甘蔗一甘薯間作模式對甘蔗農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量與效益的影響

中圖分類號：S566.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號：2095-820X（2025）03-0177-05

0 引言

甘蔗是全球的主要糖料和生物能源作物之一[]。我國是世界第三大甘蔗生產(chǎn)國，甘蔗產(chǎn)量及效益直接關(guān)系到我國農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展2。廣西是我國的甘蔗主產(chǎn)區(qū)，貢獻(xiàn)了全國 60% 以上的甘蔗產(chǎn)量，是維護(hù)我國糖業(yè)安全的主陣地[3-4]。傳統(tǒng)的甘蔗種植多采用單一化密植模式，雖然短期內(nèi)可提高產(chǎn)量，但長期連作易導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡及病蟲害加劇，且光熱資源利用率低，制約著甘蔗產(chǎn)量及其經(jīng)濟(jì)效益的進(jìn)一步提升[5。間作是一種現(xiàn)代農(nóng)業(yè)常用的集約化種植模式，可利用物種生態(tài)位互補(bǔ)的特點(diǎn)顯著提高資源利用效率、減輕連作障礙并增加單位土地產(chǎn)出，因此，探索適宜的甘蔗間作模式對甘蔗產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效具有重要意義。近年來，具備資源互補(bǔ)優(yōu)勢的間套作模式已廣泛應(yīng)用于多種作物栽培[7]。王定斌等8開展不同農(nóng)作物套種模式對烤煙生長發(fā)育、病蟲害發(fā)生、產(chǎn)量、質(zhì)量及綜合效益的影響研究，結(jié)果表明，烤煙行內(nèi)套種甘薯能有效提高煙地產(chǎn)出率，增加煙農(nóng)收益，其中，烤煙產(chǎn)量達(dá) 2076kg/hm² ，綜合經(jīng)濟(jì)效益達(dá)83433元 /hm² ，較烤煙單作模式提高16852元 /hm² 。陳招芳等研究發(fā)現(xiàn)，不同套作模式對黃花菜的株高、葉長、葉寬、分蘗數(shù)、花蕾長、花被管長、單蕾重及花蕾數(shù)量等生物性狀均具有顯著影響，同時還具有提高黃花菜花蕾蛋白質(zhì)、可溶性糖、總酚和總黃酮等營養(yǎng)物質(zhì)含量的作用。韓麗等[10]研究指出，在鮮食型玉米一甘薯一大豆套作模式下，2：2：3的行比能實現(xiàn)玉米、甘薯和大豆最高的單位面積總產(chǎn)值。張立言等通過盆栽試驗探討套作蠶豆、豌豆對葉桑“98-1”果桑“無核大十\"產(chǎn)量、品質(zhì)和生理特征的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，與單作相比，豌豆與葉桑“98-1\"套作能顯著提高葉桑“98-1\"果實產(chǎn)量34.92% ，蠶豆與葉桑“98-1\"套作對葉桑“98-1\"果實產(chǎn)量提升效果不明顯；與豌豆套作的葉桑“98-1”，其葉片的葉綠素含量與單作差異不明顯，而與蠶豆套作的“無核大十”，其葉片產(chǎn)量顯著降低。孫萬軍等研究表明，在大豆一玉米帶狀套種模式中，春大豆與玉米的共生期長，恢復(fù)期短，夏大豆與玉米的共生期短，恢復(fù)期長，因此，春大豆的倒伏率遠(yuǎn)高于夏大豆，夏大豆的產(chǎn)量遠(yuǎn)高于春大豆；春大豆品種成豆17、成豆18的倒伏率和產(chǎn)量均較低，夏大豆品種中貢秋5號、南夏豆25號和南夏豆12號的倒伏率較低，產(chǎn)量較高，表現(xiàn)出較好的耐蔭性和抗倒性。甘薯是一種蔓生型塊莖作物，其生長期與甘蔗生長中后期重疊時間較短，且耐蔭性強(qiáng)，是理想的間作候選作物。甘薯的覆蓋效應(yīng)有助于抑制雜草生長及減少水土流失[13]，甘蔗與甘薯間作可充分利用垂直空間及光熱資源[14]。目前，針對甘蔗與甘薯間作的系統(tǒng)性研究較少。本研究在廣西典型蔗區(qū)開展甘蔗單作及與甘薯間作田間試驗，比較不同種植模式甘蔗的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量，并評估其經(jīng)濟(jì)效益，旨在通過探索最佳甘蔗一甘薯間作模式，為實現(xiàn)甘蔗增產(chǎn)增收及提高土地資源利用率提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于龍州縣基地（ 22^°N，106^°E ，海拔 151m ）。試驗地屬南亞熱帶季風(fēng)氣候，年均氣溫 22.2^°C ，年降水量約 1300mm 年無霜期 350d 。土壤基本理化性質(zhì)：土質(zhì)為酸性紅壤土， pH5.1 ，有機(jī)質(zhì) 20.8g/kg ，水解氮 144.1mg/kg 有效磷 4.0mg/kg ，速效鉀 89.0mg/kg 。前茬作物為甘蔗。

