施氮和木薯-花生間作對木薯養分積累和系統養分利用的影響

林洪鑫，潘曉華，袁展汽，肖運萍，劉仁根，汪瑞清，呂豐娟

（1江西農業大學農學院，南昌 330045；2江西省農業科學院土壤肥料與資源環境研究所/農業部長江中下游作物生理生態與耕作重點實驗室/國家紅壤改良工程技術研究中心，南昌 330200）

0 引言

【研究意義】間作系統是一種生產能力高、自然資源高效利用的生態系統[1]。合理的間作模式不僅能提高土地和氣候資源利用率，還能促進種植業高效、持續增產和生物多樣性[2]。氮素是調控作物群體結構和生長發育以及提高同化能力的重要影響因素之一。作物對氮的吸收和利用是農業生態系統中氮循環的重要過程，也是作物產量形成的重要基礎[3]。作物干物質生產、氮素吸收和利用是影響作物產量和品質的重要因素[4]。研究不同木薯-花生間作模式中的養分利用特征，可為木薯-花生合理間作和養分高效利用提供科學依據?！厩叭搜芯窟M展】目前，關于間作系統作物養分利用已有不少報道。焦念元等[5]研究了玉米-花生間作系統的氮磷吸收與利用，結果表明施氮能增加間作系統的氮磷積累量；趙平等[6]研究了小麥-蠶豆間作系統中小麥的氮素吸收和累積，結果認為小麥氮素吸收速率隨施氮量的增加呈先升后降的趨勢；劉斌等[7]分析了甜瓜-向日葵間作系統的氮素吸收和利用效率，結果表明間作顯著提高了甜瓜的氮素吸收和利用效率，卻降低了向日葵的氮素吸收和利用效率。還有研究表明，蠶豆-玉米間作顯著提高了系統生產力和氮素吸收[8]，花生體內氮素在共生期內可以轉移到旱作水稻體內[9]，南酸棗能夠利用施用于花生的部分氮肥[10]，施肥距離也會影響間作系統的氮素吸收利用[11]?！颈狙芯壳腥朦c】木薯（Manihot esculentaCrantz）間作花生（Arachis hypogaeaL.）是一種生態高效的種植模式。有研究表明，木薯-花生間作模式可提高經濟效益和改善土壤[12-13]，增加木薯產量[14]，改善根際土壤微生態壞境[15]、發揮間作優勢[16-17]和提高作物抗性[18]。前人有關木薯間作花生模式的研究，主要分析了木薯-花生間作對產量、經濟效益和間作優勢的影響，而對不同木薯-花生間作模式木薯養分積累和系統養分利用的影響尚未見報道?！緮M解決的關鍵問題】本研究以木薯單作和花生單作為對照，研究了施氮和木薯-花生間作對木薯養分積累和系統養分利用的影響，以期為木薯-花生合理間作和養分高效利用提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗于2015年和2016年在江西省撫州市東鄉區圩上橋鎮紅壤開發管理委員會國家木薯產業技術體系南昌綜合試驗站試驗基地進行。試驗地為紅壤旱地，2015年基礎土壤理化性質為pH 4.80，有機質 19.4 g·kg-1、全氮 1.27 g·kg-1、全磷 1.29 g·kg-1、全鉀 11.1 g·kg-1、堿解氮 106.0 mg·kg-1、速效磷 77.1 mg·kg-1和速效鉀108.0 mg·kg-1；2016年基礎土壤理化性質為pH 4.65，有機質 18.45 g·kg-1、全氮 1.28 g·kg-1、全磷1.40 g·kg-1、全鉀 10.2 g·kg-1、堿解氮 95.8 mg·kg-1、速效磷 78.4 mg·kg-1和速效鉀 117.6 mg·kg-1。

1.2 試驗設計

圖1 不同種植模式的種植行距示意圖Fig. 1 Sketch map of planting spacing under different planting patterns

