全 文 ：甘蔗 /大豆间作减量施氮对甘蔗产量、
品质及经济效益的影响*
李志贤1,2,3摇 王建武1,2,3**摇 杨文亭1,2,3摇 舒迎花1,2,3摇 杜摇 清1,2,3摇 刘丽玲1,2,3摇 舒摇 磊1,2,3
( 1 华南农业大学热带亚热带生态研究所, 广州 510642; 2 华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室, 广州 510642; 3 华
南农业大学广东省高等学校农业生态与农村环境重点实验室, 广州 510642)
摘摇 要摇 在大田栽培条件下,研究了减量施氮对广州地区不同甘蔗 /大豆间作模式下甘蔗产
量、品质、生物量动态变化及甘蔗群体经济效益的影响.结果表明:氮肥和种植模式对甘蔗产
量、品质均无显著影响,各处理甘蔗产量、品质均无显著差异.不同施氮水平的甘蔗 /大豆间作
系统较单作甘蔗提高了土地利用率,其土地当量比(LER)为 1郾 36 ~ 2郾 12.各处理甘蔗总生物
量的动态积累随生育期的推进均符合“S冶型生长曲线,低氮水平下间作甘蔗的生物量动态积
累特征参数最协调,高氮水平下,甘蔗生长高峰期提前,快速生长最大持续期缩短,甘蔗产量
下降,因此,可以通过调整氮素的投入量来改善生物量的增长参数,从而获得高产.低氮处理
甘蔗 /大豆间作系统经济效益比高氮处理高 3郾 2% ~26郾 3% ,说明减量施氮可有效提高群体经
济效益.甘蔗 /大豆 1 颐 2 间作模式的经济效益最好.
关键词摇 甘蔗 /大豆间作摇 减量施氮摇 产量摇 品质摇 经济效益摇 广州
*国家重点基础研究发展计划项目(2011CB100400)、国家科技支撑计划项目(2007BAD89B14)和广东省科技计划项目(2008A020100011)资助.
**通讯作者. E鄄mail: wangjw@scau. edu. cn
2010鄄08鄄25 收稿,2010鄄12鄄31 接受.
文章编号摇 1001-9332(2011)03-0713-07摇 中图分类号摇 S344. 2摇 文献标识码摇 A
Effects of reduced nitrogen application on the yield, quality, and economic benefit of sugar鄄
cane intercropped with soybean. LI Zhi鄄xian1,2,3, WANG Jian鄄wu1,2,3, YANG Wen鄄ting1,2,3,
SHU Ying鄄hua1,2,3, DU Qing1,2,3, LIU Li鄄ling1,2,3, SHU Lei1,2,3 ( 1 Institute of Tropical and Subtrop鄄
ical Ecology, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2Ministry of Agricul鄄
ture Key Laboratory of Ecological Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou
510642, China; 3Key Laboratory of Agroecology and Rural Environment of Guangdong Regular
Higher Education Institutions, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China) .
鄄Chin. J. Appl. Ecol. ,2011,22(3): 713-719.
Abstract: A two鄄factor field experiment of randomized block design was conducted in Guangzhou to
investigate the effects of reduced nitrogen application on the yield, quality, and total biomass dy鄄
namic of sugarcane as well as the economic benefit of the sugarcane population under different sug鄄
arcane / soybean intercropping patterns. Neither N application nor intercropping pattern had signifi鄄
cant effects on the yield and quality of sugarcane, and no significant differences were observed in
the yield and quality of sugarcane among all treatments. The land equivalent ratio (LER) of sugar鄄
cane / soybean intercropping at different N application levels was from 1. 36 to 2. 12, suggesting that
sugarcane / soybean intercropping had higher LER than monoculture sugarcane. The total dry matter
(except root) of sugarcane in all treatments increased with plant growth, and the growth pattern
fitted sigmoid function. At lower nitrogen application level, the eigenvalues of the dynamic dry mat鄄
ter accumulation model were more coordinative, compared with those at higher nitrogen application
level, which meant that in the later case, sugarcane had an advanced peak growth time and short鄄
ened fast鄄growth duration, and thereby, its yield decreased. Therefore, it was possible to reasona鄄
bly adjust nitrogen application level to improve the eigenvalues of the sugarcane dynamic dry matter
accumulation model, and accordingly, to achieve high yield. The population economic benefit
under sugarcane / soybean intercropping was 3郾 2% -26郾 3% higher at lower than at higher nitrogen
应 用 生 态 学 报摇 2011 年 3 月摇 第 22 卷摇 第 3 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇
Chinese Journal of Applied Ecology, Mar. 2011,22(3): 713-719
application level, suggesting the increase of the economic benefit of sugarcane population under re鄄
duced nitrogen application. Among the treatments, 1:2 sugarcane / soybean intercropping had the
best economic benefit.
