全 文 ：低丘李园复合经营模式间作物生态效应研究*
章 铁* * 黄显鹏 杨 斌
(安徽农业大学果树学重点实验室, 合肥 230036)
摘要 对沿江低丘李园 4 种优化模式的间作物生态效应分析表明 ,随重复种植的增加 , 4 种间种模式土
壤的有机质年均增加 5% ~ 20% ; 全 N 年增加 7% ~ 40% , 全 P 年增加 8% ~ 70% , 全 K 年增加 15% ~
80% ;全垦种植的土地水土流失严重, 土壤侵蚀和地表径流第 1 年平均达 1 415. 2 t!hm- 2和 790. 7 m3!
hm- 2;水土保持最好的是马铃薯+ 毛豆,其次为油菜+ 花生、马铃薯+ 西瓜、小麦;土壤平均侵蚀量和地表
径流量与对照相比分别降低 44. 19%、38. 24%、39. 52%、37. 56%和 22. 40%、9. 28%、24. 11%、21. 16% . 4
种模式中油菜+ 花生生物量最高, 年均达 100 276 kg!hm- 2 , 其次是马铃薯+ 西瓜, 年均达 73 692 kg!
hm- 2;生产力最高的是马铃薯+ 西瓜,年均达 37 565 kg!hm- 2, 其次是马铃薯+ 毛豆,年均达 25 934 kg!
hm- 2;投能效率最高的是油菜+ 花生,年均达到 2. 96. 其次为马铃薯+ 西瓜、马铃薯+ 毛豆、小麦, 分别为
2. 08、2. 01、0. 96. 同时,有机、无机能输入效应表明, 以生物能为主源输入进行转化利用太阳光能和水土资
源, 维护了果园生态系统的能量盈余,生态效益较高.
关键词 低丘 李园 间作物 生态效应
文章编号 1001- 9332( 2005) 06- 1022- 04 中图分类号 S662. 3 文献标识码 A
Ecological effects of intercrops in comprehensive management patterns of hilly area plum orchard. ZHANG
T ie, HUANG Xianpeng, YANG Bin ( K ey L aboratory of Pomology , Anhui Agr icultural Univer sity , H ef ei
230036, China) . Chin . J . A pp l. Ecol . , 2005, 16( 6) : 1022~ 1025.
The study on the ecological effects of intercrops in four cropping patterns showed that with the increase of multi
ple cropping , the annual increase of soil org anic matter, total N, total P and total K was 5% ~ 20% , 7% ~ 40% ,
8%~ 70% and 15% ~ 80% , respectively. Potatosoybean had the best benefit in soil and water conservation,
follow ed by colepeanut , potatowatermelon, and wheat. Compared w ith control, the average soil erosion module
and runoff amount of 4 patterns were decreased by 44. 19% , 39. 55% , 38. 24% and 37. 56% , and 22. 40% ,
9. 28% , 24. 11% and 21. 16% , respectively . Co lepeanut had the highest biomass, being averaged 100 276 kg!
hm- 2 annually, and the second w as potatowatermelon, w ith an average of 73 692 kg!hm- 2 . Potatowatermelon
had the highest productivit y, w hich aver aged 37 565 kg!hm- 2 annually, and the second w as potatosoybean, av
er aged 25 934 kg!hm- 2. The efficiency of energy input was in order of colepeanut, potatow atermelon, potato
soybean, and w heat, and the value w as 2. 96, 2. 08, 2. 01 and 0. 96, r espectively .
Key words Hilly area, Plum orchard, Intercrop, Ecological effect.
* 国家∀ 十五#科技攻关计划重大专项资助项目 ( 2002BA516A16
04) .
* * 通讯联系人.
2004- 11- 22收稿, 2005- 04- 08接受.
1 引 言
干扰与恢复生态学是应用生态学的重要内容之
一,理想的生态系统可维持自身的能量流动和各营
养级之间循环的正常运行, 以保持生态系统的完整
性[ 1, 2, 9] .退化生态系统以其生境波动频繁、波动幅
度大及功能衰退为特征, 生态恢复的目的就是恢复
生态系统的结构和功能, 为人类提供生产服
务[ 11, 15] .安徽低丘岗地传统种植旱粮作物, 因受水
肥等条件限制, 作物产量低、且水土流失严重. 近年
来种植结构调整大规模种植果树, 由于果树见效慢,
农民继续种植农作物.为了建立良好的生态系统, 提
高生态系统的三大效益, 本项目从 2001年开始在生
态环境较脆弱的沿江低丘岗地枞阳县大山示范区开
展果农复合经营试验. 按照生态学原理和时空排序,
进行李园间作农作物试验, 实施综合管理,旨在为提
高李园的经济、生态和社会效益提供科学依据.
