全周期膠園間作對豆薯和大豆的產量、品質和土壤速效養分的影響

黃堅雄 潘劍 林位夫 袁淑娜 陳俊明 鄭定華 李娟 周立軍

中國熱帶農業科學院橡膠研究所農業部儋州熱帶作物科學觀測試驗站 海南儋州 571737

摘 要 研究在全周期膠園寬行間作豆薯和大豆的產量、品質和土壤速效養分的影響。結果表明，與單作相比，間作大豆產量顯著降低40%（p<0.05），間作豆薯產量略低但差異不顯著（p>0.05）。總體上，單作和間作處理豆薯和大豆不同位置的可溶性糖、淀粉、粗蛋白和粗脂肪的含量沒有顯著差異（p>0.05），但間作提高了間作帶中間區域豆薯的粗脂肪含量。單作豆薯和大豆平均土壤銨態氮、硝態氮均顯著高于間作處理的不同位置（p<0.05）；單作豆薯和大豆土壤速效鉀含量高于間作處理且顯著高于單作小區兩側（p<0.05）；而單作豆薯和大豆土壤速效磷則低于間作處理，其中單作豆薯顯著低于間作豆薯小區中間區域（p<0.05）。綜上所述，豆薯比大豆更適合間作于全周期膠園，間作對作物的品質總體上沒有影響，但對降低土壤無機氮含量較明顯。

關鍵詞 成齡膠園間作；產量；品質；土壤速效養分

中圖分類號 S794.1 文獻標識碼 A

Effect of Intercropping in Rubber Plantation with Paired Row

Planting System on Yield， Quality and Soil Rapidly

Available Nutrient of Yam Bean and Soybean

HUANG Jianxiong， PAN Jian， LIN Weifu， YUAN Shuna， CHEN Junming，

ZHENG Dinghua， LI Juan， ZHOU Lijun*

Rubber Research Institute，Chinese Academy of Tropical Agriculture Sciences /Danzhou Investigation &

Experiment Station of Tropical Crops， Ministry of Agriculture， Danzhou， Hainan 571737， China

Abstract The yield， quality and soil rapidly available nutrient of yam bean and soybean intercropped in the wide row of rubber plantation with paired row planting system were investigated in current study. Results showed that， compared to monocultural treatment， the yield of intercropped soybean was significantly reduced by 40%（p<0.05）. The yield of intercropped yam bean was lower than the monocultural treatment but there was no significant difference（p<0.05）. Totally， the concentration of soluble sugar， starch， crude protein and oil in different sites in intercropped yam beam and soybean didn't differ to those in monocultural treatments（p>0.05）. But intercropping increased oil content of yam beam in the central area of the intercropped treatment. Average soil ammonium nitrogen and nitrate nitrogen in the two monocultral treatments were significantly higher than those in different sites in the intercropped treatments（p<0.05）. The content of rapidly available potassium in the two monocultural treatments were higher than in the intercropped treatments， and all significantly higher in outboard sides of the intercropping plots（p>0.05）. Contrarily， the content of rapidly available phosphorus in the two monocultural treatment were lower than in the intercropped treatments. Only the content of rapidly available phosphorus in the middle area of intercropping yam beam was significantly higher than that in the monocultural yam beam（p<0.05）. Conclusively， yam bean was more suitable than soybean to be intercropped in the rubber plantation. There was no evident effect of intercropping on crop quality. But soil inorganic nitrogen was decreased by intercropping.

Key words Intercropping in mature rubber plantation； Yield； Quality； Soil rapidly available nutrient

