甘蔗与花生间作模式对土壤养分及甘蔗生产的影响

刘建荣，田夏红，冯学娟，郑乾坤，赵丽宏，庞 生

(广东省湛江农垦科学研究所，广东湛江524086)

0 前言

甘蔗是我国南方地区重要的糖料作物，位于我国雷州半岛的湛江农垦实施甘蔗耕种管生产机械化已达0.67万hm2的规模，加上宿根蔗面积1.77万hm2，其总面积达2.44万hm2，其农机农艺配套的大小行行距为(140+40) cm，比人工种植甘蔗单行距90或100 cm的增加土地裸露率27%～33%；另外，甘蔗生长季节长，苗期生长缓慢，行间裸露时间长达90～120天[1]。为开发研究甘蔗机械化园地复种技术，我们选择甘蔗与花生间作模式，花生的生育期是120～125天，与甘蔗行间裸露时间相吻合，同时花生也是南方地区主要食用油料作物之一，花生播种要求的土壤温度稳定在15℃以上，湿度要求40%以上，与甘蔗种植时的温度和湿度要求相近。根据互利共生原则和作物的生物学特性，建立合理的甘蔗间作模式，将有利于充分利用时间生态位和空间生态位[2-3]。合理地安排甘蔗与花生间作有利于改善土壤物理状况，提高土壤养分有效含量，改善土壤的微生态环境[4-8]，提高甘蔗与花生的产量和经济效益[9-15]。为此，本文于2020年在湛江市遂溪县城月镇开展甘蔗与花生间作试验，初步研究砖红壤土上甘蔗与花生间作模式对土壤养分与甘蔗产量、糖分的影响及效益分析。

1 材料与方法

1.1 参试材料

试验于2020年在广东省湛江市遂溪县城月镇广前糖业有限公司造林队国家糖料产业技术体系湛江综合试验站基地进行。

供试土壤类型为旱坡地砖红壤，前茬作物为菠萝，土壤耕层0～20 cm测定的土壤基本农化性状见表1。

表1 土壤基本农化性状

供试品种：粤糖61号(甘蔗)，湛油75号(花生)。供试肥料：遮伴礼药肥(N∶P2O5∶K2O∶吡虫·杀虫单=11.1∶7.4∶0.2∶0.5)，过磷酸钙(P2O5，16%)。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计

本试验为甘蔗与花生的间作模式与甘蔗单作模式大区比较试验，间作模式肥料用量：甘蔗基肥，遮伴礼药肥750 kg/hm2，过磷酸钙750 kg/hm2；花生基肥，遮伴礼药肥250 kg/hm2，过磷酸钙250 kg/hm2；2种作物均无追肥。2个处理肥料施用量见表2。

表2 间作与单作模式试验肥料施用量 单位：kg/hm2

试验地前作为菠萝，于2019年11月下旬进行机械粉碎菠萝头2遍，再翻犁和旋耕各2遍。甘蔗于2019年12月4日种下，采用机械化种植，肥料、下种、盖土、盖膜作业工序一次性完成，种植行距为(140+40) cm的大小行，总种植面积为1.27 hm2；间作花生：于2020年1月16日选取1 hm2(1.8 m×32行×173 m)已种甘蔗区域的大行间进行机械化间作花生，双行种植，行距0.35 m，株距0.2 m，深0.03 m，每穴2粒，播种盖土后对花生淋水1次；余下的单作甘蔗0.27 hm2作为对照组(CK)。花生种植完成后随即用除草剂(乙草胺)按说明书方法进行化学除草1次。于2020年6月下旬收获花生，在试验田外脱粒，花生根茎叶残体不回田。6月份甘蔗生长高度达1.5 m以上，无法对甘蔗进行中期机械破垄施肥培土作业管理，中期管理只进行了人工作业与化学除草共2次。

1.2.2 土样采集与分析

土壤样品采集与处理：试验期间共取样2次，分别在土地耕作后甘蔗种植前和甘蔗收获后各采集土样1次。甘蔗收获后的采样位置在距离甘蔗蔗蔸25 cm处，即与花生间作根系交叉区域。每个处理大区在其对角线约等距点，采集0～20 cm土层的混合土壤样品，经风干，保存于密封袋中供测定分析。

土壤理化测定：有机质采用“高温外热重铬酸钾容量法”[16]测定，全氮采用“凯氏蒸馏法”[17]测定，碱解氮采用“减解扩散法”[18]测定，有效磷采用“双酸法浸提-钼锑抗比色法”[19]测定，速效钾采用“乙酸交换1∶10原子吸收分光光度法”[20]测定，交换性钙、交换性镁采用“乙酸铵交换法”[21]测定，有效铜、有效锌、有效铁、有效锰采用“稀盐酸浸提1∶5原子吸收分光光度法”[21]测定。