試驗以木薯品種華南205和花生品種粵油200為材料，設計不施氮（N0，0）、施氮（N1，180 kg·hm-2）2個施氮水平和木薯單作（M1）、花生單作（M2）、木薯間作1行花生（M3）、木薯間作2行花生（M4）及木薯間作3行花生（M5）共5種種植模式。不同種植模式的種植行距示意圖見圖 1，木薯種植株距為80 cm，花生播種株距為20 cm。施磷量（P2O5）和施鉀量（K2O）分別為 90.0 kg·hm-2、195.0 kg·hm-2。小區種植面積為38.4 m2，3次重復，小區間隔60 cm，開30 cm排水溝，重復間隔150 cm，防止串肥。不同種植模式的施肥量及其施肥方式見表 1。磷肥全部作基肥施用。氮、磷、鉀肥分別為尿素、鈣鎂磷肥和氯化鉀。種植的木薯種莖長為15 cm，每穴放置1根木薯種莖，出苗后缺苗的及時補苗，種植后30 d間苗，每穴木薯留1株壯苗，剪除多余幼苗。每穴花生播種2粒。兩年木薯均于3月25日種植，11月25日收獲；兩年的花生均于4月15日種植，8月15日收獲。其他管理同一般常規栽培。

1.3 試驗指標與方法

1.3.1 木薯干物質量 分別于塊根形成初期（種植后70 d）、塊根膨大初期（種植后110 d）、塊根膨大中期（種植后175 d）和塊根成熟期（種植后240 d），根據木薯平均株高取樣，每小區挖取3株代表性植株，然后將塊根洗凈，分成塊根、莖稈、葉和葉柄等4部分分別包裝，將莖稈、葉柄和葉樣品置于 105℃下殺青30 min，于80℃烘干至恒重；塊根切成薄片，置于50℃下烘干至恒重。

1.3.2 花生生物產量 于成熟期，每小區取代表性花生植株3株，輕輕拔起，抖落、洗凈泥土，分成根莖葉和莢果等兩部分分別包裝，于105℃下殺青30 min，于80℃下烘干至恒重。

1.3.3 植株氮、磷、鉀素含量 木薯和花生干物質的樣品粉碎后，采用H2SO4-H2O2消煮，凱氏定氮法測定氮素含量；采用H2SO4-H2O2消煮，鉬銻抗比色法測定磷素含量；采用H2SO4-H2O2消煮，火焰光度法測定鉀素含量。

表1 不同種植模式的施肥量及其施肥方式Table 1 Fertilizer application amount and their fertilization methods under different planting patterns

1.3.4 鮮薯產量和花生莢果產量 稱量每小區實收的木薯新鮮塊根和成熟期取樣的木薯塊根的鮮重，然后根據成熟期的木薯實際株數折算，即為鮮薯產量；稱量每小區實收、曬干的花生莢果和成熟期取樣的花生莢果的重量，根據小區面積計算花生莢果產量。

1.4 指標計算

某部位的氮素積累量＝該部位的氮素含量×該部位的干物質量；

某部位的氮素分配率=（該部位的氮素積累量/氮素積累總量）×100；

氮素利用效率=系統內某一作物經濟產量/該作物氮素積累總量；

氮素收獲指數=系統內某一作物收獲器官氮素積累量/該作物氮素積累總量；

氮肥偏生產力=系統內某一作物單位面積經濟產量/單位面積施氮量；

系統氮素積累總量=木薯氮素積累總量+花生氮素積累總量；

系統內木薯、花生氮素比例=（木薯、花生的氮素積累總量/系統氮素積累總量）×100；

生產100 kg鮮薯需氮量=（木薯氮素積累總量/木薯鮮薯產量）×100；

生產100 kg莢果需氮量=（花生氮素積累總量/花生莢果產量）×100；

氮素土地當量比=（Nim/Nmm）+（Nip/Nmp）。式中，Nim和Nip分別代表間作木薯和間作花生的氮素積累總量，Nmm和Nmp分別為單作木薯和單作花生的氮素積累總量；

氮素間作優勢=Nim+Nip-（Nmm×Dim+Nmp×DiP）/（Dim+DiP）。式中，Dim表示間作模式中木薯密度與其單作模式密度的比值；DiP表示間作模式中花生密度與其單作模式密度的比值。木薯間作1行、2行、3行花生模式的Dim均為1.00，DiP分別為0.33、0.67和1.00。

磷、鉀指標的計算方法同氮素方法。

1.5 數據處理

文中試驗數值為兩年數據的平均值±標準差，采用Excel和Dps 7.05進行數據分析。

2 結果

2.1 施氮和木薯-花生間作對木薯和花生產量的影響

2015和2016兩年間的木薯產量和花生產量的趨勢一致（表 2）。同一種植模式，施氮處理的鮮薯產量顯著高于不施氮處理；同一施氮水平下，單作模式的鮮薯產量和莢果產量顯著高于間作，莢果產量隨花生行數的增加顯著提高，而不同間作模式的鮮薯產量無顯著差異。單作模式施氮處理的莢果產量顯著高于不施氮處理，而間作模式施氮處理的莢果產量顯著低于不施氮模式。

