玉米播期对宿根甘蔗套种玉米产量和土地复合产值的影响①

2019-09-21段雪甜韩光煜徐文果李荣佳

热带农业科学 2019年7期

张磊岩所段雪甜韩光煜徐文果③ 王艳李荣佳

(1德宏州农业科学研究所云南芒市678400;2云南农业大学植物保护学院云南昆明650100;3德宏州农机推广站云南芒市678400;4勐养镇农业综合服务中心云南梁河679200)

甘蔗是我国主要的糖料作物，我国在甘蔗收获面积和总产方面均位列世界第三，仅次于巴西和印度［1]。广东、广西和云南是我国最重要的甘蔗主产区，其产糖量约占全国甘蔗糖产量的95%［2]。德宏州是云南省最大的糖料基地，蔗糖产业是德宏州的传统支柱产业［3]。近年来，随着耕地面积逐渐减少和蔗糖市场疲软等因素，导致全州甘蔗种植面积持续下滑，已影响德宏经济的持续稳定发展［4]。甘蔗种植行距较宽，而且前期生长缓慢，从下种至封行一般需要3～4月，造成大量光热水肥资源浪费，蔗田杂草滋生［5]。甘蔗可与多种作物间套种，比如大豆［6]、马铃薯［7]、花生［8]、玉米［9]和蔬菜［10]等。合理的甘蔗间套种可以提高光合效率、改良土壤性状、促进作物养分吸收、减轻病虫害及田间杂草危害，从而提高作物产量、改善作物品质［11-12]。开展甘蔗间套种，可以有效缓解甘蔗与其他作物的争地矛盾，对于稳定蔗糖产业，提高土地综合效益，促进农业增产和农民增收具有重要意义。

甘蔗套种玉米是德宏州农业生产中广泛采用的种植方式，但长期以来业界内一直存在争议，认为甘蔗和玉米同属禾本科高秆植物，种植在同一田块中可能增加病虫害，彼此荫蔽影响产量，不应提倡。目前，已有不少学者对甘蔗间套种玉米的可行性、关键技术、作物得失及经济效益分析进行了探讨研究［9，13-18]。包家爱等［13]通过三年实践证明，合理的间套种可以使甘蔗和玉米协调生长，提高土地复种指数，降低成本，提高经济效益。岑华［14]将甘蔗套种玉米与套种黄豆的作物得失进行比较分析，认为间套种玉米效益差，多收的玉米弥补不了甘蔗减产的损失。侯本军等［15]认为，玉米播种过早会造成甘蔗产量减产，一般在新植蔗幼苗2叶1心、宿根甘蔗出苗达30%时播种玉米，经济效益较好。卢亚妮等［16]通过甘蔗间种玉米品种筛选试验，认为矮秆、紧凑和早熟的玉米品种适合用于甘蔗间套种。黄小凤等［9]进行了玉米不同种植密度和种植方式比较试验，认为玉米种单穴单株比种单穴双株的产量高，且玉米密度越大，甘蔗产量越低，以21 000株/hm²总体效益最好。钟昌松等［17]通过研究不同播期和种植密度条件下套作甘蔗的糯玉米产量和干物质积累等变化规律，认为以糯玉米“48 000万株/hm²＋早播或中播”套作甘蔗的种植模式经济效益最好。张红叶等［18]调查了甘蔗玉米间作对甘蔗绵蚜及捕食性瓢虫种群的影响，认为间作田捕食性瓢虫虫口密度显著高于净种田，有效降低了间作田甘蔗绵蚜的虫情指数。

对甘蔗间套种玉米和在我国甘蔗主产区进行示范推广应用已有较多的研究报道，但是在德宏州甘蔗产区仍存在盲目套种玉米的问题，导致两种作物均在不同程度上减产。在一定的农业生态环境中，品种搭配、种植密度和播种时间是影响间套种经济效益最主要的栽培因素。因此，在当地广泛栽种的品种和传统的宽窄行栽培模式下，筛选适宜的玉米播期，对于甘蔗套种玉米实现增产增收具有重要意义。

