全周期胶园温光特性及其林下间作作物产量表现

袁淑娜，黄坚雄，潘 剑，郑定华，陈俊明，桂 青，刘 瑞，周立军

（1.中国热带农业科学院橡胶研究所/林下资源综合利用研究中心/农业部儋州热带作物科学观测试验站，海南 儋州 571737；2.洛宁县气象局，河南 洛宁 471700）

天然橡胶是全球重要的战略性物资，巴西橡胶树（Hevea brasiliensis）是我国热带地区种植面积最大的经济作物，经过半个多世纪的发展，我国橡胶事业取得了举世瞩目的成果。截至2016年，我国植胶面积约为110万hm2（其中大部分民营胶园正处在开割前后阶段），形成海南、云南、广东三大植胶区，年产干胶约85万t（约占国内天然橡胶消费量的 20%），年产橡胶木约 200 万m3（约占国内橡胶木消费量的 28%），从业人员约 250 万人，民营胶园占总面积50%以上（其中有 30%的农户是纯胶农）［1-4］。自2013年始，受国际天然橡胶价格大幅下跌的影响，胶农收入减少，导致橡胶树弃割弃管的现象严重，胶园产胶潜力下降，海南和云南都有胶农砍胶改种其他作物的现象［1，5］。胶农或植胶企业一旦对植胶业失去信心，将引发砍胶改种其他作物的浪潮，致使我国植胶规模萎缩，2014全国植胶面积已缩小3.1%。若持续如此，我国天然橡胶的生产能力将大幅度降低。因此，如何稳定和提高胶园经济效益是关系橡胶产业可持续健康发展的重大课题。

胶园生产中存在的最大问题是生产方式较单一，抗风险能力差，土地和光资源利用不足，资源循环利用率低［6-7］。开展胶园间作有利于改变胶园单一的经营模式，通过立体种植来提高胶园单位面积产值，提高农民收入，从多方面使得橡胶产业的抗风险能力得到提高。国内外关于幼龄胶园的间作模式报道很多，如橡胶/香蕉、橡胶/菠萝、橡胶/甘蔗等模式已逐渐走向成熟［8-12］，但已开割的成龄胶园因橡胶树对光照遮蔽和对养分、空间竞争的优势地位，只适合间作喜阴作物如茶叶、益智、砂仁等，可选作物少，且因市场原因亦难于得到发展。全周期间作模式胶园是一种用橡胶树新品系热研7-20-59按宽窄行种植形式［（2 m×4 m）×20 m］建立的种植园，窄行株行距为2 m×4m，宽行行距为20 m。全周期间作胶园成龄后宽行行距为20 m，约有12 m 宽的区域不受橡胶树垂直遮蔽，胶园内透光率中间位置高达76.22%，从一定程度上缓解了常规胶园存在的光资源竞争问题，可基本满足一些作物的生长发育需求，是一种值得推广的农林复合模式［12-13］。研究全周期胶园在2月（越冬期）和7月（夏季）的光照和温湿度特性可对其林下间作提供理论基础。为此，本试验对全周期模式胶园温光特性和10种间作物产量表现进行分析，为推广全周期胶园间作模式提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2014—2016年在中国热带农业科学院试验场三队（19°32′55″N、109°28′30″E）进行，该地为典型的热带海洋季风气候。试验所在全周期胶园位于林段7-5，橡胶树为宽窄行种植，宽行为20 m，窄行的株行距为2 m×4 m，施肥沟（坑）位于窄行当中，宽行中的冠幅约4 m，林段种植方向为南北走向，橡胶树密度为420 株 /hm2。胶园于 2002 年 3 月定植，2010 年8 月开割，橡胶树品种为热研7-20-59，为直立速生品种。供试土壤为粉砂黏壤土，试验前土壤（0～20 cm）pH值为4.5，土壤有机质、全氮、速效磷和速效钾含量分别为12.73、0.37、30.4、57.67 mg/kg。