表2 施氮和木薯-花生間作對木薯和花生產量的影響Table 2 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on yield of cassava and peanut (×103 kg·hm-2)

2.2 施氮和木薯-花生間作對木薯植株養分積累量的影響

隨著生育時期的推進，木薯氮、磷、鉀素積累量隨之增加，前 3個生育時期的氮素分別占積累總量的9.18%、39.94%和66.61%，磷素分別占3.18%、19.36%和61.05%，鉀素分別占4.18%、21.28%和60.81%（表3）。

同一種植模式，施氮處理的氮、磷、鉀素顯著高于不施氮處理。塊根形成初期，不施氮處理單作的鉀素積累量高于間作，且顯著高于間作2行花生模式。塊根膨大初期，不施氮處理單作和間作1行花生模式的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式；不施氮處理單作的磷素積累量顯著高于間作2、3行花生模式，且間作1行花生模式顯著高于間作2行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，間作3行花生模式顯著高于間作2行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。塊根膨大中期，同一施氮水平下，單作的氮素積累量顯著高于間作，施氮處理間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。塊根成熟期，不施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生模式顯著高于間作3行花生模式；不施氮處理單作和間作1行花生模式的磷素積累量顯著高于間作3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作2行花生模式顯著高于間作3行花生模式；不施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作，施氮處理單作和間作1行花生模式高于間作2行花生模式。

表3 施氮和木薯-花生間作對木薯植株養分積累量的影響Table 3 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on plant nutrient accumulation of cassava (kg·hm-2)

2.3 施氮和木薯-花生間作對木薯不同部位養分積累量和分配率的影響

2.3.1 塊根養分積累量和分配率 隨著生育時期的推進，塊根氮、磷、鉀素積累量及其分配率隨之增加（表4），4個生育時期塊根氮素的平均分配率分別為8.28%、15.51%、29.48%和38.09%，磷素的平均分配率分別為10.46%、35.73%、61.90%和71.33%，鉀素的平均分配率分別為 13.64%、31.46%、48.13%和72.82%。

同一種植模式，施氮處理的塊根氮、磷、鉀素積累量較不施氮處理顯著增加。塊根形成初期，不施氮處理間作3行花生模式的氮素積累量顯著高于間作2行花生模式，施氮處理單作和間作3行花生模式顯著高于間作2行花生模式；不施氮處理間作2行花生模式的磷素積累量顯著高于間作1、3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作；不施氮處理間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作2行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作。塊根膨大初期，施氮處理單作的氮、磷積累量顯著高于間作；施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。塊根膨大中期的氮素積累量，不施氮處理單作顯著高于間作，施氮處理單作和間作1行花生模式顯著高于間作3行花生模式。成熟期，除施氮處理不同模式間的鉀素積累量無顯著差異外，單作的氮、磷和鉀素積累量均顯著高于間作。

表4 施氮和木薯-花生間作對木薯塊根養分積累量和分配率的影響Table 4 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on tuber root nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

4個生育時期不施氮處理塊根氮素的平均分配率為 6.19%、13.57%、29.53%和 34.94%，施氮處理為10.41%、17.45%、29.44%和 41.24%；不施氮處理磷素的平均分配率為7.02%、33.52%、65.29%和72.10%，施氮處理為13.90%、37.93%、58.51%和70.55%；不施氮處理鉀素的平均分配率為9.65%、27.95%、55.06%和73.98%，施氮處理為17.64%、34.97%、41.20%和71.65%。

2.3.2 莖稈養分積累量和分配率 隨著生育時期的推進，莖稈氮、磷、鉀素積累量增加，氮素分配率提高，磷、鉀素分配率先增加后下降（表5）。4個生育期的莖稈氮素平均分配率分別為 11.92%、12.55%、18.63%和25.92%，磷素平均分配率分別為22.81%、24.83%、19.44%和 19.84%；鉀素平均分配率分別為26.88%、31.14%、28.25%和18.20%。

表5 施氮和木薯-花生間作對木薯莖稈養分積累量和分配率的影響Table 5 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on stem nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

