢(shì)均勻的連續(xù)10 株棉花，統(tǒng)計(jì)鈴數(shù)，計(jì)算單株成鈴數(shù)；在各小區(qū)選取代表性棉株的中部完全吐絮棉鈴，共計(jì)50 個(gè)，測(cè)定鈴重。根據(jù)收獲株數(shù)、單株成鈴數(shù)以及鈴重計(jì)算籽棉產(chǎn)量。軋花后根據(jù)各小區(qū)的皮棉產(chǎn)量計(jì)算衣分。

1.2.5間作模式的優(yōu)劣評(píng)價(jià)方法。參考焦念元等[14]的方法，通過比較棉花偏土地當(dāng)量比（partial land equivalent ratio,PLER）與間作模式中棉花面積占比評(píng)價(jià)間作模式的優(yōu)劣。計(jì)算公式為rpc＝Y(jié)ic/Ymc，式中rpc是間作模式中棉花偏土地當(dāng)量比，Yic和Ymc為分別是間作和單作棉花的籽棉產(chǎn)量。本試驗(yàn)中CCI、CBI 和CSI 模式下棉花面積占比為0.50，CPI 模式下棉花面積占比為0.43。

1.2.6數(shù)據(jù)處理。采用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，利用SPSS 21.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，采用鄧肯多重范圍檢驗(yàn)（鄧肯氏新復(fù)極差法）進(jìn)行差異顯著性分析 （P＜0.05），繪圖用Origin 9.80軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對(duì)棉花產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

由表2 可知，不同處理間棉花單株成鈴數(shù)、鈴重、籽棉產(chǎn)量差異顯著，而收獲密度、衣分均無顯著差異。各處理下棉花單株成鈴數(shù)具體表現(xiàn)為CBI＞CCI＞MC＞CPI＞CSI，其中CBI 的單株成鈴數(shù)最高達(dá)25.50，較MC 顯著增加11.21%；CCI的單株成鈴數(shù)為23.30，比MC 高1.61%，差異不顯著；CPI 的單株成鈴數(shù)較MC 低2.18%；CSI 的單株成鈴數(shù)較MC 顯著降低8.98%。CCI、CBI 與MC 的鈴重均無顯著差異，而CPI、CSI 的鈴重較MC 顯著降低2.59%、5.60%。各間作模式下的籽棉 產(chǎn) 量 具 體 表 現(xiàn) 為：CBI＞CCI＞MC ＞CPI＞CSI，其中CBI 的籽棉產(chǎn)量最高達(dá)6 495.81 kg·hm－2，顯著高于CCI 和MC，分別增加7.28%和9.81%；CCI 的籽棉產(chǎn)量比MC 高2.36%，但是差異不顯著。

表2 不同間作模式下棉花產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的差異Table 2 Differences of cotton yield and its components under different intercropping systems

2.2 不同種植模式對(duì)棉花LAI 的影響

由圖2 可知，在棉花不同生長(zhǎng)發(fā)育階段，各處理的棉花LAI 差異不一。除CBI、CSI 處理的棉花LAI 在盛鈴期達(dá)到峰值后在吐絮期下降外，其余處理中棉花LAI 均隨著生長(zhǎng)發(fā)育的不斷推進(jìn)逐漸增加。盛蕾期，間作棉花的LAI 均低于MC處理，其中CCI、CBI、CSI 處理的棉花LAI 與MC處理差異顯著。盛花期，CBI 處理與MC 處理的LAI 無顯著差異，且二者均顯著高于其他處理。盛鈴期，各處理的LAI 表現(xiàn)為CBI＞CCI＞CPI＞MC＞CSI，其中CCI、CBI 處理的LAI 較MC 處理顯著增加5.88%、9.80%，而CPI 處理的LAI 與MC 處理無顯著差異，CSI 處理的LAI 較MC 處理顯著降低10.92%。吐絮期，各間作處理棉花LAI 較MC 處理顯著降低4.38%～29.26%。

圖2 不同間作模式對(duì)棉花葉面積指數(shù)的影響Fig.2 Influence of different intercropping systems on leaf area index of cotton