1.2 试验方法

在全周期间作胶园宽行中12 m 宽的区域间作不同作物，种植方向与橡胶树行向相同。间作作物包括白萝卜、胭脂萝卜、豌豆、荷兰豆、生姜、玉米、花生、大豆、凉薯及中药材品种玫瑰茄，间作株行距见表1。大豆、玉米、花生于2014年4月1日播种，6月13日收获；凉薯2014年4月1日种植，8月16 日收获；生姜于 2015年4 月 11日种植，10 月 23 日收获；白萝卜、胭脂萝卜、豌豆、荷兰豆于2016年1月5日播种，4月1 日收获；玫瑰茄2016年5月18日种植，初次采收时间10月9日，末次采收日期为11月26日。供试作物的田间施肥量见表2，田间管理等均按大田生产进行操作。

表1 全周期胶园间作不同作物株行距

表2 全周期胶园间作不同作物施肥量（kg/hm2）

1.3 测定项目及方法

为探讨全周期胶园间作小区不同位置的温光特征，按照位置从东（E）往西（W）分别选取距离橡胶树4 m（E4）、7 m（E7）、10 m（M10）、13 m（W7）、16 m（W4）处（从东至西距离）为全周期胶园间作小区温湿度、光照强度指标测定点。同时测定常规成龄胶园株间（N1）、行间（N2）和大田无遮挡裸地（CK）的温湿度和光照强度。作物收获时测定各间作小区产量，以裸地产量作对照。

试验数据采用Excel 2010 和SPSS17.0 软件进行处理和统计分析，采用LSD 法进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 全周期胶园冬季和夏季的温光特性

冬季（2月）全周期胶园间作区、常规成龄胶园、裸地对照的光照强度日变化规律一致，在11：00～14：00两种类型胶园与裸地对照的光照强度无显著差异，全周期胶园间作区和常规胶园株行间的全天光照平均值也无显著差异（图1A）。

夏季（7月）全周期胶园、常规成龄胶园、裸地对照的光强变化规律一致，但三者数值区别较大（图1B）。常规成龄胶园光照强度最低，全周期胶园间作区在10：00～14：00的光照强度较高，E4、E7、M10在下午14：00的光照强度与裸地对照无显著差异，W7、W4在上午10：00的光照强度与裸地对照也无显著差异。全周期胶园间作区及其中间位置全天光照平均值均显著高于常规胶园，分别为裸地对照的50%和72.3%，而常规胶园林下光照强度仅为裸地对照的11%。

越冬期和夏季不同胶园的温湿度变化见表3。由表3可知，越冬期（2月）不同类型胶园的温度表现为裸地对照＞常规胶园＞全周期胶园间作区，相对湿度表现为常规胶园＞全周期胶园间作区＞裸地对照；7月份不同类型胶园温湿度表现与2月份差异较大，温度表现为裸地对照＞全周期胶园间作区＞常规胶园，相对湿度表现为全周期胶园间作区＞常规胶园 ＞裸地对照。

图1 不同类型胶园不同位置2月和7月光强日变化

表3 不同类型胶园不同位置2、7月份温度和湿度

2.2 全周期胶园间作蔬菜产量表现

蔬菜间作试验结果（图2、表4）表明，生姜适宜在全周期胶园林下种植，全周期胶园间作区靠近两侧橡胶树位置（E4、E7、W4、W7）的产量显著高于中间位置（M10），而裸地对照生姜产量为零；与生姜不同，胭脂萝卜、白萝卜、豌豆、荷兰豆在全周期胶园间作区不同位置的单株产量和间作区单产均显著低于裸地对照，且间作区内距离橡胶树愈近其产量愈低（E7、W7、M10的产量显著高于E4和W4），其中胭脂萝卜和豌豆产量表现较好，优于白萝卜和荷兰豆。

表4 全周期胶园间作不同蔬菜产量 （kg/667 m2）比较

2.3 全周期胶园间作粮食作物产量表现

全周期胶园间作大豆产量显著低于单作处理（裸地对照），为单作处理的 60.2%，而间作玉米则绝产（图3，表5）；靠近橡胶树两边的作物产量低于宽行中间区域，其中宽行中间区域间作大豆产量为单作处理的 77.0%～81.8%；全周期胶园间作凉薯的产量为 12.7 t/hm2，与单作凉薯（裸地对照）的产量（13.5 t/hm2）无显著差异，但间作区内不同位置的凉薯产量间存在差异（图3），以大行中间至少 6 m 宽的产量最高，显著高于靠近橡胶树两边的凉薯产量；全周期胶园间作区花生的产量显著低于裸地对照，间作区内不同位置产量表现为E4＞E7＞M10＞W7＞W4。

