沿黄灌区玉米间作油菜对土壤水热效应及产量的影响_尚旭民.pdf

2022 年12 月Dec.2022第 46 卷 第 6 期Vol.46,No.6热 带 农 业 工热 带 农 业 工 程程TROPICAL AGRICULTURAL ENCINEERING沿黄灌区玉米间作油菜对土壤水热效应及产量的影响尚旭民1,2,3)王凤仁1,2,3)夏博文1,2,3)Galimah Girmanee Taylor1,2,3)周彦莉1,2,3)逄蕾1,2,3)（1 甘肃省干旱生境作物学重点实验室 甘肃兰州 730070；2 甘肃农业大学农学院 甘肃兰州 730070；3 甘肃农业大学植物生产类实验教学中心 甘肃兰州 730070）摘要 为了研究玉米间作油菜对土壤水热效应和产量的影响，分别测定土壤含水量、土壤温度和产量，计算土壤贮水量、土壤耗水量、水分利用效率、土地当量比和作物竞争力等9个指标。结果发现，玉米间作油菜的经济产量不具间作优势（LERYMC1），但生物产量具有间作优势（LERBMC1）；玉米和油菜经济产量的种间竞争力表现为玉米油菜（AaYMC0），生物产量种间竞争力表现为玉米油菜（AaBMC0）；玉米间作油菜种植模式能够改变土壤温度，间作土壤温度低于单作的土壤温度，玉米的土壤温度高于油菜的土壤温度；玉米间作油菜种植模式比单作玉米和单作油菜的土壤含水量低。关键词 玉米；油菜；间作；水热效应；产量中图分类号 S513 Effects of Corn Intercropping of Maizewith Rapeseed on Soil Hydrothermal Effect and Yields along the Yellow River Irrigation AreaSHANG Xumin1,2,3)WANG Fengren1,2,3)XIA Bowen1,2,3)GALIMAH Girmanee Taylor1,2,3)ZHOU Yanli1,2,3)PANG Lei1,2,3)(1 Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science,Lanzhou,Gansu 730070;2 Agronomy College,Gansu Agricultural University,Lanzhou City,Gansu 730070;3 Plant Production Experimental Teaching Center,Gansu Agricultural University,Lanzhou,Gansu 730070)Abstract This study is focus on the influence of corn intercroping with rape on soil hydrothermal and yields.The experiment measure the soil moisture,soil temperature and yields respectively and calculate 9 indicators such as soil water storage,soil water consumption,water use efficiency,land equivalent ratio and crop competitiveness.The result shows that the grain yields of corn intercropping with rapeseed had no advantage(LERYMC1),but the biomass yield had advantage(LERBMC1).The interspecific competitiveness of corn and rapeseed grain yield is cornrape(AaYMC0),and the interspecific competitiveness of biomass yield is cornrape(AaBMC0).Intercropping can change the soil temperature,reduce the soil temperature of the 0-15cm soil layer of the corn,and increase the soil temperature of the 0-15cm soil layer of the rape.Intercropping can reduce soil water content and increase soil water consumption intensity in the early stage of crop growth and development.In conclusion,corn intercropping with rape can improve land use efficiency,基金项目：国家自然科学基金项目（No.32160525）；甘肃省自然科学基金（No.20JR5RA034）；甘肃省高等学校创新基金项目（No.2020B125）；研究生重点课程建设项目（No.GSAU-ZDKC-1909）；盛彤笙创新基金（No.GSAU-STS-1736）；甘肃农业大学省级大学生创新创业训练计划项目（No.S202110733006、No.202210733010）。收稿日期：2022-04-01；编辑部E-mail：；责任编辑：汪全伟。尚旭民，硕士研究生，主要从事作物耕作与栽培研究。通讯作者：逄蕾，副教授，主要从事作物栽培生理生态研究。