1.2 試驗材料

供試甘蔗品種為桂糖44號（廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所選育），甘薯品種為普薯32號（普寧市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育）。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計

采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，設(shè)5種甘蔗種植模式，分別為 1.2m 等行距甘蔗單作、 .2.4m 等行距甘蔗單作、2.4m 等行距甘蔗間作甘薯、 .2.4m+1.2m 寬窄行甘蔗單作和 2.4m+1.2m 寬窄行甘蔗間作甘薯，依次記為處理A、處理B、處理C、處理D和處理E，每處理3次重復(fù)，小區(qū)面積為 144.0m²（10.0m×14.4m） ，其中處理A共12行，處理B和處理C各6行，處理D和處理E各8行。2022年3月3日種植甘蔗，各處理下種量均為66000芽 /hm² ；2022年3月11日在處理C和處理E的甘蔗寬行起壟種植甘薯，雙行種植。

1.3.2 測定項目及方法

于2022年4月21日在小區(qū)內(nèi)調(diào)查甘蔗出苗率，6月9日調(diào)查甘蔗分蘗率；12月30日測定甘蔗農(nóng)藝性狀，為減少邊際效應(yīng)的影響，調(diào)查范圍為各小區(qū)的中間4行，測定時隨機(jī)選取15株甘蔗，使用米尺測定株高，使用游標(biāo)卡尺測定莖徑，記錄小區(qū)內(nèi)的 10m 有效莖數(shù)（取3行的平均數(shù)）。2023年3月5日使用在線微波糖錘度計測定甘蔗田間錘度，并進(jìn)行小區(qū)蔗莖產(chǎn)量測定，折算成公頃產(chǎn)量

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel2016進(jìn)行整理，以SPSS26.0進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1不同單作、間作模式對甘蔗出苗和分藥的影響

由表1可知，不同種植模式下的甘蔗出苗率和分蘗率均無顯著差異（ Pgt;0.05 ，下同），其中，出苗率為38.333%～42.083% ，以處理B和處理E的出苗率較高，其他處理的出苗率相近；分藥率為 102.240%～ 126.667% ，以處理A的分蘗率最高，處理D、處理E和處理B的分藥率相近，處理C的分蘗率明顯低于其他處理。說明甘蔗單作或與甘薯間作對其出苗和分蘗無明顯的負(fù)面影響。

2.2不同單作和間作模式對甘蔗農(nóng)藝性狀的影響

由表2可知，不同種植模式下的甘蔗株高和莖徑均無顯著差異，其中，各處理的株高為 297.00～ 370.87cm ，以處理A的株高最低，處理C和處理B的株高較高，處理D和處理E的株高相近；各處理的莖徑為 27.50～28.99mm ，以處理A的莖徑最小，其他處理的莖徑相近。從表2可看出，處理B的 10m 有效莖數(shù)最多，為132.83條/行，極顯著高于其他處理（Plt;0.01） ，而處理A、處理C、處理D和處理E的 10m 有效莖數(shù)分別為83.17、110.25、109.83和96.33條/行，四者間無顯著差異，其中，處理A最少，但與處理E較接近，處理C與處理D相近；處理A的公頃有效莖數(shù)最多，為69315條，處理D的公頃有效莖數(shù)較多，為61020條，處理B與處理E的公頃有效莖數(shù)接近，分別為55350和53520條，處理C的公頃有效莖數(shù)最少，為45945條。由此可見，甘蔗間作甘薯模式對甘蔗部分農(nóng)藝性狀具有積極影響，說明甘蔗與甘薯互作在提高甘蔗成莖率方面發(fā)揮了一定的作用。

