To explore the effects of sugarcane-soybean intercropping on cane yield, quality and economic benefit, three sugarcane cultivars (B8, ROC22 and GT21) planted under sugarcane monoculture and sugarcanesoybean intercropping with low nitrogen fertilization (urea application of 150 kg·hm-2). The field design was a splitplot with the cropping pattern being the principal factor and the sugarcane cultivar being the secondary factor. The results showed that the millable stalks, stalk diameter, cane yield and sugar production were significantly affected by sugarcanesoybean intercropping while the cane quality wasn’t changed obviously. Compared with sugarcane monoculture, the stalk diameter, millable stalks, cane yield and sugar production in the intercropping system were increased by 5.1%-8.7%, 7.9%-31.0%, 9.0%-40.5% and 5.6%-39.5%, respectively. The total incomes of cane and soybean, and sugar and soybean were increased by 58900-79300 yuan·hm-2 and 58300-77200 yuan·hm-2, respectively. Among the three sugarcane cultivars in the sugarcanesoybean intercropping pattern, the economic benefit was the highest in ROC22, while the ratoon cane yields of GT21 and B8 were higher than that of ROC22. The results also indicated that sugarcanesoybean intercropping is an effective planting method to reduce nitrogen fertilizer application and increase economic income in sugarcane production.
全 文 :低氮条件下甘蔗⁃大豆间作对甘蔗产量、
品质及经济效益的影响∗
杨建波1,2 彭东海1,2 覃刘东1 邢永秀1 李杨瑞1,3 杨丽涛1,3∗∗
( 1广西大学农学院 /亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室, 南宁 530005; 2广西作物遗传改良生物技术重点开放
实验室, 南宁 530007; 3广西农业科学院 /中国农业科学院甘蔗研究中心 /农业部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室 /
广西甘蔗遗传改良重点实验室, 南宁 530007)
摘 要 为探究甘蔗⁃大豆间作对甘蔗产量、品质及经济效益的影响,在施用尿素 150
kg·hm-2条件下,选择 3个甘蔗品种(B8、ROC22及 GT21)进行了甘蔗单作、甘蔗⁃大豆间作两
种种植模式的试验.结果表明: 甘蔗⁃大豆间作对甘蔗的有效茎数、茎径以及原料蔗、蔗糖产量
均有显著影响,而对原料蔗品质影响不大;与单作相比,间作大豆处理的宿根蔗茎径大小、有
效茎数、蔗茎产量和糖产量分别提高 5.1% ~ 8.7%、7.9% ~ 31.0%、9.0% ~ 40.5%和 5.6% ~
39.5%;每公顷原料蔗+大豆、糖+大豆可分别增收 5.89~7.93万元和 5.83~7.72万元;3个品种
中,ROC22间作大豆的经济收益最高,而宿根蔗 B8 和 GT21 的产量均高于 ROC22.表明甘蔗⁃
大豆间作是减少氮肥施用、提高经济收入的有效栽培措施.
关键词 甘蔗⁃大豆间作; 品种; 低氮; 产量; 品质; 经济效益
∗国家高技术研究发展计划项目(2013AA102604)、国家自然科学基金项目(31171504,31101122)、广西八桂学者和特聘专家专项、广西科学研
究与技术开发计划项目(桂科产 1123008⁃1,桂科攻 1222009⁃1B)、广西自然科学基金创新团队项目(2011GXNSFF018002)、广西农业科学院创
新团队项目(桂农科 2011YT01)和广西大学研究生教育创新项目(105930903048)资助.
∗∗通讯作者. E⁃mail: litao61@ hotmail.com
2014⁃05⁃05收稿,2015⁃02⁃25接受.