本研究以当地广泛种植的甘蔗品种‘粤糖93/159’和玉米品种‘会单4号’为材料，在1年宿根甘蔗地设不同玉米播期处理：早播（2月10日）、中播（2月25日）、中晚播（3月12日）、晚播（3月27日）和不播（CK）。研究不同玉米播期对宿根甘蔗和玉米的农艺性状、产量和产值的变化规律。筛选套种玉米的最佳播期，为当地生产中的甘蔗套种玉米种植模式提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验于2015年在德宏州农业科学研究所科技示范园区进行，海拔913m，土质为红壤土，土壤肥力中等，地势平坦，排灌水方便。德宏州属亚热带季风气候，全年无霜期达326～363 d，冬春季节热量充足、降雨较少、干旱突出［3]。供试材料为甘蔗品种‘粤糖93/159’和玉米品种‘会单4号’。

1.2 方法

1.2.1 试验设计

试验随机区组设计，设4个玉米播期处理和1个对照，玉米每隔15～18 d播1期，分别为2月10日（B1，早播）、2月25日（B2，中播）、3月12日（B3，中晚播）、3月27日（B4，晚播）和对照（CK，不播），3次重复，共15个小区。小区面积42㎡（10m×4.2m，含3个种植带），单个种植带长10m，宽1.4m。甘蔗为1年宿根甘蔗，播幅1.4 m，小行距0.4m，大行距1.0m，大行距间种植1行玉米，株距0.2 cm，每穴播种4粒，玉米出苗后留2株。玉米分3次施肥，播种时开沟穴施复合肥（15∶15∶15）750 kg/hm²作底肥；苗期追施尿素375 kg/hm²，可溶于水后淋浇；大喇叭口期植株间追施尿素375 kg/hm²并进行除草大培土。甘蔗分2次施肥，分蘖期复合肥（15∶15∶15）225 kg/hm²和尿素225 kg/hm²混匀后撒施于植株间；伸长期复合肥（15∶15∶15）300 kg/hm²施于蔗苗基部，同时进行培土。

1.2.2 农艺性状调查

调查宿根甘蔗出苗数（出苗末期即见分蘖时，调查实际出苗数）、有效茎数（甘蔗成熟期，调查株高1m以上的蔗株数量）、单茎重（甘蔗成熟期，在单位面积内随机选取10株甘蔗，称量其总质量。用各株质量之和除以总株数计算出单茎的平均质量）。调查玉米出苗率，记录玉米生育进程，包括出苗期、拔节期、抽丝期、收获期等，计算营养生长期（播种至抽丝期）、生殖生长期（抽丝期至收获期）和全生育期天数；测量玉米株高和穗位高；收获后调查玉米穗数、穗粒数和百粒重。

1.2.3 产量统计

测定小区玉米和甘蔗的理论产量，并折算每公顷产量。玉米产量（kg/hm²）＝穗数（穗数/hm²）×穗粒数（粒数/穗）×百粒重（28 g/百粒）×10-5；甘蔗产量（kg/hm²）＝有效茎数（条数/hm²）×单茎重（kg/条）［7]。

1.2.4 玉米投入成本核算

‘会单4号’玉米种价格30元/kg、用种量37.5 kg/hm²，投入1 125元/hm²；复合肥（15∶15∶15）价格3.6元/kg、施用量750 kg/hm²，投入2 700元/hm²；尿素价格2.3元/kg、施用量750 kg/hm²，投入1 725元/hm²。以上各项农资投入成本合计5 550元/hm²。

玉米收购价2.1元/kg，甘蔗收购价0.43元/kg。

1.2.5 统计分析

采用IBMSPSSStatistics 22进行单因素方差分析，事后多重比较选用Duncan’s进行差异显著性分析；并对播期和各农艺性状之间进行相关性显著性分析。