Key words: sugarcane / soybean intercropping; reduced nitrogen application; yield; quality; eco鄄
nomic benefit; Guangzhou.
摇 摇 甘蔗为热带、亚热带的主要经济作物和糖料作
物.广东是我国蔗糖主产区,粤西和珠江三角洲地区
甘蔗种植面积 1郾 4 伊105 hm2 [1] . 广东省甘蔗种植行
距较宽(1郾 2 m),苗期甘蔗生长缓慢,从下种至封行
期,蔗行裸露长达 90 ~ 120 d,此期间蔗苗对光照、水
分、养分需求量不高,土地资源利用不充分[2] . 根据
互利共生原则和作物间生物学特性,建立合理的甘
蔗间作模式,将有利于充分利用时间生态位和空间
生态位,达到增产增收、用地与养地相结合的目
的[3-4] . 关于甘蔗间作效益,国内外已有一些报
道[5-6],多集中在间作的产量和经济效益的研究方
面.生产实践证明,只要间作作物、间作方法适宜,甘
蔗间作可改善生态环境,有利于甘蔗对养分的积累
和品质的改善[7] .甘蔗植株高大,对氮素需求量大,
充足的施氮量是甘蔗获得高产的基础,但过多施肥
将造成资源浪费和环境污染[8-9],因此,合理施氮既
可使作物的氮素供应与需求达到平衡,又能降低生
产成本和对环境的污染程度[10] . 甘蔗间作模式中,
由于甘蔗与间作作物扎根深度和根系分布的不同,
使两种作物竞争养分的能力、吸收养分峰值的时间
不同,降低了种间的营养竞争,促进了间作作物养分
利用优势的形成. 甘蔗生长期长达 12 个月,有足够
的时间分解作物秸秆,实现养分循环利用,保持土壤
养分和微生物生物量[11],所以,间作作物收获后,秸
秆还田能促进土壤团粒结构的形成,有利于甘蔗均
衡利用养分及培肥地力[12] . 可见,通过减少甘蔗间
作体系氮肥的投入,实现高产、稳产、高效、可持续的
甘蔗种植体系具有一定的可行性.目前,有关甘蔗间
作体系高产、优质、节肥三者之间的关系研究报道较
少,为此,本文以甘蔗 /大豆间作体系为对象,研究不
同施氮水平、不同间作模式对甘蔗产量、品质及经济
效益的影响,筛选高产、高效、优质的间作模式,旨在
为甘蔗间作系统养分资源的合理利用与优化管理提
供依据.
1摇 研究地区与研究方法
1郾 1摇 研究区概况
试验于 2009 年 2 月-2010 年 1 月在广州华南
农业大学试验农场(23毅8忆 N,113毅15忆 E)进行.该区
地处南亚热带,属南亚热带典型的季风海洋气候,光
热资源充足,年日照时数 1289 ~ 1780 h,太阳辐射总
量 506郾 9 ~ 528郾 6 kJ·cm-2,年均气温 21郾 9 益 ~
22郾 8 益,极端最高气温 38郾 6 益 ~39郾 3 益,极端最低
气温 0 益 ~2郾 3 益 .年均降水量 1384 ~ 2278 mm,约
85%的降水集中在 4-9 月.甘蔗生育期间(2009 年
2 月至 2010 年 1 月)平均气温22郾 2 益,日照时数
1698 h,降水量 1402 mm. 试验地土壤为赤红壤,
耕层 有 机 质 含 量 22郾 83 g · kg-1, 碱 解 氮
113郾 32 mg·kg-1,速效磷 75郾 98 mg·kg-1,速效钾
114郾 16 mg·kg-1 .