文章编号 1001-9332(2015)05-1426-07 中图分类号 S344.2 文献标识码 A
Effects of sugarcane⁃soybean intercropping on cane yield, quality and economic benefit
under low nitrogen condition. YANG Jian⁃bo1,2, PENG Dong⁃hai1,2, QIN Liu⁃dong1, XING
Yong⁃xiu1, LI Yang⁃rui1,3, YANG Li⁃tao1,3 ( 1College of Agriculture, Guangxi University / State Key
Laboratory of Conservation and Utilization of Subtropical Agro⁃Bioresources, Nanning 530005, Chi⁃
na; 2Guangxi Crop Genetic Improvement and Biotechnology Laboratory, Nanning 530007, China;
3Guangxi Academy of Agricultural Sciences / Sugarcane Research Center, Chinese Academy of Agricul⁃
tural Sciences / Ministry of Agriculture Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic
Improvement ( Guangxi), Guangxi Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Nanning
530007, China) . ⁃Chin. J. Appl. Ecol., 2015, 26(5): 1426-1432.
Abstract: To explore the effects of sugarcane⁃soybean intercropping on cane yield, quality and eco⁃
nomic benefit, three sugarcane cultivars (B8, ROC22 and GT21) planted under sugarcane mono⁃
culture and sugarcane⁃soybean intercropping with low nitrogen fertilization (urea application of 150
kg·hm-2). The field design was a split⁃plot with the cropping pattern being the principal factor and
the sugarcane cultivar being the secondary factor. The results showed that the millable stalks, stalk
diameter, cane yield and sugar production were significantly affected by sugarcane⁃soybean inter⁃
cropping while the cane quality wasn’t changed obviously. Compared with sugarcane monoculture,
the stalk diameter, millable stalks, cane yield and sugar production in the intercropping system
were increased by 5.1%-8.7%, 7.9%-31.0%, 9.0%-40.5% and 5.6%-39.5%, respectively.
The total incomes of cane and soybean, and sugar and soybean were increased by 58900-79300
yuan·hm-2 and 58300-77200 yuan·hm-2, respectively. Among the three sugarcane cultivars in
the sugarcane⁃soybean intercropping pattern, the economic benefit was the highest in ROC22, while
the ratoon cane yields of GT21 and B8 were higher than that of ROC22. The results also indicated
应 用 生 态 学 报 2015年 5月 第 26卷 第 5期
Chinese Journal of Applied Ecology, May 2015, 26(5): 1426-1432
that sugarcane⁃soybean intercropping is an effective planting method to reduce nitrogen fertilizer
application and increase economic income in sugarcane production.
Key words: sugarcane⁃soybean intercropping; cultivar; low nitrogen; yield; quality; economic
benefit.
甘蔗(Saccharum officinarum)是我国乃至世界
最重要的糖料及能源作物,也是广西壮族自治区的
主要经济作物之一[1] .在我国甘蔗生产中氮肥施用
普遍过量[2],不仅增大了甘蔗的生产成本,还加剧
了能源紧缺和对生态环境的破坏[3] .利用甘蔗生育
期长、前期生长慢以及宽行距等特点,科学发展甘蔗
间套作将是甘蔗生产节本增效的重要途径之一[4] .
在生产上,甘蔗与许多豆科作物间作都具有明显的
间作优势[5-9] .甘蔗体内存在固氮菌并具有联合固氮
作用,巴西学者认为,甘蔗的联合固氮作用可为甘蔗
生长提供 0 ~ 70%的氮素[10-11] .有研究发现,禾本科
作物与豆科作物间作可通过豆科作物生物固氮而提
高禾本科作物产量[12-13],禾本科作物与大豆间套作
还可提高土壤全氮及有效氮含量,同时改变土壤微
生物群落功能多样性,从而有利于土壤有效养分的
释放[14] .Jayabal等[15]研究表明,间作大豆的甘蔗的
蔗糖和纯度均优于单作甘蔗.也有研究[8,16]指出,在
减量施氮的条件下,氮肥和间作种植模式对甘蔗产
量无显著影响,但间作大豆可提高土地利用效率和
群体经济效益.在低氮条件下生长的甘蔗往往表现
出较高的固氮活性[17],但不同甘蔗基因型对低氮胁
迫的响应水平不同[18],从巴西引进的甘蔗品种的固
氮酶活性显著高于广西主栽品种的活性[19],进一
步研究表明,施氮肥 150 kg·hm-2的产量与 300
kg·hm-2没有明显差异.孟庆宝等[9,20]研究认为,播
期、间作比例以及适宜品种搭配都对间套作效益有
很大影响.本研究在前人研究基础上,选用固氮特性
不同的 3个基因型甘蔗品种,在低氮条件下研究间
作大豆对甘蔗生长、产量和品质的影响,并比较分析
甘蔗单作和间作大豆的经济效益,以期为科学推广
甘蔗⁃大豆间作种植、合理减少氮肥施用提供科学
参考.
