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Effects of Different Chewing Cane-peanut Intercropping Treatments on Yield, Economic Benefit and Soil Physicochemical Properties

  • LIU Yufeng 1 ,
  • PAN Zengbao 2 ,
  • SU Tianming 1 ,
  • ZENG Chengcheng 1 ,
  • LIANG Zhiheng 1
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  • 1. Agricultural Resources and Environment Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China
  • 2. Nanning Longlian Baomin Chewing Cane Planting Professional Cooperative, Nanning, Guangxi 530299, China

Received date: 2019-05-20

  Request revised date: 2019-11-09

  Online published: 2019-12-20

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Abstract

A one-factor field experiment of randomized block design was carried out to investigate the yield, economic benefit of chewing cane and peanut, as well as the soil physicochemical properties before planting (BP) and after harvest (AH) under different chewing cane-peanut intercropping treatments. Three intercropping treatments including chewing cane-peanut (1:2) intercropping (T2), chewing cane-peanut (1:1) intercropping (T1) and chewing cane mono-cropping (T0) were designed. Compared with T0, chewing cane-peanut intercropping patterns (T2 and T1) had no significant effect on the agronomic traits yield of chewing cane and peanut. Analysis results on the soil physicochemical index before planting (BP) and after harvest (AH) indicated that the chewing cane-peanut intercropping patterns could significantly increase soil organic matter and soil available nitrogen contents, but decrease soil available potassium contents, and the effect of T2 was more obvious than that of T1. The economic benefit of chewing cane-peanut intercropping patterns could significantly increase the total output and economic benefit. The benefits of chewing cane-peanut (1:2) intercropping (T2) was significantly higher than that of chewing cane-peanut (1:1) intercropping (T1). The land equivalent ratio (LER) of chewing cane-peanut intercropping patterns of T2 and T1 was 1.94 and 1.72, respectively. It is suggested that LER of chewing cane-peanut intercropping patterns was significantly higher than that of T0. The correlation analysis of output, cost and profit among the three chewing cane-peanut intercropping patterns showed that chewing cane-peanut intercropping partly increased planting cost, but significantly enhanced the gross output and profit. In conclusion, chewing cane-peanut (1:2) intercropping (T2) had minimal impact on the yield of chewing cane and peanut, and soil physicochemical properties, and also the best economic benefit among the treatments.

Cite this article

LIU Yufeng , PAN Zengbao , SU Tianming , ZENG Chengcheng , LIANG Zhiheng . Effects of Different Chewing Cane-peanut Intercropping Treatments on Yield, Economic Benefit and Soil Physicochemical Properties[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2019 , 40(12) : 2333 -2340 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2019.12.004

果蔗是我国华南地区重要的冬春鲜食消费型甘蔗,具有风味独特、水多汁饱、皮薄肉脆、清脆爽口等特点,并富含人体中必需的微量元素、维生素和氨基酸,具有一定药用价值[1,2]。同时,果蔗还具有单产较高,经济效益显著高于糖料蔗,且不受地区和制糖设备的限制等特点,种植果蔗是蔗区农民致富增收的有效途径之一[1, 3-4]
果蔗生长周期长,苗期生长缓慢,从下种到封行需要90~120 d[5,6];且果蔗的种植行距较宽(100~140 cm)[7],果蔗生长前期对光照、水分、养分需求量不高,果蔗单种土地利用率偏低,单位土地面积产值较低,也影响到蔗农增收和果蔗的扩大再生产。同时,蔗地表面裸露时间长易致杂草生长,降低肥料和灌溉水利用效率,增加人工投入和病虫害防控成本[7]。果蔗间种技术就是利用果蔗前期生长缓慢,在蔗行未封闭情况下,果蔗下种同时按一定行数的比例,间隔种植1种以上作物的栽培技术[6]。在蔗行内间种其他作物,不仅可以达到提高光能利用率、土地利用率和抑制杂草生长的目的[8],还能增加复种指数,改善田间小气候[9],提高土壤肥力和蔗地经济效益[5]
目前糖料蔗间种花生的研究已有较多报道,对糖料蔗生长和产量的影响[10]、培肥地力[11]、肥料利用[12]、经济效益[8, 13]、蔗田杂草和病虫害防控[14]等方面进行大量研究;同时对糖料蔗间种其他豆科经济作物进行了一系列有益探索[5, 8, 10, 13]。但对果蔗间种花生的相关研究鲜见报道,对种植前后的土壤理化性状变化、经济效益和土地利用情况的相关报道就更少。本文以果蔗-花生不同间作处理为研究对象,通过田间试验,探讨果蔗间种花生不同处理对果蔗、花生主要农艺性状和产量的影响,研究了种植前后土壤理化性状的变化,并对果蔗-花生不同间种处理的经济效益和土地利用率进行分析,优选最佳果蔗间种花生栽培方式,为促进果蔗产业可持续发展和果蔗间种技术推广应用提供科学依据和理论参考。