1郾 2摇 试验材料与试验设计
供试甘蔗品种为由华南农业大学农场提供的
“糖蔗 00鄄236冶,该品种特点为高糖、高产、萌芽快而
整齐、分蘖力强、成茎率高;供试大豆为早熟品种
“毛豆 3冶,由华南农业大学农学院提供.
试验施氮水平参考当地甘蔗施肥量设计,在
525 kg·hm-2基础施肥水平上减量施氮. 本试验采
用施氮水平、间作模式二因素设计,共设 7 个处理:
SSN1,施氮 300 kg·hm-2,甘蔗单作; SBN1,施氮
300 kg·hm-2,蔗行间作 1 行毛豆(1 颐 1);SB2N1,施
氮 300 kg·hm-2,蔗行间作 2 行毛豆(1 颐 2);SSN2,
施 氮 525 kg·hm-2, 甘 蔗 单 作; SBN2, 施 氮
525 kg·hm-2,蔗行间作 1 行毛豆(1 颐 1);SB2N2,施
氮 525 kg·hm-2,蔗行间作 2 行毛豆(1 颐 2);BB,毛
豆单作.其中,S表示甘蔗,B 表示大豆,N1 和 N2 分
别表示 300 kg·hm-2和 525 kg·hm-2两个施氮水
平,大豆整个生育期不施肥. 试验随机区组设计,3
次重复,小区面积 4郾 8 m伊5郾 5 m (26郾 4 m2),甘蔗行
距 120 cm,小区间筑埂,埂宽 50 cm.
试验于 2009 年 2 月 20 日播种甘蔗,2 月 21 日
播种大豆,当年 5 月 21 日大豆收获,次年 1 月 10 日
甘蔗收获.大豆收获后将叶和茎杆还田于蔗行边.单
作、间作甘蔗田间管理一致,按当地大田管理方法.
播前 2009 年 2 月 18 日施基肥,施肥量为:氯化钾
150 kg·hm-2,过磷酸钙 1050 kg·hm-2,复合肥
(N、P、K各占 15% )750 kg·hm-2;4 月 23 日追施攻
417 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
蘖肥,追施氯化钾 300 kg·hm-2,高氮、低氮处理分
别追施尿素 225 和 113 kg·hm-2;6 月 10 日施攻茎
肥, 高 氮、 低 氮 处 理 分 别 追 施 尿 素 672 和
295 kg·hm-2 .
1郾 3摇 测定项目与方法
1郾 3郾 1 测产及经济效益计算 摇 甘蔗、大豆产量的测
定:成熟期分别取每小区第 3 行实收、测产. 每小区
随机取连续 5 株甘蔗进行常规考种. 甘蔗和大豆的
价格按当季市场价格计算,其中大豆(鲜荚带杆)价
格为 2郾 0 元·kg-1,甘蔗价格为 340 元·t-1 郾 化肥、
农药按实际购买价格计算,人工费用按甘蔗地
120 元·t-1、大豆地 750 元·hm-2计算,经济效益为
总收入扣除生产成本.
1郾 3郾 2 甘蔗生物量积累测定摇 分别在甘蔗生长 50 d
(甘蔗幼苗期,大豆开花)、68 d(甘蔗幼苗期,大豆
结荚)、83 d(甘蔗分蘖期,大豆成熟)、143 d(甘蔗伸
长拔节期)、203 d(甘蔗伸长旺盛期)和 335 d(甘蔗
成熟期)取植株样品,每小区连续选取有代表性的
甘蔗 3 株,分茎、叶于 105 益下杀青 30 min, 80 益烘
至恒量,测定其干物质量.
1郾 3郾 3 甘蔗品质的测定摇 于每小区第 2 行取样带随
机连续取 6 株甘蔗,甘蔗样品用 TJ鄄305 甘蔗压榨机
压榨取蔗汁.甘蔗样品的预处理按照甘蔗制糖化学
管理分析方法[13]进行,蔗汁转光度、蔗糖分指标采
用WZZ鄄ZSS自动旋光仪(上海精密科学仪器厂)测
定,糖锤度采用日本 ATAGO 公司的数显锤度计测
定,蔗汁视纯度、重力纯度、甘蔗纤维分和蔗糖分等
用广州甘蔗糖业研究所开发的 Sugar 2000 软件计
算.
