甘蔗與花生間作模式對土壤養(yǎng)分及甘蔗生產(chǎn)的影響

劉建榮，田夏紅，馮學(xué)娟，鄭乾坤，趙麗宏，龐 生

(廣東省湛江農(nóng)墾科學(xué)研究所，廣東湛江524086)

0 前言

甘蔗是我國南方地區(qū)重要的糖料作物，位于我國雷州半島的湛江農(nóng)墾實施甘蔗耕種管生產(chǎn)機(jī)械化已達(dá)0.67萬hm2的規(guī)模，加上宿根蔗面積1.77萬hm2，其總面積達(dá)2.44萬hm2，其農(nóng)機(jī)農(nóng)藝配套的大小行行距為(140+40) cm，比人工種植甘蔗單行距90或100 cm的增加土地裸露率27%～33%；另外，甘蔗生長季節(jié)長，苗期生長緩慢，行間裸露時間長達(dá)90～120天[1]。為開發(fā)研究甘蔗機(jī)械化園地復(fù)種技術(shù)，我們選擇甘蔗與花生間作模式，花生的生育期是120～125天，與甘蔗行間裸露時間相吻合，同時花生也是南方地區(qū)主要食用油料作物之一，花生播種要求的土壤溫度穩(wěn)定在15℃以上，濕度要求40%以上，與甘蔗種植時的溫度和濕度要求相近。根據(jù)互利共生原則和作物的生物學(xué)特性，建立合理的甘蔗間作模式，將有利于充分利用時間生態(tài)位和空間生態(tài)位[2-3]。合理地安排甘蔗與花生間作有利于改善土壤物理狀況，提高土壤養(yǎng)分有效含量，改善土壤的微生態(tài)環(huán)境[4-8]，提高甘蔗與花生的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益[9-15]。為此，本文于2020年在湛江市遂溪縣城月鎮(zhèn)開展甘蔗與花生間作試驗，初步研究磚紅壤土上甘蔗與花生間作模式對土壤養(yǎng)分與甘蔗產(chǎn)量、糖分的影響及效益分析。

1 材料與方法

1.1 參試材料

試驗于2020年在廣東省湛江市遂溪縣城月鎮(zhèn)廣前糖業(yè)有限公司造林隊國家糖料產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系湛江綜合試驗站基地進(jìn)行。

供試土壤類型為旱坡地磚紅壤，前茬作物為菠蘿，土壤耕層0～20 cm測定的土壤基本農(nóng)化性狀見表1。

表1 土壤基本農(nóng)化性狀

供試品種：粵糖61號(甘蔗)，湛油75號(花生)。供試肥料：遮伴禮藥肥(N∶P2O5∶K2O∶吡蟲·殺蟲單=11.1∶7.4∶0.2∶0.5)，過磷酸鈣(P2O5，16%)。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設(shè)計

本試驗為甘蔗與花生的間作模式與甘蔗單作模式大區(qū)比較試驗，間作模式肥料用量：甘蔗基肥，遮伴禮藥肥750 kg/hm2，過磷酸鈣750 kg/hm2；花生基肥，遮伴禮藥肥250 kg/hm2，過磷酸鈣250 kg/hm2；2種作物均無追肥。2個處理肥料施用量見表2。

表2 間作與單作模式試驗肥料施用量 單位：kg/hm2

試驗地前作為菠蘿，于2019年11月下旬進(jìn)行機(jī)械粉碎菠蘿頭2遍，再翻犁和旋耕各2遍。甘蔗于2019年12月4日種下，采用機(jī)械化種植，肥料、下種、蓋土、蓋膜作業(yè)工序一次性完成，種植行距為(140+40) cm的大小行，總種植面積為1.27 hm2；間作花生：于2020年1月16日選取1 hm2(1.8 m×32行×173 m)已種甘蔗區(qū)域的大行間進(jìn)行機(jī)械化間作花生，雙行種植，行距0.35 m，株距0.2 m，深0.03 m，每穴2粒，播種蓋土后對花生淋水1次；余下的單作甘蔗0.27 hm2作為對照組(CK)?；ㄉN植完成后隨即用除草劑(乙草胺)按說明書方法進(jìn)行化學(xué)除草1次。于2020年6月下旬收獲花生，在試驗田外脫粒，花生根莖葉殘體不回田。6月份甘蔗生長高度達(dá)1.5 m以上，無法對甘蔗進(jìn)行中期機(jī)械破壟施肥培土作業(yè)管理，中期管理只進(jìn)行了人工作業(yè)與化學(xué)除草共2次。

1.2.2 土樣采集與分析

土壤樣品采集與處理：試驗期間共取樣2次，分別在土地耕作后甘蔗種植前和甘蔗收獲后各采集土樣1次。甘蔗收獲后的采樣位置在距離甘蔗蔗蔸25 cm處，即與花生間作根系交叉區(qū)域。每個處理大區(qū)在其對角線約等距點，采集0～20 cm土層的混合土壤樣品，經(jīng)風(fēng)干，保存于密封袋中供測定分析。

土壤理化測定：有機(jī)質(zhì)采用“高溫外熱重鉻酸鉀容量法”[16]測定，全氮采用“凱氏蒸餾法”[17]測定，堿解氮采用“減解擴(kuò)散法”[18]測定，有效磷采用“雙酸法浸提-鉬銻抗比色法”[19]測定，速效鉀采用“乙酸交換1∶10原子吸收分光光度法”[20]測定，交換性鈣、交換性鎂采用“乙酸銨交換法”[21]測定，有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳采用“稀鹽酸浸提1∶5原子吸收分光光度法”[21]測定。