同一種植模式，施氮處理的莖稈氮、磷素積累量較不施氮處理顯著增加，鉀積累量有所增加，其中間作2、3行花生模式下鉀素積累量顯著增加。塊根形成初期，不施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作2行花生模式，而施氮處理單作和間作1行花生模式顯著低于間作2行花生模式。塊根膨大初期，施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式；施氮處理間作3行花生模式的鉀素積累量顯著低于其他3種模式。塊根膨大中期，同一施氮水平單作的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作3行花生模式。成熟期，施氮處理單作和間作1行花生模式的氮素積累量顯著高于間作3行花生模式；施氮處理單作和間作1行花生模式的磷素積累量顯著高于間作2行花生模式；施氮處理間作1行花生模式的鉀素積累量顯著高于間作2、3行花生模式。

4個生育時期不施氮處理莖稈氮素的平均分配率分別為10.04%、10.92%、15.75%和26.06%，施氮處理分別為13.83%、14.18%、21.51%和25.78%；不施氮處理磷素的平均分配率分別為 24.21%、26.04%、17.13%和18.56%，施氮處理分別為21.40%、23.62%、21.74%和21.11%；不施氮處理鉀素的平均分配率分別為29.00%、30.47%、23.34%和16.84%，施氮處理分別為24.77%、31.81%、33.14%和19.54%。

2.3.3 葉片養分積累量和分配率 隨著生育時期的推進，葉片氮、磷、鉀素積累量先增加后降低，分配率下降（表6），4個生育時期氮素的平均分配率分別為79.80%、71.95%、51.89%和36.00%，磷素的平均分配率分別為66.73%、39.44%、18.66%和8.84%，鉀素的平均分配率分別為 59.73%、37.40%、23.62%和8.98%。

同一種植模式，施氮處理氮、磷、鉀素積累量較不施氮處理顯著增加。塊根形成初期，同一施氮水平不同模式間的氮、磷和鉀素積累量無顯著差異。塊根膨大初期，不施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作2、3行花生模式，施氮處理單作和間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式；同一施氮水平單作的磷素積累量顯著高于間作；不施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作，施氮處理單作和間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式。塊根膨大中期，不施氮處理單作的氮素積累量顯著高于間作3行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作2、3行花生模式；不施氮處理磷素積累量間作2行花生模式顯著高于間作1、3行花生模式，施氮處理單作和間作3行花生模式顯著高于間作1、2行花生模式；不施氮處理單作的鉀素積累量顯著高于間作1、3行花生，施氮處理單作顯著高于間作。成熟期，不施氮處理間作3行花生模式的氮素積累量顯著低于其他3種種植模式，施氮處理單作顯著高于間作；不施氮處理間作2、3行花生模式的磷素積累量顯著低于間作1行花生模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生顯著高于間作2、3花生模式；不施氮處理間作3行花生模式的鉀素積累量顯著低于其他3種種植模式，施氮處理單作顯著高于間作，且間作1行花生模式顯著高于間作2、3行花生模式。

4個生育時期不施氮處理葉片氮素的平均分配率分別為84.03%、75.53%、54.73%和39.02%，施氮處理為75.83%、68.39%、49.06%和32.98%；不施氮處理磷素平均分配率分別為 68.77%、40.44%、17.58%和 9.34%，施氮處理為 64.69%、38.45%、19.74%和8.34%；不施氮處理鉀素平均分配率分別為61.36%、41.57%、21.58%和 9.18%，施氮處理為 57.60%、33.22%、25.67%和8.78%。

2.4 施氮和木薯-花生間作對木薯養分利用的影響

同一種植模式（表 7），施氮處理的木薯氮、鉀素利用效率和鉀素收獲指數較不施氮處理下降或顯著下降，磷、鉀肥偏生產力和生產100 kg鮮薯的氮、鉀需求量較不施氮處理顯著提高，氮素收獲指數較之提高；單作和間作3行花生模式下，施氮處理的磷素利用效率較不施氮處理顯著下降；單作模式下，施氮處理的磷素收獲指數較不施氮處理顯著降低；除間作 2行花生模式下施氮與不施氮處理間的生產100 kg鮮薯需磷量相同外，施氮處理的生產100 kg鮮薯需磷量較不施氮處理提高，其中單作和間作3行花生模式顯著提高。