2.3不同單作和間作模式對甘蔗產(chǎn)量、錘度及綜合經(jīng)濟(jì)效益的影響

由表3可知，處理A、處理B、處理D和處理E的甘蔗產(chǎn)量較高，四者間無顯著差異，處理A和處理D的甘蔗產(chǎn)量顯著高于處理C（ （Plt;0.05） ，處理B和處理E的甘蔗產(chǎn)量與處理C無顯著差異；各處理的甘蔗錘度為 22.322～23.233^°Bx ，以處理E最高，但與其他處理無顯著差異。由此可見，設(shè)計合理的甘蔗間作甘薯種植模式，可小幅度提高甘蔗錘度，穩(wěn)定甘蔗產(chǎn)量。

由表4可知，處理E的總產(chǎn)值最高，為70725元 ?hm² 其中，甘蔗產(chǎn)值53715元 /hm² ，甘薯產(chǎn)值17010元 ?hm² 處理C的總產(chǎn)值較高，為67215元 /hm² ，其中，甘蔗產(chǎn)值44040元 ?hm² ，甘薯產(chǎn)值23175元 /hm² ；處理A的總產(chǎn)值中等，為60615元 /hm² ，較處理E降低10110元 /hm² 處理B和處理D的總產(chǎn)值較低，分別為51765和55080元 /hm² 。說明甘蔗間作甘薯模式中甘蔗的產(chǎn)量得到保障，綜合經(jīng)濟(jì)效益明顯高于單作。

3 討論

本研究發(fā)現(xiàn)，不同甘蔗單作及與甘薯間作模式對甘蔗株高和莖徑無顯著影響，但適宜的甘蔗一甘薯間作模式對公頃有效莖數(shù)增加具有一定促進(jìn)作用。究其原因，一方面，甘蔗作為C4高稈作物，其個體發(fā)育受光溫資源垂直分布的影響較小[15]，其中，寬窄行間作模式通過 2.4m 寬行與 1.2m 窄行的交替布局，既能保證甘蔗單株生長空間，又能通過窄行加密種植顯著提升群體密度，進(jìn)而增加有效莖數(shù)；另一方面，間作甘薯后，甘薯匍匐莖形成的立體覆蓋層可抑制寬行間雜草的競爭，其深根系與甘蔗淺根系形成錯位吸收，可避免養(yǎng)分競爭。這種空間的互補(bǔ)效應(yīng)在小麥[16]、玉米[17]、高梁[18]和烤煙[19]等作物上已有應(yīng)用，且效益良好。

本研究結(jié)果表明，不同廿蔗單作及甘蔗一甘薯間作模式對甘蔗錘度無顯著影響， 1.2m 等行距甘蔗單作和 2.4m+1.2m 寬窄行甘蔗單作的甘蔗產(chǎn)量顯著高于 2.4m 等行距甘蔗間作甘薯，但2種甘蔗一甘薯間作模式的經(jīng)濟(jì)效益明顯高于甘蔗單作模式。錘度屬于品質(zhì)指標(biāo)，在水肥供給充足的情況下主要受品種特性影響，因此不同甘蔗單作、間作模式的甘蔗錘度間無顯著差異。 1.2m 等行距單作甘蔗的產(chǎn)量雖然最高，但其單一化種植模式導(dǎo)致總產(chǎn)值僅依賴于甘蔗收益；間作甘薯的處理E總產(chǎn)值最高，處理C的總產(chǎn)值次之，處理E較處理A增收10110元 ?hm² ，印證了復(fù)合種植模式在提高土地利用率及增產(chǎn)增收方面具有優(yōu)勢的研究結(jié)果[20]