1.3 試驗測定項目

根據(jù)試驗?zāi)康暮鸵螅?大行長40 m的面積為1個重復(fù)，共3個重復(fù)，測定各項指標(biāo)。2020年12月和2021年1月測定甘蔗壓榨糖分；2021年1月27日～2月4日測定甘蔗產(chǎn)量；2021年2月9日，即在甘蔗收獲后不久，蔗葉沒有焚燒之前，在不同處理區(qū)域取土樣檢測養(yǎng)分。計算間作花生的生產(chǎn)成本、花生產(chǎn)量，間作前土壤養(yǎng)分，收獲花生甘蔗后的土壤養(yǎng)分。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用Excel工作表對試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行整理計算和制表。采用DPS 7.05軟件Duncan新復(fù)極差法進(jìn)行多重比較和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 間作與單作模式對土壤養(yǎng)分的影響

表3對作物收獲后的間作與單作2種模式的土壤養(yǎng)分和pH值進(jìn)行了比較，以單作處理為對照，由表3可知，間作模式的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、交換性鎂、有效銅、有效鋅、有效鐵、有效錳等含量均比單作(CK)有不同程度提高。其中有效磷、交換性鈣、交換性鎂的含量提高最明顯，提高幅度分別為32.40%、31.30%、21.00%，速效鉀提高幅度最小，為3.90%。土壤pH值由4.94提高到5.36，提高了0.42，提高幅度為8.50%。以上試驗結(jié)果說明，甘蔗與花生間作模式對其土壤養(yǎng)分含量和pH值有明顯改善作用。另外，表3與表1數(shù)據(jù)對比可知，間作模式的土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、有效磷、速效鉀等含量和pH值均比種植前土壤有大幅提高，而單作模式下除了有效磷含量有所下降外，其它養(yǎng)分指標(biāo)也有所提高，但提高幅度沒有間作模式大，說明間作模式更有利于蔗園土壤的改良。

表3 甘蔗和花生收獲后土壤養(yǎng)分檢測結(jié)果

2.2 間作與單作模式的甘蔗產(chǎn)量比較

從表4可以看出，在間作模式下的甘蔗平均產(chǎn)量為139 t/hm2，比單作模式增產(chǎn)27 t/hm2，增幅24.1%，F(xiàn)值=40.67＞F0.05，間作與單作模式的甘蔗產(chǎn)量差異達(dá)到顯著水平。

表4 間作與單作模式甘蔗產(chǎn)量的差異分析 單位：t/hm2

2.3 間作與單作模式的糖分與含糖量比較

從表5可以看出，間作模式的甘蔗平均含糖量為21 t/hm2，比單作模式(CK)增加3 t/hm2，增幅為16.7%，F(xiàn)值=22.45＞F0.05，間作與單作模式甘蔗含糖量差異達(dá)到顯著水平。

表5 間作與單作模式甘蔗糖分與含糖量的差異分析

在間作模式下的甘蔗12月和翌年1月的平均蔗糖分為14.80%，比單作模式(CK)降低0.89個百分點。

2.4 間作作物花生的產(chǎn)量與成本效益分析

從表6可以看出，甘蔗間作模式可收獲花生0.97 t/hm2、甘蔗139.20 t/hm2，按花生價格8000元/t、甘蔗價格428元/t計，產(chǎn)值為67338元/hm2，比甘蔗單作模式產(chǎn)值47825元/hm2增加產(chǎn)值19513元/hm2，增加幅度為40.8%。甘蔗間作總生產(chǎn)成本(包括機(jī)耕費、機(jī)械種植費、淋水費、種子費、肥料農(nóng)藥費、勞務(wù)費和運輸費)為43402元/hm2，單作成本為33405元/hm2。產(chǎn)值扣除生產(chǎn)成本后，間作模式可獲得毛利潤23936元/hm2，單作模式毛利潤為14420元/hm2，間作模式比單作模式增加毛利潤9516元/hm2，增加幅度為66%。其產(chǎn)量和生產(chǎn)成本效益分析情況見表6。

表6 甘蔗間作與單作模式下的作物產(chǎn)量及其成本效益分析

3 結(jié)論與討論

試驗結(jié)果分析表明：甘蔗與花生間作模式比傳統(tǒng)甘蔗單作模式能大幅提高有機(jī)質(zhì)、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、鎂、有效鐵、有效錳等11項養(yǎng)分指標(biāo)，且pH值有明顯的改善；甘蔗產(chǎn)量和含糖量也有顯著提高；通過對2種模式的成本效益分析可見，間作模式比單作模式增加利潤9516元/hm2，增幅為66%，經(jīng)濟(jì)效益增產(chǎn)顯著。

綜上所述，甘蔗與花生間作模式在湛江地區(qū)磚紅壤土上實施，可使蔗莖產(chǎn)量和含糖量獲得大幅提高，且經(jīng)濟(jì)效益增產(chǎn)顯著。該間作模式可使農(nóng)民增收、糖廠增效，從而提升農(nóng)戶的種蔗積極性，保障蔗糖產(chǎn)業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展，同時間作模式可提高土壤復(fù)種指數(shù)和自然資源的綜合利用率[22-23]，改善和提升土壤農(nóng)化性狀，可獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，值得進(jìn)一步擴(kuò)大示范和推廣應(yīng)用。

要培育湛江地區(qū)甘蔗與花生間作模式產(chǎn)業(yè)，有以下幾個問題需要解決：一是要解決花生機(jī)械化種植時的淋水問題，以保障花生出芽的需水條件；二是要解決花生機(jī)械化收獲或半機(jī)械化收獲的問題，以降低人工收獲花生的勞動強(qiáng)度，提高勞動生產(chǎn)率；三是要解決花生收獲后，甘蔗中期田管施肥培土作業(yè)的問題。解決以上3個問題，有助于甘蔗與花生間作模式在生產(chǎn)上的大面積推廣應(yīng)用。