套種花生對香蕉園小氣候和土壤理化性質的影響

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，為海南省推廣蕉園套種綠肥等作物提供科學依據。[方法]設置5個處理：香蕉單作（CK）、3行雙?；ㄉ追N香蕉+覆蓋還田、3行雙?；ㄉ追N香蕉+翻壓還田、5行單?；ㄉ追N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香蕉生長、花生生長、蕉園土壤、蕉園小氣候環境，以及對其產量和品質的影響。[結果]5行單粒播種+覆蓋還田處理的各項主要指標表現最佳，與對照相比，香蕉苗期株高、莖圍和青葉數分別增加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%，土壤有機質含量提高25.15%;蔗糖酶活性提高2.38倍，脲酶、酸性磷酸酶、過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粒級土壤團聚體含量由22.0%提高到35.22%;香蕉的產量、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%。[結論]在香蕉園套種花生能有效提高蕉園土壤中養分含量與酶活性，改善土壤結構，有利于調節蕉園溫濕度;明顯減少雜草的生長和害蟲的危害;顯著促進香蕉生長，提高產量和品質。綜合作物產量、作物品質、土壤改良、生態環境優化及對香蕉生長的影響效應，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。

關鍵詞：香蕉;花生;套種;果園小氣候;土壤環境

中圖分類號：S344文獻標志碼：A 文章編號：1008-0384（2020）03-0337-07

（研究意義）香蕉是海南省產量最大的熱帶水果，海南香蕉以優質而走俏國內外，據海南省農業農村廳統計，至2014年海南省香蕉種植面積就已發展到4萬hm²以上。但是，由于海南省的蕉園長期大量施用化學肥料，加上種植作物單一等原因，已經導致當地蕉園土壤板結、酸化、肥料利用率低、環境污染和生態破壞等一系列問題。花生除了是重要的經濟作物之外，也是一種優質的綠肥作物，通過花生秸桿壓青改土能有效提高作物的產量與品質。因此，在海南省深入開展花生與香蕉套種的效應研究，優化種植與還田模式，對充分發揮間套種效應和提高生產效益具有重要價值。（前人研究進展）花生的根系具有發達的根瘤菌，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，提高土壤養分含量與土壤酶的活性。在香蕉生長初期，株行間空隙大，通風透光好，此時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，還有利于用養結合，減少蟲害與雜草的生長。（本研究切入點）目前，對綠肥與農作物進行間套種的研究已成為趨勢，但有關香蕉與花生間套種效應的研究鮮見報道。（擬解決的關鍵問題）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花生、香蕉、蕉園土壤及蕉園小氣候環境的影響，為海南省推廣蕉園套種作物提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

花生品種為粵油551，香蕉品種為巴西蕉，前作為蘿卜。試驗于2018-2019年在海南省?？谑忻捞m區演豐鎮英豪村進行。試驗田土壤為磚紅壤，基本理化性狀：pH值5.69，有機質含量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 試驗方法

試驗設5個處理：①CK（香蕉單作）;②3行雙?；ㄉ追N香蕉+覆蓋還田;③3行雙粒花生套種香蕉+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，隨機區組設計。小區規格2.2m×24.0m、面積52.8m²?；ㄉ辉诓遽樒谑?次復合肥（15-15-15），按每公頃施用量300kg施用。香蕉栽培按常規管理。種植規格：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?；ㄉ?018年7月30日收獲，收獲后還田，試驗期間無特殊氣象因素影響。

1.3調查項目與方法

1.3.1土壤相關指標 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，風干過篩后分析測定土壤養分、pH值等指標，測定方法參見《土壤農化分析手冊》。土壤團聚體組成、土壤酶活指標于還田后45d采集0～20cm土層的土壤進行測定，其中：土壤團聚體組成用日本DIK-160土壤團粒分析儀采用濕篩法進行分析，土壤酶活性指標委托蘇州科銘生物技術有限公司測定。

1.3.2香蕉的生長指標 在香蕉苗期（花生開花結莢期），分別對香蕉的株高、莖圍、青葉數等進行測定。

1.3.3 蕉園小氣候環境 采用土壤墑情速測儀（托普云農科技股份有限公司，浙江），于花生開花結莢期每天（10：00～10：30）測定溫度、相對濕度和地溫;花生開花結莢期，對各小區內的雜草株數、害蟲數量以及香蕉葉受害情況進行調查。

