全 文 :30卷02期
Vol.30,No.02
草 业 科 学
PRATACULTURAL SCIENCE
231-237
02/2013
红壤区坡耕地香根草篱对花生
生长的空间影响
钟义军1,2,叶 川1,2,黄欠如1,2,武 琳1,2,
成艳红1,2,章新亮1,孙永明1,2
(1.江西省红壤研究所,江西 南昌331717;2.国家红壤改良工程技术研究中心,江西 南昌331717)
摘要:采用径流小区试验,分析了红壤坡耕地香根草(Veiveria zizanioides)篱对生育期内花生(Arachis hy-
pogaea)植株高、叶绿素含量和花生产量的影响,探讨篱农间作最佳草篱间距。结果表明,与常耕相比,香根草篱
处理苗期篱上第1行花生株高和叶绿素含量显著升高,开花期时株高显著升高(P<0.05),叶绿素含量却显著下
降,结荚期株高和叶绿素含量都显著下降,其它各行无明显差异(P>0.05);香根草篱处理篱上第1、2行花生产量
显著降低,第5、7、9行则显著升高,而第3、11行无明显差异。研究认为香根草篱与花生的安全距离≥66cm,在
此基础上,采用抛物线模型+直线平台分析得知香根草篱间距为8~12m时,间作花生产量与常耕相比基本持
平,间套优势明显。
关键词:红壤坡地;香根草篱;叶绿素含量;篱农间作;篱间距
中图分类号:S565.203;Q945 文献标识码:A 文章编号:1001-0629(2013)02-0231-07
*
坡耕地等高植物篱模式是一种农林复合经营方
式,或称为植物篱间作(Hedge-row intercropping),
是将可用作植物篱的植物在坡耕地上沿等高线带状
密植,通过适时修剪,将其控制在适当高度,避免与
农作物发生光热竞争,同时刈割枝叶作为绿肥或覆
盖物施入相邻的作物种植带。该模式对拦截地表径
流、减少土壤侵蚀、控制面源污染等效果明显[1-4]。
近20余年,国外主要报道了植物篱降低土壤侵蚀
模数[5-7]、控制面源污染[8]及对微地貌的影响[9]等领
域的研究,但是,在报道中这些领域对植物篱的作用
机理则与国内应用的等高植物篱有所不同[10-11]。国
内近年对等高植物篱控制侵蚀的效果、机理已有一
些研究,如孙辉等[12]讨论了等高植物篱控制侵蚀的
效果;许峰等[13]分析了等高植物篱控制侵蚀的原
因;蔡强国和黎四龙[14]主要研究了植物篱减少养分
流失,对土壤有机质、N、P含量的提高以及从深层
土壤富集养分到表土养分泵的影响。
我国长江流域以南各种红色或黄色酸性土壤总
称为红壤,分布面积达2.18亿hm2,占全国土地面
积的22.7%。丰富的光、热、水条件使低丘红壤的
综合开发利用成为该区农业可持续发展的突破
口[15],是中国重要的土壤资源和多种农林产品的主
产区[16-17]。但是,该区特别是红壤坡耕地水土流失
严重[18],严重影响了该区农业的可持续发展。有文
献[19]报道,花生(Arachis hypogaea)是红壤的先锋
作物、养地作物和主栽作物。黄欠如等[20]调查发
现,江西丘陵红壤旱地面积42.7万余hm2,其中花
生种植面积高达20万hm2 左右。钟义军等[21]研究
表明,低丘红壤缓坡花生地采用香根草(Veiveria
zizanioides)篱等保护性耕作措施能有效减少地表
径流的形成和土壤的侵蚀,是有效的水土保持耕作
措施。香根草又名岩兰草,是禾本科香根草属的一
种多年生草本植物,具有分蘖迅速、生长快、根系发
达、生态幅宽、适应性强等特点。自1986年以来,在
世界银行的推崇与资助下,香根草被世界上100多
个国家和地区列为水土保持植物,被称为“神奇牧
*收稿日期:2012-05-14 接受日期:2012-07-24