2 结果与分析

2.1 播期对出苗的影响

不同玉米播期下宿根甘蔗的有效苗均不低于90 000株/hm²［9]，且各处理间差异不显著（表1），表明不同玉米播期处理不影响宿根甘蔗的出苗率。B3播期处理玉米出苗率仅为55.33%，显著低于其他播期处理；B4播期处理玉米出苗率最高达74.33%，但与B1和B2播期处理均无显著差异（表1）。B3播期处理玉米出苗率低可能与播种时的气温较低有关。

2.2 播期对玉米生育期进程的影响

由表2可知，套种甘蔗的玉米全生育期天数由大到小依次为B1＞B3＞B2＞B4。B1播期处理的玉米全生育期、吐丝前的营养生长期和吐丝后的生殖生长期天数均是最大，且随着播期的推迟，玉米的生殖生长期天数逐渐缩短，这可能是后期光照和温度逐渐增强导致。

2.3 播期对玉米株高和穗位高的影响

由表3可知，不同播期间玉米的株高和穗位高差异显著。B1、B2和B3播期处理间的玉米株高无显著差异，但B2和B3播期处理之间的株高相差约18.47 cm；B4播期处理的株高显著低于其他播期处理，B3和B4播期处理之间的株高差距悬殊更大，约达50.63 cm。B1和B2、B1和B3播期处理间的玉米穗位高差异均不显著，但B2、B3和B4播期处理间的玉米穗位高差异显著，且播期越晚，玉米的穗位高越低。由此可见，随着播期的推迟，玉米的株高和穗位高都呈下降趋势。早播的玉米出苗早，生长前期光温水肥占得先机，因此长得高；晚播的玉米由于和甘蔗彼此荫蔽，因此株高和穗位高较低。

表1 不同播期下甘蔗和玉米的出苗率

表2 不同播期下的玉米生育进程

表3 不同播期下的玉米株高和穗位高

2.4 播期对产量的影响

由表4可知，不同播期下玉米的产量指标存在显著差异。B1和B2、B3和B4播期处理的玉米穗数无显著差异，但是B1和B2播期处理的玉米穗数显著高于B3和B4，且随着播期的推迟，玉米穗数呈下降趋势；B1和B2播期处理的玉米穗粒数无显著差异，但是B1和B2、B3、B4播期处理之间的玉米穗粒数差异显著，B3最高约500粒，B4最低仅为284粒；B1、B2、B3播期处理间的玉米产量无显著差异，而B4的玉米产量显著低于其他播期。玉米产量大小依次为B2＞B1＞B3＞B4。不同玉米播期下甘蔗的各项产量指标差异均不显著，包括宿根甘蔗的有效茎数、单茎重和产量。甘蔗产量大小依次为B3＞CK＞B2＞B4＞B1。

2.5 播期与农艺性状相关性分析

由表5可知，玉米播期与玉米出苗数、株高、穗位高、穗数、穗粒数和产量均存在极显著的负相关性；而玉米产量与玉米出苗数、株高、穗位高、穗数和穗粒数存在极显著的正相关性；玉米出苗数与玉米株高、穗位高、穗数和穗粒数存在极显著的正相关性；玉米株高与玉米穗位高、穗数和穗粒数存在极显著的正相关性；玉米穗位高与玉米穗数、穗粒数存在极显著的正相关性；玉米穗数与穗粒数存在极显著的正相关性。玉米播期与甘蔗出苗数、有效茎数、单茎重和产量的相关性不显著，而甘蔗产量与甘蔗有效茎数、单茎重存在极显著的正相关性。

2.6 经济效益分析

表4 不同播期下的玉米和甘蔗的产量和产值

表5 产量与主要影响因子间相关系数

按照当地市场收购价玉米2.1元/kg、甘蔗0.43元/kg计算，B3土地复合产值最高为75 564.57元/hm²，除去玉米农资投入成本5 550元/hm²，相对于纯种甘蔗60 428.31元/hm²，可增加收益9 586.26元/hm²；B2土地复合产值为74 392.55元/hm²，除去玉米农资投入成本，相对于纯种甘蔗，可增加收益8 414.24元/hm²；B1土地复合产值最高为72 796.14元/hm²，除去玉米农资投入成本，相对于纯种甘蔗，可增加收益6 817.83元/hm²；B4复合产值最低为65 185.33元/hm²，除去玉米农资投入成本，相对于纯种甘蔗，收益反而减少792.98元/hm²。由此可见，甘蔗套种玉米，可增加土地复合产值，提高种植户收益，但是选择适合的玉米播期很重要。

