甘蔗與花生間作模式對土壤養分及甘蔗生產的影響

劉建榮，田夏紅，馮學娟，鄭乾坤，趙麗宏，龐 生

(廣東省湛江農墾科學研究所，廣東湛江524086)

0 前言

甘蔗是我國南方地區重要的糖料作物，位于我國雷州半島的湛江農墾實施甘蔗耕種管生產機械化已達0.67萬hm2的規模，加上宿根蔗面積1.77萬hm2，其總面積達2.44萬hm2，其農機農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，甘蔗生長季節長，苗期生長緩慢，行間裸露時間長達90～120天[1]。為開發研究甘蔗機械化園地復種技術，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主要食用油料作物之一，花生播種要求的土壤溫度穩定在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。根據互利共生原則和作物的生物學特性，建立合理的甘蔗間作模式，將有利于充分利用時間生態位和空間生態位[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，提高土壤養分有效含量，改善土壤的微生態環境[4-8]，提高甘蔗與花生的產量和經濟效益[9-15]。為此，本文于2020年在湛江市遂溪縣城月鎮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分與甘蔗產量、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廣前糖業有限公司造林隊國家糖料產業技術體系湛江綜合試驗站基地進行。

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測定的土壤基本農化性狀見表1。

表1 土壤基本農化性狀

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 試驗設計

本試驗為甘蔗與花生的間作模式與甘蔗單作模式大區比較試驗，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月下旬進行機械粉碎菠蘿頭2遍，再翻犁和旋耕各2遍。甘蔗于2019年12月4日種下，采用機械化種植，肥料、下種、蓋土、蓋膜作業工序一次性完成，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)已種甘蔗區域的大行間進行機械化間作花生，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)。花生種植完成后隨即用除草劑(乙草胺)按說明書方法進行化學除草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1.5 m以上，無法對甘蔗進行中期機械破壟施肥培土作業管理，中期管理只進行了人工作業與化學除草共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域。每個處理大區在其對角線約等距點，采集0～20 cm土層的混合土壤樣品，經風干，保存于密封袋中供測定分析。

土壤理化測定：有機質采用“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

根據試驗目的和要求，按5大行長40 m的面積為1個重復，共3個重復，測定各項指標。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，在不同處理區域取土樣檢測養分。計算間作花生的生產成本、花生產量，間作前土壤養分，收獲花生甘蔗后的土壤養分。

1.4 數據處理

采用Excel工作表對試驗數據進行整理計算和制表。采用DPS 7.05軟件Duncan新復極差法進行多重比較和差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 間作與單作模式對土壤養分的影響

表3對作物收獲后的間作與單作2種模式的土壤養分和pH值進行了比較，以單作處理為對照，由表3可知，間作模式的土壤有機質、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%。以上試驗結果說明，甘蔗與花生間作模式對其土壤養分含量和pH值有明顯改善作用。另外，表3與表1數據對比可知，間作模式的土壤有機質、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，其它養分指標也有所提高，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分檢測結果

2.2 間作與單作模式的甘蔗產量比較

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

表4 間作與單作模式甘蔗產量的差異分析 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值=22.45＞F0.05，間作與單作模式甘蔗含糖量差異達到顯著水平。

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，產值為67338元/hm2，比甘蔗單作模式產值47825元/hm2增加產值19513元/hm2，增加幅度為40.8%。甘蔗間作總生產成本(包括機耕費、機械種植費、淋水費、種子費、肥料農藥費、勞務費和運輸費)為43402元/hm2，單作成本為33405元/hm2。產值扣除生產成本后，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%。其產量和生產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量及其成本效益分析

3 結論與討論

試驗結果分析表明：甘蔗與花生間作模式比傳統甘蔗單作模式能大幅提高有機質、堿解氮、有效磷、速效鉀、交換性鈣、鎂、有效鐵、有效錳等11項養分指標，且pH值有明顯的改善；甘蔗產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%，經濟效益增產顯著。

綜上所述，甘蔗與花生間作模式在湛江地區磚紅壤土上實施，可使蔗莖產量和含糖量獲得大幅提高，且經濟效益增產顯著。該間作模式可使農民增收、糖廠增效，從而提升農戶的種蔗積極性，保障蔗糖產業健康可持續發展，同時間作模式可提高土壤復種指數和自然資源的綜合利用率[22-23]，改善和提升土壤農化性狀，可獲得顯著的經濟效益、社會效益和生態效益，值得進一步擴大示范和推廣應用。

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