甘蔗/大豆间作及地膜覆盖对大豆生长与产量及品质的影响

赖振光，韦剑锋，蔡昭艳，韦方志，李纪潮，孙祖东，陈超君，梁和，韦承坤

(1.广西农业科学院经济作物研究所，广西 南宁530007；2.广西南宁市农业机械化技术推广服务站，广西 南宁530001；3. 广西科技大学鹿山学院，广西 柳州545616；4.广西大学农学院，广西 南宁530004；5.广西南宁市武鸣区农业机械化技术推广服务站，广西 南宁530010)

甘蔗/大豆间作及地膜覆盖对大豆生长与产量及品质的影响

赖振光1，韦剑锋3，蔡昭艳1，韦方志5，李纪潮4，孙祖东1，陈超君4，梁和4，韦承坤2*

(1.广西农业科学院经济作物研究所，广西 南宁530007；2.广西南宁市农业机械化技术推广服务站，广西 南宁530001；3. 广西科技大学鹿山学院，广西 柳州545616；4.广西大学农学院，广西 南宁530004；5.广西南宁市武鸣区农业机械化技术推广服务站，广西 南宁530010)

以桂春豆103为材料，设单作、甘蔗/大豆间作、间作+地膜覆盖3个处理，研究甘蔗/大豆间作及地膜覆盖对大豆生长、生理、营养、产量及品质的影响。结果表明：甘蔗/大豆间作的出苗速度最快；间作+覆膜处理植株的干物质积累量在鼓粒期(20.99 g/株)和成熟期(28.16 g/株)显著高于其他2个处理的干物质积累量，间作+覆膜处理豆荚的干物质积累量在各时期均表现最大；间作+地膜覆盖处理的叶绿素含量在鼓粒期和成熟期显著高于单作处理的叶绿素含量，但与甘蔗/大豆间作处理的叶绿素含量差异无统计学意义；间作+地膜覆盖处理的根系活力在开花结荚期、鼓粒期、成熟期均显著强于其他2个处理的根系活动；间作+地膜覆盖处理植株叶片的氮含量在各时期均表现最高，且在鼓粒期和成熟期显著高于其他2个处理的氮含量，甘蔗/大豆间作处理植株叶片的磷含量和钾含量在成熟期显著高于其他2个处理的；间作+地膜覆盖处理的单株鲜荚质量(38.33 g)和单株干豆质量(10.55 g)显著高于其他2个处理的，单作、甘蔗/大豆间作、间作+地膜覆盖3个处理的干豆产量分别为1 621.41、627.90、743.85 kg/hm2，3个处理干豆粗蛋白含量及干豆粗脂肪含量的差异没有统计学意义。

大豆；间作；生长；产量；品质

投稿网址：http://xb.ijournal.cn

甘蔗(Saccharum officinarum)是中国主要糖料作物，其产糖量占全国总量的90%以上[1]。甘蔗有100 d左右的幼苗期，种植行距较宽，前期生长缓慢，植株较小，从下种到封行，春植蔗需4~6 个月，宿根蔗需3~4 个月，对光、热、气、肥及土地利用率不高，且容易滋生杂草[2–3]。间套作是一种集约利用光、热、水等自然资源的高效种植方式[4]。豆科作物尤其是大豆，适应性广，矮秆、生育期短，还具有固氮养地作用，是较为理想的甘蔗间种作物[1]。广西是中国甘蔗种植和蔗糖生产的主导产区，甘蔗种植面积稳定在100万hm2以上[5]，因此，广西发展甘蔗与大豆间作具有广阔的空间。近年来，广西农业行政管理部门出台了大力发展甘蔗间套种的具体措施和政策，使甘蔗与大豆间作成为了当前广西甘蔗栽培领域研究的热点之一[1,3–5]。有研究表明，甘蔗/大豆间作会减少甘蔗分蘖数量、降低蔗茎产量或生物产量[1,6]。还有研究表明，甘蔗/大豆间作可显著增加蔗茎产量和整个间作体系作物总产量，不同程度提高甘蔗和大豆品质[2]。陈怀珠等[3]则认为，甘蔗/大豆间作后甘蔗和大豆产量因间作大豆品种、间作时间及施肥水平不同而增减不一。然而，多数研究认为，大豆与甘蔗、玉米或其他高秆作物间种，大豆产量性状会不同程度降低[2,6–10]，但这些研究结果是在耕地裸露条件下间作得出的，而在地膜覆盖条件下间作结果如何鲜见报道。本试验研究甘蔗/大豆间作及地膜覆盖对大豆生长、产量及品质的影响，旨在进一步探索甘蔗/大豆科学间种方式，为甘蔗/大豆间作高产栽培提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

