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玉米间作花葵水分高效利用模式初探



全 文 :西北农业学报 2013,22(11):59-64
Acta Agriculturae Boreali-occidentalis Sinica  doi:10.7606/j.issn.1004-1389.2013.11.011
网络出版时间:2013-11-22
网络出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20131122.1047.002.html
玉米间作花葵水分高效利用模式初探
收稿日期:2013-01-25  修回日期:2013-04-10
基金项目:甘肃省杰出青年基金(1111RJDA006);国家科技支撑计划(2012BAD14B10);公益性行业(农业)计划(201103001)。
第一作者:胡合生,在读硕士,从事多熟种植研究。E-mail:lanzhouhu@gmail.com
通信作者:柴 强,男,博士,教授,博士生导师,主要从事多熟种植、节水农业研究。
胡合生,黄高宝,柴 强,樊志龙
(甘肃省干旱生境作物学重点实验室,甘肃农业大学 农学院,兰州 730070)
摘 要 针对西北绿洲灌区传统间作耗水量大、单方水效益不高等问题,通过大田试验,探讨不同覆盖方式和
播量对玉米间作花葵复合群体的产值、玉米产量和水分生产效益的影响,以期为干旱区间作高效水分利用提
供新思路。研究结果表明,玉米间作花葵可在不增加耗水量的情况下提高单位土地面积产值。花葵地膜覆盖
方式显著提高花葵切花数但显著降低花葵商品率,地膜覆盖及播量对花葵水分生产效益(WPE)影响不显著。
与单作玉米相比,玉米间作花葵可显著提高水分生产效益(WPE),WPE达到12.34~13.28元/m3,较玉米单
作提高50.3%~61.8%。覆盖条件下花葵高播量间作玉米模式总经济效益最高达到83 337元/hm2。
关键词 覆盖;播量;水分生产效益;产值;间作
中图分类号 S513;S565.5   文献标志码 A     文章编号 1004-1389(2013)11-0059-06
High Efficient Water Use of Maize and Sunflower Intercropping
HU Hesheng,HUANG Gaobao,CHAI Qiang and FAN Zhilong
(Gansu Provincial Key Laboratory of Arid Land Crop Science,Colege of Agronomy,
Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)
Abstract The traditional multi-cropping systems in the oasis region of Northwest of China are facing
the chalenge of high water consumption and low water use efficiency(WUE),constructing high WUE
intercropping pattern may be a preferable approach in arid region.Field experiments were conducted
to investigate the influence of mulching method and seeding quantity on the production value of maize/
sunflower intercropping,maize yield and water production efficiency (WPE)with.The results
showed that maize/flower intercropping could increase unit area of land output value without increas-
ing water consumption.Number and date of cut flowers increased by mulching methods,but sunflow-
er commodity rate reduced.Compared with the monoculture of maize and sunflower,maize/sunflower
intercropping significantly increased WPE.WPE of maize/sunflower intercropping reached 12.34-
13.28yuan/m3,50.3%-61.8%higher than monoculture of maize.The revenue of sunflower/maize