1.3.4產量、品質相關指標 于收獲時測定花生地上部生物量和養分蓄積量，并采集樣本化驗;香蕉產量和品質于香蕉采收期采樣測定。

1.4 數據處理

運用Excel與SAS軟件對試驗的主要數據進行統計與分析，采用Duncan's法進行多重比較分析。

2 結果與分析

2.1 套種花生對香蕉苗期生長狀況的影響

由表1看出，香蕉套種花生處理的主要生長指標顯著高于單作的對照處理（CK）。從香蕉苗期的調查結果發現，套種處理的香蕉在株高、莖圍和青葉數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，能有效促進香蕉苗的生長，為后期香蕉的增產奠定基礎。

2.2 播種方式對花生生長及產量的影響

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

2.3 套種花生對蕉園小氣候環境的影響

試驗結果表明，套種花生能有效改善蕉園的小氣候環境。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，說明香蕉園套種花生對蕉園高溫環境有一定的緩解作用;地表濕度則增加3.07%以上;雜草數減少71.5%以上，差異均達極顯著水平（P<0.01）;香蕉營養生長期（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，差異均達極顯著水平（P<0.01）。說明套種花生對香蕉園小氣候環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，從而促進香蕉生長。其中，5行單粒播種的套種模式各項指標表現均顯著優于3行雙粒播種的套種模式。

2.4 套種花生對蕉園土壤養分狀況的影響

在套種系統里，特別是豆科作物套種的模式，會因為豆科作物具有生物固氮的特性，而使土壤中的氮素肥力得到提高。由表4可知，套種還田處理的土壤養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%，有機質提高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 套種花生對蕉園土壤酶活性的影響

各種土壤酶參與促進土壤中有機無機成分的氧化分解等過程，表征著土壤生物化學過程的動向與強度，其活性是重要的土壤生物學指標之一。從表5可知，套種花生的各處理對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極顯著水平（P<0.01），脲酶和纖維素酶活性的差異均達顯著（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%;過氧化氫酶活性表現為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極顯著水平（P<0.01），3行雙粒覆蓋處理與單作處理差異達顯著水平（P<0.05）;而脫氫酶的活性不同處理間差異均不顯著。

2.6 套種花生對蕉園土壤團聚體分布的影響

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

2.7 套種花生對香蕉產量和品質的影響

由表6可知，套種花生并還田對香蕉產量影響不大，各套種處理比單作處理增產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。可見，套種花生并還田對香蕉產量和品質的提高均有一定的作用，尤其是對品質的提升作用更明顯。

3 討論與結論

在不同作物上套種綠肥作物已有不少的研究報道，技術亦日趨成熟。近期的研究均表明，綠肥能夠提高土壤中有機質及各種養分含量，并可有效改善土壤理化性質。張達斌等研究表明，相比于對照處理，種植并翻壓豆科綠肥后耕層土壤的有機質含量增加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、速效磷和有機質含量均比對照有一定程度的提高;土壤pH值和堿解氮含量則沒有明顯變化。本試驗結果也表明，套種花生并還田處理的蕉園土壤養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、交換性鎂和有機質含量也提高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肥，在綠肥生長中和還田后都會向土壤中釋放各種酶。同時，因為給土壤微生物提供了養分和能源，也會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、過氧化氫酶、脲酶等生物酶的活性都顯著提高。本試驗結果，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。可見香蕉套種花生綠肥后對蕉園土壤酶活具有明顯的提升作用，可促進土壤有機無機成分的氧化分解，進而促進作物對土壤養分的吸收利用，從而達到作物增產和品質提升的效果。本試驗套種花生并還田處理的蕉園香蕉產量提高幅度不大，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。從本試驗結果可知，在香蕉園套種花生，不僅能改良蕉園土壤的養分狀況，還在改善蕉園的小氣候環境，降低雜草生長與蟲害方面均有顯著的效果，對促進香蕉的生長、產量的提高、收益的增加均具有積極的影響。因此，選擇花生與香蕉進行科學套種，既能增收一季花生產品，又能保證香蕉的豐產穩產，是值得示范推廣的套種模式。通過各處理間的對比和綜合治理分析發現，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。