大豆品种为桂春豆103，由广西农业科学院经济作物研究所大豆课题组提供。甘蔗品种为柳城05/136，由武鸣香山糖厂提供。供试土壤为黏质红壤，耕层0~30 cm，土壤pH为6.35，有机质含量22.12 g/kg，碱解氮含量98.26 mg/kg，速效磷含量43.87 mg/kg，速效钾含量75.23 mg/kg。

1.2 试验设计

试验于2015年2—6月在南宁市武鸣区城厢镇坛周村进行。设单作大豆、甘蔗/大豆间作、甘蔗/大豆间作+地膜覆盖3个处理，分别以单作、间作及间作+盖膜表示。单作处理的播种行距为30 cm、株距为20 cm；间作处理在每2行甘蔗(2015年1月19日下种)之间播种2行大豆，大豆行间距为30 cm、株距为20 cm，大豆与甘蔗行间距为60 cm；间作+盖膜处理的播种规格与间作处理相同，但播种后行间覆盖单层0.006 mm厚黑色地膜，每2行大豆覆盖地膜宽度为1 m。大豆于2015年2月27日播种。重复3次。每小区种植5行甘蔗，行距1.5 m，行长10 m，小区面积75 m2。其他管理相同。

1.3 测定项目与方法

大豆出苗后，每周调查1次出苗率，直至出苗稳定。分别于花芽分化期(4月23日)、结荚期(5月9日)、鼓粒期(5月23日)、成熟期(6月8日)每小区挖取完整植株12株，其中6株分植株(含根、茎及叶)和豆荚烘干，调查干物质积累量；其余6株的无损伤根系用氯化三苯四氮唑法[11]测根系活力，并取植株主茎顶端倒数第4~5片展开鲜叶用丙酮–乙醇混合液法[12]测叶绿素含量，取主茎顶端倒数第4~5片展开叶以下2~4片鲜叶烘干、粉碎，用于测定植株叶片全氮、全磷及全钾含量，其中全氮含量用H2SO4–H2O2消煮，SEAL–AA3连续流动分析仪测定[13]，全磷含量用钼锑抗比色法[13]测定、全钾含量用火焰光度计法[13]测定。6月8日，每小区取30株大豆调查鲜荚质量，然后剥出豆粒晒干，称干豆质量；同时收获各小区大豆，脱粒、晒干，测干豆产量。用凯氏定氮法[14]、索氏抽提法[15]分别测大豆粗蛋白含量和粗脂肪含量。

1.4 数据处理与分析

全部数据采用Microsoft Excel 2007进行整理；运用SPSS 18.0软件进行统计分析；采用Duncan新复极差法进行多重比较。

2 结果与分析

2.1 不同处理对大豆出苗的影响

表1显示，大豆出苗率随调查日期推进先快速增加，然后放缓，到4月4日出苗趋于稳定，其中间作处理的出苗率在3月20日已达85%以上，而其他处理的出苗率到3月27日才达85%以上；在各调查期，出苗率均表现为间作处理最大，其次为单作处理，间作+盖膜处理最低，其中在3月14日和3月20日处理间的差异均达显著水平，而在其他调查期的差异不显著。说明种植方式对大豆前期出苗影响较大，其中间作出苗较快，而间作+盖膜处理出苗较慢。

表1 不同种植方式下大豆的出苗率Table 1 Emergence rate of soybean under different planting pattern

