套種花生對(duì)香蕉園小氣候和土壤理化性質(zhì)的影響

吳宇佳 楊春 雷菲 吉清妹 張冬明 符傳良

摘要：[目的]研究在香蕉園套種花生（兼作綠肥）的綜合效應(yīng)，為海南省推廣蕉園套種綠肥等作物提供科學(xué)依據(jù)。[方法]設(shè)置5個(gè)處理：香蕉單作（CK）、3行雙粒花生套種香蕉+覆蓋還田、3行雙?；ㄉ追N香蕉+翻壓還田、5行單粒花生套種香蕉+覆蓋還田、5行單?；ㄉ追N香蕉+翻壓還田，探討不同播種方式與還田方式對(duì)香蕉生長(zhǎng)、花生生長(zhǎng)、蕉園土壤、蕉園小氣候環(huán)境，以及對(duì)其產(chǎn)量和品質(zhì)的影響。[結(jié)果]5行單粒播種+覆蓋還田處理的各項(xiàng)主要指標(biāo)表現(xiàn)最佳，與對(duì)照相比，香蕉苗期株高、莖圍和青葉數(shù)分別增加89.74%、11.89%和32.05%;地表濕度增加4.61%，地溫和氣溫分別降低2.07%和8.39%;雜草數(shù)減少84.62%，香蕉株被害率減少65。21%;土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣和交換性鎂含量分別提高17.18%、6.17%、76.01%、63.58%和34。59%，土壤有機(jī)質(zhì)含量提高25.15%;蔗糖酶活性提高2.38倍，脲酶、酸性磷酸酶、過(guò)氧化氫酶和纖維素酶含量分別提高44.27%、75.92%、13.94%和11.58%;>2mm粒級(jí)土壤團(tuán)聚體含量由22.0%提高到35.22%;香蕉的產(chǎn)量、可溶性糖含量、維生素C含量和可溶性固形物含量分別提高2.31%、15.21%、5.10%和8.73%。[結(jié)論]在香蕉園套種花生能有效提高蕉園土壤中養(yǎng)分含量與酶活性，改善土壤結(jié)構(gòu)，有利于調(diào)節(jié)蕉園溫濕度;明顯減少雜草的生長(zhǎng)和害蟲的危害;顯著促進(jìn)香蕉生長(zhǎng)，提高產(chǎn)量和品質(zhì)。綜合作物產(chǎn)量、作物品質(zhì)、土壤改良、生態(tài)環(huán)境優(yōu)化及對(duì)香蕉生長(zhǎng)的影響效應(yīng)，在蕉園套種花生以5行單粒播種加覆蓋還田的套種模式效果最優(yōu)。

關(guān)鍵詞：香蕉;花生;套種;果園小氣候;土壤環(huán)境

中圖分類號(hào)：S344文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1008-0384（2020）03-0337-07

