陈 宇,郑太波,杜红梅,李 媛,闫 俊

(延安市农业科学研究院,陕西 延安 716000)

延安市属于半干旱大陆性季风气候,无霜期152 d,一年一熟的时间足够,一年两熟时间不足。延安市人均耕地面积0.13公顷,玉米种植面积和马铃薯的种植面积分别占全市耕地面积的18.0%和12.6%[1],通过玉米间作马铃薯提高复种指数[2,3,4],实现一季两收[5,6,7,8,9]是提高土地生产率的有效途径。为此开展鲜食糯玉米新品种万瑞2000号分别与LK99、冀张薯8号、陇薯7号等不同熟性的马铃薯品种间作试验,对耗水特性和产量特性进行试验研究,以期筛选出适宜延安地区的群体结构布局合理,生态效益和经济效益好的马铃薯间作玉米模式,为保障延安地区区域粮食安全和促进农民增收提供技术支撑。

1 实验

1.1 试验地概况与供试品种

试验地概况:试验于2021年在延安市农业科学研究所安塞试验基地进行,于6月3 日播种,10月26日收获。土壤肥力中等,前茬作物是向日葵,春季深翻耕以后施羊粪肥30 000 kg/hm2,尿素225 kg/hm2,磷酸二铵300 kg/hm2,硫酸钾肥225 kg/hm2,夏季培土结合追施尿素120 kg/hm2,追施硫酸钾150 kg/hm2。

玉米间作马铃薯生育期内每旬降雨量:

图1 2021年6月至10月每旬降雨量(E,上旬;M中旬;L下旬)

玉米间作马铃薯生育期内每旬降雨量由延安市安塞区气象站测定。

供试品种:鲜食糯玉米新品种万瑞2000 由陕西万福种业有限公司提供,生育期128 d;LK99和陇薯7号由甘薯省农科院引种,LK99生育期85 d,陇薯7号生育期115 d,冀张薯8号由张家口农科院引种,生育期99 d。

1.2 试验设计

试验采用随机区组试验设计,共设计3个处理,每个处理3次重复。间作模式的条带宽度是1 m,1行玉米间作2行马铃薯,玉米与马铃薯的行距是0.2 m, 玉米株距0.25 m, 两行马铃薯的行距0.6 m, 马铃薯株距0.25 m。玉米密度4×104株/hm2,马铃薯密度8×104株/hm2。M1:万瑞2000号玉米间作LK99;M2:万瑞2000号玉米间作冀张薯8号;M3:万瑞2000号玉米间作陇薯7号。

1.3 观测项目与方法

玉米间作马铃薯生育期内每旬降雨量从安塞区气象站获取。

土壤含水量:采用土钻取土,用烘干法测定 0～100cm深度土层的土壤含水量。

0 ～100 cm土层贮水量的计算公式为WS(mm)=D×H×W×10。式中,WS为0～100 cm土层土壤贮水量(mm);D为土壤容重(g·cm-3);H为土层厚度(0～40cm 10cm/层测定含水率,40-100 cm 20 cm/层测定含水率);W为土壤含水量(%)。水分利用效率的计算公式为:WUE=Y/10ET。式中,Y为M总产量,kg·hm-2;ET为单位面积的蒸发蒸腾量,单位mm,以上公式参见文献《不同种植模式对南方丘陵旱地土壤水分利用与作物周年生产力的影响》[10]。

间作模式玉米经济价值测定:在收获期,对每个小区统计玉米穗数,按照穗数计算鲜食玉米经济价值。玉米产量测定:每小区各品种随机选取2行中部连续5 m长的所有果穗,自然风干后进行室内考种,按照14%的含水量折算产量。马铃薯产量测定:包括商品薯产量,非商品薯产量。商品薯产量为质量大于50 g的表皮光滑,无病斑,无伤口的马铃薯产量;马铃薯商品薯率为商品薯重量/总产量,马铃薯非商品薯产量为质量小于50 g的马铃薯产量,非商品薯产率为非商品薯重量/总产量。

1.4 数据处理与分析

使用SPSS17.0软件进行方差分析(LSD0.05),采用sigmaplot10.0作图。

2 结果与讨论

2.1 播种期和收获期1 m土层水分含量

从图2可见,相同处理的在成熟期相同深度土层含水量显著高于播种期土层的含水量,说明生育后期的降雨促进了土壤含水量的增加,比较3种处理0～40 cm耕作土层含水率,均表现收获期M1在0～20 cm耕作土层平均含水率高于M37.69%,收获期M1在0～20 cm耕作土层平均含水率高于M28.07%(P<0.05),收获期M2和M3在0～20 cm耕作土层平均含水率无显著差异(P>0.01).