2.2 不同处理对大豆干物质积累的影响

表2显示，大豆植株干物质积累量随生育进程推进而持续增加，但不同处理植株干物质积累量存在差异。在花芽分化期和结荚期，大豆植株干物质积累量均以单作处理最大，比其他处理增加1.15%~9.21%；在鼓粒期和成熟期，植株干物质积累量均以间作+盖膜处理最大，显著高于其他2个处理，说明单作有利于促进大豆中前期植株生长，而间作尤其是间作+盖膜有利于大豆后期植株生长；大豆进入结荚期后，豆荚干物质积累量随生育进程推进而增加，但在不同生长期各处理豆荚的干物质积累量不同。间作+盖膜处理的豆荚干物质积累量在各生育期均大于间作处理的，其中，在鼓粒期和成熟期两者的差异显著；间作处理的豆荚干物质积累量在结荚期高于单作处理，而鼓粒期和成熟期低于单作处理，其中在成熟期两者的差异达到了显著水平，说明间作+盖膜处理有利于促进豆荚生长。

表2 不同种植方式下大豆的干物质积累量Table 2 Dry matter accumulation of soybean under different planting pattern g/株

2.3 不同处理对大豆叶绿素含量的影响

表3显示，大豆叶片叶绿素含量随生育进程先快速增加，到结荚期达最大值，随后急剧减少。不同处理叶绿素含量存在一定差异。在花芽分化期，叶绿素含量表现为间作处理高于间作+盖膜和单作处理，但差异不显著；结荚期，间作的叶绿素含量显著高于其他2个处理的叶绿叶素，而间作+盖膜处理和单作处理之间差异不显著；鼓粒期和成熟期，间作+盖膜处理的叶绿素含量最高，与间作处理的差异不显著，但显著高于单作处理。说明间作有利于提高大豆生长中前期叶绿素的含量，而间作+盖膜处理有利于提高大豆后期叶绿素的含量。

表3 不同种植方式下大豆叶片的叶绿素含量Table 3 Chlorophyll content of soybean under different planting pattern

2.4 不同处理对大豆根系活力的影响

表4显示，大豆的根系活力随生育进程先增加，到结荚期达最大值，随后减少，不同处理的根系活力存在一定差异。在花芽分化期，各处理间的根系活力差异不显著；在结荚期、鼓粒期和成熟期，间作+盖膜处理的根系活力显著强于其他处理的根系活力；3个处理各时期的根系活力均表现为间作+盖膜、间作、单作处理依次减小，说明间作尤其是间作+盖膜有利于提高大豆中后期根系活力。

表4 不同种植方式下大豆的根系活力Table 4 Root activity of soybean under different planting pattern

2.5 不同处理对大豆营养水平的影响

表5显示，大豆叶片氮、磷及钾含量随生育进程先上升，到结荚期达最大值，随后逐渐下降，但不同处理叶片氮、磷及钾含量存在一定差异。在花芽分化期，处理间的氮含量差异不显著；此后，间作+盖膜处理的氮含量均大于间作和单作处理，其中，在开花结荚期与单作处理的氮含量差异达到了显著水平，与间作处理差异不显著，在鼓粒期和成熟期，间作+盖膜处理的氮含量均显著大于间作和单作处理的，间作处理的氮含量也显著大于单作处理的。

在花芽分化期，处理间的磷含量差异不显著；此后，间作处理的磷含量均大于间作+盖膜和单作处理的，其中，在结荚期与单作处理的氮含量差异达到了显著水平，与间作+盖膜处理差异不显著，在鼓粒期，间作处理的磷含量显著大于间作+盖膜和单作处理的，间作+盖膜处理与单作处理差异不显著，在成熟期，间作处理的磷含量显著大于单作处理的，与间作+盖膜处理的差异不显著。

在花芽分化期和结荚期，间作+盖膜处理的钾含量均表现为最高，其次为间作处理，单作处理最低，处理间的差异均达到了显著水平；此后，钾含量表现为间作最高，其中，在鼓粒期间作和间作+盖膜2个处理均显著高于单作处理，而间作与间作+盖膜处理差异不显著，在成熟期，间作显著高于间作+盖膜和单作处理，间作+盖膜也显著高于单作处理。说明间作+盖膜可提高大豆中后期叶片氮营养水平，间作可提高大豆中后期叶片磷、钾营养水平。