1 材料与方法
1 1 试验材料
供试甘蔗品种选用广西主栽品种新台糖 22 号
(ROC22)、广西自育品种桂糖 21 号(GT21)以及巴
西引进品种 RB86⁃7515(B8).大豆品种为广西自育
品种桂春 2号,属南方春大豆早熟品种,春植生育期
在 95 d左右.
1 2 试验田土壤肥力及肥料养分
试验于 2012 年 1 月至 2013 年 11 月在广西
大学农学院试验田(22. 85° N,108. 29° E)进行新
植和宿根两年田间试验.试验田块为甘蔗连作田
块,土壤类型为赤红壤,耕层土壤肥力为:全氮 0 93
g·kg-1、全磷 0.24 g·kg-1,全钾 5 g·kg-1,速效氮
70 mg·kg-1,速效磷 10 mg · kg-1,速效钾 286
mg·kg-1,有机质 8.90 g·kg-1,pH 8.33.
1 3 试验设计及水肥管理
试验采用裂区设计,以种植模式为主因素,以品
种为副因素,3次重复.甘蔗小区为 4行,行长 5.0 m,
行距 1.2 m,小区面积为 24 m2 .间作处理区内按1 ∶ 2
比例间种大豆,大豆行距 40 cm,株距 20 cm.
试验于 2012年 1月 5日种植甘蔗,下种量约为
每公顷 11万芽;于 3月 31日(甘蔗 2~3 叶期)间种
大豆,大豆苗期进行间苗,每行留苗 50 株,每公顷
16.7万株;7月 1日采收大豆;12月 23日砍收甘蔗;
2013年 2月 23日甘蔗破垄松蔸后平整畦面并间种
大豆,密度与上一年相同;于次年 6 月 2 日采收大
豆;甘蔗于 11月 3日砍收.
本试验甘蔗全生育期施氮量为 150 kg·hm-2
尿素,相当于常规施氮量(尿素约 600 kg·hm-2)
的 25%.甘蔗种植前,将尿素 45 kg· hm-2 (总氮
≥46 4%,粒度 0.85~2.8 mm,中平能化集团飞行化
工有限公司生产)、钙镁磷肥 1125 kg·hm-2(喜丰
牌,有效 P 2O5≥17.0%,广西鹿寨化肥有限责任公司
生产)、氯化钾 600 kg·hm-2(K2O≥60%,中化牌,
原产加拿大)与农家粪肥约 28.5 t FM·hm-2(含水
量 63.9%)作基肥一起施入蔗沟,并拌土均匀;大豆
收获后,结合甘蔗大培土追施尿素 105 kg·hm-2作
攻茎肥,并向甘蔗叶面喷施钼酸钠 150 g·hm-2 .宿
根蔗施肥量同新植蔗,基肥在破垄松蔸后施入.
1 4 测定项目与方法
1 4 1农艺性状调查 于甘蔗伸长后期(2012 年 9
月 21日和 2013年 9月 24日)调查甘蔗株高、茎径,
于甘蔗砍收前(2012年 12 月 18 日和 2013 年 10 月
30日)统计有效茎数.