2 研究地区与试验方法
2 1 研究地区概况
试验在安徽中南部枞阳县大山中国森林生态网络体系
建设示范区内进行, 该县位于 117∃04%~ 117∃44%E, 30∃39%~
31∃05% N. 大山示范区总面积 724 hm2 , 其中果园面积为
应 用 生 态 学 报 2005 年 6 月 第 16 卷 第 6 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jun. 2005, 16( 6)&1022~ 1025
1025 hm2 (奈李面积 14 67 hm2) , 为中低山丘陵, 土壤属中
厚层淋沙土类.示范区属北亚热带湿润气候区,四季气候温
和,年均气温 16 5 ∋ , 冬季均温 4 8 ∋ ,夏季均温 27 6 ∋ ,
年日照 2 0649 h, 年均降水量 1 326 5 mm,夏季降水多而集
中,占全年的 40% , 秋季易发生夹秋旱 . 山场植被以针阔混
交的次生林为主,主要树种有马尾松、黄连木、栓皮栎、杉木
等,灌木以白檀、卫矛、山胡椒等为主 , 覆盖度约 50% ~
60% ,果园区以田间杂草和间作物为主要地面覆盖物. 试验
田为荒坡地开垦建设的果园,坡度< 20∃.
22 试验设计
试验时间为 2001~ 2004 年,在李园进行间作,设置午季
和秋季作物为油菜+ 花生、马铃薯+ 毛豆、马铃薯+ 西瓜、小
麦和不间作对照 5 个处理,各处理面积 0 2 hm2 . 3 次重复,
对各处理研究结果进行差异显著性检验并采用邓肯 ( Dun
can)新复极差法与多重比较分析.
李为奈李品种, 1998 年春种植,株行距 6 m ( 6 m, 试验
时树龄 3 年;西瓜品种为新红宝, 油菜品种为皖油 1 号, 毛豆
品种为合丰 35,马铃薯品种为费乌瑞它, 花生选用本地土品
种,小麦品种为皖麦 1 号.
23 记载和测定项目
记载各模式作物的播种期、收获期; 统计种子、农药用
量、肥料等生产投资. 收获后统计各作物产量、产值、生物
量[ 10]和经济效益; 分析各物质成分, 按公式 e = 024P +
039F+ 0 17( C + D )计算折能系数[ 5, 8] . 式中 e 为折能系
数,单位为 106 J!kg- 1 , P 为蛋白质, F 为脂肪, C 为可利用
碳水化合物或无氮浸出物, D 为纤维素(重量百分含量 ) . 无
机能的折能系数引用参考文献[ 3] ,并记载、收集试验区气象
资料.测定 5 个处理的土壤水分、有机质及氮磷钾含量.
24 土壤理化因子测定方法
土壤水分测定采用恒温箱烘干法, 有机质采用外加热
法,全 N 采用凯氏定氮法, 速效 P采用钼锑比色法, 速效 K
采用 1 mol!L- 1 NH4OAC 浸提火焰光度法.
3 结果与讨论
31 土壤理化性状变化
将测定的 5种处理土壤理化因子列于表 1. 由
表 1可以看出, 间种、复种使土壤理化性状发生很大
变化, 与对照相比果园环境因子和生产力得到改善
提高,地表蒸发量减少, 土壤有效贮水量增加, 且作
物施肥、中耕除草及作物根系活动加快了土壤熟化,
土壤有机质显著增加,土壤肥力提高, 4 种模式中油
菜+ 花生、马铃薯+ 毛豆优于其它 2种模式, 比对照
土壤含水量平均提高 1318%和 1563%,经统计检
验差异极显著; 有机质平均提高 900%和 1588% ,
经统计分析 4种模式之间差异极显著; 全 N 平均提
高 13494%和 7831% , 全 P 平均提高 8243% 和
4865%,全 K 平均提高 4898%和 1020%, 经统
计分析 4种模式和对照之间差异极显著; 4种模式
中最差的为小麦, 与对照相比其土壤含水量平均高
1136% ,有机质平均下降 1006% , 全 N 平均提高
3012% ,全 P 平均提高 946%, 全 K 平均提高
7778% .