1郾 4摇 计算方法
1郾 4郾 1 土地当量比的测算[14] 摇 土地当量比 ( land
equivalent ratio, LER)常被用于衡量间作优势,计算
公式如下:
LER=Yib / Ysb+Yis / Yss (1)
式中: Yib、 Yis 分 别 为 间 作 大 豆 和 甘 蔗 产 量
(kg·hm-2);Ysb、Yss分别为单作大豆和单作甘蔗产
量(kg·hm-2). 若 LER > 1,表明有间作优势;若
LER<1,为间作劣势.
1郾 4郾 2 生物量累积特征值的计算[15] 摇 甘蔗生物量
增长规律的拟合采用 Logistic模型,其基本形式为:
w=
wm
1+aebt
(2)
式中:w 为甘蔗生物量; wm 为生物量的理论最大
值; t为甘蔗生长天数; a、b为生长参数.
Logistic模型蕴藏着很多生物生态学特性信息,
利用这些信息参数能较好地解析甘蔗生物量的增长
特点,并使之定量化.分别对式(2)求 1 阶、2 阶和 3
阶导数,可以得到相应生长曲线最快生长时段的起
始时间( t1)、终止时间( t2)、最大相对生长速率( vm)
及其出现时间( tm):
t1 =
1
b ln
2 + 3
a (3)
t2 =
1
b ln
2 - 3
a (4)
tm = - (lna) / b (5)
vm = - bwm / 4 (6)
1郾 5摇 数据处理
采用 Excel 2003 软件进行数据处理和绘图,采
用 SPSS 13郾 0、DPS 9郾 01 统计分析软件进行方差分
析和相关分析.
2摇 结果与分析
2郾 1摇 不同甘蔗 /大豆间作模式中甘蔗产量及产量构
成因子的差异
2郾 1郾 1 间作系统土地当量比和甘蔗产量摇 由表 1 可
以看出,甘蔗 /大豆间作系统的 LER在 1. 36 ~ 2郾 12,
均大于 1,说明甘蔗 /大豆间作能提高单位面积的土
地利用效率,间作优势较明显.甘蔗 /大豆间作系统
中,同一间作模式低氮处理(N1)LER均高于高氮处
理(N2 ),其中,SBN1、SB2N1 的 LER 分别比 SBN2、
SB2N2 高 11郾 0%和 31郾 7% 郾 SB2 间作模式的间作优
势尤为显著,其 LER平均比 SB高 29郾 4% .
摇 摇 甘蔗 /大豆间作系统的产量结果表明(表 1),低
氮(N1)水平下,间作甘蔗产量平均比单作甘蔗产量
高 8郾 7% ;高氮(N2)水平下,间作甘蔗产量平均比单
作甘蔗产量低 18郾 9% ,可见,甘蔗间作的产量优势
在低氮水平下表现更明显.但不同施氮水平、不同种
植模式间的甘蔗产量均无显著差异,所以施氮、间作
对甘蔗产量的影响不显著. 除 SBN2 间作大豆产量
显著高于单作大豆(BB)33郾 9%外,其他高、低氮处
理间作大豆产量与单作大豆产量均无显著差异. 说
明低氮、间作对甘蔗、大豆产量无显著负效应,因此,
在低氮条件下实施甘蔗间作是可行的.