intercropping with film mulching and high seeding quantity treatment could reach to 83 337yuan/hm2
in maximum.
Key words Coverage;Seeding quantity;Water production efficiency;Production value;Intercrop-
ping
  目前,水资源短缺是陆生植物面临的最大非
生物逆境胁迫[1],提高农作物对水资源的利用效
率,是中国农业发展亟待解决的问题之一[2]。研
究表明,间套复合群体总耗水量与单作耗水量的
加权平均差异极小,但水分利用效率可较单作提
高18%~99%[3],当间作组分的吸水空间不
同[4]、根系分布不同时均可产生不同组分分享有
限水资源的互补效应[5-6],不同作物不同的根构型
也可通过提水作用提高有限水分的利用效率[7],
选择适宜作物组合间作模式是提高有限水资源利
用效率的可行途径。近年来,随虚拟水理论和应
用的不断深入,提高单位耗水的经济效益已成为
解决区域性水资源矛盾的重要策略[8],间作由于
其产量高、耗水量相对较小的优点,在虚拟水战略
的实施中占有重要地位,但有关间作研究主要集
中在资源利用特征及其机理方面,针对单位耗水
经济效益的研究十分鲜见,使得该模式在缓解资
源性缺水地区用水矛盾中的作用未能充分发挥出
来。另一方面,高效经济作物的科学利用是提高
其经济效益的重要途径,将经济作物组合到间作
群体中,从理论上来讲是提高单位耗水经济效益
的可行措施。
甘肃河西绿洲灌区光热资源丰富,适于发展
间作套种,但受水资源不足的严重制约,传统的
粮/粮型间作模式急需节水高效型模式的替
代[9-10]。在该区现有经济作物中,切花向日葵因
其既可作为鲜切花,也可用于园林布置而在欧美
花卉市场久负盛名,加之其生育期短、抗旱性强、
花朵鲜艳夺目、鲜切花保花时间长而经济潜力可
观[11-12]。因此,花葵可能是限量供水条件下组合
高效型间作模式的理想作物之一,但其可行性需
要进行实证研究。本研究在典型干旱绿洲灌区,
以花葵替代传统小麦间作玉米模式中的小麦,在
限量供水条件下,探讨不同处理耗水量、产值和水
分生产效益,旨在探讨通过优化作物组合提高单
位耗水经济效益的可行性和主要原因,以期为资
源性缺水地区建立节水高效模式提供新的思路。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验于2012年在甘肃省武威市凉州区甘肃
农业大学试验场进行。该区是典型的大陆气候,
平均海拔1 776m,日照充足,干旱少雨,春季多
风少雨,冬季较为寒冷。多年平均降水量160
mm左右,主要集中在7、8、9月份。蒸发量为
2 400mm,干燥度为5.85,年平均气温7.2℃,
≥0℃的活动积温3 513.4℃,≥10℃的活动积
温2 985.4℃,年日照时数2 945h。
1.2 试验材料
供试作物:玉米(Zea mays L)品种为武科2
号,生育期135d、中晚熟紧凑型品种,高抗红叶
病、中抗丝黑穗病、抗大斑病,适于间作,购于武威
农科院;花葵(Helianthus annuus)品种为北鑫农
切花向日葵,生育期90d,株高60cm,购于甘肃
省农科院。
1.3 试验设计
设单作玉米(C)、单作花葵(S)、玉米间作花
葵(C/S)3种种植模式。花葵间作和单作均设地
膜覆盖(Mp)和不覆盖(M0)两种形式,间作花葵
设低50 000穴/hm2(Dl)、中60 000穴/hm2(Dm)
高70 000穴/hm2(Dh)3种播量,单作花葵播量均
为100 000穴/hm2。不同间作模式中的玉米密度
均为67 500株/hm2,单作玉米密度为110 000
株/hm2。共9个处理(表1),每处理重复3次,小
区完全随机排列。
表1 处理代码
Table 1 Treatment code
单作玉米
Solo maize
单作花葵
Solo sunflower
玉米间作花葵
Maize/sunflower
intercropping
C  MpS  MpSDl/C
M0S  MpSDm/C
MpSDh/C
M0SDl/C
M0SDm/C
M0SDh/C
  玉米间作花葵带型为3∶3(3行玉米∶3行
花葵),玉米带宽110cm、花葵带宽70cm,玉米行
距40cm,花葵行距为30cm。
单作玉米和花葵//玉米灌溉制度:冬储灌
1 200m3/hm2,玉米苗期1 050m3/hm2、拔节期
750m3/hm2、大喇叭口期1 050m3/hm2、开花期
900m3/hm2、灌浆期750m3/hm2。
单作花葵灌水制度:冬储灌1 200m3/hm2,
花葵苗期1 050m3/hm2、开花期750m3/hm2。
1.4 测定指标及方法
花葵市场价格:通过市场调查以当季市场收
购价为准。
花葵出苗率:出苗率=出苗数/播种数×
