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胡椒槟榔间作系统根系的空间分布特征初探① 　　摘 要 采用根箱试验，对胡椒/槟榔间作系统根系空间分布特征进行了初步研究，结果表明：胡椒/槟榔间作系统中2种作物根系生态位有重叠现象；间作系统存在种间竞争；种间竞争导致了胡椒根系向下生长，而槟榔根系生长空间缩小；间作系统中胡椒处于竞争优势。 　　关键词 胡椒 ；槟榔 ；间作 ；根系空间分布 　　分类号 　　复合栽培可充分利用水土光热等资源，提高单位面积土地的产出水平和经济效益，一直以来在农业生产中占据重要地位[1-4]。根系是间作系统中植物间养分、水分竞争的主要场所[5]，植物对土壤水分和养分的竞争能力则取决于根系的形态、生理塑性及其在土壤中的时空分布格局等[6-7]，因此，植物根系特征是选择合理复合系统配置的标准，适宜的作物根系特征是复合系统成功的主要因素之一[8]。胡椒/槟榔间作具有明显的间作产量优势，是较为理想的高效种植模式[9-10]，已成为槟榔林下主要复合种植模式之一，但目前关于其间作的互作机制及优势产生的机理研究较少。胡椒和槟榔地上部彼此干扰少，且同为浅根系作物，地下部相互作用应是间作群体作用的主要方式。为此，本研究采用根箱模拟试验，初步探索了胡椒/槟榔间作系统根系空间分布特征，以期为揭示该模式间作互作机理及其生产应用提供依据。 　　1 材料与方法 　　1.1 试验概况 　　试验于2014年4～10月，在中国热带农业科学院香料饮料研究所智能大棚进行。试验点地处N18°44′、E110°11′，年平均温度约24.5℃，年降雨量约2 200 mm。供试土壤为红壤土，试验前按大田有机肥（牛肥）周年施用量，即土壤与有机肥重量比为1∶0.05，计算土壤、有机肥用量，称量粉碎后的土壤和腐熟有机肥，充分混匀后装盆使用。 　　1.2 方法 　　1.2.1 试验设计 　　采用根箱培养（图1），根箱内有效尺寸为高×宽×厚=45 cm×30 cm×3 cm。设胡椒/槟榔间作、单作胡椒、单作槟榔4个处理，每处理3次重复，双苗定植。培养期间每隔2～3 d检查土壤湿度，并用烧杯等量浇水，以保持土壤湿润，并进行其他日常管理，保证幼苗正常生长。 　　1.2.2 样品采集及测定 　　试验前选择长势一致的胡椒、槟榔幼苗，测量株高、称量鲜重。试验后将地上部和地下部分别取样，地上部测量株高，称量鲜重；地下部取样时，将根箱内有效区域划分成150个3 cm×3 cm×3 cm的立方格，水平方向10个，垂直方向15个（图2），对每个立方格分别进行取样，标记后带回实验室，清洗后分离出胡椒、槟榔根系，用吸水纸吸干水后称量鲜重，并采用根系扫描仪分别对每格的胡椒、槟榔根系进行扫描，用WinRhizo软件对根系形态指标进行分析。 　　1.2.3 数据统计分析 　　由于同一作物幼苗株高、鲜重存在差异，因此数据统计时采用生长量表示，即试验后数据与试验前数据的差值。数据分析采用Excel和SPSS 13.0软件。 　　2 结果与分析 　　2.1 不同种植模式胡椒、槟榔生长量 　　间作模式下胡椒、槟榔的株高和鲜重生长量均比单作低，其中间作鲜重生长量与单作的差异达显著水平。间作后胡椒的株高和鲜重生长量分别比单作低5.51%和5.19%，而槟榔的株高和鲜重生长量分别比单作低20.14%和69.35%。说明，间作对2种作物生长量均产生一定影响，但对槟榔生长量的影响更大（表1）。 　　2.2 不同种植模式胡椒、槟榔根系形态 　　间作后胡椒、槟榔的总根长、总根表面积、平均根系直径和总根体积均低于单作，其中，间作胡椒除总根长显著低于单作外，其余根系形态指标差异均未达显著水平；而间作槟榔各项根系形态指标均显著低于单作，间作模式下总根长、总根表面积、平均根系直径和总根体积分别比单作低48.31%、44.77%、6.03%和40.50%。说明，间作对2种作物根系生长均产生一定影响，而对槟榔根系的影响更大（表2）。 　　2.3 不同种植模式胡椒、槟榔根系空间分布 　　2.3.1 根长密度垂直分布 　　随土层深度的增加，单作、间作胡椒根长密度均呈增加趋势，但均未达显著水平。0～330 cm土层间作胡椒根长密度变化趋势与单作相近；330 cm以下土层间作的增加趋势更加明显；在360 cm土层处槟榔根长密度下降为零时，胡椒根长密度显著增加，根长密度相对比例从8.71%增加到14.75%，此后持续保持较高比例，依次为13.54%和12.72%。说明间作后胡椒根系向下生长以避开槟榔根系，减少种间竞争。单作、间作槟榔根长密度随土层深度增加均呈先增后减的趋势。间作槟榔根长密度相对比例在180 cm土层处最高，达24.18%，而单作槟榔根长密度相对比例在120 cm土层处最高，为16.72%，且同土层间作槟榔根长密度比均低