不施氮處理中，單作的氮素利用效率和氮、磷、鉀素收獲指數顯著高于間作，間作2行花生模式的氮素收獲指數顯著低于間作1、3行花生模式，間作1、2行花生模式的鉀素收獲指數顯著低于間作3行花生模式；單作的磷、鉀素利用效率顯著高于間作 1、2行花生模式，間作模式氮、磷、鉀素利用效率隨花生行數的增加而顯著提高；間作模式生產100 kg鮮薯需氮量顯著高于單作，間作1行花生模式生產100 kg鮮薯需鉀量顯著高其他3種模式。施氮處理中，間作3行花生模式的氮、磷素利用效率和鉀素收獲指數顯著高于單作和間作1行花生模式，間作1行花生模式的鉀素利用效率顯著低于單作和間作2行花生模式，間作2行花生模式的氮素收獲指數顯著高于其他3種種植模式，單作的氮素收獲指數顯著低于間作1、3行花生模式；間作1行花生模式的生產100 kg鮮薯需氮量顯著高于其他3種種植模式，單作和間作2行花生模式的生產100 kg鮮薯需氮量顯著高于間作3行花生模式，單作和間作1行花生模式的100 kg鮮薯需磷量顯著高于間作2、3行花生模式，間作1、3行花生模式的生產100 kg鮮薯需鉀量顯著高于單作。同一施氮水平，單作的氮、磷、鉀肥偏生產力顯著高于間作，不同間作模式間無顯著差異。

表6 施氮和木薯-花生間作對木薯葉片養分積累量和分配率的影響Table 6 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on leaves nutrient accumulation and distribution ratio of cassava

2.5 施氮和木薯-花生間作對花生養分利用的影響

單作模式下，施氮處理的花生氮素積累總量較不施氮顯著提高，而間作2、3行花生模式下較不施氮顯著降低（表8）。

同一種植模式，施氮處理的氮、磷、鉀素利用效率較不施氮處理降低；生產100 kg莢果的氮、鉀需求量較不施氮處理提高，其中間作1、2行花生模式的差異顯著；磷素積累總量較不施氮處理降低，其中間作2、3行花生模式顯著降低；單作模式下施氮處理的磷、鉀肥偏生產力較不施氮處理顯著提高，而間作模式下較不施氮處理顯著降低；間作模式下施氮處理的生產100 kg莢果需磷量較不施氮處理提高，而單作模式下較不施氮處理降低；單作和間作1行花生模式下，施氮處理的鉀素積累總量較不施氮處理提高，而間作2、3行花生模式下較不施氮處理降低。

表7 施氮和木薯-花生間作對木薯養分利用的影響Table 7 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on nutrient utilization

表8 施氮和木薯-花生間作對花生養分利用的影響Table 8 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on nutrient utilization of peanut

不施氮處理中，間作 1行花生模式的鉀素積累總量顯著低于其他3種模式。施氮處理中，單作模式生產100 kg莢果氮、磷需求量顯著低于間作2行花生模式，而其磷素利用效率顯著高于間作2行花生模式；間作的氮肥偏生產力、鉀素積累總量顯著低于單作，且隨花生行數的增加而提高或顯著提高。同一施氮水平，間作的氮、磷素積累總量和氮、磷、鉀肥偏生產力顯著低于單作，且隨花生行數的增加而顯著提高。

2.6 施氮和木薯-花生間作對系統養分間作優勢的影響

同一種植模式下（表 9），施氮處理的系統氮素積累總量較不施氮處理提高，除間作3行花生模式外的4種模式差異均達顯著水平。單作木薯和間作1行花生模式下，施氮處理的系統磷素積累總量較不施氮處理顯著提高；系統鉀素積累總量顯著提高，鉀素間作優勢提高，而氮、磷素土地當量比和氮素間作優勢降低或顯著降低。間作2行和3行花生模式下，施氮處理的磷素間作優勢和鉀素土地當量比較不施氮處理降低。施氮處理的系統內花生氮、磷、鉀素比例較不施氮處理降低，而系統內木薯氮、磷、鉀素比例較之提高。

同一施氮水平，間作2、3行花生模式的系統氮、磷、鉀素積累總量高于單作花生和單作木薯；系統內花生氮、磷、鉀素比例隨著花生行數的增加而上升，系統內木薯氮、磷、鉀素比例隨之下降，氮、磷和鉀素土地當量比及其間作優勢隨之提高。木薯-花生間作的土壤氮、磷、鉀素利用率可以提升22%—71%、24%—61%和31%—78%，氮素間作優勢為40.87—112.11、18.08—42.67 和 34.92—105.62 kg·hm-2。