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2016.02.006

農林復合種植模式是間作形式之一，常見的間作作物有玉米、大豆、花生、丹參、辣椒等[1-5]。巴西橡膠樹（Hevea brasiliensis）是世界上主要的產膠植物之一，中國主要在海南、云南和廣東3省栽培。常規的橡膠種植模式土地和光資源循環利用率低[6]，而間作是一種提高土地和光資源利用率的重要途徑[7]。由于成齡膠園光資源和空間的限制，常規膠園間作主要集中在幼齡膠園[8]，使成齡膠園間作得不到較大的發展。選取適宜品種并采用寬窄行種植的膠園（全周期間作膠園），成齡后其干膠產量與常規模式接近[9]，在寬行中大部分面積不受橡膠樹垂直遮蔽，緩解了常規膠園較激烈資源競爭問題[8，10]。如在光照方面，與傳統膠園相比， 全周期間作膠園下陰生植物特種數量明顯減少，一些怕強光作物（如生姜）間作于全周期膠園中，大部分生姜的生長受到較大影響，而喜強光作物（如玉米）又不適合間作于該模式中[11-13]。可見，該模式既保證了干膠產量，又改善了膠園內微環境，較傳統膠園的間作作物選擇范圍更廣，具有較好的發展前景。

農林復合系統作物之間往往存在養分競爭，并影響著作物的產量[14]，而且土壤氮、磷和鉀元素對作物品質的形成亦存在影響[15-17]。成齡膠園間作喜光作物的研究較少，成齡膠園間作喜光作物對土壤速效養分、產量以及品質的影響則有待進一步研究。針對以上現狀，本研究選擇了大豆和涼薯2種喜光作物為間作作物，探討其在全周期膠園間作對作物的產量、土壤速效養分，以及其品質是否存在影響，為成齡膠園間作提供一定的理論和技術依據。

1 材料與方法

1.1 試驗點概述

本試驗于2014年實施，試驗點位于中國熱帶農業科學院試驗場三隊（19°32′55″N，109°28′30″E），該地區為典型的熱帶海洋季風氣候，年降雨量約為1 600 mm，降雨主要集中在5～10月份，年均溫為20.8～26.0 ℃。全周期膠園選取直立速生的橡膠樹品種熱研7-20-59，采用寬窄行種植，寬行行距為20 m，窄行株行距為2 m×4 m，寬行中的冠幅約4 m，橡膠樹行向為南北走向，密度為420株/hm2。膠園于2002年3月定植，2010年8月開割，由于橡膠為規模化生產，在全周期間作模式膠園周邊無土地開展單作試驗，故豆薯和大豆單作設在離間作地約900 m遠的空曠試驗地。單作和間作試驗地的土壤質地均為粉砂黏壤土，其試驗土壤基礎地力基本一致（0～20 cm），具體見表1。

1.2 方法

1.2.1 試驗設計 在全周期膠園寬行間作豆薯和大豆，間作小區的面積為16 m×12 m，種植方向與橡膠樹行向相同。單作豆薯和大豆的小區面積為6 m×8 m。單作小區作物種植行向與間作相同。豆薯起壟種植，壟寬40 cm，高30 cm，株行距為30 cm×100 cm；大豆品種為華春6號，行距為40 cm，播種密度為22.5萬株/hm2。在間作小區中共種植13行豆薯和31行大豆，每個處理重復3次。作物種植日期為4月1日，大豆收獲日期為6月13日，豆薯為8月16日。種植前施用過磷酸鈣和硫酸鉀做底肥，大豆折合P2O5和K2O的施用量分別為75和90 kg/hm2，豆薯分別為100和90 kg/hm2。大豆和豆薯施氮量分別為180和250 kg N/hm2（尿素），其中1/4的氮肥作底肥施入。放入底肥后，用翻耕機進行翻耕1次，再用旋耕機旋耕2次。剩余氮肥做追肥用，施肥比例為1 ∶ 2。

1.2.2 測定指標 （1）豆薯大豆產量。于作物成熟期，在間作小區上選擇垂直于種植行向上4 m×12 m的亞區，對小區內所有的豆薯進行收獲并測產。為探討間作小區不同離橡膠樹距離的豆薯產量分布情況，本研究中在收獲小區的13行豆薯中選取第1、4、7、10和13行（從東往西方向，編號分別設為YE1、YE4、YM、YW4和YW1），對4 m長（共13穴）的豆薯進行分裝稱重記錄，其余則集中測定鮮重產量。在單作小區中，選取其中一行，收獲4 m長的豆薯（編號設為YC）進行稱重記錄，用于與間作小區產量的分布比較，其余收獲后集中稱重測產。同理，測定大豆為第1、8、16、24和31行和單作小區的10穴大豆，編號設為SE1、SE2、SM、SW2、SW1和SC。在間作大豆小區上選擇垂直于種植行向的2 m×12 m的亞區和在單作小區選擇1 m×8 m的亞區用于大豆測產。用于測定產量分布的豆薯和大豆，及單作和間作亞區收獲的大豆在85 ℃下烘至恒重。