1 材料与方法

1.1 材料

1.1.1 试验地点 试验在广西南宁市邕宁区蒲庙镇广良村龙练坡(N22°42°13°°;E108°31°42°°;海拔:88 m)进行。试验地点属亚热带季风气候,夏长冬暖,干湿季分明,年平均温度21.8 ℃,年均相对湿度80%,年均降水量1650 mm,年均蒸发量1610 mm,年均日照1690 h,历年全年平均无霜期为346 d。供试土壤为第四纪发育红壤,试验地排灌条件良好,前茬作物油菜。
1.1.2 试验材料 供试果蔗品种是广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所选育并提供的果蔗新品种:桂果蔗1号(审定编号:桂审蔗2014004号),该品种植株高大直立,节间长度长,大小均匀,高产、稳产,清甜脆口。供试花生品种是广西壮族自治区经济作物研究所选育并提供的花生品种:桂花871,生育期120 d。

1.2 方法

1.2.1 田间试验设计 试验采用果蔗-花生间种栽培处理单因素试验设计。试验设置3种果蔗-花生间种栽培处理。处理1:1行果蔗间种2行花生(T2);处理2:1行果蔗间种1行花生(T1);处理3:果蔗单种(T0),对照。
试验采取随机区组设计,3次重复,试验共计3个区组9个试验小区,所有试验小区呈3行纵向排列。小区长为14.0 m,宽为3.0 m,小区面积为42.0 m2。试验区域总面积为378 m2
1.2.2 种植与施肥管理 果蔗-大豆间作采取畦沟处理(图1),花生种植在畦面,畦宽90 cm;花生种播种在畦面上,人工开挖的播种沟(宽×深:15 cm×10 cm)内。果蔗种植在种植沟(宽×深:30 cm×20 cm)内。花生收获后剩余茎秆还田于蔗行,并施肥培土。原种植花生的畦面开沟进行果蔗灌溉。其他田间管理按果蔗高产栽培技术要求[15]进行。
图1 果蔗-花生不同间种处理栽培示意图

Fig. 1 The cropping schematic diagram for different chewing cane-peanut intercropping treatments