（研究意義）香蕉是海南省產(chǎn)量最大的熱帶水果，海南香蕉以優(yōu)質(zhì)而走俏國(guó)內(nèi)外，據(jù)海南省農(nóng)業(yè)農(nóng)村廳統(tǒng)計(jì)，至2014年海南省香蕉種植面積就已發(fā)展到4萬(wàn)hm²以上。但是，由于海南省的蕉園長(zhǎng)期大量施用化學(xué)肥料，加上種植作物單一等原因，已經(jīng)導(dǎo)致當(dāng)?shù)亟秷@土壤板結(jié)、酸化、肥料利用率低、環(huán)境污染和生態(tài)破壞等一系列問(wèn)題?；ㄉ耸侵匾慕?jīng)濟(jì)作物之外，也是一種優(yōu)質(zhì)的綠肥作物，通過(guò)花生秸桿壓青改土能有效提高作物的產(chǎn)量與品質(zhì)。因此，在海南省深入開(kāi)展花生與香蕉套種的效應(yīng)研究，優(yōu)化種植與還田模式，對(duì)充分發(fā)揮間套種效應(yīng)和提高生產(chǎn)效益具有重要價(jià)值。（前人研究進(jìn)展）花生的根系具有發(fā)達(dá)的根瘤菌，一生能從空氣中固氮13～15kg，其中1/3殘留在土壤中，可培肥地力;花生的莖葉約含有4.5%的氮、0.8%的磷酸和2.3%的氧化鉀。利用其秸桿還田，能改善土壤理化性狀，提高土壤養(yǎng)分含量與土壤酶的活性。在香蕉生長(zhǎng)初期，株行間空隙大，通風(fēng)透光好，此時(shí)在蕉園行間套種綠肥，不僅能提高蕉園土地利用率、改良土壤、增加收益，還有利于用養(yǎng)結(jié)合，減少蟲害與雜草的生長(zhǎng)。（本研究切入點(diǎn)）目前，對(duì)綠肥與農(nóng)作物進(jìn)行間套種的研究已成為趨勢(shì)，但有關(guān)香蕉與花生間套種效應(yīng)的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。（擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題）探討在香蕉園套種花生中采取不同的播種方式和還田方式對(duì)花生、香蕉、蕉園土壤及蕉園小氣候環(huán)境的影響，為海南省推廣蕉園套種作物提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

花生品種為粵油551，香蕉品種為巴西蕉，前作為蘿卜。試驗(yàn)于2018-2019年在海南省?？谑忻捞m區(qū)演豐鎮(zhèn)英豪村進(jìn)行。試驗(yàn)田土壤為磚紅壤，基本理化性狀：pH值5.69，有機(jī)質(zhì)含量22.52g·kg^-1，全氮、全磷、全鉀含量分別為1.29、0.31、2.65g·kg^-1，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別為191.8、34.8、208.8mg·kg^-1，交換性鈣、交換性鎂含量分別為576.8、107.6mg·kg^-1。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)設(shè)5個(gè)處理：①CK（香蕉單作）;②3行雙?；ㄉ追N香蕉+覆蓋還田;③3行雙?；ㄉ追N香蕉+翻壓還田;④5行單?；ㄉ追N香蕉+覆蓋還田;⑤5行單粒花生套種香蕉+翻壓還田。3次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)。小區(qū)規(guī)格2.2m×24.0m、面積52.8m²?；ㄉ辉诓遽樒谑?次復(fù)合肥（15-15-15），按每公頃施用量300kg施用。香蕉栽培按常規(guī)管理。種植規(guī)格：花生5行單粒0.2m×0.25m，3行雙粒0.2m×0.33m;香蕉2.0m×2.2m.栽種日期：花生為2018年5月2日，香蕉（株高30cm左右的袋裝苗）為2018年6月12日。花生于2018年7月30日收獲，收獲后還田，試驗(yàn)期間無(wú)特殊氣象因素影響。

1.3調(diào)查項(xiàng)目與方法

1.3.1土壤相關(guān)指標(biāo) 分別于花生播種前和收獲并還田后45d，采集0～20cm土層的土壤，風(fēng)干過(guò)篩后分析測(cè)定土壤養(yǎng)分、pH值等指標(biāo)，測(cè)定方法參見(jiàn)《土壤農(nóng)化分析手冊(cè)》。土壤團(tuán)聚體組成、土壤酶活指標(biāo)于還田后45d采集0～20cm土層的土壤進(jìn)行測(cè)定，其中：土壤團(tuán)聚體組成用日本DIK-160土壤團(tuán)粒分析儀采用濕篩法進(jìn)行分析，土壤酶活性指標(biāo)委托蘇州科銘生物技術(shù)有限公司測(cè)定。

1.3.2香蕉的生長(zhǎng)指標(biāo) 在香蕉苗期（花生開(kāi)花結(jié)莢期），分別對(duì)香蕉的株高、莖圍、青葉數(shù)等進(jìn)行測(cè)定。