基金项目:“十二五”国家科技支撑《植物篱防蚀与农作物配套模式优化》(2011BAD31B04-3);江西省科技支撑项目《香根草在鄱阳湖脆弱
区生态修复中的应用研究与示范》(20111BBG70011-3);“十二五”国家科技支撑《红壤耕地次生障碍修复技术研究与集成示范》
(2011BAD41B01-3)
作者简介:钟义军(1984-),男,江西修水人,助理研究员,硕士,主要从事资源与环境研究。E-mail:zyjwl2004@163.com
通信作者:黄欠如(1966-),男,江西樟树人,研究员,博士,主要从事资源与环境研究、水土保持。E-mail:qianruhuang@163.com
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草”,具有防止水土流失、固土护坡等多种功能[22-25]。
但是目前,香根草篱对主栽作物株高和叶绿素含量
的影响以及草篱的最佳篱间距鲜有报道。本研究旨
在通过试验和推理回答该问题,为揭示低丘红壤旱
地香根草篱最佳篱间距以及与主栽作物的安全距离
提供科学依据。
1 材料与方法
1.1试验地概况 试验地基本概况见参考文献
[26]。土壤为第四纪红粘土母质发育的红壤旱地,
基础地力为,pH值5.0,有机质16.2g·kg-1,全氮
1.93g·kg-1,全磷0.66g·kg-1,有效磷(Olsen-
P)6.8mg·kg-1,全钾1.39g·kg-1。
1.2试验设计 试验设置2个处理,分别是等高
花生常规耕作(常耕)和等高花生常规耕作+香根草
篱(草篱),每处理3次重复。各处理基础肥力及花
生种植方式和农事操作等基本一致,样地坡度为
10°,小区面积24m×5m,花生于2011年4月12
日播种,8月13日收获,供试花生品种为粤优
“991”,种植面密度为33cm×15cm。不同处理间
花生每一行均对应等高种植,常耕小区种植72行花
生,草篱小区种植66行花生。香根草每隔8m双行
种植,种植面密度为37cm×15cm,试验期间确保
香根草低于80cm。试验于2011年4月开始,8月
底观测结束。
1.3测定指标 花生生长期内主要测定不同生育
期花生株高和叶绿素含量,株高直接测定,叶绿素含
量采用SPAD-502Plus仪器测量。花生成熟后测定
中坡每一行花生产量。
1.4数据处理 数据分析及作图用Excel 2003软
件,方差及相关性分析采用SPSS 16.0数据处理软
件,文中数据以平均数表示。
1.5间套优势(RIS)的计算方法
RIS=
相对产量
相对占地面积
;
相对产量=
某方式中作物产量
该作物单作产量 ×100%;
相对占地面积=
某方式某作物幅宽+单作行距
该方式带宽 ×100%。
2 结果与分析
2.1香根草篱对花生株高的影响 常耕和草篱
处理不同生育期内花生株高见图1。结果表明,常
图1 不同生育期内花生株高
Fig.1 Peanut main stem height in different growth stages
注:不同小写字母表示同一处理不同行间差异显著(P<0.05),
不同大写字母表示同行不同处理间差异显著(P<0.05)。下同。
Note:Diferent lower case letters for the same treatment indicate
significant diference among diferent locations at 0.05level;dif-
ferent capital letters for the same line indicate significant difernce
between two treatments at 0.05level.The same below.