2郾 1郾 2 甘蔗产量构成因子 摇 从表 2 可以看出,间作
模式对甘蔗产量构成因素的影响显著,但施氮水平
对甘蔗产量构成因素无显著影响.同一施氮水平下,
间作与单作甘蔗间的有效茎数、株高、茎径的最大百
分数分别相差24郾 4% 、12郾 3%和8郾 4% ,且差异显
5173 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李志贤等: 甘蔗 /大豆间作减量施氮对甘蔗产量、品质及经济效益的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 1摇 甘蔗 /大豆间作及单作系统的产量与土地当量比
Table 1摇 Yields of intercrops and land equivalent ratio (LER) in sugarcane / soybean intercropping and monoculture systems
施氮水平
N application
rate
间作模式
Intercropping
pattern
甘蔗产量
Sugarcane yield (kg·hm-2)
间作
Intercropped
单作
Monoculture
大豆产量
Soybean yield (kg·hm-2)
间作
Intercropped
单作
Monoculture
土地当量比
LER
N1 SB(1 颐 1) 131740a 125175a 10748郾 3(4299郾 3)ab吟 9284郾 3 1郾 51
SB2(1 颐 2) 140365a 11399郾 6(9119郾 7)ab吟 2郾 12
N2 SB(1 颐 1) 119155a 148090a 12434郾 4(4973郾 8)a吟 1郾 36
SB2(1 颐 2) 121170a 8571郾 0(6856郾 8)b吟 1郾 61
区组 Block ns *
施氮水平 N application ns *
间作 Intercropping ns *
N伊间作 N伊intercropping ns -
种植 Cropping ns -
N伊种植 N伊cropping ns -
间作伊种植 Intercropping伊cropping ns -
N伊种植伊间作 N伊cropping伊intercropping ns -
吟:括号中的值为间作总面积上的大豆籽粒产量,括号外的值为净占面积上的大豆籽粒产量 Values in the parentheses were grain yields of soybean
in total intercropping area, values out the parentheses were grain yields of soybean in net area. ns:差异不显著 Not significant;* P<0郾 05;** P<
0郾 01. 同列不同字母表示差异显著(P<0郾 05) Different small letters in the same column meant significant difference at 0郾 05 level among treatments.
下同 The same below.
著.高、低氮处理间的甘蔗有效茎数、株高、茎粗的最
大百分数分别相差 8郾 7% 、7郾 0%和 3郾 9% ,且均无显
著差异.表明不同种植模式间甘蔗产量构成因素差
异显著,且大于不同氮肥处理间的差异,可见,间作
是影响甘蔗产量的主要因素,其中,间作对甘蔗有效
茎数的影响尤为显著,因此,甘蔗 /大豆间作主要通
过对有效茎数的调控来影响间作甘蔗产量.
2郾 2摇 不同甘蔗 /大豆间作模式中甘蔗生物量累积的
动态
2郾 2郾 1 甘蔗生物量累积动态摇 甘蔗生长前期生物量
增长缓慢,蔗苗下种到 6 月 18 日(143 d)生物量积
累 13郾 8% ~ 16郾 5% ;甘蔗生长中期生物量迅速增
长,6 月 18 日到 8 月 28 日 (60 d) 生物量积累
29郾 8% ~53郾 0% ;生长中期以后(132 d),甘蔗干物
质积累又趋于缓慢,积累量为 33郾 2% ~ 54郾 5% (图
1).方差分析结果表明,收获时单、间作甘蔗各处理
间生物量积累量的差异均不显著(表2),表明施氮
表 2摇 不同种植模式甘蔗产量构成因子
Table 2 摇 Yield components of sugarcane under different
cropping patterns
处理
Treat鄄
ment
有效茎数
Effective
stem number
( ind·hm-2)
株高
Plant
height
(cm)
茎径
Stem
diameter
(cm)
单株生物量
Biomass
per plant
(kg)
SBN1 65500c 277郾 3ab 2郾 80ab 0郾 78a
SB2N1 69000bc 253郾 2b 2郾 78ab 0郾 80a
SBN2 66500c 281郾 0ab 2郾 91a 0郾 69a
SB2N2 63500c 270郾 8ab 2郾 81ab 0郾 67a
SSN1 74500ab 284郾 3ab 2郾 79ab 0郾 68a
SSN2 79000a 297郾 3a 2郾 69b 0郾 75a
水平、间作模式对甘蔗生物量积累均无显著影响.
2郾 2郾 2 甘蔗生物量累积动态模型的特征值 摇 用式
(2)对甘蔗生物量累积进行拟合,得到不同施氮水
平下甘蔗 /大豆不同间作模式的甘蔗生物量动态模
型.从表 3 可以看出,氮素水平对甘蔗 /大豆不同间
作模式的甘蔗生物量理论最大值的影响表现不同,
低氮水平的间作甘蔗生物量理论最大值高于高氮水
平,但低氮水平的单作甘蔗生物量理论最大值低于
高氮水平,不同处理甘蔗生物量理论最大值依次为:
SB2N1>SBN1>SSN2>SBN2>SSN1>SB2N2 .