1.3.3 蕉園小氣候環(huán)境 采用土壤墑情速測(cè)儀（托普云農(nóng)科技股份有限公司，浙江），于花生開(kāi)花結(jié)莢期每天（10：00～10：30）測(cè)定溫度、相對(duì)濕度和地溫;花生開(kāi)花結(jié)莢期，對(duì)各小區(qū)內(nèi)的雜草株數(shù)、害蟲數(shù)量以及香蕉葉受害情況進(jìn)行調(diào)查。

1.3.4產(chǎn)量、品質(zhì)相關(guān)指標(biāo) 于收獲時(shí)測(cè)定花生地上部生物量和養(yǎng)分蓄積量，并采集樣本化驗(yàn);香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)于香蕉采收期采樣測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Excel與SAS軟件對(duì)試驗(yàn)的主要數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)與分析，采用Duncan's法進(jìn)行多重比較分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 套種花生對(duì)香蕉苗期生長(zhǎng)狀況的影響

由表1看出，香蕉套種花生處理的主要生長(zhǎng)指標(biāo)顯著高于單作的對(duì)照處理（CK）。從香蕉苗期的調(diào)查結(jié)果發(fā)現(xiàn)，套種處理的香蕉在株高、莖圍和青葉數(shù)分別比單作處理增加84.62%～89.747%、11.89%～23.39%和24.01%～32.05%。由此可知，蕉園中套種花生，能有效促進(jìn)香蕉苗的生長(zhǎng)，為后期香蕉的增產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

2.2 播種方式對(duì)花生生長(zhǎng)及產(chǎn)量的影響

從表2可以看出，5行單粒播種方式的花生地上部生物量、花生產(chǎn)量和養(yǎng)分蓄積量各指標(biāo)均顯著高于3行雙粒播種方式，其中：地上部生物量前者比后者增加21.56%，差異達(dá)極顯著水平（P<0.01）;養(yǎng)分蓄積量前者比后者增加24.63%%～62.74%，除鎂含量差異達(dá)顯著水平（P<0.05）外，其他指標(biāo)的差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）;花生產(chǎn)量前者比后者提高24.72%，差異達(dá)顯著水平（P<0.05）。

2.3 套種花生對(duì)蕉園小氣候環(huán)境的影響

試驗(yàn)結(jié)果表明，套種花生能有效改善蕉園的小氣候環(huán)境。由表3看出，與單作處理（CK）相比，套種處理的地表溫度（地溫）和氣溫均有所降低，地溫和氣溫分別降低2.07%和5.06%以上，說(shuō)明香蕉園套種花生對(duì)蕉園高溫環(huán)境有一定的緩解作用;地表濕度則增加3.07%以上;雜草數(shù)減少71.5%以上，差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）;香蕉營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期（尤其是苗期）容易受到斜紋夜蛾的危害，而套種花生使香蕉株被害率減少52.17%以上，差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01）。說(shuō)明套種花生對(duì)香蕉園小氣候環(huán)境具有顯著的改善效果，能有效地降低溫度、提高濕度，并減少雜草和斜紋夜蛾的危害，從而促進(jìn)香蕉生長(zhǎng)。其中，5行單粒播種的套種模式各項(xiàng)指標(biāo)表現(xiàn)均顯著優(yōu)于3行雙粒播種的套種模式。

2.4 套種花生對(duì)蕉園土壤養(yǎng)分狀況的影響

在套種系統(tǒng)里，特別是豆科作物套種的模式，會(huì)因?yàn)槎箍谱魑锞哂猩锕痰奶匦裕雇寥乐械牡胤柿Φ玫教岣?。由?可知，套種還田處理的土壤養(yǎng)分含量得到了顯著提高，相比于香蕉單作處理，堿解氮提高6.39%～17.18%，有效磷提高2.65%～8.60%，速效鉀提高26.06%～79.42%，交換性鈣、交換性鎂分別提高16.96%～63.58%和11.86%～34.59%，有機(jī)質(zhì)提高13.24%～25.15%，而pH值雖略有提高但變化不大。不同套種模式中，5行單?；ㄉN植模式的效果略好于3行雙?；ㄉN植模式，又以5行單粒覆蓋還回處理的效果更佳。