表5 不同种植方式下大豆植株叶片的氮、磷及钾含量Table 5 Content of N，P and K of leaves under different planting pattern %

2.6 不同处理对大豆产量与品质的影响

表6显示，单株鲜荚产量以间作+盖膜处理的最高，比其他处理增加13.84%以上，其次是单作的产量，处理间的差异达显著水平；单株干豆质量间作+盖膜处理的略大于单作的，且2处理显著高于间作处理的质量；干豆产量以单作最高，比其他处理增加153.25%及以上，其次是间作+盖膜处理的，处理间的差异达显著水平；干豆粗蛋白含量和粗脂肪含量以间作+盖膜的最高，其次是间作的，处理间差异不显著。说明间作+盖膜处理有利于增加鲜荚产量。

表6 不同种植方式下大豆的产量与品质Table 6 Yield and quality of soybean under different planting pattern

3 小结与讨论

有研究认为，在同种播种方式下，秸秆覆盖对大豆出苗率和出苗速度的影响不明显[16]，但在浇水充足条件下，秸秆覆盖可显著提高大豆前期的出苗率[17]。王丽学等[18]研究认为，覆盖秸秆会推迟大豆出苗日期和降低出苗率。本试验结果表明，间作的大豆出苗较快，而间作+盖膜的大豆出苗较慢，与前人[16–18]研究大豆覆盖栽培的结果不完全相同。其原因可能是大豆播种后遇到的气象条件或土壤水分含量不同的缘故。本试验中，大豆播种时土壤较为干旱，虽然在播种后至出苗初期出现降雨，但由于地膜覆盖限制了雨水下渗，土壤水分含量显著低于单作和间作(土壤含水量数据另文发表)，阻碍了种子萌发出土。试验结果还发现，单作大豆的出苗速度明显慢于间作的，这可能是耕作方式不同引起耕层土壤温度和湿度变化差异的缘故[16,18]，但具体机理有待进一步研究。可见，大豆应用地膜覆盖时，播种时要注意耕层土壤湿度的调控，以确保大豆快速萌发出土。

间作对大豆生长的影响程度因大豆品种、间作作物、施肥水平、灌溉条件及生长阶段不同而有差异[2,6–10,19]。大量研究认为，大豆与其他高秆作物间种，地上部分对光照的竞争和地下部分对土壤水分和养分的竞争均处于下风，大豆生物产量或植株的其他生长指标不同程度低于单作，从而使大豆生长表现出间作弱势[2,6–10,20–21]。本试验结果与前人的结果有所不同，间作的植株的干物质量、叶绿素含量、根系活力及矿质营养含量等均大于单作，尤其是间作+盖膜处理的优势更为明显，其原因可能与间作的出苗较早、行间距较宽和覆盖措施不同有关。本试验中，在播种后2周，间作大豆的出苗率比单作高出13. 25%，间作大豆与甘蔗的行间距达60 cm，大豆生长期间甘蔗植株尚小，大豆被遮荫、挡光较少，因而大豆生长获得较大的土体空间和地面立地空间。大豆生长中后期，降雨较多，气温较高，黑色地膜覆盖有效地调节了土壤的水分和温度，有利于大豆根瘤菌的生长和固氮，同时抑制了杂草生长，为大豆植株生长提供了有利环境。