2種甘蔗一甘薯間作模式的經(jīng)濟(jì)效益優(yōu)勢源于3個方面的協(xié)同作用：（1）在時間維度，甘薯移栽期與甘蔗分蘗盛期錯峰生長，可減少共生期資源競爭；（2）在空間維度， 2.4m 寬行間作的設(shè)計為甘薯提供了充足光照，甘薯水平擴(kuò)展的藤蔓可有效利用甘蔗冠層下的散射光；（3）在經(jīng)濟(jì)效益層面，處理E通過高稈 + 蔓生的立體種植，可極大提高土地利用率，提升單位面積產(chǎn)值。這種增效模式與大豆一玉米帶狀套作的資源利用策略相符[20]。本研究中，3種甘蔗單作模式的甘蔗產(chǎn)量雖然均高于 2.4m 等行距甘蔗間作甘薯模式，但單作模式存在一定的局限性。一方面，甘蔗單作對土地資源的利用效率較低。其中，窄行單作的通風(fēng)透光條件較差，會在一定程度上限制甘蔗長勢；寬行單作雖然可改善通風(fēng)透光條件，但行間的空間資源利用率低，影響實際效益；寬窄行單作的土地實際產(chǎn)出僅依賴單一作物，單位面積總產(chǎn)值也低于間作模式。另一方面，長期單作容易引發(fā)土壤生態(tài)問題。甘蔗屬于需肥量大的作物，長期單作或連作會導(dǎo)致土壤養(yǎng)分失衡（如鉀元素過度消耗），根際微生物群落結(jié)構(gòu)也會受到影響，進(jìn)而加劇土傳病害發(fā)生風(fēng)險。從經(jīng)濟(jì)效益角度分析，甘蔗單作模式的收益來源單一，抗市場波動能力也較弱。

本研究結(jié)果初步揭示了甘蔗一甘薯間作模式的增產(chǎn)和增收機(jī)理，但仍存在以下3個方面的局限性：（1）試驗周期僅為1年，未能評估長期連作下的土壤養(yǎng)分動態(tài)、微生物群落演替及病蟲害累積效應(yīng)；（2）甘蔗間作模式僅選擇甘薯作為間作作物，未對比分析其他蔓生作物（如甜瓜和西瓜）或豆科作物（如大豆和花生）的差異化效應(yīng)；（3）未深入解析甘薯根系分泌物與甘蔗根際互作的化感機(jī)制，尤其是甘薯覆蓋對土壤水分保持及雜草抑制的具體貢獻(xiàn)度。今后應(yīng)深化以下5個方面的研究：（1開展長期定位試驗，通過進(jìn)行3～5年連續(xù)觀測，進(jìn)一步明確甘蔗一甘薯間作模式對土壤有機(jī)質(zhì)、速效養(yǎng)分及微生物多樣性的長期影響，評估其可持續(xù)性；（2）探索甘蔗與固氮作物（如大豆）及高附加值藥用作物（如穿心蓮）等的間作效應(yīng)，優(yōu)化作物組合的生態(tài)與經(jīng)濟(jì)協(xié)同性，篩選其他可行的間作模式，對沖市場波動風(fēng)險；（3）進(jìn)一步分析間套種的作用機(jī)制，利用代謝組學(xué)技術(shù)鑒定甘薯根系分泌物的化感物質(zhì)成分，結(jié)合甘蔗根系轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，闡明間作系統(tǒng)種間互作的分子調(diào)控網(wǎng)絡(luò)；（4）開展間種模式的配套設(shè)施研究，進(jìn)一步研發(fā)適應(yīng)甘蔗寬窄行間作的輕簡農(nóng)機(jī)具（如中耕施肥一體機(jī)），降低人工管理成本；（5進(jìn)行區(qū)域適應(yīng)性評價，可在桂南高溫高濕區(qū)及桂中喀斯特旱作區(qū)等廣西不同生態(tài)亞區(qū)開展多點(diǎn)試驗，明確不同甘蔗間作模式對氣候和土壤條件因子空間異質(zhì)性的響應(yīng)。

4結(jié)論

甘蔗一甘薯間作模式可提高土地利用效率，有利于甘蔗增產(chǎn)增收，綜合效益也高于甘蔗單作模式，其中， 2.4m+1.2m 寬窄行的甘蔗一甘薯間作模式在提高經(jīng)濟(jì)效益方面優(yōu)勢明顯，建議在廣西蔗區(qū)推廣應(yīng)用。

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（責(zé)任編輯：陳燕）