图2 全周期胶园间作区不同位置的蔬菜产量

图3 全周期胶园间作区不同位置粮食作物产量

表5 全周期胶园间作不同粮食作物产量 （kg/667 m2）表现

2.4 全周期胶园间作中药材玫瑰茄产量表现

如表6所示，全周期胶园林下种植玫瑰茄生育期与裸地对照没有区别，开花日期、采收期基本一致，采收时长比对照多6 天。全周期胶园间作区玫瑰茄株高与与裸地对照相比没有明显区别（表7），但茎粗降低11%，单株分枝数降低36%，单株收果数降低59.2%，单果重降低14.3%，新鲜花萼产量降低57%。花萼总黄酮含量降低28.2%。

表6 全周期胶园玫瑰茄生育期表现

表7 全周期胶园玫瑰茄植株生长和产量相关性状表现

3 结论与讨论

3.1 全周期胶园温光特性

光是植物生长发育的主要能量来源，光照强度、光质和光照时间的变化对植物的生长发育和光合特性等方面产生重要影响，从而影响作物的产量和品质［13］。常规成龄胶园荫蔽度在85%左右（7月份监测的数据显示，其荫蔽度为89%），因此在常规成龄胶园下进行间作局限性较大；全周期胶园采用的橡胶树品种为直立型的热研7-20-59，树干笔直，没有明显向大行间倾斜的现象，树冠比较疏朗，宽窄行的种植形式［（2 m × 4 m）× 20 m］使其林下可间作面积大大增加，7月份间作区的平均光照强度可达到裸地对照的50%，尤其是间作区中间位置的光照强度可达到裸地对照的72%，使得胶园林下可间作物的选择范围大幅度增加。

温湿度也是影响植物生长发育的主要因素。植物对生长温度的适应可分为最低、适中和最高三层，在适宜的温度条件下，植物才能够正常生长、发育和繁殖，而过高或过低的温度都不利于其生长发育，当生长温度超过植物生长最适温度范围时，植株的生长发育就会受到抑制［14-16］。海南岛夏季温度较高，全周期胶园林下平均温度（35℃）比裸地对照（39℃）低4℃，更有利于作物的生长。

关于全周期胶园不同月份温光湿度特性的跟踪研究可以对其林下小气候有更清晰的认识，对林下间作物合适种植时间的选择和种植模式的制定有很好的指导意义，是我们下一步要研究、完善和补充的内容。

3.2 间作物产量表现

胶园林下间作套种是国内外胶园管理常用措施，具有提高生态效益、经济效益和社会效益等多重作用。目前国内外对不同胶龄的林下间作药材、食用菌、园林花卉和粮食作物的研究取得一定进展，既能提高胶园产出，又对橡胶树的生长起到促进作用［17-20］。

夏季全周期胶园间作区在上午1 0：00～14：00的光照强度较高，其中E4、E7、M10等位置在14：00的光照强度与裸地对照无显著差异，W7、W4在10：00的光照强度与裸地对照也无显著差异。因此，在全周期胶园间作的蔬菜、粮食作物、中药材等都能正常生长，其中粮食作物凉薯的产量与对照无显著差异，大豆、花生产量降低50%左右，玉米绝产，这些喜光作物在林下间作中处于劣势，很难获得高产，全周期胶园虽然在光照强度、时长上与常规胶园相比有较大提高，但喜光作物间作产量仍大幅度下降。同为喜光作物，大豆、花生、胭脂萝卜、玫瑰茄等虽产量下降，但仍有收获，而玉米绝产，这可能与玉米植株生物量较大、需要更多光照完成营养生长到生殖生长的过程有关。生姜为典型的喜阴作物，间作产量较高，且离橡胶树越近产量越高，而裸地对照产量为零。因此，在考虑林下立体种植时生姜可作为靠近橡胶树树体间作区的主栽作物。

全周期胶园在光照强度上相对常规胶园有较大改善，使其林下可利用光资源大幅提高，林下可选择间作物种类增加，其中，蔬菜作物胭脂萝卜、豌豆、生姜产量优势明显，可根据其生长特性进行空间立体种植；粮食作物种凉薯表现最优，产量优势明显；药材作物玫瑰茄能正常生长发育，产量表现尚可，品质未受影响，以上作物可作为胶园间作推广的备选模式作物。

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