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耕处理,苗期、开花期、结荚期和成熟期内各行的花
生株高差异不大。草篱处理苗期和开花期第1行的
花生株高显著高于其它各行(P<0.05),幅度分别
为44.52%~46.45%和37.26%~46.78%,其它各
行没有明显差异。与常耕相比,草篱处理仅对第1
行和开花期第7行花生的株高有影响,其它行无显
著差异(P>0.05)。草篱处理苗期和开花期第1行
花生株高显著增高(P<0.05),分别比常耕处理提
高69.40%和65.77%;而在结荚期和成熟期草篱处
理第1行花生株高却又显著降低,其株高只有常耕
的83.55%和96.41%,表明草篱对花生第1行株高
影响较大。
2.2香根草篱对花生叶绿素含量的影响 与
常耕相比,苗期草篱处理各行叶绿素含量均高于常
耕处理,第1、3、9和11行差异显著(P<0.05),分
别高3.70%、7.14%、5.62%和6.25%(图2)。开
花期和结荚期的草篱处理第1行叶绿素含量都显著
低于常耕处理,分别只有常耕处理的91.50%和
91.16%,而成熟期两处理间第1行差异不显著
(P>0.05)。
2.3香根草篱对花生产量的影响 常耕处理第
1行花生产量最高,但与其它各行无显著差异(P>
0.05)(表1)。草篱处理花生产量最高的为第7行,
第5、9、11行与第7行相比没有显著降低(P>
0.05),降低比例分别为1.93%、2.92%和7.50%,
第1、2、3行则有显著降低,降低的比例分别为
65.77%、36.72%和12.60%。与常耕相比,草篱处
理第 5、7、9 行花生产量显著升高,分别升高
10.10%、12.39%和9.30%;第1、2行花生产量则
显著降低,分别减少61.64%和28.92%;而第3、11
行两处理间花生产量无显著差异。
分别拟合常耕和草篱处理行数与花生产量的曲
线(图3)。常耕处理花生产量与行数呈显著负直线
相关关系(P<0.05),草篱处理花生产量与行数呈
极显著的抛物线相关关系(P<0.01),两者的相关
系数r分别为0.900 2和0.956 6。抛物线顶点x轴
坐标为7.48,直线与抛物线两交点x轴坐标分别为
4.11和10.87。因花生行距为33cm,所以4.11、
7.48和10.87行对应的距离为1.36、2.47和3.59
m。结合花生各行产量,认为在本研究中,花生与香
根草篱的安全距离≥66cm,否则,草篱可显著降低
花生产量;花生与香根草草篱的空间距离270~720
cm,表现在花生产量显著高于常耕。
图2 不同生育期内花生叶绿素含量
Fig.2 Peanut Chlorophyl content in
different growth stages
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表1 常耕和草篱处理各行花生产量统计分析
Table 1 Comparison of peanut yields
bewteen two treatments g·行line-1
行数
Line
草篱
Grass-hedge
常耕
Conventional tilage
1 277.31dB 722.83aA
2 512.67cB 721.30aA
3 708.07bA 721.76aA
5 794.49aA 721.63aB
7 810.14aA 720.86aB
9 786.51aA 719.57aB
11 749.40abA 719.91aA
注:不同小写字母表示同一处理不同行间差异显著(P<
0.05),不同大写字母表示同行不同处理间差异显著(P<
0.05)。
Note:Different lower case letters for the same treatment in-
dicate significant difference among different locations at 0.05
level;different capital letters for the same line indicate signif-
icant differnce between two treatments at 0.05level.The
same below.
2.4香根草篱理论间距的推理分析 以抛物
线模型+直线平台为基础,推算篱间距为5~15m
时草篱处理的花生产量和间套优势(表2),结果显
示,为确保篱农间作花生产量是常耕产量的90%~
95%,草篱间距应为8~12m。在此篱间距内,花生种
植面积较常耕种植减少6.08%~9.25%,花生产量下
降为6.34%~9.08%,具有篱农间作优势(RIS>1)。
3 讨论
3.1香根草篱对花生株高和叶绿素含量的影
响 有研究[27-28]表明,光照强度对植物叶片叶绿
素、叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素含量的影响,与
植物种类有密切关系。吴宗萍[29]研究表明,与全光
照相比,遮阴条件下头花蓼(Polygonum capita-
tum)叶片叶绿素和类胡萝卜素含量显著增加,而叶
绿素a/b值显著降低;而Rao和赵作屏[30]发现花生
开花期遮阴25%时,叶绿素含量反而减少,当光强
继续下降时,却没有什么变化,叶绿素a与叶绿素b
的变化也不明显。香根草作为植物篱应用,在有效
防止水土流失的同时,对靠近草篱前2行的花生有
遮阴效果,从而对其叶绿素含量和株高具有明显的
影响。同时,笔者也猜测花生苗期时香根草篱的低
光补偿作用机制对叶绿素的形成有一定的促进作
用,所以苗期时草篱处理叶绿素含量略高于常耕处
理;而开花期和结荚期时正值干旱期,加之香根草与
花生存在一定程度的争水争肥,特别是靠近草篱前
2行的花生缺少了氮、镁、铁等元素和水分,抑制了
叶绿素的形成,所以这两个时期草篱处理的叶绿素
含量则偏低。
3.2香根草篱对花生产量影响及最佳理论间
距的推理分析 Helin和 Haigh[31]研究了香根
草对洪都拉斯玉米(Zeamays)产量的影响,结果表
图3 篱农间作花生产量拟合曲线
Fig.3 The fitting curve of peanut yields of the grass-hedge and peanut intercropping
注:*表示0.05水平差异显著,**表示0.01水平差异显著。
Note:*,and**indicate significant difference at 0.05and 0.01level,respectively.