有研究表明，间作大豆的单株豆荚质量与单作大豆差异不显著[6]。也有研究表明，间作大豆产量较单作有所下降, 灌溉处理的间作模式比单作模式减产15.49%，雨养处理间作模式比单作模式减产29.76%[10]；鲜食大豆与玉米套作后，单株产量性状与净作比均有降低，且遮荫时间越长，单株产量降幅越大[7]。本试验结果表明，间作处理的单株鲜荚质量、单株干豆质量均低于单作的，而间作+盖膜的却显著高于间作和单作的，主要原因可能是间作处理大豆与甘蔗的行间距较宽，有利于杂草的生长(数据另文报道)，对大豆的光照造成了竞争，不利于大豆中后期的光合作用，减少了植株向豆荚输送足够的光合产物，因而造成了间作处理虽然生长前中期植株干物质质量、叶绿素含量、根系活力及矿质营养含量等均大于单作，但单株鲜荚质量、单株干豆质量均低于单作的结果，而覆盖黑色地膜则有效地抑制了杂草的生长，减少了杂草对光照的竞争，使植株合成较多的光合产物向豆荚输送。试验中，虽然间作和间作+盖膜的干豆产量仅为单作的38.72%和45.88%，但间作的总经济效益高于单作(数据另外报道)，与前人的结果[1–2]相似。本试验结果还表明，间作和间作+盖膜处理对干豆粗蛋白含量和粗脂肪含量影响不大，与李秀平等[2]盆栽研究结果稍有不同，这可能是由于大田的试验条件与盆栽的试验条件存在一定的差别造成的。可见，甘蔗/大豆间作，大豆与甘蔗的行间距以及对杂草的防控是获得间作大豆高产的关键，间作+地膜覆盖控制了杂草的生长，因而能显著提高间作大豆的单株产量。

[1] 谢金兰，王维赞，李长宁，等．甘蔗与豆科作物不同间种模式研究[J]．中国糖料，2015，37(3)：12–14．DOI: 10.13570/j.cnki.scc.2015.03.005．

[2] 李秀平，李穆，年海，等．甘蔗/大豆间作对甘蔗和大豆产量与品质的影响[J]．东北农业大学学报，2012，43(7)：42–46．[3] 陈怀珠，杨守臻，欧宗喜，等．甘蔗间作早熟春大豆关键技术研究及效益分析[J]．甘蔗糖业，2014(5)：15–20．DOI:10.13570/j.cnki.scc.2015.03.005．

[4] 陈文杰，梁江，汤复跃，等．适合与甘蔗间套种春大豆品种筛选初报[J]．南方农业学报，2012，43(3)：311–314．DOI:10.3969/j:issn.2095–1191.2012.03.311．

[5] 张旭升，王秀明，方锋学，等．桂糖29号甘蔗与大豆品种间种筛选试验[J]．南方农业学报，2013，44(3)：411–415．DOI:10.3969/j:issn.2095–1191.2013.3.411．

[6] 曾巧英，黄莹，敖俊华，等．施肥水平对甘蔗/大豆间作体系中植株生长及养分积累的影响[J]．广东农业科学，2013，40(10)：54–57． DOI:10.3969/j.issn.1004–874X. 2013.10.017．

[7] 方萍，刘卫国，邹俊林，等．间作对鲜食大豆生长发育及产量形成的影响[J]．大豆科学，2015，34(4)：601–605．DOI:10.11861/j.issn.1000–9841.2015.04.0601．

[8] 余常兵，孙建好，李隆．种间相互作用对作物生长及养分吸收的影响[J]．植物营养与肥料学报，2009，15(1)：1–8．DOI:10.3321/j.issn:1008–505X.2009.01.001．

[9] 胡举伟，朱文旭，许楠，等．桑树/大豆间作对其生长及光合作用对光强响应的影响[J]．中南林业科技大学学报，2013，33(2)：44–49．

[10] 刘洋，孙占祥，白伟，等．玉米大豆间作对辽西地区作物生长和产量的影响[J]．大豆科学，2011，30(2)：224–228．

[11] 张宪政．作物生理研究法[M]．北京：农业出版社，1992．

[12] 张宪政．植物叶绿素含量测定——丙酮乙醇混合液法[J]．辽宁农业科学，1986(3)：26–28．

[13] 鲍士旦．面向21世纪课程教材：土壤农化分析[M]．北京：中国农业出版社，2002．

[14] 张永成，田丰．马铃薯试验研究方法[M]．北京：中国农业科学技术出版社，2007：184．

[15] 韦芳三，李纯厚，戴明，等．索氏提取法测定海洋微藻粗脂肪含量及其优化方法的研究[J]．上海海洋大学学报，2011，20(4)：619–623．

[16] 王幸，吴存祥，齐玉军，等．麦秸处理和播种方式对夏大豆农艺性状及土壤物理性状的影响[J]．中国农业科学，2016，49(8)：1453–1465．DOI:10.3864/j.issn.0578–1752.2016.08.003．