表 1 不同种植模式土壤理化性状指标平均值
Table 1 Physical and chemical properties of soi l under different plant
ing patterns
模式
Patterns
年份
Years
土层
Soil layer
( cm)
土壤含水量
Water contents
(%)
有机质
Organicmatter
(g!kg- 1)
全N
Total N
(g!kg- 1)
全 P
Total P
(g!kg- 1)
全K
Total K
(g!kg- 1)
A 2001 0~ 20 23 42A 2231AB 195a 027a 660a
2002
2004
B 2001 0~ 20 22 81A 23 72A 1 48ab 0 22abc 540a
2002
2004
C 2001 0~ 20 22 68A 2320C 1 47bc 0 23ab 717a
2002
2004
D 2001 0~ 20 22 77A 1814B 1 08bc 016bc 557a
2002
2004
CK 2001 0~ 20 1929B 2047AB 083c 015c 493a
2002
2004
注:大写字母表示差异达 1%极显著水平;小写字母表示差异达 5%显著水平 Capital letter
indicate that mean difference is very significant at 1% level, small letter indicate that mean differ
ence is significant at 5% level. A:油菜+ 花生 Br assica campestris+ Ar achis hypogea ; B:马铃薯
+ 毛豆 Solanum tuber osum+ Glycine max; C:马铃薯+ 西瓜 Solanum tuberosum+ Citr ullus
vulgaris; D:小麦 Triticum aestivum.下同 The same below.
32 不同种植模式对水土流失的影响
将不同模式的土壤流失结果列于表 2, 从表 2
可看出,顺坡全垦种植水土流失严重,土壤侵蚀和地
表径流第1年平均易达1 4152 t!hm- 2和 7967 m3
!hm- 2,随连年间种、复种,与对照相比水土流失有
所减轻,但第 3年土壤侵蚀和地表径流仍达 8643 t
!hm- 2和 2968 m3!hm- 2;依等高线修低堤坝种植
的 4 种模式中土壤侵蚀和地表径流第 1 年平均
7181 t!hm- 2和 2059 m3!hm- 2降至第 3 年平均
2032 t!hm- 2和 543 m3!hm- 2.不同耕作措施和间
作模式对低丘坡地果园水土流失影响较大,不间作
的李园水土流失严重,土壤侵蚀和地表径流第 1年
达 9105 t!hm- 2和 2357 m 3!hm- 2,而果园间种的
水土保持明显,马铃薯+ 毛豆水土保持最好,其次为
油菜+ 花生、马铃薯+ 西瓜和小麦;与对照相比其土
壤平均侵蚀量和地表径流分别降低 4419%、
3824%、3952%、3756% 和 2240%、928%、
2411%、2116% ;经统计分析 4种模式与对照差异
极显著,油菜+ 花生、马铃薯+ 毛豆 与马铃薯+ 西
瓜和小麦差异极显著,马铃薯+ 西瓜和小麦差异不
显著.
10236 期 章 铁等:低丘李园复合经营模式间作物生态效应研究
表 2 不同种植模式对水土流失的影响
Table 2 Effects of different planting patterns on soil erosion and runoff
模式
Pat terns
年份
Year
土壤侵蚀量
Erosion module
( t!km- 2)
顺坡
Downhill
fields
堤坝
Terrace
fields
地表径流量
Runoff amount
(m3!hm- 2)
顺坡
Downhill
fields
堤坝
Terrace
f ields
差异显著性
Difference of
signif icance
A 2001 14136 7219 7756 1893
2002 11519 5013 5493 1478 a
2004 8762 2079 2992 499
B 2001 13981 7186 8009 2305
2002 11079 5238 5526 1478 bc
2004 8521 2017 3020 613
C 2001 14275 7281 7905 1988
2002 11943 5098 6011 1392 ab
2004 8846 2134 3012 558
D 2001 14912 7310 7972 2109
2002 12037 5245 6007 1501 ab
2004 9005 1986 2980 534
CK 2001 17389 9105 8072 2357
2002 14621 7234 6176 1687 c
2004 11987 3627 3059 758
33 生物群落季相结构与生产力及经济效益变化
由表 3可见, 4种复合经营模式的生物结构特
征优于单一果林种植方式, 生物量和生产力均大大
提高,在空间分布与时间利用过程上形成了共生关
系[ 4] ,其中油菜+ 花生生物量最高, 年均达 10028
( 104 kg!hm- 2, 其次是马铃薯+ 西瓜, 为 7703 (
10
4
kg!hm- 2, 小麦最差, 仅 3242 ( 104 kg!hm- 2;
马铃薯+ 西瓜生产力 3年平均最高,为 1539 ( 104
kg!hm- 2, 其次是油菜+ 花生, 为 1380 ( 104 kg!
hm
- 2
;第 4 年果树挂果产量最高的是马铃薯+ 西
瓜, 为 89750 kg ! hm- 2, 最差的为小麦, 仅为
61370 kg!hm - 2.年经济收益由大到小顺序是马铃
薯+ 毛豆> 油菜+ 花生> 马铃薯+ 西瓜> 小麦> 对
照,随李树树龄增加,间作物的产量随之减少.