由表 4 可知,高、低氮水平下,不同种植模式的
甘蔗生物量快速积累期持续时间为:SBN1(99 d) >
SB2N1(75 d) > SSN2 (70 d) > SBN2 (62 d) > SB2N2
(50 d)>SSN1(46 d),快速生长起始期在甘蔗生长的
第 175 ~ 192天,高氮条件下间作甘蔗比单作早6 ~
图 1摇 不同种植模式下甘蔗干物质积累动态
Fig. 1 摇 Dynamics of sugarcane dry matter accumulation under
different cropping patterns.
617 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
图 2摇 不同种植模式下甘蔗干物质积累速率动态
Fig. 2 摇 Dynamics of sugracane dry matter accumulative rate
under different cropping patterns.
8 d,低氮条件下间作甘蔗比单作晚 10 ~ 14 d.甘蔗生
物量快速增长期内最大相对生长速率表现为:低氮水
平下间作低于单作,高氮水平下间作高于单作,其中,
处理 SBN1、SB2N1 的最大相对生长速率分别比 SSN1
低 43郾 6%和 22郾 4%,处理 SBN2、SB2N2 分别比 SSN2
高 3郾 9%和 22郾 0% .以日为时间步长的干物质积累速
率随着生育进程的推进呈单峰曲线(图 2),最大速率
出现在甘蔗生长的第 201 ~ 242 天,SSN1 处理最大速
率出现最早,但其增长速率下降最快.
干物质积累是经济产量形成的基础,甘蔗生物
表 3摇 不同种植模式下甘蔗生物量累积的动态模型
Table 3摇 Dynamic models of sugarcane biomass accumula鄄
tion under different cropping patterns
处理
Treat鄄
ment
干物质累积动态方程
Dynamic models of dry matter accumulation
R2
SBN1 W=0郾 8082 / [1+exp(5郾 6102-0郾 0265t)] 1郾 000**
SB2N1 W=0郾 8397 / [1+exp(6郾 9263-0郾 0351t)] 1郾 000**
SBN2 W=0郾 6867 / [1+exp(7郾 5793-0郾 0419t)] 1郾 000**
SB2N2 W=0郾 6694 / [1+exp(9郾 1454-0郾 0517t)] 1郾 000**
SSN1 W=0郾 6760 / [1+exp(9郾 8886-0郾 0561t)] 0郾 999**
SSN2 W=0郾 7553 / [1+exp(7郾 1553-0郾 0375t)] 1郾 000**
W: 干物质量 Dry matter; t: 生长天数 Growth days.
量积累动态模型分析表明,低氮水平下甘蔗 /大豆间
作模式(SBN1、SB2N1)的甘蔗生物量动态累积特征
参数的协调性优于单作模式(SSN1),有利于甘蔗生
物量的累积与产量形成.
2郾 3摇 不同甘蔗 /大豆间作模式中甘蔗的品质差异
不同施氮水平下间作甘蔗与单作甘蔗各品质指
标间差异均不显著(表 5),表明施氮水平及间作模
式对甘蔗品质影响不显著,即低氮水平下采用甘蔗 /
大豆间作种植模式能保证甘蔗的优质高产.