1.3 试验测定项目

根据试验目的和要求，按5大行长40 m的面积为1个重复，共3个重复，测定各项指标。2020年12月和2021年1月测定甘蔗压榨糖分；2021年1月27日～2月4日测定甘蔗产量；2021年2月9日，即在甘蔗收获后不久，蔗叶没有焚烧之前，在不同处理区域取土样检测养分。计算间作花生的生产成本、花生产量，间作前土壤养分，收获花生甘蔗后的土壤养分。

1.4 数据处理

采用Excel工作表对试验数据进行整理计算和制表。采用DPS 7.05软件Duncan新复极差法进行多重比较和差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 间作与单作模式对土壤养分的影响

表3对作物收获后的间作与单作2种模式的土壤养分和pH值进行了比较，以单作处理为对照，由表3可知，间作模式的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、交换性镁、有效铜、有效锌、有效铁、有效锰等含量均比单作(CK)有不同程度提高。其中有效磷、交换性钙、交换性镁的含量提高最明显，提高幅度分别为32.40%、31.30%、21.00%，速效钾提高幅度最小，为3.90%。土壤pH值由4.94提高到5.36，提高了0.42，提高幅度为8.50%。以上试验结果说明，甘蔗与花生间作模式对其土壤养分含量和pH值有明显改善作用。另外，表3与表1数据对比可知，间作模式的土壤有机质、全氮、碱解氮、有效磷、速效钾等含量和pH值均比种植前土壤有大幅提高，而单作模式下除了有效磷含量有所下降外，其它养分指标也有所提高，但提高幅度没有间作模式大，说明间作模式更有利于蔗园土壤的改良。

表3 甘蔗和花生收获后土壤养分检测结果

2.2 间作与单作模式的甘蔗产量比较

从表4可以看出，在间作模式下的甘蔗平均产量为139 t/hm2，比单作模式增产27 t/hm2，增幅24.1%，F值=40.67＞F0.05，间作与单作模式的甘蔗产量差异达到显著水平。

表4 间作与单作模式甘蔗产量的差异分析 单位：t/hm2

2.3 间作与单作模式的糖分与含糖量比较

从表5可以看出，间作模式的甘蔗平均含糖量为21 t/hm2，比单作模式(CK)增加3 t/hm2，增幅为16.7%，F值=22.45＞F0.05，间作与单作模式甘蔗含糖量差异达到显著水平。

表5 间作与单作模式甘蔗糖分与含糖量的差异分析

在间作模式下的甘蔗12月和翌年1月的平均蔗糖分为14.80%，比单作模式(CK)降低0.89个百分点。

2.4 间作作物花生的产量与成本效益分析

从表6可以看出，甘蔗间作模式可收获花生0.97 t/hm2、甘蔗139.20 t/hm2，按花生价格8000元/t、甘蔗价格428元/t计，产值为67338元/hm2，比甘蔗单作模式产值47825元/hm2增加产值19513元/hm2，增加幅度为40.8%。甘蔗间作总生产成本(包括机耕费、机械种植费、淋水费、种子费、肥料农药费、劳务费和运输费)为43402元/hm2，单作成本为33405元/hm2。产值扣除生产成本后，间作模式可获得毛利润23936元/hm2，单作模式毛利润为14420元/hm2，间作模式比单作模式增加毛利润9516元/hm2，增加幅度为66%。其产量和生产成本效益分析情况见表6。

表6 甘蔗间作与单作模式下的作物产量及其成本效益分析

3 结论与讨论

试验结果分析表明：甘蔗与花生间作模式比传统甘蔗单作模式能大幅提高有机质、碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙、镁、有效铁、有效锰等11项养分指标，且pH值有明显的改善；甘蔗产量和含糖量也有显著提高；通过对2种模式的成本效益分析可见，间作模式比单作模式增加利润9516元/hm2，增幅为66%，经济效益增产显著。

综上所述，甘蔗与花生间作模式在湛江地区砖红壤土上实施，可使蔗茎产量和含糖量获得大幅提高，且经济效益增产显著。该间作模式可使农民增收、糖厂增效，从而提升农户的种蔗积极性，保障蔗糖产业健康可持续发展，同时间作模式可提高土壤复种指数和自然资源的综合利用率[22-23]，改善和提升土壤农化性状，可获得显著的经济效益、社会效益和生态效益，值得进一步扩大示范和推广应用。

要培育湛江地区甘蔗与花生间作模式产业，有以下几个问题需要解决：一是要解决花生机械化种植时的淋水问题，以保障花生出芽的需水条件；二是要解决花生机械化收获或半机械化收获的问题，以降低人工收获花生的劳动强度，提高劳动生产率；三是要解决花生收获后，甘蔗中期田管施肥培土作业的问题。解决以上3个问题，有助于甘蔗与花生间作模式在生产上的大面积推广应用。