油桐（Vernicia fordii Hemsl.）是中國特有的木本油料树种，主要分布在长江流域及其以南地区，包括湖南、湖北、贵州、重庆、四川、广西、广东等省（市、自治区）[1-3]，以四川、湖南、湖北和贵州较为集中。油桐具有丰富的品种资源，中国约有184个[4]。从油桐种子榨取或提取的油称为桐油，桐油是世界上最优质的干性油，是重要的工业用油，广泛用于油墨、冶金、铸造、橡胶、塑料、人造革、建筑、交通运输、国防、造船、渔业、农业等领域，是中国重要的油料出口物质之一[5]。中国桐油品质优良，出口产量和质量均居世界第一[4]。在现代林业经营中，油桐是复合农林栽培中一种难得的经济与用材树种。农林间作是把农作物与林木按照一定的排列方式种植于同一土地单元，从而形成长期共生、互助的农林复合生态系统[6]。套作不仅能够减少水、土、肥的流失[7，8]，还能够改善土壤养分状况，促进林木生长[9]，以及提高林地利用率，增加林地经济效益，实现一地多用[10]。
目前，有关农林套种的研究较多，如，杨树-小麦[11]、桑树-大豆[12]、枣-棉[13]、油茶-大绿豆（Phaseolus aureua）、花生[14]等。但有关油桐套种方面的研究鲜有报道[15]。本研究在油桐幼林中开展套种不同农作物试验，对套种作物主要农艺性状及套种经济效益进行分析，旨在筛选出既能促进农作物健康生长，又能提高农作物产量、增加经济效益的套种模式，以期为实现油桐高效栽培经营提供理论依据及技术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验地位于湖北省恩施州来凤县（10900-10927E，2906-2940N），地处湖北西南部，平均海拔680 m，土壤主要为红壤和黄壤。来凤县属亚热带大陆性季风湿润型山地气候，年平均降雨量1 400 mm，年均日照时数1 234.9 h，平均温度10～17 ℃，年极端最低气温-7～-15 ℃，10 ℃积温3 310～5 130 ℃，无霜期207～293 d，相对湿度81%。
1.2 试验材料与设计
试验材料为两年生油桐幼林，株行距3 m4 m，55株/hm2，林相整齐，长势良好，造林后采用正常的周年抚育管理措施，每年5月和8月各中耕施肥1次（以氮磷钾速效肥为主），不定期除草和病虫害防治。2013年4月开展不同套种农作物试验研究，套种模式为油桐+玉米、油桐+黄豆和油桐+红薯，3种模式分别设置对应的玉米、黄豆、红薯单作为对照。选择地势、土壤条件、油桐长势等条件基本一致的油桐幼林进行试验，设置3个区组，每个区组3个处理，每处理300 m2。
各处理分别如下：①红薯为一般农家品种，株行距15 cm40 cm，基本完全覆盖裸露土地，距离油桐20 cm。4月下旬栽插，移栽成活后新蔓长5～10 cm和50～60 d时分两次追肥；②玉米品种为鄂玉30号，株行距40 cm60 cm，距离油桐20 cm。2月中下旬至3月上中旬播种，施底肥和追肥，追肥在拔节期和孕穗期分两次追肥；③黄豆密度20 cm20 cm，距离油桐20 cm。6月上旬播种，在黄豆初花期追肥，进入结荚期可用0.05%～0.10%的钼酸铵溶液或2%的过磷酸钙溶液叶面喷施，可加入0.15%的磷酸二氢钾和0.1%的尿素溶液一同喷施。除草、施肥、病虫害防治等抚育管理措施根据各作物要求实时管理。
1.3 指标调查测定
各作物主要农艺性状分别在其收获时调查，各取样调查50株。红薯[16]主要农艺性状为主茎蔓长、单株茎叶重、单株分枝数、茎粗、单株结薯数和单株鲜薯重，玉米[17-19]主要农艺性状为株高、穗长、穗行数和穗粒重（鲜重），黄豆[20，21]主要农艺性状为株高、有效分枝数、有效夹数、株粒数和单株产量（鲜重）。并计算套种与单作的平均单株产量。
作物单位面积（hm2）产量=每公顷株数平均单株产量。
1.4 数据统计分析
采用SPSS 18.0及Excel 2003对数据进行统计分析，并对各农作物套种与单作的农艺性状进行独立样本t检验。
2 结果与分析
2.1 不同套种模式对作物农艺性状的影响
2.1.1 油桐+红薯模式对作物农艺性状的影响 由表1可知，经t检验，红薯套种与单作红薯主茎蔓长（t=-2.788 8*，P=0.012 1）差异显著，茎叶重、分枝数、茎粗、结薯数、鲜薯重差异不显著。与单作相比，红薯与油桐套种主茎蔓长显著降低，单株茎叶重、单株结薯数和单株鲜薯重也略有降低，单株分枝数和茎粗略有增加。因此，红薯套种与单作对红薯产量影响不明显。
2.1.2 油桐+黄豆模式对作物农艺性状的影响 油桐+黄豆套种与单作黄豆株高（t=-2.138 2*，P=0.047 3）、有效分枝数（t=-3.441 8**，P=0.003 7）、有效荚数（t= -2.254 8*，P=0.039 1）、单株产量（t=3.053 1**，P=0.006 0）等农艺性状差异显著（表2）。套种与单作相比，黄豆株高、有效分枝数、有效荚数和单株产量均比单作有所降低，其中有效分枝数比单作降低29.85%，有效荚数比单作降低31.58%，单株产量比单作降低29.02%。因此，与单作相比，套种会使黄豆大幅减产。