2.3 不同種植模式對(duì)棉花葉片SPAD 值及Pn的影響

如圖3 所示，不同處理下棉花葉片SPAD 值隨著棉花生長(zhǎng)發(fā)育呈先上升后下降的趨勢(shì)，并在盛花期達(dá)到峰值。盛蕾期，不同處理對(duì)棉花葉片SPAD 值影響不大。盛花期，間作模式下棉花葉片SPAD 值均高于MC 處理棉花，其中CCI、CBI、CPI 處理下棉花葉片SPAD 值與MC 處理差異顯著，分別提高8.51%、7.65%、6.37%。盛鈴期，間作模式下棉花葉片SPAD 值均高于MC 處理棉花，但僅CPI 處理的棉花葉片SPAD 值與MC 處理的差異達(dá)到顯著水平。隨著棉花葉片逐漸衰老，吐絮期各處理棉花葉片SPAD 值較盛鈴期均降低，具體表現(xiàn)為CBI＞CPI＞CCI＞MC＞CSI，其中CBI、CPI 處理的棉花葉片SPAD 值分別為51.76、51.25，顯著高于MC 處理，CSI 處理的棉花葉片SPAD 值顯著低于MC 處理。以上結(jié)果表明，CBI、CCI、CPI 和CSI 可以增加盛花期和盛鈴期棉花葉片SPAD 值。

由圖4 可知，各處理下棉花葉片Pn整體呈現(xiàn)先升高后降低的趨勢(shì)。在盛蕾期不同處理間棉花Pn無顯著差異；但隨著棉花生長(zhǎng)發(fā)育的推進(jìn)，各處理間棉花Pn差異逐漸顯現(xiàn)。盛花期，間作模式下棉花Pn均高于MC 處理棉花，其中CCI、CBI 處理下棉花Pn分別較MC 顯著增加11.55%、8.31%，CPI 和CSI 處理下棉花葉片Pn比MC 分別提高4.02%和1.25%，差異不顯著。各處理下棉花葉片Pn均在盛鈴期達(dá)到峰值，除CSI 處理的棉花葉片Pn低于MC 處理外，其他處理的棉花葉片Pn均高于MC 處理但差異不顯著。吐絮期，各處理棉花葉片Pn具體表現(xiàn)為CBI＞CPI＞CCI＞MC＞CSI，其中CBI、CPI 處理棉花葉片Pn分別為24.16、23.93 μmol·m－2·s－1，顯著高于CSI 和MC 處理。可見，與MC 相比，CSI 處理棉花葉片Pn降低，光合作用被抑制；而CCI、CBI 和CPI 處理對(duì)棉花Pn有一定促進(jìn)作用。

圖4 不同間作模式下棉花葉片凈光合速率變化Fig.4 Effects of different intercropping systems on cotton net photosynthetic rate

2.4 不同種植模式對(duì)棉花干物質(zhì)積累與分配的影響

表3 結(jié)果表明，隨著生育期的推進(jìn)，不同處理的棉花地上部干物質(zhì)積累總量呈上升趨勢(shì)。盛蕾期，各間作處理棉花單株干物質(zhì)質(zhì)量與MC 處理差異均不顯著。盛花期，各間作處理棉花單株干物質(zhì)質(zhì)量均小于MC 處理，其中CCI、CBI、CSI處理下棉花單株干物質(zhì)質(zhì)量與MC 處理差異顯著，分別降低10.45%、11.11%、12.41%。盛鈴期，CCI、CBI 處理下棉花單株干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著增加15.41%、9.21%，CPI、CSI 處理下棉花單株干物質(zhì)質(zhì)量與MC 處理均無顯著差異。吐絮期，與MC 處理相比，CCI、CBI、CPI 處理下棉花單株干物質(zhì)質(zhì)量分別顯著提高9.71%、7.58%、6.14%，而CSI 處理下則顯著降低8.08%。

表3 不同間作模式對(duì)棉花干物質(zhì)積累與分配的影響Table 3 Dry matter accumulation and distribution of cotton in different intercropping systems g