3 讨论与结论

3.1 讨论

影响作物生产的主要因素是品种遗传特性、栽培管理技术和农业生态环境［19]。在甘蔗间套种玉米的品种和栽培管理技术一定的前提下，如何充分利用光、热、水、肥等生态条件，扬长避短，播期的选择是关键因素。在本试验中，B3套种玉米的经济效益比纯种甘蔗增收9 586.26元/hm²；B4套种玉米的经济收益反而比纯种甘蔗减少792.98元/hm²。这充分说明适宜的播期对农业生产的重要性。在本试验的甘蔗套种玉米模式中，最佳的玉米播种时间是中晚期（B3，3月12日），此时宿根甘蔗开始出苗。这与侯本军等［15]、唐应虎等［20]认为“一般在宿根蔗出苗率达30%时播种玉米，经济效益最高”的观点相一致。另外，B3播期玉米的出苗率和穗数显著低于B1和B2，但是B3的甘蔗有效茎数和产量最高，表明玉米密度越大，其荫蔽使甘蔗分蘖越少，有效茎数越少，导致甘蔗产量有所降低，这与黄小凤等［9]的研究结果一致。

长期以来，甘蔗套种玉米一直存在争议，岑华［14]和唐桂［21]认为，甘蔗套种玉米，导致二者争光、争肥矛盾突出，影响甘蔗产量，多收的玉米弥补不了甘蔗减产的损失。随着间套种研究的广泛开展，甘蔗间套种玉米的模式逐渐趋于合理。在本试验中，不同玉米播期对甘蔗的出苗率、有效茎数、单茎重和产量均无显著影响，且玉米播期处理与甘蔗的主要农艺性状指标无显著相关性；但是，随着玉米播期的推迟，玉米的生殖生长期天数、株高、穗位高、产量均呈递减趋势，且玉米播期与玉米的主要农艺性状指标存在极显著的负相关性。该研究结果与钟昌松等［17]“糯玉米播种时间、种植密度以及甘蔗套种玉米的种植模式对甘蔗产量和经济效益影响较小，套种的经济效益一定程度上取决于糯玉米的产量表现”的结果相近。梁延玺［22]认为，宿根甘蔗比春植蔗萌芽早，前期受玉米荫蔽影响时间短，因此宿根甘蔗间种玉米比春植蔗对甘蔗的影响小。本试验采用宿根甘蔗套种玉米，这可能也是玉米播期对甘蔗产量无显著影响的原因之一。

间套种中适宜的播期处理可以促进作物对氮素的吸收与利用，显著提高土壤微生物的整体代谢活性和群落结构多样性，改善田间小气候环境条件［23]。甘蔗间套种玉米可以减轻甘蔗病虫害的发生［18，24]，并减少水分蒸发抑制杂草滋生。利用玉米生长优势可控制甘蔗后期无效分蘖，促进其提前进入伸长期，可提高甘蔗产量，并增加玉米产量［5]。在本试验中，B3的甘蔗产量相对于纯种甘蔗增加3 192.86 kg/hm²，且玉米和甘蔗生长期病虫害发生较轻，仅在玉米成熟后期轻度发生玉米锈病，但对产量造成影响较小。另外，也有研究表明间作玉米的甘蔗锤度高于单种甘蔗［25]。因此，甘蔗套种玉米的种植模式可以增加经济收益，并改善作物品质。在甘蔗间套种的实际生产中，除适宜的播期外，还应充分考虑当地气候条件和种植习惯，注重套种作物的品种搭配，并选择合理的栽培密度。