1 4 2原料蔗品质分析 于甘蔗砍收前,每小区中
72415期 杨建波等: 低氮条件下甘蔗⁃大豆间作对甘蔗产量、品质及经济效益的影响
间两行随机选取代表性植株 6 株,按照甘蔗制糖化
学管理分析方法[21]进行样品预处理和品质分析.其
中,蔗汁锤度采用比重法测定,蔗汁还原糖含量用四
甲基蓝法测定,甘蔗纤维含量用常压干燥法测定,蔗
汁蔗糖含量用二次旋光法,采用 WZZ⁃ZSS 自动旋光
仪(上海精密科学仪器厂)测定.
1 4 3产量及经济效益测算 在大豆成熟期和甘蔗
砍收时分别对各小区的大豆鲜荚和甘蔗进行实收测
产和常规考种,并计算平均单茎质量.原料蔗及蔗糖
理论产量按以下公式计算:原料蔗理论产量 =平均
单茎质量×有效茎数;蔗糖理论产量=原料蔗理论产
量×平均甘蔗蔗糖含量.产品收益按当年(榨季)甘
蔗和大豆的市场价格计算经济效益:2012 年大豆鲜
豆荚 10 元·kg-1,原料蔗 470 元·t-1,蔗糖 7000
元·t-1;2013 年大豆鲜豆荚 10 元·kg-1,原料蔗
440 元·t-1,蔗糖 5000 元·t-1 .
1 5 数据处理
采用 Excel 2003 软件进行数据整理和作图.采
用 SPSS 15. 0 软件进行方差分析,多重比较选用
Duncan法(α= 0.05).
2 结果与分析
2 1 低氮条件下间作大豆对不同甘蔗品种分蘖和
有效茎形成的影响
由表 1所示,在低氮条件下,种植模式对甘蔗产
量构成因素中的有效茎数和茎径有显著影响,而株
高和单茎质量则主要表现为品种间的差异,品种、种
植方式两者间的交互作用对各指标没有明显影响.
新植蔗的 ROC22、B8和 GT21 间作处理的有效茎数
分别比单作低 12.7%、15.3%和 21.7%,降幅显著;但
在宿根蔗中 3个品种间作处理的有效茎数均有所提
高,其中以 GT21增幅最大,较单作提高 31.0%.间作
大豆的甘蔗茎径均较单作增大,其中新植蔗处理间
作茎径差异不明显,宿根蔗中 ROC22 和 GT21 茎径
分别较单作提高 7.9%和 8.7%,差异显著.这表明在
低氮条件下,种植模式对甘蔗产量构成因素的影响
主要表现在有效茎数和茎径上,且宿根蔗有比新植
蔗进一步提高的趋势,其中对有效茎数的影响最大.
2 2 低氮条件下间作大豆对不同甘蔗品种原料蔗
品质的影响
在低氮条件下,甘蔗间作大豆处理除了降低宿
根蔗的蔗汁重力纯度外,对其他品质指标无显著影
响;间作处理的宿根蔗及新植 GT21 的蔗茎品质指
标与单作无显著差异,品种因素的影响也是在新植
蔗中表现明显(表 2).在新植蔗中,ROC22 间作大豆
处理的原料蔗蔗糖含量和重力纯度显著低于单作处
理,品质有所下降;B8 大多数品质指标在间作和单
作处理之间没有显著差异;GT21间作处理的甘蔗蔗
糖含量比单作有所提高,而蔗汁还原糖含量比单作
显著降低,品质有所提高.3 个甘蔗品种的宿根蔗原
料蔗品质指标没有显著差异.