[17] 朱丽君，李布青，王光宇，等．麦秸还田对大豆生长和产量的影响[J]．贵州农业科学，2015，43(7)：54–56．DOI:10.3969/j.issn.1001–3601.2015.07.014．

[18] 王丽学，屈美琰，王晓禹．保护性耕作对大豆出苗率和苗期生长的影响[J]．江苏农业科学，2015，43(3)：88– 90．DOI:10.15889/j.issn.1002–1302.2015.03.027．

[19] 苏艳红，黄国勤，刘秀英，等．红壤旱地玉米大豆间作系统的增产增收效应及其机理研究[J]．江西农业大学学报，2005，27(2)：210–213．DOI:10.3969/j.issn.1000–2286.2005.02.011．

[20] Lü Y，Francis C，Wu P，et al．Maize-Soybean intercropping interactions above and below ground[J]. Crop Science，2014，54(3)：914．DOI:10.2135/cropsci2013.06. 0403．

[21] Li X，Mu Y，Cheng Y，et al．Effects of intercropping sugarcane and soybean on growth，rhizosphere soil microbes，nitrogen and phosphorus availability[J]．Acta Physiologiae Plantarum，2012，35(4)：1113–1119．DOI:10. 1007/s11738–012–1148–y．

责任编辑：尹小红

英文编辑：梁 和

Effect of sugarcane-soybean intercropping and mulch on growth, yield and quality of soybean

Lai Zhenguang1，Wei Jianfeng3，Cai Zhaoyan1，Wei Fangzhi5，Li Jichao4，Sun Zudong1，Chen Chaojun4，Liang He4，Wei Chengkun2*
(1.Cash Crop Institute of Guangxi Academy of Agriculture Science, Nanning 530007; 2.NanningAgricultural Mechanization Technology Service Station, Nanning 530001; 3.Lushan College of Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou, Guangxi 545616; 4.Agricultural college of Guangxi University, Nanning 530004; 5.Wuming Agricultural Mechanization Technology Service Station,Wuming, Nanning 530010)

A soybean variety (Glycine max(L.) Merr.), Guichundou 103, was used as material and 3 treatments of soybean monoculture, sugarcane-soybean intercropping (short for intercropping) and sugarcane intercropping soybean with plastic mulch (short for mulch) were designed to study the effect of sugarcane-soybean intercropping and mulch on growth, yield and quality of soybean. The result indicated that the seedlings emergence speed of the intercropping was the greatest; the dry matter weights of plant of the mulch were 20.99 g/plant and 28.16 g/plant at seed-filling period and maturation stage respectively, which were significantly higher than those of the other treatments. The dry matter weights of pod of the mulch were the greatest at the whole growth stage; chlorophyll contents of the mulch were significantly higher than those of the monoculture at seed-filling period and maturation stage, but were not significantly difference with the intercropping;the root activities of the mulch were significantly higher than those of the other treatments at podding stage, seed-filling period and maturation stage; the N contents of the mulch were the greatest at the whole growth and were significantly higher than those of the other treatments at seed-filling period and maturation stage, while the contents of P and K of the intercropping were the greatest; the fresh pod weight of single plant and the dry bean weight of single plant of the mulch were 38.33 g and 10.55 g respectively, which were significantly higher than those of the other treatments. The dry bean yields of the monoculture, the intercropping and the mulch were 1 621.41, 627.90 and 743.85 kg/hm2, respectively. The difference of total protein content and total fat content were not significant among the treatments.

soybean; intercropping; growth; yield; quality

S565.1

A

1007-1032(2016)06-0587-05

2016–09–24

2016–10–15

广西科学研究与技术开发计划项目(桂科合14125008–2–16)；广西农业科学院基本科研业务专项(桂农科2013YT01)

赖振光(1976—)，男，广西邕宁人，研究实习员，主要从事大豆遗传育种研究，sunzudong639@163.com；*通信作者，韦承坤，高级工程师，主要从事农业机械化技术研究与推广，wck8111@126.com