由表3 可知，隨著生育期的推進(jìn)，生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量的占比逐漸增大。盛蕾期，各處理的棉花莖稈、葉片干物質(zhì)質(zhì)量均無顯著差異，CSI 處理下棉花生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著降低28.57%。盛花期，除CSI 處理下棉花莖稈干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著降低11.96%，CBI 處理下棉花葉片干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著降低11.42%外，其余處理下棉花莖稈、葉片干物質(zhì)質(zhì)量與MC 處理無顯著差異；各間作處理下棉花生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著降低19.22%～39.17%。盛鈴期，CCI、CBI 處理下棉花莖稈干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理分別顯著增加14.09%、11.65%，CSI 處理下棉花莖稈干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著減少14.25%；各間作處理下棉花葉片干物質(zhì)質(zhì)量高 于MC 處 理，其 中CCI、CBI、CPI 處 理 增 加22.88%、15.00%、21.27%，差異顯著；CCI 處理下棉花生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量顯著高于其他處理，比MC 處理高10.87%，其他間作處理下棉花生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量與MC 處理無顯著差異。吐絮期，CSI 處理下棉花莖稈干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著降低10.33%，CCI、CPI 處理下棉花葉片干物質(zhì)質(zhì)量較MC 處理顯著增加13.20%、15.98%，其余間作處理下棉花莖稈、葉片干物質(zhì)質(zhì)量與MC 處理有差異但不顯著；與MC 處理相比，CCI、CBI、CPI 處理下棉花生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量分別顯著提高9.62%、10.30%、6.26%，而CSI 處理下棉花生殖器官干物質(zhì)質(zhì)量顯著降低9.87%。

2.5 不同種植模式下棉花間作優(yōu)勢(shì)的比較

由表4 可以看出，CBI、CCI、CPI 處理下棉花的PLER 均大于棉花所占面積比例，說明在這3種間作模式下存在棉花間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，而在CSI處理中，棉花PLER 小于棉花所占面積比例，說明棉花與甘薯間作對(duì)棉花生長(zhǎng)發(fā)育有一定抑制作用。5 種種植模式的經(jīng)濟(jì)效益為47 323.45～157 681.30 元·hm－2，間作的總經(jīng)濟(jì)效益均高于單作棉花；其中CSI 處理最高，較MC 處理提高2.33 倍；其次是CBI 處理，較MC 處理提高1.53倍，CCI 和CPI 較MC 處理分別提高0.62 倍和0.38 倍。

表4 不同間作模式的間作優(yōu)勢(shì)及經(jīng)濟(jì)效益Table 4 Yield advantages and economic benefits of different intercropping systems

3 討論

3.1 不同間作模式對(duì)棉花產(chǎn)量的影響

在大田生產(chǎn)中，已有相關(guān)文獻(xiàn)證實(shí)間作模式能提高作物產(chǎn)量。本研究結(jié)果表明，棉花在棉花-菜豆、棉花-辣椒模式較單作棉花增產(chǎn)的主要原因是單株成鈴數(shù)增加，分別較單作棉花提高11.21%、1.61%，這與崔愛花等[15]研究結(jié)果相似。李清曼等[16]研究表明，棉花作為高需氮作物，與花生間作后能夠充分利用花生根系所固定的氮素，進(jìn)一步提高產(chǎn)量。但本研究基于一年單個(gè)品種進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示棉花-花生模式下棉花籽棉產(chǎn)量略小于單作棉花，可能是因?yàn)槊藁ㄖ猩喜坷兮彴l(fā)育較差，鈴重較單作棉花低。因此，需要進(jìn)行多年、多點(diǎn)、多品種的試驗(yàn)，降低外部環(huán)境對(duì)結(jié)果的影響。黨小燕等[17]在新疆石河子地區(qū)設(shè)置6 種間作模式試驗(yàn)，結(jié)果表明棉花- 大豆、棉花- 辣椒模式?jīng)]有明顯的間作優(yōu)勢(shì)，且棉花-大豆模式會(huì)降低籽棉產(chǎn)量，這與本研究結(jié)果不同，可能與棉花、大豆、辣椒的行間距設(shè)置不同有關(guān)。行間距越小，群體密度越大，種間競(jìng)爭(zhēng)越激烈，田間通風(fēng)透光條件越差，不利于棉花現(xiàn)蕾結(jié)鈴。在間作模式中受配對(duì)作物與棉花生育期、生長(zhǎng)特性不同的影響，棉花結(jié)鈴率和鈴重等產(chǎn)量構(gòu)成因素對(duì)棉鈴生長(zhǎng)發(fā)育條件的響應(yīng)也不盡相同。在本研究中，棉花- 甘薯模式較單作棉花籽棉產(chǎn)量大幅降低，這與劉衛(wèi)星等[18]的研究結(jié)果一致。