2 3 低氮条件下不同甘蔗品种间作大豆的经济
效益
由表 3 可知,新植蔗中除 GT21 外,其他品种间
作的蔗茎产量与单作无显著差异,但综合种植模式
对甘蔗蔗糖含量的影响,间作大豆的 ROC22 和
GT21的糖产量分别较单作下降 18.0%和 20.4%,降
幅明显.而宿根蔗中 3个品种的蔗茎、糖产量均较单
作有不同程度提高,其中 ROC22 和 GT21 与单作差
异显著,后者差异最大,蔗茎产量和糖产量分别提高
表 1 低氮条件下不同种植处理甘蔗的产量构成因素
Table 1 Yield components of sugarcane in different cropping treatments under low nitrogen condition
种植模式
Cropping
pattern
品种
Cultivar
株高
Plant height (cm)
新植
Plant crop
宿根
Ratoon crop
茎径
Stalk diameter (mm)
新植
Plant crop
宿根
Ratoon crop
单茎质量
Stalk mass (kg)
新植
Plant crop
宿根
Ratoon crop
有效茎数
Millable stalks (×103·hm-2)
新植
Plant crop
宿根
Ratoon crop
单作 ROC22 292±22a 335±3ab 27.10±0.40ab 29.49±1.56bc 1.95±0.17a 1.33±0.19b 72.63±3.83ab 57.18±9.30b
Monoculture B8 281±18a 357±2a 25.43±0.74b 29.48±0.56bc 1.70±0.05bc 1.63±0.08a 76.05±7.82a 61.38±2.82b
GT21 265±36ab 307±11c 26.01±1.92ab 28.84±1.04c 1.70±0.04bc 1.34±0.09b 74.01±6.47a 57.22±7.40b
间作 ROC22 289±3a 347±8ab 27.82±0.05a 31.82±0.58a 1.95±0.12a 1.44±0.17ab 63.43±3.75c 65.51±5.44ab
Intercropping B8 292±10a 342±24ab 27.05±0.87ab 30.99±0.98ab 1.88±0.09ab 1.65±0.12a 64.44±1.60bc 66.23±4.08ab
GT21 237±6b 321±18bc 26.92±0.98ab 31.36±1.13ab 1.68±0.08c 1.43±0.10ab 57.96±1.31c 74.96±1.58a
F 值 P 6.45∗ 24.86∗∗ 3.45 0.41 10.20∗∗ 7.65∗∗ 1.21 1.03
F value C 0.22 2.47 6.12∗ 19.05∗∗ 1.20 1.33 29.99∗∗ 14.46∗∗
P×C 1.57 0.90 0.17 0.40 1.95 0.22 0.80 2.01
P: 种植模式 Cropping pattern; C: 品种 Cultivar. 同列不同小写字母表示处理间差异显著(P<0.05)Different small letters in the same column meant
significant difference among different treatments at 0.05 level. ∗P<0.05; ∗∗P<0.01. 下同 The same below.
8241 应 用 生 态 学 报 26卷
表 2 低氮条件下不同种植处理的甘蔗品质指标
Table 2 Sugarcane quality traits in different cropping treatments under low nitrogen condition
项目
Item
种植模式
Cropping
pattern
品种
Cultivar
蔗汁 Sugarcane juice
糖锤度
Sugar brix
(Br°)
蔗糖含量
Sucrose
content
(%)
还原糖含量
Reducing
sugar content
(%)
重力纯度
Gravity
purity
(%)
甘蔗 Plant of sugarcane
糖锤度
Sugar brix
(Br°)
蔗糖含量
Sucrose
content
(%)
纤维含量
Fiber
content
(%)
新植 单作 ROC22 18.41±0.41a 16.1±0.5a 0.4±0.0c 87.4±0.7a 16.42±0.16a 13.5±0.4a 10.7±0.2ab