100%。出苗后统计小区全部苗数。
花葵开花日期:小区30%花葵开花时计为开
花日期。
花葵切花日期:小区70%花葵开花后计为切
·06· 西 北 农 业 学 报 22卷
花日期。
花葵切花数:切花前统计小区全部花数。
花葵商品率:花葵商品率=商品花葵/切花总
量×100%。花葵切花分枝长度要达40cm以上,
花盘直径不超过20cm作为商品出售。
玉米经济产量:按小区计产。
作物水分生产效益:WPE=(Y×a1+N×
a2)/[P+I+(S1-S2)]
其中,Y 为玉米产量,N 为花葵切花数,a1 为
玉米价格,a2 为花葵价格,P 为生育期降水量
(mm),I为作物生长期间灌溉量(mm),S1 为播
种期土壤贮水量(mm),S2 为收获期土壤贮水量
(mm)。
1.5 数据处理方法
试验数据采用 Excel 2003进行整理,使用
SPSS 13.0进行显著性检验。
2 结果与分析
2.1 不同覆盖及播量对花葵切花效益的影响
地膜覆盖显著提高花葵出苗率,提早切花日
期,提高切花数但显著降低商品率 (表2)。相同
覆盖条件下花葵覆盖处理与单作覆盖花葵处理相
比,出苗率、开花时间差异不显著;切花数与商品
率差异显著。覆盖单作较覆盖间作切花数高
21.6%~22.7%,商品率高2.66%~9.16%。花
葵覆盖间作处理与花葵不覆盖间作处理相比,在
相同播量条件下,覆盖处理的花葵出苗率较不覆
盖处理高11.2%~14.1%;地膜覆盖处理花葵开
花时间较不覆盖处理提前5d;覆盖处理的花葵切
花数较不覆盖处理高13.4%~21.1%。
相同覆盖条件下播量对花葵间作出苗率,切
花时间,切花数及商品率影响不显著。覆盖及播
量对花葵切花效益影响不显著(表2),间作处理
切花效益显著低于单作处理。但单位土地产值均
大于花葵占地比,且间作切花效益达到单作的
70%以上。
2.2 不同处理玉米的产量表现及产值
覆盖条件下,花葵高播量处理的玉米经济产
量高于低、中播量处理3.11%和9.03%;花葵不
覆盖条件下,低、中播量处理玉米经济产量高于高
播量处理高5.21%和5.78%,差异不显著。花葵
覆盖与不覆盖玉米间作花葵玉米经济产量比较,
差异不显著 (图1)。与单作玉米相比,间作玉米
产量达到单作的85.6%~93.4%。其中花葵中
播量覆盖和高播量不覆盖处理产量显著低于单
作,但均达到玉米单作产量的80%以上。
  花葵覆盖对玉米产值的影响不显著(P=
0.746),花葵播量对玉米产值影响显著(P=
0.033)。间作玉米产值较单作相比,覆盖处理达
到单作的85.6%~93.4%,不覆盖处理达到单作
的88.5%~93.4% 花葵覆盖中播量处理与花葵
不覆盖高播量处理显著低于玉米单作(图1)。但
覆盖与播量对玉米产值两者之间互作不显著
(P=0.994)。覆盖与播量对玉米产值的互作效应
不显著(P=0.994)。
表2 不同覆盖及播量下花葵的出苗率、切花日期、数量和产值
Table 2 Different mulching method and seed quantity on emergence rate,cut date,flower
number and production value of sunflower
处 理
Treatment
出苗率/%
Emergence
rate
开花日期
Flowering
date
切花日期
Cut
date
切花数/(株/hm2)
Number of
cut flowers
商品数/(株/hm2)
Number
of goods
商品率/%
Commodity
rate
切花效益/(元/hm2)
Economic
value
MpS  74.0a 06-30  07-10  46 411a 34 928a 75.3bc  63 157a
M0S  63.6b 07-05  07-15  40 191b 33 493a 83.3a 60 287a
MpSDl/C  72.7a 07-01  07-10  36 364c 24 880bc  68.4d 45 071bc
MpSDm/C  72.4a 06-29  07-10  35 885c 26 316b 73.3cd  47 081b
MpSDh/C  75.1a 06-30  07-10  36 352c 25 837bc  71.1d 46 507bc
M0SDl/C  63.9b 07-07  07-15  28 708d 23 445c 81.7ab  41 913c
M0SDm/C  64.3b 07-07  07-15  29 187d 24 402bc  83.6a 43 636bc
M0SDh/C  64.5b 07-07  07-15  30 622d 24 880bc  81.3ab  44 497bc
 注:同列小写字母表示0.05水平差异显著。
 Note:Smal letters in the same row mean significant difference at 0.05level.