2.5 套種花生對(duì)蕉園土壤酶活性的影響

各種土壤酶參與促進(jìn)土壤中有機(jī)無(wú)機(jī)成分的氧化分解等過(guò)程，表征著土壤生物化學(xué)過(guò)程的動(dòng)向與強(qiáng)度，其活性是重要的土壤生物學(xué)指標(biāo)之一。從表5可知，套種花生的各處理對(duì)蕉園土壤的酶活性均較單作處理有不同程度的提高。各套種處理與單作處理相比，蔗糖酶活性的差異均達(dá)極顯著水平（P<0.01），脲酶和纖維素酶活性的差異均達(dá)顯著（P<0.05）或極顯著（P<0.01）水平，其他酶活性變化不同處理表現(xiàn)不同。在不同套種處理比較中，5行單粒覆蓋處理的蔗糖酶活性最高，其次為3行雙粒翻壓處理和5行單粒翻壓處理，4個(gè)套種處理的蔗糖酶活性是單作處理的1.50～3.38倍;脲酶與酸性磷酸酶活性表現(xiàn)一致，酶活性大小依次為：5行單粒覆蓋>3行雙粒覆蓋>5行單粒翻壓>3行雙粒翻壓，上述兩酶的活性套種處理分別比單作處理高44.27%～16.32%和75.92%～11.93%;纖維素酶活性則表現(xiàn)為：5行單粒翻壓>3行雙粒翻壓>5行單粒覆蓋>3行雙粒覆蓋，套種處理比單作處理高25.54%～7.73%;過(guò)氧化氫酶活性表現(xiàn)為5行單粒覆蓋>3行雙粒覆蓋>5行單粒翻壓>3行雙粒翻壓，其中：5行單粒覆蓋處理與單作處理差異達(dá)極顯著水平（P<0.01），3行雙粒覆蓋處理與單作處理差異達(dá)顯著水平（P<0.05）;而脫氫酶的活性不同處理間差異均不顯著。

2.6 套種花生對(duì)蕉園土壤團(tuán)聚體分布的影響

團(tuán)聚體是土壤結(jié)構(gòu)的基本單位，其組成和穩(wěn)定性直接影響土壤肥力和作物生長(zhǎng)。如圖1所示，各處理0.250～2.000min粒級(jí)土壤團(tuán)聚體含量最高，其后依次是>2.000mm粒級(jí)和0.053～0.250mm粒級(jí)，<0.053mm粒級(jí)含量最少。與單作處理相比，花生套種還田后顯著增加了土壤中>2.000mm粒級(jí)團(tuán)聚體的含量，0.250～2.000mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量則顯著降低，但是0.053～0.250mm與<0.053mm粒級(jí)團(tuán)聚體沒(méi)有顯著變化。在4個(gè)套種處理中，除5行單粒覆蓋處理外，不同套種處理間的土壤各粒級(jí)團(tuán)聚體含量差異均不顯著?，F(xiàn)有研究表明，大團(tuán)聚體的形成主要依靠有機(jī)質(zhì)的膠結(jié)作用，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量有利于大團(tuán)聚體的形成。本研究結(jié)果表明，套種花生還田后土壤有機(jī)質(zhì)含量增加13.24%以上（表4）。這可能與蕉園套種花生并還田后，土壤>2.000mm粒級(jí)團(tuán)聚體含量顯著提高（圖1）有關(guān)。