图2 播种期和收获期1m土层水分含量

2.2 收获期间作M产量和水分利用效率

从表1可见,M1、M2、M3玉米产量无显著差异(P>0.05);M1和M2商品薯产量无显著差异(P>0.05),两者显著低于M3商品薯产量(P<0.01);M1总产量与M2总产量无显著差异(P>0.05),M3总产量显著高于M110.7%,M3总产量显著高于M28.8%(P<0.01);M3和M2耗水量无显著差异,M3耗水量显著高于M12.93%(P<0.05),M2耗水量极显著高于M14.60%(P<0.01),M3水分利用效率显著高于M17.4%(P<0.05),M2水分利用效率与M1无显著差异。

表1 收获期间作模式产量和水分利用效率

2.3 三种间作模式商品薯和非商品薯产量

从图3可见,M1中非商品薯占9.9 %,M2中非商品薯占16.0%,M3中非商品薯占25.3%,间作晚熟品种有利于增加间作模式总产量。熟马铃薯生育后期降雨量升高,烂薯增多,非商品薯率升高。

图3 三种间作模式商品薯和非商品薯产量

在表2中,鲜食糯玉米穗收购价值按1元/穗,商品马铃薯收购价值按2元/kg计算,M1的总经济价值最低,只有80 552.4元/hm2,M2处理的总价值与M1没有显著差异,M3总价值与M2和M1分别显著增加5.24%、4.29%。

表2 间作模式经济效益分析

3 结论

前人认为马铃薯是浅根系,玉米是深根系,两种作物吸收不同土层的水分,有利于提高水分利用效率[11]。范志伟研究了玉米马铃薯间作群体的蒸腾量和蒸腾效率,认为间作玉米和马铃薯在同一时期占有的水分的能力不同,玉米在水分竞争中占据优势,能占有较多的土壤水分,玉米间作马铃薯种植模式对水土壤分的消耗量高于单作玉米和单作马铃薯[12]对土壤水分消耗量。而辛忠民测定了超早熟玉米与马铃薯间作后的土壤水分含量,认为间作玉米土壤含水量间作低于单作玉米,而间作马铃薯土壤含水量间作高于单作马铃薯[13]。在本研究中,玉米与不同成熟期的马铃薯品种间作下,土壤水分存在差异的原因是,间作系统中生育期短的马铃薯品种在成熟以后对不在吸收土壤水分,只有玉米还在继续进行蒸发和蒸腾消耗土壤水分,玉米间作生育期85 d的LK99对土壤水分消耗量,低于和玉米间作生育期99 d的冀张薯8号和玉米间作生育期115 d的陇薯7号,所以在成熟期间作LK99的M1处理土壤水分含量高于M2处理和M3处理.

分析鲜食糯玉米万瑞2000间作不同熟性马铃薯产量,土壤水分含量,再观察中早熟的LK99、中晚熟的冀张薯8号、晚熟的陇薯7号的生长状况,发现在玉米生育后期中早熟的LK99和中晚熟的冀张薯8号的茎干已经枯死,而陇薯7号的茎干还没有变黄和枯萎,还在继续为块茎提供养分,虽然玉米生育后期的降雨增加了非商品薯率,间作晚熟马铃薯产量仍然高于中早熟和中晚熟品种。而肖继平[14]认为玉米间作马铃薯M生育期越长马铃薯产量越低,其中81 d生育期的爱德53马铃薯产量高于130 d生育期的品种合作88号。齐月[15]研究了气候变化对黄土高原半干旱区马铃薯产量的影响,认为马铃薯收获期降水多,引起块茎腐烂,降低产量。

鲁文娟认为[16]生育期和出苗率影响马铃薯产量,马铃薯提早播种有助于提高产量。结合本研究,在延安9月上旬高达90mm,10月上旬降雨高达130mm,而马铃薯淀粉积累期所需水分仅为30～45 mm,水分较多会影响淀粉积累造成块茎腐烂,这与侯晓琦[17]的研究结果相同。崔雯[18]认为在4月25日和5月5日播种的马铃薯产量高于5月15日和5月25日播种的马铃薯产量,本研究结果表明,提前播种能延长马铃薯生育期。有利于增加马铃薯产量,中晚熟马铃薯品种有利于提高间作模式总产量,但是要降低生育后期降雨而增加的烂薯率,2021年玉米生育后期的降雨造成陇薯7号和冀张薯8号的商品薯率只有74.7%和84.0%,而中早熟的LK99在生育后期降雨期间已经成熟,商品薯率达95.4%,使玉米间作中晚熟冀张薯8号的模式产量低于玉米间作中早熟LK99模式产量,但是玉米间作陇薯7号的模式产量仍然是最高的,说明间作长生育期的马铃薯品种更有利增加产量,但是容易受到生育后期降雨的影响,建议适度提前马铃薯的播种期,以避免生育后期降雨对马铃薯造成减产的影响。说明在间作模式中,玉米品种宜选择株型自立,紧凑,耐密植的经济价值高的鲜食玉米品种,间作马铃薯品种适宜选择生育期长、耐湿的晚熟品种,适宜提前马铃薯的播种期,规避生育后期雨害和霜冻,才能提高商品薯率,实现高产。