·16·11期 胡合生等:玉米间作花葵水分高效利用模式初探
2.3 不同处理的耗水量
相同覆盖条件下,花葵覆盖低、中播量处理耗
水量显著高于玉米单,分别高2.3%和2.9%,高
播量处理耗水量与玉米单作差异不显著;花葵不
覆盖低、中播量处理耗水量与玉米单作差异不显
著,高播量处理耗水量显著低于玉米单作,较玉米
单作低2.8%。在相同覆盖条件下,花葵覆盖处
理低、中播量耗水量显著高于高播量处理;分别高
3.2%和3.8%;花葵不覆盖处理低、中播量耗水
量高于高播量处理,但差异不显著。在相同播量
条件下,花葵覆盖低、中播量处理耗水量显著高于
不覆盖处理,高播量处理间差异不显著;单作花葵
耗水量最低(图2)。
  不同小写字母表示0.05水平差异显著,下同 Different
smal letters mean significant difference at 0.05level,the same
hereinafter
图1 玉米产量和产值
Fig.1 The yield and production value of maize
图2 全生育期总耗水量
Fig.2 The water use in the whole growth period
2.4 不同处理水分生产效益及总经济效益
玉米间作花葵能显著提高单位土地面积的经
济效益(图3)。间作处理之间总产值差异不显
著;间作处理总产值显著高于花葵单作及玉米单
作,较花葵单作高16.4%~23.6%,较玉米单作
高40.7%~49.5%。
虽然单作花葵具有较高的水分生产效益,但
总经济效益却显著低于玉米间作花葵处理,且单
作花葵收获后土地闲置不利于资源的最大化
利用。
玉米间作花葵较玉米单作能显著提高 WPE
(图4)。不同间作模式之间 WPE差异不显著;间
作处理与单作玉米相比,均显著高于单作玉米,
WPE提高50.2%~61.7%。单作花葵 WPE显
著高于间作处理,是由于单作花葵生长周期短,灌
水量少,单方水效益最大。
图3 不同处理总产值
Fig.3 The production value of different treatments
图4 不同处理水分生产效益
Fig.4 Water production efficiency of different treatment
·26· 西 北 农 业 学 报 22卷
3 结论与讨论
3.1 结 论
花葵地膜覆盖能显著提高花葵出苗率,提早
切花日期,提高切花数。但地膜覆盖处理的商品
率显著低于不覆盖处理。花葵播量对花葵出苗
率,开花日期,切花日期,商品率影响不显著。
与玉米单作相比,花葵覆盖高播量及花葵不
覆盖低、中播量处理的耗水量与玉米单作之间差
异显著。花葵覆盖低中播量处理耗水量显著高于
单作玉米,而花葵不覆盖高播量处理耗水量显著
低于玉米单作。
玉米间作花葵能够有效提高单位面积的经济
效益。本试验中玉米间作花葵处理产值均显著高
于玉米单作及花葵单作处理,且在覆盖条件下花
葵高播量处理经济效益最高达到83 338元/hm2。
间作处理玉米产量均达到单作处理的85%以上,
其中覆盖条件下花葵高播量处理玉米经济产量最
高达到13 154kg/hm2。单作花葵的 WPE最高,
但玉米间作花葵的总经济效益显著高于单作玉米
及花葵单作。因此在西北绿洲灌区采用覆盖条件
下花葵高播量间作玉米模式可有效提高水分生产
效益。
3.2 讨 论
覆膜油葵出苗期、全生育期均短于不覆膜油
葵[13-14]。本试验覆盖处理花葵出苗率及开花时间
均早于不覆膜处理,覆盖增大花葵切花数,但其花
盘生长过大导致切花商品率显著低于不覆盖处
理。因此,在覆盖条件下控制花葵的生长发育是
提高效益的关键。另一方面,覆盖影响花葵开花
日期,这种作用可作为满足不同时期市场需求的
调控措施,是提高该模式经济效益的途径之一。
有研究[15-16]表明,粮经济间作能显著提高单
位面积土地经济效益。本试验玉米间作花葵模式
较单作玉米经济效益增加40.7%~49.5%,间作
玉米经济产量均达到单作的80%以上。因此,在
西北绿洲灌区采用玉米间作花葵能够有效提高土
地收益。本试验中花葵覆盖条件下高播量间作玉
米处理经济效益最高,且该模式中玉米经济产量
也最高,虽然单作花葵具有较高的水分生产效益,
但是单作花葵生长周期短,切花后会造成土地闲
置和光热资源浪费,不利于资源的充分利用。
不同模式的需水量、经济效益不同,各有公有
制点。生产实践中,当供水量能够支撑玉米间作
花葵模式时,可通过该模式获得较高的经济效益
及水分生产效益;当供水量不足以支撑玉米间作
花葵模式时,可选用生育期较短的经济作物来提
高水分生产效益。本试验仅探究地膜覆盖及花葵
播量对水分生产效益的影响,而研究表明,供水水
平[17]、施肥水平[18]等因素对作物水分生理及产量
均有影响。因此,花葵间作玉米供水水平等要素
对水分生产效益的作用机制有待进一步研究。
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檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼檼

常见废弃量名称与标准量名称对照表
废弃量名称 标准量名称
比重 体积质量,[质量]密度,相对体积质量,相对密度
绝对温度,开氏温度 热力学温度
比热 质量热容,比热容
电流强度 电流
电量 电荷[量]
分子量 相对分子质量,分子质量
重量百分数,重量百分浓度 质量分数
体积百分数,体积百分浓度 体积分数
摩尔浓度,当量浓度 物质的量浓度,浓度
粒子剂量 粒子注量
放射性强度,放射性 [放射性]活度
·46· 西 北 农 业 学 报 22卷