Plant Monoculture B8 17.22±0.66bc 14.4±0.7b 0.7±0.1ab 83.3±1.0b 15.38±0.69bc 12.0±0.7bc 11.8±0.5a
crop GT21 16.49±0.70c 13.2±0.6c 0.8±0.2a 80.0±1.3d 15.00±0.43c 11.3±0.5c 9.7±0.5b
间作 ROC22 17.66±0.32ab 14.6±0.1b 0.4±0.1c 82.7±0.7bc 16.04±0.20ab 12.3±0.2b 10.3±0.6ab
Intercropping B8 16.92±0.29bc 13.6±0.5bc 0.6±0.1bc 80.1±1.5d 15.32±0.35bc 11.5±0.5bc 11.2±0.6ab
GT21 17.13±0.57bc 13.8±0.7bc 0.6±0.1abc 80.9±1.7cd 15.39±0.41bc 11.7±0.5bc 11.3±1.8ab
F 值 P 9.32∗∗ 17.32∗∗ 10.79∗∗ 23.70∗∗ 11.11∗∗ 15.59∗∗ 2.68
F value C 0.33 4.19 4.49 17.27∗∗ 0.01 3.74 0.18
P×C 2.84 5.77∗ 1.74 8.66∗∗ 1.35 3.74 2.95
宿根 单作 ROC22 18.93±1.88a 15.2±1.4a 1.1±0.3a 80.5±0.4a 16.53±1.50a 13.1±1.3a 10.2±0.6a
Ratoon Monoculture B8 17.91±0.77a 14.2±0.0a 1.5±0.3a 79.5±3.1a 15.84±0.56a 12.2±0.2a 10.9±0.9a
crop GT21 18.56±0.18a 14.4±0.8a 1.5±0.2a 77.8±5.1a 16.17±0.85a 12.4±0.4a 9.9±1.6a
间作 ROC22 17.30±1.43a 14.2±1.2a 1.1±0.1a 82.1±0.4a 15.54±1.04a 12.2±0.9a 9.4±0.8a
Intercropping B8 17.11±0.87a 13.9±1.0a 1.3±0.4a 81.3±2.5a 14.91±0.63a 11.8±0.7a 10.6±0.8a
GT21 17.45±0.86a 14.3±1.0a 1.4±0.2a 81.8±1.6a 15.29±1.13a 12.3±0.7a 10.0±0.3a
F 值 P 0.49 0.60 2.66 0.48 0.65 1.04 1.79
F value C 4.90∗ 1.05 0.73 3.70 3.88 1.53 0.72
P×C 0.20 0.31 0.04 0.38 0.00 0.43 0.36
表 3 低氮条件下不同处理甘蔗及蔗糖产量
Table 3 Yield of sugarcane and cane sugar in different treatments under low nitrogen condition ( t·hm-2)
种植模式
Cropping pattern
品种
Cultivar
原料蔗 Stalk
新植 Plant crop 宿根 Ratoon crop
蔗糖 Cane sugar
新植 Plant crop 宿根 Ratoon crop
单作 ROC22 141.2±8.2a 74.9±0.7c 19.02±0.69a 9.83±0.91c
Monoculture B8 129.6±16.8ab 100.1±0.9ab 15.45±1.41b 12.25±0.05ab
GT21 125.8±9.6ab 76.3±4.4c 14.28±1.62b 9.44±0.83c
间作 ROC22 127.1±8.6ab 93.6±4.9b 15.60±0.60b 11.43±0.20b
Intercropping B8 121.4±6.7b 109.1±10.1a 13.92±1.01b 12.93±1.67ab
GT21 97.2±6.5c 107.2±5.7a 11.37±1.05c 13.17±0.48a
F 值 P 6.69∗ 21.20∗∗ 21.16∗∗ 7.80∗∗
F value C 14.87∗∗ 57.19∗∗ 26.06∗∗ 23.54∗∗
P×C 1.55 5.97∗ 1.51 4.80∗
40.5%和 39.5%.这表明低氮条件下,连续多年进行
甘蔗⁃大豆间作可获得比甘蔗单作更高的原料蔗产
量和糖产量.甘蔗品种 B8的原料蔗产量和糖产量在
新植和宿根两年里均保持较高水平,而处理间均无
显著差异,表明其在低氮施用和单间作不同种植模
式下具有良好的稳产特性.