2郾 4摇 不同甘蔗 /大豆间作系统的经济效益
从表 6 可以看出,甘蔗 /大豆间作系统的经济效
益均高于单作.其中,低氮水平下,处理 SBN1、SB2N1
间作系统的经济效益分别比单作甘蔗 SSN1高
表 4摇 不同种植模式下甘蔗生物量累积模型参数特征值
Table 4摇 Parameters characteristic values of dynamic models of sugarcane biomass accumulation under different cropping
patterns
处理
Treatment
理论最大干物质量(Wm)
Estimated maximum dry
matter
(kg·plant-1)
快速生长起始日( t1)
Beginning day
of rapid growth
(d)
快速生长终止日( t2)
Ending day of
rapid growth (d)
最快生长日 ( tm)
Maximum dry
matter accumulation
day (d)
最大生长速率(vm)
Maximum rate of
dry matter accumulation
(g·plant-1·d-1)
SBN1 0郾 81 192 292 242 5郾 35
SB2N1 0郾 84 188 263 225 7郾 36
SBN2 0郾 69 175 238 207 7郾 19
SB2N2 0郾 67 177 227 202 8郾 65
SSN1 0郾 68 178 225 201 9郾 48
SSN2 0郾 76 183 253 218 7郾 09
表 5摇 不同种植模式下甘蔗的品质差异
Table 5摇 Difference of sugarcane quality under different cropping patterns (%)
处理
Treatment
甘蔗 Plant of sugarcane
蔗糖分
Sucrose
content
纤维分
Fiber
content
糖锤度
Sugar
brix
转光度
Sugar
pol
蔗汁 Sugarcane juice
蔗糖分
Sucrose
content
还原糖分
Reducing sugar
content
视纯度
Apparent
purity
重力纯度
Gravity
purity
SBN1 15郾 50a 9郾 44a 19郾 57a 17郾 55a 17郾 81a 0郾 47a 89郾 69a 91郾 01a
SB2N1 15郾 63a 9郾 10a 19郾 40a 17郾 58a 17郾 84a 0郾 40a 90郾 65a 91郾 97a
SBN2 15郾 54a 9郾 41a 19郾 43a 17郾 56a 17郾 82a 0郾 42a 90郾 33a 91郾 66a
SB2N2 14郾 99a 9郾 46a 19郾 07a 16郾 98a 17郾 26a 0郾 51a 89郾 06a 90郾 51a
SSN1 15郾 63a 9郾 53a 19郾 83a 17郾 73a 17郾 98a 0郾 49a 89郾 40a 90郾 67a
SSN2 15郾 33a 9郾 37a 19郾 40a 17郾 35a 17郾 61a 0郾 49a 89郾 36a 90郾 73a
7173 期摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 李志贤等: 甘蔗 /大豆间作减量施氮对甘蔗产量、品质及经济效益的影响摇 摇 摇 摇 摇 摇
表 6摇 不同种植模式经济效益差异
Table 6摇 Difference of economic benefit under different planting patterns (yuan·hm-2)
处理
Treatment
产出 Output cost
甘蔗
Sugarcane
大豆
Soybean
投入 Input cost
农药
Pesticide
肥料
Fertilizer
人工
Labor
经济效益
Economic
benefit
SBN1 44792 11883 2256 4695 15974 33750
SB2N1 47726 25547 2280 4695 17174 49124
SBN2 40514 14334 2256 5415 14464 32714
SB2N2 41198 20248 2280 5415 14870 38881
SSN1 42561 - 2267 4695 15021 20578
SSN2 50351 - 2267 5415 17771 24898
64郾 0%和 138郾 7% ;高氮水平下,处理 SBN2、SB2N2
间作系统的经济效益分别比单作甘蔗 SSN2 高
31郾 4%和 56郾 2% .可见,减量施氮可有效提高群体
经济效益,不同施氮水平下甘蔗 /大豆 1 颐 2 间作模
式的经济效益尤为显著.甘蔗间作种植条件下,土地
复种指数增加,产投比增大,作物产量和经济收入提
高,因此,甘蔗间作不仅提高了土地利用率,也提高
了间作群体的经济效益.
3摇 讨摇 摇 论
3郾 1摇 甘蔗 /大豆间作优势
本研究得出,甘蔗间作存在间作优势. 甘蔗 /大
豆间作的 LER大于 1,经济效益高于单作 31郾 4% ~
138郾 7% ,因此,间作不仅能提高土地利用率,还能提
高群体的经济效益,不同施氮水平下甘蔗 /大豆 1 颐
2 间作模式经济效益尤为显著.
甘蔗间作系统中,甘蔗与间作物的空间分布、根
系深浅和生育期不同.甘蔗种植行距宽,苗期生长缓
慢,叶面积系数小,对生长条件的要求不高,所以依
据甘蔗、间作物的生物学特性和互利共生的原则,甘
蔗间作能够整合利用土地资源和光热资源,集约利
用时间和空间,提高单位面积产量,从而获得较好的
经济效益和生态效益[4,6] . 但并不是甘蔗间作组合
都能体现间作优势,据 Gana 和 Busari[5]研究表明,
西瓜移栽 4 个月后,与西瓜间作的甘蔗受到极大影
响,间作甘蔗较单作分蘖数减少 200% ,产量减少
36郾 2% ,说明地表覆盖度较大的西瓜植株使甘蔗幼
苗受光减少,从而减少了间作甘蔗的有效分蘖数.因
此,合理的甘蔗间作作为一种高产高效的种植方式,
应符合如下基本原则[16]:1)作物安排主、次分明,互
相兼顾;2)根据间作作物生育期的长短,确定最适
宜的主、间作作物种植期;3)根据间作作物株型、熟
期、劳力及田间管理的实际情况,确定间作方式,以
建立通风透光条件良好的间作群体;4)根据主、间
作作物不同生育阶段的生长特点,采取相应的管理
措施.