34 不同种植模式能流结构及对李园的影响
投能结构指在投入系统能中有机能和无机能比
例及其各自组成, 投能效率为产出能占投入能的之
比确定[ 7] . 由表 4可见, 4种复合经营模式中有机能
投入占总投入能比例与对照相当, 均为 738% ~
773% ,油菜+ 花生投能效率最高, 年均达 296,其
次为马铃薯+ 西瓜、马铃薯+ 大豆,分别为 208和
2 01, 最差的为小麦,仅为096, 均远高于对照李
表 3 生物结构及生物量与生产力变化
Table 3 Changes of the biological structure and biomass and productivi ty
模式
Pat terns
生物结构
Biological st ructure
年份
Year
生物量
Biomass( kg!hm- 2)
作物
Crops
果树
Fruit t rees
作物
Crops
( dry)
生产力
Product ivity( kg!hm - 2)
收益
Income
( yuan)
果树
Fruit tree
( fresh)
收益
Incom e
( yuan)
总收益
Total income
(yuan)
A 油菜花生轮作,果花 2001 997491 14355 81576 358934 69480 104220 463154
生共生,共生期 2002 989675 133980 79865 351406 165000 247500 598906
265~ 275 d 2004 620517 252285 50098 220431 201000 301500 521931
B 薯豆轮作,果豆 2001 536676 13695 102636 359226 86270 102405 461626
共生,共生期 2002 540018 131670 100231 350809 193750 290625 641434
270~ 279 d 2004 387133 245685 71796 251286 223350 335025 586311
C 薯瓜套作,果瓜 2001 682320 15010 252000 327600 70150 105225 432820
共生,共生期 2002 669874 160545 230900 300170 180000 270000 570170
210~ 220 d 2004 516550 266475 181506 235950 212400 318600 554550
D 果麦共生, 2001 224888 12045 68775 41265 60470 105225 146490
共生期 2002 234165 125565 69015 41409 142200 213300 254700
210 d 2004 147153 288505 43195 25917 192000 288000 313917
CK 2001 16170 89670 134505 134505
2002 155430 192900 289350 289350
2004 263670 227550 341325 341325
表 4 不同种植模式能流结构
Table 4 Structure of energy flow under different planting patterns
模式
Pat terns
输入能
Input energy( GJ!hm- 2)
有机能
Qrganic
无机能
Inorganic
合计
T otal
输出能
Output energy( GJ!hm - 2)
种籽能
Seed
籽料(果)能 Fruit 合计T otal
输出总能/输入总能
Total out
put /T otal
input
有机能/无机能
Organic/
Inorganic
有机能/输入总能
Organic/
T otal input
无机能/输入总能
Inorganic/
Total input
A 125609 39607 165216 452690 36741 489431 296 317 0760 0240
B 125305 36824 162129 279122 46863 325985 201 340 0773 0227
C 131833 43695 175528 34966 15348 365008 208 302 0751 0249
D 128210 38356 165666 146368 13340 159708 096 334 0770 0230
CK 113245 32907 146152 65499 2975 68474 047 344 0775 0225
1024 应 用 生 态 学 报 16 卷
园的 047. 4种模式生态结构与对照相比对无机能
的依赖程度小, 系统所接受的生物质有机能为主要
输入.这表明以生物能为主源输入进行转化、利用太
阳能和水土资源,维持了果农复合经营生态系统的
能量盈余,综合效益较高.农作物的覆盖一方面减少
了水土流失,提高了土壤有效水贮量,加之对农作物
的施肥、中耕除草, 加快了土壤熟化和改善, 为果树
生长创造了条件.另一方面由于农作物与果树争光、
争肥形成的竞争与促进作用, 必然对果树生长带来
影响[ 12, 14] .由表 3可以看出, 4 种模式中小麦对李
树产量影响最大,与对照相比减少 3257% ,而马铃
薯+ 毛豆仅比对照减少 379%. 因此,只要选择互
利的间作物, 加强间作物的田间管理, 增加水肥投
入,选择合适的间种模式,果农复合经营在提高盛果
期前经济效益的同时, 可以减少对果树生长的影
响[ 13] .
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作者简介 章 铁, 男, 1958 年生,副教授. 主要从事果树生
态及栽培生理学研究, 发表论文 20 余篇. T el: 05512827033;
Email: zh. t123@ 163. com
10256 期 章 铁等:低丘李园复合经营模式间作物生态效应研究