2.7 套種花生對(duì)香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)的影響

由表6可知，套種花生并還田對(duì)香蕉產(chǎn)量影響不大，各套種處理比單作處理增產(chǎn)1.75%～4.57%，但差異不顯著;套種花生可顯著提高香蕉的可溶性糖含量，不同套種處理的可溶性糖含量比單作處理提高3.91%～15.21%;香蕉的維生素C和可溶性固形物含量分別比單作處理提高3.06%～5.10%和5.58%～8.73%，但差異不顯著?？梢?jiàn)，套種花生并還田對(duì)香蕉產(chǎn)量和品質(zhì)的提高均有一定的作用，尤其是對(duì)品質(zhì)的提升作用更明顯。

3 討論與結(jié)論

在不同作物上套種綠肥作物已有不少的研究報(bào)道，技術(shù)亦日趨成熟。近期的研究均表明，綠肥能夠提高土壤中有機(jī)質(zhì)及各種養(yǎng)分含量，并可有效改善土壤理化性質(zhì)。張達(dá)斌等研究表明，相比于對(duì)照處理，種植并翻壓豆科綠肥后耕層土壤的有機(jī)質(zhì)含量增加3.9%～11.8%，全氮含量提升4.5%～10.8%。楊春霞等研究表明，綠肥覆蓋后的膠園土壤，其全氮、速效鉀、速效磷和有機(jī)質(zhì)含量均比對(duì)照有一定程度的提高;土壤pH值和堿解氮含量則沒(méi)有明顯變化。本試驗(yàn)結(jié)果也表明，套種花生并還田處理的蕉園土壤養(yǎng)分含量得到了顯著提高，堿解氮、有效磷、速效鉀含量分別提高6.39%、2.65%、26.06%以上;交換性鈣、交換性鎂和有機(jī)質(zhì)含量也提高11.86%以上，而土壤pH值雖略有提升，但變化不大。

綠肥是一種重要的有機(jī)肥，在綠肥生長(zhǎng)中和還田后都會(huì)向土壤中釋放各種酶。同時(shí)，因?yàn)榻o土壤微生物提供了養(yǎng)分和能源，也會(huì)引起土壤酶活性的改變。有研究表明，綠肥還田后土壤中蔗糖、還原酶、過(guò)氧化氫酶、脲酶等生物酶的活性都顯著提高。本試驗(yàn)結(jié)果，套種花生綠肥并還田后，蕉園土壤的蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和纖維素酶活性均顯著提高，提高幅度均達(dá)到7.73%以上，其中蔗糖酶活性變化最顯著，比單作處理提高50%以上?？梢?jiàn)香蕉套種花生綠肥后對(duì)蕉園土壤酶活具有明顯的提升作用，可促進(jìn)土壤有機(jī)無(wú)機(jī)成分的氧化分解，進(jìn)而促進(jìn)作物對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收利用，從而達(dá)到作物增產(chǎn)和品質(zhì)提升的效果。本試驗(yàn)套種花生并還田處理的蕉園香蕉產(chǎn)量提高幅度不大，但香蕉可溶性糖含量顯著提高（3.9l%～15.21%），維生素C和可溶性固形物含量也得到一度的提高。從本試驗(yàn)結(jié)果可知，在香蕉園套種花生，不僅能改良蕉園土壤的養(yǎng)分狀況，還在改善蕉園的小氣候環(huán)境，降低雜草生長(zhǎng)與蟲害方面均有顯著的效果，對(duì)促進(jìn)香蕉的生長(zhǎng)、產(chǎn)量的提高、收益的增加均具有積極的影響。因此，選擇花生與香蕉進(jìn)行科學(xué)套種，既能增收一季花生產(chǎn)品，又能保證香蕉的豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)，是值得示范推廣的套種模式。通過(guò)各處理間的對(duì)比和綜合治理分析發(fā)現(xiàn)，在香蕉園套種花生以采取5行單粒播種加覆蓋還田的模式效果最優(yōu)。