种植模式的影响显著,新植蔗间作大豆处理的
蔗茎产量和糖产量都显著降低,而宿根蔗的蔗茎产
量和糖产量虽然都较新植蔗降低,但间作处理的降
幅均小于单作,最终使两者显著高于单作,分别提高
23.3%和 19.0%.受品种因素影响,新植蔗的蔗茎产
量和糖产量均表现为 ROC22>B8>GT21,而宿根蔗
表现为 B8>GT21>ROC22.
在宿根蔗中,品种因素与不同种植模式之间还
表现出了显著的交互效应.从产量水平来看,在低氮
条件下,原料蔗产量最高的为间作的 B8,可达 109.1
t·hm-2,略高于间作的 GT21,而最低的为单作的
ROC22,仅 74.9 t·hm-2;糖产量则以间作的 GT21
最高,间作的 B8 次之,而较低的为单作的 GT21 和
ROOC22,分别为 9.44 和 9.83 t·hm-2 .从间作与单
作产量的相对变化来看,GT21 的提高幅度最大,
ROC22的蔗茎产量和糖产量则分别提高 25.0%和
16.3%;B8的蔗茎产量和糖产量提高幅度均很小,但
其在不同种植模式下的产量均稳定在较高水平.
92415期 杨建波等: 低氮条件下甘蔗⁃大豆间作对甘蔗产量、品质及经济效益的影响
表 4 低氮条件下不同处理的经济效益
Table 4 Economic benefit in different treatments under low nitrogen condition
项目
Item
种植模式
Cropping pattern
品种
Cultivar
产量
Yield
( t·hm-2)
原料蔗
Stalk
蔗糖
Cane sugar
大豆
Soybean
投入
Input
(×103 yuan·hm-2)
农资
Agricultural
material
人工
Labour
经济效益
Economic benefit
(×103 yuan·hm-2)
原料蔗+大豆
Stalk and
soybean
蔗糖+大豆
Cane sugar
and soybean
新植 单作 ROC22 141.2±8.2a 19.02±0.69a - 14.2 12.1 40.0 106.8
Plant Monoculture B8 129.6±16.8ab 15.45±1.41b - 14.2 11.9 34.8 82.1
crop GT21 125.8±9.6ab 14.28±1.62b - 14.2 11.8 33.1 73.9
间作 ROC22 127.1±8.6ab 15.60±0.60b 8.88±1.35a 14.6 14.5 119.3 168.8
Intercropping B8 121.4±6.7b 13.92±1.01b 8.57±0.11a 14.6 14.4 113.7 154.1
GT21 97.2±6.5c 11.37±1.05c 8.39±1.06a 14.6 13.9 101.0 134.9
宿根 单作 ROC22 74.9±0.7c 9.83±0.91c - 8.4 8.5 16.0 32.2
Ratoon Monoculture B8 100.1±0.9ab 12.25±0.05ab - 8.4 9.1 26.6 43.8
crozp GT21 76.3±4.4c 9.44±0.83c - 8.4 8.6 16.6 30.2
间作 ROC22 93.6±4.9b 11.43±0.20b 7.26±2.01a 8.8 11.6 93.4 109.4
Intercropping B8 109.1±10.1a 12.93±1.67ab 5.82±1.99a 8.8 11.9 85.4 102.1
GT21 107.2±5.7a 13.17±0.48a 5.43±1.45a 8.8 11.9 80.8 99.4
由表 4可知,间作处理的经济纯收益均较单作
有大幅提高.新植蔗原料蔗+大豆总收益是甘蔗单作
的 3倍以上,糖+大豆总收益也在 1.6 倍以上;宿根
蔗的原料蔗和大豆产量都有所降低,但间作大豆的
经济收益相对增长比新植蔗更大,特别是对宿根蔗
单作减产较多的 ROC22 和 GT21,两者间作大豆的
原料蔗+大豆总收益的相对增长分别较新植蔗高
144%和 88%,而糖+大豆总收益的相对增长则分别
比新植蔗高 3.1和 1.8 倍.可见,低氮条件下甘蔗⁃大
豆间作具有更大的群体效益,可大幅提高农户经济
收入.