3郾 2摇 减量施氮对甘蔗 /大豆间作效应的影响
本研究表明,低氮(N1)水平下间作甘蔗产量比
单作高 5郾 2% ~ 12郾 1% ;高氮(N2)水平下间作甘蔗
产量比单作低 18郾 2% ~ 19郾 5% ,所以,甘蔗 /大豆间
作优势在低氮水平下更明显.
Marchal 和 Vanderleyden[17] 和左元梅等[18] 认
为,根际土壤环境中硝态氮含量较低更有利于刺激
豆科作物通过共生固氮固定更多的大气氮,但硝态
氮浓度过高,既影响根瘤皮层内 O2 的扩散,导致根
瘤呼吸速率和固氮酶活性下降,又会抑制豆科作物
体内信号物质类黄酮的合成和累积,从而抑制根瘤
菌与豆科作物间的识别和侵染,使豆科作物的根瘤
数和根瘤干质量降低.本试验在甘蔗 /大豆共生期,
甘蔗竞争能力强于大豆,在氮肥相对亏缺的条件下,
甘蔗通过种间竞争吸收大豆固定的大气氮来补偿生
长所需,而且较低的硝态氮含量更有利于刺激豆科
作物通过共生固氮作用固定更多的大气氮,因此,低
氮(N1)水平下,甘蔗 /大豆间作系统能充分发挥种
间竞争互补优势,使间作甘蔗产量高于单作甘蔗;在
高氮(N2)水平下,氮肥盈余会抑制甘蔗对大豆的种
间竞争,而且硝态氮浓度过高将减弱大豆固氮作用,
使甘蔗 /大豆间作系统的种间竞争互补作用发挥不
充分,甘蔗生长与单作相比表现为劣势.
3郾 3摇 减量施氮对不同间作模式甘蔗干物质积累动
态的影响
通过研究得出,不同氮素水平及间作模式的甘
蔗总生物量动态积累随生育期的推进符合 Logistic
生长曲线,施肥量、种植模式及气候因子等只影响模
型的特征参数,并不改变其生长模型.
薛晓萍等[19]对棉花的研究表明,初花后棉花生
物量积累的动态也符合 Logistic 生长曲线,而
Koutroubas等[20]对红花的研究表明,花期地上干物
817 应摇 用摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 22 卷
质与后期干物质向籽粒转移量呈线性相关,且年度
间转移系数稳定性较好;杨志彬等[21]定量分析了不
同施氮量对棉花生物量累积特征的影响,结果表明,
施氮量过多或不足均不利于棉株生物量的累积,适
量施氮处理具有快速增长期起始时间早、持续时间
短、最大速率高等特征,有利于棉株生物量的累积.
本研究结果表明,甘蔗生长后期生物量累积对最终
产量影响较大,生产中提高甘蔗生长后期干物质的
积累有利于甘蔗产量的提高,同时也可以通过调整
氮素的投入量来提高干物质生产,从而获得高产.本
试验中,以低氮(N1)水平下甘蔗不同间作模式的生
物量动态积累特征参数最为协调,利于甘蔗生长后
期生物量积累,使间作甘蔗产量高于单作;而高氮
(N2)水平下,甘蔗生长高峰期提前,间作甘蔗由于
前期生长过快,快速生长最大持续期缩短,减缓了后
期干物质的积累,使间作甘蔗产量低于单作.
致谢摇 华南农业大学农学院农场陈益培、陈培寿老师在大田
试验布置及试验地管理中给予支持,广州甘蔗糖业研究所李
奇伟所长在甘蔗品质分析方面提供帮助,在此一并感谢.
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作者简介摇 李志贤,女,1979 年生,博士.主要从事循环农业
研究,发表论文 4 篇. E鄄mail: zhixianlimao@ 163. com
责任编辑摇 张凤丽
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