3 討論

3.1 施氮和間作花生對系統養分積累的影響及間作花生的適宜行數

木薯-花生間作是木薯產業發展中應用面積較大的一種高產高效種植模式[17,19]，是耗地作物與養地作物的合理搭配。氮素作為影響木薯產量的第一限制因素[20-21]，對木薯產量的貢獻作用最大[22]。木薯植后 6個月內氮素積累量持續增加，并在9月中下旬達最高峰，隨后持續下降，氮素積累動態呈倒“V”型，磷和鉀的積累動態呈“S”型[20]。本研究表明，隨著生育時期的推進，木薯植株的氮、磷、素積累量呈不斷增加的趨勢，在塊根成熟期達到最高值。這與高志紅等[20]的研究結果存在差異。這可能與江西木薯生長發育后期的晝夜溫差大、氣溫較低和病蟲害發生輕有關系，木薯收獲時只有植株基部部分葉片脫落。高志紅等[20]研究還表明，木薯葉片生長早期對氮素的吸收積累較多，木薯鉀素在莖葉中積累，4個月后向鉀素貯藏庫塊根中轉移。本研究表明，塊根形成初期和塊根膨大初期葉片的氮素分配率為 71.95%—79.80%，莖葉鉀素的分配率65.54%—73.37%，成熟期的塊根鉀素分配率為 72.82%，這與高志紅等[20]結果一致。EL-SHARKAWY 等[23]認為，木薯定植后 2個月內的干物質積累非常緩慢，之后加快，至塊根成熟期又轉慢。OJENIYI等[24]認為，木薯的塊根收獲帶走大量的鉀素，其次是氮素，磷素的帶走量較少。本研究結果與他們結果基本一致。本研究表明，施氮處理的塊根、莖稈和葉片氮、磷、鉀素積累量均顯著高于不施氮處理，這與劉備等[25]研究結果一致。

本研究表明，木薯-花生間作模式中，間作花生降低了系統內木薯植株的氮、磷、鉀素積累量，間作 2行和3行花生模式的養分降幅高于間作1行花生模式。在肥料施用量一定的條件下，間作花生行數越多，對木薯植株的養分積累影響越大。隨著間作花生行數的增加，花生種植密度增加，系統內花生的氮、磷、鉀素積累量隨之增加。在木薯-花生間作模式中，生育期長的木薯前期生長慢，封行遲，生育期短的花生種植密度遠遠大于木薯種植密度，在養分吸收利用方面存在優勢，系統內花生氮、磷、鉀素比例隨著花生行數的增加而上升，氮、磷和鉀素土地當量比及其間作優勢隨之提高。在木薯行距為120 cm條件下，在木薯行間間作2—3行花生降低了系統內木薯、花生單一作物的氮磷鉀積累總量，提高了系統氮、磷、鉀素積累總量，即提高了系統中木薯和花生的氮、磷、鉀素積累總量之和。間作1—3行花生模式中兩作物間的距離分別為60 cm、40 cm和30 cm，若在120 cm行距間作4行花生，則木薯間作4行花生模式中兩作物間的距離為24 cm。這個種植行距小于實際生產中的花生行距，也遠遠小于木薯與花生的臨界距離40 cm左右[26]，不便于田間操作，密度過密容易徒長。羅興錄[16]認為，木薯與花生的間作行數比以 1∶3的作物產量和經濟效益均較高。在本試驗條件下，木薯種植行距120 cm下間作2—3行花生模式最優。

表9 施氮和木薯-花生間作對系統養分積累總量的影響Table 9 Effects of N application and cassava-peanut intercropping on system total nutrient