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表2 篱农间作理论间距推理分析
Table 2 Theoretical spacing analysis of the grass-hedge and peanut intercropping
篱间距
GH space/m
对应种植
花生行数/行
Number of lines
for peanuts/line
草篱处理产量
Peanut yield
in GH/
kg·667m-2
较常耕减产
Production cuts
compared with
CT/%
相对常耕产量
Relative yield
of CT/%
花生相对面积
Relative area
of peanuts/%
间套优势
RIS
5 13 225.50 21.07 78.93 85.80 0.920
6 16 245.50 14.08 85.92 88.00 0.976
7 19 255.10 10.74 89.26 89.57 0.997
8 22 259.80 9.08 90.92 90.75 1.002
9 25 262.70 8.09 91.91 91.67 1.003
10 28 264.90 7.30 92.70 92.40 1.003
11 31 266.70 6.68 93.32 93.00 1.003
12 34 267.70 6.34 93.66 93.50 1.002
13 37 268.00 6.21 93.79 93.92 0.999
14 40 269.30 5.77 94.23 94.29 0.999
15 43 270.20 5.45 94.55 94.60 0.999
Note:GH,Grass-hedge;CT,conventional tilage;RIS,Relaying or intercropping superiority.
明,在有香根草的小区中,每一行的玉米产量都有系
统的变化,影响较大,特别是当坡度差异较大的时候
表现更明显。原因可能是香根草篱有效保持了土壤
水分和养分,提高了花生生长必须的养分水分供应,
从而提高作物产量。
笔者查阅了很多文献,鲜见香根草作为植物篱
时最佳的篱农间作距离。在本研究条件下,通过抛
物线模型+直线平台和抛物线模型+顶点平台两种
不同的分析模式,结果表明抛物线模型+直线平台
更贴近实际,能有效反映草篱处理花生的产量,也表
明香根草篱最佳篱间距为8~12m。因此,建议在
相关研究中,采用该模式推理分析。
4 小结
1)香根草篱对花生株高的影响仅限于靠近草篱
的第1行,对其它各行影响并不明显。
2)花生在苗期、开花期和结荚期叶绿素含量的
变化第1行受草篱的影响较大,苗期草篱处理叶绿
素第1行含量大,而开花期和结荚期则偏小。
3)草篱对第1和3行花生的产量有显著的减产
作用,对第7、9、11行却有显著的增产作用。
4)当草篱间距为8~12m时花生产量是常耕
产量的90%~95%,此时间套优势为1.002~
1.003,表明了在此间距下具备间套优势,是低丘红
壤缓坡花生地适合的草篱间距。同时,综合香根草
篱对花生各生育期株高、叶绿素含量及其花生产量
的空间影响,香根草篱与间作花生的安全距离应为
66cm。
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Space influence of Veiveria zizanioides hedge on
peanut growth in red soil sloping land
ZHONG Yi-jun1,2,YE Chuan1,2,HUANG Qian-ru1,2,WU Lin1,2,
CHENG Yan-hong1,2,ZHANG Xin-liang1,SUN Yong-ming1,2
(1.Red Soil Institute of Jiangxi Province,Nanchang 331717,China;
2.National Engineering and Technology Research Center for Red Soil Improvement,Nanchang 331717,China)
Abstract:A runoff plot experiment was carried out to study the effects of veiveria ainzanioides hedge on
peanut plant height,chlorophyl content and yield in different peanut growth periods in red soil sloping
land to explore the appropriate space between hedges and crops.The results showed that compared with
632
02/2013 草 业 科 学 (第30卷02期)