-372022 年 12 月第 46 卷第 6 期热带农业工程reduce soil temperature,and diminish soil moisture content.Keywords corn;rape;intercropping;hydrothermal effect;yield间作是在同一块土地上，两种或两种以上播种期和生长季节相近的作物隔株、隔行或隔畦种植的方式，间作不仅有利于促进土壤环境的改善1-2，增加土壤养分含量3-4，促进土壤养分的吸收5、提升水分利用效率6、也有利于提高耕地的质量和利用效率7-8，提升作物产量和品质9，调节大气成分、涵养水资源和防风固沙的功能10。油菜是我国主要的油料作物之一，种植面积为740万hm211，不仅是我国重要的经济作物，也是很好的饲料和绿肥作物12，可有效改善土壤的物理性质13。玉米是我国的主要粮食作物之一，其产量占世界玉米产量的20%。甘肃省白银市，地处沿黄灌区，近年来，环境污染严重，粮食增产提质面临着巨大的挑战。为此，探索合理的种植方式提高作物产量，减少土壤水土流失，降低农业生产污染成为解决当地农业生产的重要任务。通过在甘肃省白银市白银区水川镇设置玉米间作油菜试验，研究玉米间作油菜对土壤水热效应、产量的影响，以期为甘肃省沿黄灌区作物种植提供新 的理论依据和技术支撑。1 材料与方法 1.1试验地概况试验地位于甘肃省白银市白银区水川镇桦皮村（3622.18 N、10417.08 E），玉米为当地的主要作物。该地区为中温带半干旱区向干旱区过度带，海拔1 486.2 m，无霜期为169220 d，年平均降水量在180450 mm，年蒸发量在1 5001 600 mm，降水主要集中在每年78月，白银区为灌於土，容重为1.3 g/cm3，光照充足，水资源丰富。1.2试验设计本试验设置玉米间作油菜（间作油菜和间作玉米）、玉米单作、油菜单作3个处理，每个处理3次重复，共9个小区，完全随机区组排列。其中：玉米间作油菜处理中间作玉米的带宽120 cm，播种3行玉米，玉米行距划分结合当地实际情况，分为宽窄行，宽行80 cm，窄行40 cm，株距24 cm，种植密度为 8104株/hm2；间作油菜带宽 100 cm，播种4行油菜，行距为20 cm；单作玉米行距为宽行 80 cm，窄行 40 cm，株距 30 cm，种植密度为8104株/hm2。单作油菜的行距为20 cm。在玉米和油菜全生育期内分别在玉米播前、拔节、开花、灌浆期进行灌溉。每次灌溉量为1 800 m3/hm2。施肥量为纯N 360 kg/hm2，纯P2O5 225 kg/hm2。1.3指标测定1.3.1土壤水分测定土壤含水量：采用烘干法分别测定播前、苗期、拔节、开花、收获时期0200 cm土层土壤水分含量。土壤耗水量计算公式为ET=P+W+I（1）式（1）中，ET为间作全生育时期60 cm土层土壤耗水量（mm）；P 为播种到收获时期的降雨量（mm）；W 为收获期与播前土壤贮水量的差值（mm）；I为灌溉量。全生育期内的试验地地势平坦，地表径流和土壤水分渗漏等因素可以忽略不记。土壤贮水量计算公式为SWS=h 10（2）式（2）中，SWS为土壤贮水量；为土壤容重（g/cm3）；为土壤含水量（%）；h为土层深度（cm），土层厚度以60 cm计算。ET=P+W+I水分利用效率：计算公式为WUE=YET（3）式（3）中，WUE为水分利用效率；Y为籽粒产量（kg/hm2）；ET为全生育时期作物土壤耗水量（mm）。1.3.2土壤温度测定利用曲管地温计记录 05、510、1015、1520、2025 cm土层土壤温度的变化，每个生育时期测定一次，每次连续测定3天。每次测定时间为800、1200、1800。-38尚旭民 等 沿黄灌区玉米间作油菜对土壤水热效应及产量的影响1.3.3产量测定各处理在成熟期随机选取 6株玉米和 10株油菜进行室内考种，估算玉米和油菜的产量。1.3.4土地当量比LER=Yai/YasYbi/Ybs（）式（）中，Yai、Ybi、Yas、Ybs分别表间作玉米、间作油菜、单作玉米、单作油菜的产量。当 LER1时，有间作优势；当 LER1时无间作优势。1.3.5作物种间竞争力Aa=Yai/Yas-Ybi/Ybs（5）式（5）中，Aa代表玉米、油菜之间的竞争能力，Yai、Ybi、Yas、Ybs分别表间作玉米、间作油菜、单作玉米、单作油菜的产量。当Aa=0时，表明两种作物之间无竞争力；当Aa0时，表明a的竞争优势大于b作物的竞争优势。1.4数据处理采用 Microsoft Excel 2019 进行数据整理和作图，利用SPSS 20.0软件进行数据统计分析，采用Ducan法进行差异显著性检验，显著性水平设定为p=0.05。2 结果与分析 2.1玉米间作油菜对土壤水分的影响由图1可知，土壤含水量总体表现为玉米的土壤含水量高于油菜的土壤含水量，间作的土壤含水量低于单作的土壤含水量。拔节期，间作玉米比单作玉米土壤含水量低13.68%，间作油菜比单作油菜低9.7%。开花期，间作玉米比单作玉米低13.68%，间作油菜比单作油菜低 9.70%。灌浆期，间作玉米比单作玉米低13.86%，间作油菜比单作油菜低9.7%。收获期，因油菜收获在玉米收获之前，间作玉米、间作油菜、单作油菜土壤含水量间显著性差异。由图2可知，随着土层深度的增加，土壤水分含量呈现出先上升后下降趋势，其中6080 cm土层土壤含水量达到最大。同时080 cm土壤含水量变化较为复杂，80120 cm土壤含水量变化逐渐趋于稳定。2.2玉米间作油菜对土壤阶段性耗水量的影响由表1可知，油菜的土壤耗水量大于玉米的土壤耗水量。播前至苗期，油菜和玉米的土壤耗水量存在极显著的差异（p0.01），间作油菜土壤耗水量、耗水模系数和耗水强度比间作玉米高6.95%、6.67%和6.94%，单作油菜比单作玉米高12.18%、10.34%和 12.10%。拔节至开花、开花至灌浆期、灌浆期至收获时期，间作油菜、间作玉米、单作油菜和单作玉米的土壤耗水量、耗水系数、耗水强度无显著性差异（p0.05），但土壤耗水量、耗水模系数和耗水强度的均值均表现为玉米油菜，间作油菜在拔节至开花时期、开花至灌浆时期