（2）土壤速效養分。根據作物生長和降雨情況，約1～2周取土1次，用于測定土壤無機氮（銨態氮和硝態氮）、速效鉀和速效磷含量，土壤取樣行與測定產量分布的行號一致，每行取5點土壤（0～20 cm）混合。整個生育期期間，豆薯和大豆分別取樣9和6次。取適量土樣加于三角瓶中，分別加1 mol/L 氯化鈉、1 mol/L乙酸銨和0.5 mol/L的碳酸氫鈉，分別振蕩30 min提取土壤無機氮、速效鉀和速效磷，提取液分別采用分光光度法、火焰分光光度法、鉬銻抗比色法測定，具體操作方法見參考文獻[18]。

（3）品質測定。通過測定可溶性糖、淀粉、粗蛋白和粗脂肪的含量觀測豆薯和大豆的品質。測定品質的樣品與測定產量分布的豆薯和大豆樣品相同。樣品經粉碎后用于測定以上指標。采用80%的乙醇80 ℃水浴提取可溶性糖；所得殘渣加1 mol/L鹽酸，在105 ℃水解3.5 h，并用10%的氫氧華鈉中和后定容，用于淀粉含量測定。植物樣品用濃硫酸加熱消化水解，移至容量瓶后定容，用于蛋白質測定。用石油醚在索氏提取器中提取樣品12 h，回收脂肪。可溶性糖和淀粉、粗蛋白和粗脂肪分別采用蒽酮比色法、開氏法和索氏提取法測定，具體測定方法見相關文獻[19]。

1.3 數據處理

采用excel 2010和spss 17.0軟件進行數據處理和統計分析，采用最小顯著差異法進行方差分析（p<0.05）。

2 結果與分析

2.1 豆薯和大豆產量

圖1為豆薯和大豆不同位置豆薯產量。由圖1可知，在間作膠園中，不同位置間作的豆薯和大豆產量間存在差異，以大行中間至少6 m寬的產量最高，YE1和YW1的豆薯及SE1和SW1的大豆產量均顯著低于靠近中間位置的作物產量，亦顯著低于單作處理（p<0.05）。單作豆薯的產量為13.5 t/hm2，而間作處理豆薯產量為單作的94%，統計分析未達顯著性差異（p>0.05）；單作大豆的產量為999 kg/hm2，而間作大豆產量僅為單作的60%（602 kg/hm2），顯著低于單作處理（p<0.05）。

2.2 土壤速效養分變化

單作和間作豆薯和大豆不同位置土壤銨態氮、硝態氮、速效鉀和速效磷的動態變化見圖2。從圖2可看出，2種作物單作處理的土壤銨態氮、硝態氮、速效鉀基本上高于間作處理的不同位置，而土壤速效磷則相反。從生育期平均養分含量看（表2），單作豆薯和大豆土壤銨態氮和硝態氮均顯著高于間作處理（p<0.05）；單作豆薯和大豆土壤速效鉀含量高于間作處理，與間作處理E1和W1處壤速效鉀含量達顯著差異（p<0.05）；而單作豆薯和大豆土壤速效磷則低于間作處理（除YW1外），其中YC顯著低于YE2、YM和YW2（p<0.05）。總體而言，單作豆薯整個生育期的土壤銨態氮、速效鉀和單作大豆土壤硝態氮、速效鉀含量的變化幅度（CV）小于間作處理，而單作豆薯土壤硝態氮、速效磷和單作大豆土壤銨態氮、速效磷含量的變化幅度則大于間作處理。