3 讨 论
长期以来,我国甘蔗生产中过量施用氮肥.目
前,广西蔗区的施氮量一般为 500~700 kg·hm-2 .李
志贤等[8]研究认为,甘蔗的产量构成因子在施氮量
由 525 kg·hm-2减量至 300 kg·hm-2时均无显著变
化.但是,这一减量后的施氮水平仍远高于巴西[10]
和印度[22] .王伦旺等[18]的低氮胁迫试验表明,施尿
素量为 150~300 kg·hm-2时甘蔗产量无显著差异,
而施氮则比不施氮显著提高产量.本研究中,在低氮
施用(尿素 150 kg·hm-2)条件下,间作大豆不同程
度地提高了甘蔗有效茎数和茎径大小,增加了原料
蔗产量、蔗糖产量以及最终的经济效益.研究发现,
甘蔗样品中主要是一些根瘤菌通过活跃表达 nifH
来实现联合固氮作用[23-25],而且经过无氮或低氮栽
培诱导的甘蔗表现出较高的固氮活性[17,26-28] .因此,
甘蔗⁃大豆间作也可能通过提高大豆根瘤中根瘤菌
的共生固氮作用或者甘蔗联合固氮作用,甚至某些
根瘤菌进入甘蔗体内进行联合固氮作用,从而改善
了甘蔗在低氮环境下的生长状况.有研究指出,在低
氮水平条件下间作的甘蔗比高氮水平的具有更高的
生物量理论最大值,低氮水平单作的甘蔗生物量理
论最大值不及高氮水平[8] .这也很好地解释了本研
究中低氮施用条件下宿根蔗的生长出现衰落以及间
作大豆对产量的影响更加明显等现象.
对产量的分析表明,品种、种植模式两者之间的
交互效应显著.3 个品种中,GT21 和 B8 间作大豆均
可获得高产,而 ROC22 间作大豆的经济效益最大.
其中,B8在不同种植模式下高产、稳产的表现应该
与其良好的固氮、耐低氮特性有关[17-19,26-28] .李翔
等[29]报道,不同基因型对低氮胁迫的耐受能力存在
差异.低氮条件下,在宿根的 ROC22 和 GT21 的产量
大幅下滑的同时,B8可能通过自身强大的联合固氮
作用而取得与间作处理相当的生长状态.
试验中,间作处理的新植蔗的产量、品质以及最
终的经济效益都有显著降低的趋势.这与宿根蔗存
在很大差异.孟庆宝等[9]研究表明,在第 2 播期(2
月 17日)间种 2行中熟大豆品种,有利于保证甘蔗
品质和产量.本研究受天气及气温的影响,新植蔗间
作大豆的时间 (3 月 31 日)比宿根蔗晚一个多月,
或许是造成新植蔗对低氮条件下间作大豆的响应与
宿根蔗有较大差别的重要原因.高阳等[30]研究认
为,在水分充足条件下, 不同窄条带间作模式对作
0341 应 用 生 态 学 报 26卷
物生长的影响主要由作物光环境的改变引起.Gana
等[5]研究表明,移栽 4 个月后的西瓜地表覆盖度较
大,甘蔗幼苗受光减少,从而大幅减少了间作甘蔗的
有效分蘖数并导致减产 36.2%.本研究中,新植蔗间
作时期的推迟可能引起大豆植株对光照、养分、空间
等的竞争过大,进而对甘蔗的生长发育形成不利影
响:分蘖因发育不良而死亡,有效茎减少,最终不利
于高产;已经形成的有效茎生长发育迟缓,延迟了甘
蔗的糖分积累和成熟,使得原料蔗品质下降.至于哪
些因素促使间作大豆改善甘蔗生长,还需进一步试
验探索.
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作者简介 杨建波,男,1985年生,博士研究生. 主要从事作
物水肥资源利用与胁迫生理研究. E⁃mail: flyfeatheryjb@ 163.
com
责任编辑 张凤丽
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