2.1.3 油桐+玉米模式对作物农艺性状的影响 油桐+玉米套种与单作玉米株高、穗长、穗行数无显著差异，单株穗粒重（t=-2.120 3*，P=0.038 3）差异显著（表3）。套种与单作相比，玉米单株穗粒重降低14.47%，其余性状二者差异较小。因此，与单作相比，套种会导致玉米显著减产。
2.2 不同套种模式对作物经济效益的影响
油桐+黃豆、油桐+红薯和油桐+玉米不同套种模式农作物经济效益存在明显差异（表4）。从总投入来看，以种植红薯投入最多，其次为玉米，最少的是黄豆，种植红薯比玉米投入增加20.4%，比黄豆增加22.9%。从总收入来看，黄豆、红薯和玉米收入差异显著（F=27.36**，P=0.001 0），以种植玉米收入最高，其次为红薯，种植黄豆收入最低，种植玉米收入比红薯增加8.0%，比黄豆增加20.0%。从纯收益来看，黄豆、红薯和玉米收入差异明显（F=474.46**，P=0.001 0），以种植玉米纯收益最高，与黄豆和红薯相比差异显著，纯收益比黄豆增加40.5%，比红薯增加43.9%，黄豆和红薯纯收益差异不显著。从上述分析可知，种植红薯投入成本高，纯收益最少；种植玉米投入成本低，纯收益最高；而种植黄豆投入较少，纯收益也较少。因此在3种套种模式中，以在油桐幼林中套种玉米收益较好。
3 小结与讨论
玉米产量构成因素主要有百粒重、行粒数、穗行数、穗粗、穗长等性状[22]。研究表明，构成因子对玉米产量的影响程度为单位面积穗数穗粒数千粒重[23-25]；陈国平等[26]提出，高产玉米的产量取决于穗粒数和穗粒重，增加穗粒数是提高穗粒重的关键。张丹等[22]研究了玉米产量与各构成因子的相关性，表明玉米产量与百粒重、行粒数和穗行数与产量的遗传相关系数达到了正极显著或显著水平，说明增加玉米的穗行数、行粒数以及百粒重有助于增加玉米产量。而且，穗行数和行粒数的环境相关系数达到负极显著水平，说明这2个因素受环境影响较大。本试验中套种改变了玉米原有的单作生长环境，必然对产量产生一定影响。套种与单作穗行数差异不显著，而产量差异显著，可能是套种对行粒数影响的结果。
前人对大豆的套种研究有很多报道，其中玉米-大豆套作模式研究较多[27-29]。本试验通过油桐-大豆套作模式研究对大豆株高、有效分枝数、有效荚数、单株产量等农艺性状的影响，结果表明在油桐林地套作大豆会显著影响其农艺性状，导致其大幅减产。大豆产量是一个受多基因控制的数量性状，会受品种遗传特性（栽培条件和环境条件）等多种因素的影响[30]。套作大豆产量与分枝粒重、最高分枝数、有效分枝数极显著正相关[31]。分枝能力是套作大豆产量形成的保证，分枝质量直接影响大豆产量。Board等[32]发现大豆多数分枝形成于花期开始之后的R1至R5期，这对套作后对分枝的发生及分枝产量的形成极为有利。张君等[33]认为单株粒数是影响单株产量的最大因子，其次是单株荚数和主茎节数，而分枝数和株高对单株产量的影响较小。单彩云等[34]认为对黑龙江省大豆产量影响最大的是单株粒数，而株高对产量的影响却较小。包海刚等[35]、谭春燕等[36]认为影响大豆产量的最大因子是株高。本试验套种株高与单株产量的变化是一致的，可初步认为株高和产量是有关联的，这和包海刚等[35]、谭春燕等[36]的结论相吻合，尚需要进一步的研究。
油桐林地套种红薯、黄豆、玉米，可从3个方面对其经济效益进行分析，一是3种套种模式间以油桐+玉米套种模式经济效益最好，其次为油桐+黄豆和油桐+红薯；二是农作物套种与单作相比，油桐+红薯套种产量降低，经济效益高于单作，但不明显，油桐+玉米和油桐+黄豆套种产量比单作都有所降低，油桐+玉米降低14.47%，油桐+黄豆降低29.02%；三是套种与不套种相比，不论何种套种模式，都有一定的经济效益。适宜的套种模式不仅能够改善土壤养分状况，促进林木生长，提高林地利用率，也能增加林地经济效益，实现一地多用。因此，油桐幼林地选择种植玉米是更为适宜的套种模式，既能增加经济效益，也能实现油桐高效栽培经营。
油桐林地套种红薯、黄豆、玉米与其单作相比，套种对作物农艺性状影响各有差异。套种红薯对其茎叶重、分枝数、茎粗、结薯数、鲜薯重等农艺性状影响不明显，套种黄豆对其株高、有效分枝数、有效荚数、单株产量等农艺性状有显著或极显著影响，套种会使其大幅减产，套种玉米对其穗粒重有显著影响，也会导致其减产。
油桐林地套种红薯、黄豆、玉米，所获得的纯经济效益以油桐+玉米种植模式最高，其次是油桐+黄豆和油桐+红薯；总收入以油桐+玉米最高，其次是油桐+红薯和油桐+黄豆。建议油桐林地套种玉米更为适宜。