the conventional tilage treatment,the first line peanut plant height and chlorophyl content increased sig-
nificantly(P<0.05)at seedling period of the veiveria ainzanioides hedge treatment;however,the plant
height increased significantly while chlorophyl content decreased significantly at flowering period;the
plant height and chlorophyl content both decreased significantly at podding stage.There were no signifi-
cant differences between other lines(P>0.05).The yields of peanut in line 1and 2decresed significantly,
but the yield in line 5,line 7and line 9increased significantly.We thought that the safety distance
between vetiver grass hedgerow and peanut should be≥66cm,and the appropriate spacing of
V.zizanioides hedge is 8to 12mby using the parabolic model+straight platform.There was no signifi-
cant difference in peanut yield between intercropping and pure cultivation,however,the advantages of
intercropping was obvious.
Key words:red soil sloping land;Veiveria zizanioides hedge;chlorophyl content;hedge and crop inter-
cropping;hedge spacing
Corresponding author:HUANG Qian-ru E-mail:qianruhuang@
櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌櫌
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《草业科学》2013年征订启事
·欢迎投稿 ☆ 欢迎订阅 ☆ 欢迎刊登广告·
《草业科学》1984年创刊,由中国科学技术协会主管、中国草学会和兰州大学草地农业科技学院主
办,是面向国内外公开发行的综合性科技期刊。本刊为“中文核心期刊”、“中国科技核心期刊”,并被《中
国核心期刊(遴选)数据库》、中国科学期刊文献数据库、英国CABI、《中国期刊网》、《中国学术期刊(光
盘版)》、中国科技期刊数据库、《中国生物学文摘》和“中国生物学文献数据库”收录为固定源期刊。近几
年,《草业科学》相继获得“全国畜牧兽医优秀期刊一等奖”、“全国优秀农业期刊贰等奖”和“中国精品科
技期刊”等荣誉。据2012年版科技部中国科技信息所《中国科技期刊引证报告》,总被引频次和影响因
子分别为2 692和1.356,在全国畜牧、兽医科学类期刊中排名第2;综合评分上升为62.8,在全国1 998
种统计源科技期刊中排名第161位。
《草业科学》主要刊载国内外草业科学及其相关领域,如畜牧学、作物学、园艺学、生物学、林学、环境
工程与科学、经济学和管理学等领域的创新性理论研究、技术开发、成果示范推广等方面的论文、综述、
专论和学科前沿动态等。本刊结合草业科学学科发展和科技期刊的定位,目前主要设有专论、前植物生
产层、草人诗记、植物生产层、动物生产层、后生物生产层、基层园地、业界信息等栏目,不仅为高校、科研
单位的师生提供交流平台,同时为基层科技人员的成果交流创造机会。另外,本刊广告服务项目范围为
畜牧机械、草种、化学药剂、仪器设备以及科研机构、重点实验室、高科技农业企业的形象广告等。
《草业科学》为月刊,大16开本,亚芬纸印刷,彩色封面覆膜,国内外公开发行,邮发代号54-51,每
期定价12元,全年144元。全国各地邮局均可订阅,也可直接与编辑部联系订阅。
标准刊号:ISSN 1001-0629 CN 62-1069/S 邮发代号:54-51
地址:兰州市城关区嘉峪关西路768号 《草业科学》编辑部 邮编:730020
电话:093-8912486 传真:0931-8912486
E-mail:cykx@lzu.edu.cn 网址:http://cykx.lzu.edu.cn
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