2.3 豆薯和大豆品質

表3為豆薯和大豆可溶性糖、淀粉、粗蛋白和粗脂肪的含量。由表3可知，單作處理和間作處理不同位置的可溶性糖、淀粉、粗蛋白和粗脂肪的含量總體上沒有顯著差異（p>0.05）。各個指標中，YM和YW2處粗脂肪含量與YC的差異幅度最大（p<0.05），間作提高了間作帶中間區域豆薯的粗脂肪含量。

2.4 作物產量、品質與土壤養分的相關性

相關分析表明（表4），不同作物不同位置作物產量與平均土壤速效養分呈正相關，但僅與土壤速效鉀達顯著相關（p<0.05）。綜合4種養分看，作物產量總體上與養分含量的關系不明顯。除豆薯和大豆的粗蛋白與速效磷，大豆淀粉與銨態氮、硝態氮和速效鉀達顯著或極顯著相關外（p<0.05或p<0.01），其他則與土壤養分無顯著相關性（p>0.05）。總體而言，大豆淀粉與土壤速效養分的相關性較大，其他則相關性較小。

3 討論與結論

成齡膠園與喜光農作物間作的相關研究仍處在初級階段[8]，而其他類型的復合農林系統的研究則起步較早[20-22]。與其他農林復合系統的研究結果相比，本研究中間作大豆產量為單作的60%，與Reynolds等[23]、彭曉邦等[3]和夏志光[5]的研究結果類似。由于豆薯并非常見的間作作物，其產量潛力在其他復合系統中的表現如何尚無相關研究。本研究中，其產量可達單作的94%，表明豆薯比大豆更適宜在全周期膠園中間作。前期的研究亦表明，怕強光的生姜和喜強光的玉米間作于該模式中，其生長明顯受到影響[11，13]。盡管全周期間作模式膠園突破了傳統成齡膠園不能間作喜光作物的限制，但一些喜強光作物仍不適合間作，合理選擇間作作物是間作成功的關鍵。

復合系統中養分競爭是影響作物產量的重要原因之一[14]。總體而言，單作處理土壤速效養分含量高于間作處理，間作處理中E1和W1處的土壤速效養分含量亦總體低于與E2、M和W2處（表2），表明復合系統養分含量應該存在一定的競爭，而且靠近橡膠樹競爭越強。盡管間作處理中間區域作物產量高于兩側，但綜合四種養分看，土壤養分與作物產量的關系并不明顯（表4），可能其他因素（如光）對作物的產量影響更大，特別是對靠近橡膠樹兩側生長的作物。

氮、磷和鉀元素對作物品質的形成存在一定的影響[15-17]。如增施氮肥可顯著提高大豆籽粒中可溶性氨基酸和蛋白質含量，降低脂肪含量；增施磷鉀肥可顯著提高大豆籽粒中可溶性糖含量；增施鉀肥可提高脂肪含量，降低蛋白質和氨基酸含量[24]。本研究中，除豆薯不同位置的粗脂肪含量差異較大外，單作處理和間作處理不同位置之間的可溶性糖、淀粉、粗蛋白和粗脂肪的含量總體上差異不大（表3）。相關分析亦表明，除大豆淀粉與土壤速效養分的相關性較大，其他則相關性較小（表4）。總體而言，間作對豆薯和大豆品質的影響亦不大。

綜合前期和當前的研究，土壤養分對間作于該模式中的作物產量和品質的影響相對小，作物的需光性應是選擇適合間作作物的重要依據。

本研究得出：與單作相比，全周期膠園間作顯著減少40%大豆產量（p<0.05），而與間作豆薯的產量沒有顯著差異（p>0.05）；間作對靠近橡膠樹兩側的大豆和豆薯影響較大，中間區域影響較小；單作處理和間作處理不同位置的可溶性糖、淀粉、粗蛋白和粗脂肪的含量總體上沒有顯著差異（p>0.05），但間作提高了間作帶中間區域豆薯的粗脂肪含量；間作主要影響土壤無機氮含量；作物產量及品質總體上與養分含量的關系不明顯。

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