3.2 間作提高系統養分利用的機理

氮、磷、鉀素的合理高效利用是作物高產栽培的重要目標。合理的間作模式能夠集約利用光、溫、水、熱資源，提高土地利用率[27]，有助于增強間作系統中作物對強光的利用和延緩葉片衰老[28]，能夠減少徑流中的部分養分流失量[29]，顯著改善土壤水分環境[30]，增強對土壤NO3--N和NH4+-N的淋溶損失削減作用[31]，并能最終獲得較好的經濟效益和生態效益[32-33]。本研究表明，隨著花生行數的增加，系統氮磷鉀素積累總量、花生的氮磷鉀肥偏生產力和氮磷鉀素土地當量比提高或顯著提高，木薯-花生系統內花生氮磷鉀素比例上升，而木薯-花生系統內木薯氮磷鉀素比例下降。也就是說在木薯行間增加花生的種植密度（花生行數），可以提高花生氮磷鉀素積累在木薯-花生間作系統內的比率，提高或顯著提高系統氮磷鉀素積累總量、氮磷鉀素土地當量比和花生的氮磷鉀肥偏生產力。有研究表明，間作模式能夠提高間作系統中某一作物的氮素積累量和利用效率，也能夠降低間作系統中另一種作物的氮素積累量和利用效率[7]，并且能夠顯著提高土壤固氮微生物數量和群落組成[34]。本研究還表明，同一種植模式（表6），施氮的木薯氮、鉀素利用效率和鉀素收獲指數較不施氮下降或顯著下降，木薯磷、鉀肥偏生產力和生產100 kg鮮薯需氮、鉀量較不施氮顯著提高，木薯氮素收獲指數較之提高。同一種植模式（表7），施氮處理的花生氮磷鉀素利用效率、磷素積累總量較不施氮處理降低，而生產100 kg莢果需氮、鉀量較不施氮處理提高。由此可見，較不施氮處理，施氮處理提高了100 kg鮮薯和莢果需氮、鉀量，即生產100 kg鮮薯或莢果需氮、鉀量增加，從而降低了木薯和花生的氮、鉀素利用效率，降低了木薯氮、鉀收獲指數。劉斌等[7]研究認為，間作甜瓜氮肥偏生產力均顯著高于單作，間作系統向日葵氮肥偏生產力較單作降低。本研究結果與其一致，即單作木薯和單作花生的氮、磷、鉀肥偏生產力均顯著高于間作模式中木薯和花生的氮、磷、鉀肥偏生產力。有研究表明，間作體系中施肥距離過大和過小均不利間作系統中作物產量的提高和氮素的吸收利用[11]，間作系統中作物的氮素利用表現出競爭-恢復作用[35]。本試驗中不同處理的施磷量（90 kg·hm-2）和施鉀量（195 kg·hm-2）相同，間作模式施氮處理中氮肥的一半作基肥施用于木薯基部，而氮肥的另一半作追肥施用于花生基部，也就相當于該間作模式中木薯和花生基部分別施用了90 kg·hm-2氮肥。在木薯和花生的共生期內，花生在氮素吸收方面存在優勢，能夠吸收利用施用于花生基部的氮肥，而前期生長緩慢的木薯則在生長后期，即花生收獲之后，充分利用施用于木薯和花生基部的一部分氮肥、土壤氮和作物落葉氮。還有研究表明，間作模式下種間根系相互作用可以減緩“氮阻遏”效應[36]，降低田間氨揮發量[37]。本研究中，木薯-花生間作模式中，系統氮磷鉀素積累總量和氮磷鉀素的間作優勢及其土地當量比隨間作花生行數的增加而提高。由此可見，間作系統中木薯、花生兩種作物在養分吸收積累過程中存在著競爭關系，系統內兩作物的養分積累表現出明顯的間作優勢。與單作模式相比，間作模式的系統氮、磷、鉀素積累總量可以分別提升22%—71%、24%—61%和31%—78%，氮、磷、鉀素的間作優勢可以分別增加40.87—112.11、18.08—42.67 和 34.92—105.62 kg·hm-2。

4 結論

同一種植模式下，施氮處理木薯磷鉀肥偏生產力、鉀素間作優勢、系統氮鉀素積累總量和系統內木薯氮磷鉀素比例較不施氮處理提高或顯著提高，而施氮處理花生氮鉀素利用效率、木薯氮鉀素利用效率、氮磷鉀素的土地當量比和氮素間作優勢較不施氮處理降低或顯著降低。同一施氮水平下，間作花生的氮磷素積累總量和氮磷鉀肥偏生產力顯著低于單作花生，間作木薯的氮磷鉀肥偏生產力、鉀素利用效率和磷素收獲指數低于或顯著低于單作木薯。隨著間作花生行數的增加，氮磷鉀素土地當量比、氮磷鉀素間作優勢、花生氮磷鉀素積累總量和花生氮磷鉀肥偏生產力提高或顯著提高。在木薯行間間作2—3行花生，有利于提高系統氮磷鉀素積累總量，提升氮磷鉀素的土地當量比和間作優勢。