3.2 不同間作模式對(duì)棉花光合特性及干物質(zhì)積累與分配的影響

在作物生育過程中，葉面積指數(shù)、葉傾角、透光率的大小決定了冠層結(jié)構(gòu)是否合理。其中葉面積指數(shù)與作物群體光截獲能力、光合作用密切相關(guān)。艾鵬睿等[19]研究發(fā)現(xiàn)，無論是大田試驗(yàn)還是盆栽試驗(yàn)間作模式下棉花葉面積指數(shù)均有所提高，且在花鈴期差異達(dá)到最大值。本研究結(jié)果顯示：在盛花期前，間作模式下棉花葉面積指數(shù)低于單作棉花；盛鈴期，棉花- 菜豆、棉花- 辣椒、棉花-花生間作模式下棉花葉面積指數(shù)增加，并超過單作棉花。棉花開花后光合同化物主要用于形成籽棉產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素。另外，棉花-菜豆、棉花-辣椒、棉花-花生間作模式能夠且明顯提高棉花盛鈴期葉片SPAD 值，在一定程度上促進(jìn)棉花光合作用，從而保證棉花穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

Chi 等[20]研究發(fā)現(xiàn)，在棉花- 花生系統(tǒng)中，棉花生物量的增加源于間作棉花葉片凈光合速率提高。這進(jìn)一步證實(shí)了凈光合速率在作物生長(zhǎng)發(fā)育及光合同化物形成的過程中起到關(guān)鍵性作用。在本研究中，間作模式下棉花葉片凈光合速率的差異在盛蕾期后逐漸顯現(xiàn)。棉花-辣椒、棉花-菜豆、棉花-花生模式下棉花葉片凈光合速率在生育后期均高于單作棉花，并且棉花地上部干物質(zhì)積累總量在盛鈴期和吐絮期也大于單作棉花。這說明合理的間作模式能夠保證作物正常生長(zhǎng)發(fā)育，提高凈光合速率，促進(jìn)同化物的合成。光合同化物在棉花營養(yǎng)器官和生殖器官中的積累是棉花產(chǎn)量形成的基礎(chǔ)，而生殖器官生物量所占比例決定著棉花籽棉產(chǎn)量[11,21]。在本研究中，棉花-菜豆、棉花-辣椒模式下棉花生殖器官生物量在生育前期存在一定劣勢(shì)，但在盛鈴期和吐絮期顯著提高，最終獲得較高的籽棉產(chǎn)量，這與李鑫等[22]研究結(jié)果相似。

3.3 不同間作模式對(duì)棉花間作優(yōu)勢(shì)及棉田經(jīng)濟(jì)效益的影響

在棉花- 辣椒、棉花- 菜豆、棉花- 花生模式中，棉花為優(yōu)勢(shì)作物，這也驗(yàn)證了3 種間作模式對(duì)棉花生長(zhǎng)有一定的促進(jìn)作用，具體體現(xiàn)在葉片SPAD 值、葉片凈光合速率、干物質(zhì)積累量均有所增加。本研究主要目的之一是篩選具有較高經(jīng)濟(jì)效益，并且適合在長(zhǎng)江流域棉區(qū)種植的間作模式。結(jié)果表明，4 種間作模式的經(jīng)濟(jì)效益均高于單作棉花，這與宮慧慧等[23]、Feng 等[24]研究結(jié)果一致。Xie 等[25]通過多點(diǎn)試驗(yàn)和根系分隔試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，棉花與花生的間作優(yōu)勢(shì)在于能夠改變土壤微生物豐度，從而提高棉田土壤和植株氮、磷、鉀含量。而本研究中并沒有關(guān)注土壤和植株養(yǎng)分的相互作用關(guān)系。因此，在進(jìn)一步研究中，重點(diǎn)可以放在間作模式中2 種作物對(duì)養(yǎng)分吸收利用效率，以及地下部種間相互作用對(duì)土壤理化性質(zhì)和微生物多樣性影響等方面。

4 結(jié)論

在棉花- 菜豆、棉花- 辣椒、棉花- 花生模式中，棉花處于優(yōu)勢(shì)地位，在生育后期葉片SPAD值、葉片凈光合速率和生殖器官生物量占比較單作棉花有所提高，棉花單株成鈴數(shù)增加，籽棉產(chǎn)量提高。其中，棉花-菜豆模式下各指標(biāo)及產(chǎn)量均優(yōu)于其他模式。而在棉花-甘薯模式中，雖然棉花生長(zhǎng)發(fā)育受限、籽棉產(chǎn)量降低，但該模式的經(jīng)濟(jì)效益最高。因此，在今后的研究中，還需要進(jìn)行多年多點(diǎn)的試驗(yàn)進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證，以確定長(zhǎng)江流域棉區(qū)最佳的間作模式。