果蔗行距120 cm,每试验小区种植2行,每行下种97段双芽果蔗种茎。花生行距30 cm,株距15 cm,每行种76穴,每穴播种花生1颗。T2和T1处理1行果蔗分别种植2行和1行花生,T2处理花生行距为30 cm,T1处理花生种植在蔗行正中间。果蔗2018年3月16日下种,2019年1月4日收获,生育期304天;花生2018年3月21日播种,2018年7月31日收获,生育期132天。
果蔗于2018年3月16日按10 kg/667 m2(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)复合肥和5 kg/667 m2钙镁磷肥施用种肥。果蔗种肥施用在种植沟内,然后覆盖细土,果蔗种茎下种并覆地膜。花生于2018年4月13日按5 kg/667 m2(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)复合肥进行一次施肥并培土。2018年7月31日花生收获后,花生茎干还田埋入蔗行中并结合果蔗培土进行追肥,按50 kg/667 m2(N∶P2O5∶K2O=15∶15∶15)复合肥进行1次果蔗追肥。
1.2.3 分析项目与方法 (1)果蔗农艺指标和产量分析。果蔗收获前调查各试验小区果蔗株高、有效茎数、茎径和单株茎重等4项农艺指标。具体测定方法:每小区随机调查果蔗15株;株高为果蔗砍伐后从根基部到最高可见肥厚带的距离,使用直尺测量;茎径为植株中部节间中间正对芽方向两侧的直径,使用游标卡尺测量;株高超过1.3 m以上的植株数即为有效茎数;削去果蔗蔗叶和尾梢后的茎干质量为单株茎重。果蔗收获时计算试验小区果蔗的实际产量,并折算为果蔗单位面积公顷产量。
(2)花生农艺指标和产量分析。花生收获前,各试验小区随机拔取5株花生植株进行考种,测定花生株高、单株分支数、单株饱果数、单株荚果重等4项花生农艺指标,并计算饱果率。收获时测定试验小区花生实际产量,并折算为花生单位面积公顷产量。
(3)土壤理化性状分析。果蔗种植前(before plant,BP)和果蔗收获后(after harvest,AH),分别按5点“S”型采样法分别采集各试验小区20 cm深度的土壤耕层土样。土样采集混合后按四份法取样,风干后对各试验小区土壤样品进行pH、电导率(EC)、有机质含量、全氮、全磷、全钾、碱解氮、速效磷和速效钾等9项土壤理化指标进行测定。
(4)经济效益分析。调查3种果蔗-花生间种处理的经济效益情况,包括果蔗产值、花生产值、总产值、成本和利润等5项指标,对3种果蔗-花生间种处理的经济效益进行分析。主要计算公式如下:
产值=单位面积产量×产品市场价格
总产值=果蔗产值+花生产值
成本=种苗成本+肥料成本+农药成本+人工成本
利润=总产值-总成本
果蔗、花生价格按2018年当季市场价格计算,其中果蔗价格按1200元/t,花生价格按8 元/kg分别折算相应的单位面积产值。种植成本包括种苗、肥料、农药和人工等4部分费用组成,果蔗种苗按960元/667 m2进行计算,花生种苗费按96元/667 m2进行计算。肥料、农药按实际购买价格计算。由于花生种植管理投入较少,人工成本按当地平均水平2000元/667 m2进行计算。
(5)土地当量比测算 土地当量比(land equivalent ratio,LER)用于衡量间作处理的优劣[5, 16],计算公式如下:
LER=$\frac{{{Y}_{\text{ib}}}}{{{Y}_{\text{sb}}}}+\frac{{{Y}_{\text{is}}}}{{{Y}_{\text{ss}}}}$
式中:YibYis分别为间作果蔗和花生单位面积产量;YsbYss分别为单作果蔗和单作花生单位面积产量。若LER>1,表明间作存在优势;若LER<1,为间作不存在优势。

1.3 数据处理

采用Microsoft Excel 2010软件和IBM SPSS 24.0软件对数据进行统计分析。对3种果蔗-花生间种处理的果蔗、花生农艺指标和产量,种植前后土壤理化指标和经济效益进行单因素方差分析;并对不同间种处理的果蔗产值、花生产值、总产值、成本和利润进行相关分析。使用Origin 2019软件对种植前后土壤理化性状变化和土地当量比进行统计作图。

2 结果与分析

2.1 果蔗-花生不同间种处理对果蔗产量的影响

表1可知,3种果蔗-花生间种处理间对果蔗茎径、单株茎重和产量无显著性差异。间种处理果蔗株高均高于果蔗单种处理,而间种处理有效茎数却低于单种处理。T2、T1处理果蔗株高分别较对照T0株高增加了5.1%和19.0%;T2和T1处理的单株茎重高于对照T0单株茎重的5.8%和22.6%。果蔗-花生间种处理(T2、T1)有效茎数分别较果蔗单种处理T0降低6.3%和16.7%。果蔗产量在T2与T0之间无明显差异,而T1果蔗产量较T0增加了3.1%。试验结果表明果蔗-花生间种对果蔗产量没有负面影响,反而部分增加果蔗产量,其中T1处理果蔗增产幅度较大,产量达到了111.6 t/hm2
表1 不同果蔗-花生间种处理下的果蔗农艺性状和产量

Tab. 1 Agronomic traits and yield of chewing cane for different chewing cane-peanut intercropping treatments

处理
Treatment
株高
Height/cm
有效茎
Millable stalks/(104 plant·hm-2)
茎径
Stem diameter/mm
单株茎重
Weight of stem/(kg·plant-1)
产量
Yield/(t·hm-2)
T2 203.7±17.6b 4.5±0.8ab 30.6±3.8a 1.45±0.36ab 108.3±7.6a
T1 230.6±15.6a 4.0±0.8b 31.3±2.4a 1.68±0.34a 111.6±5.7a
T0 193.8±21.3b 4.8±1.7a 30.8±4.0a 1.37±0.41b 108.3±8.3a

Note: Different lowercase letters in the same column meant significant difference among treatments (P<0.05).

注:同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。

2.2 果蔗-花生不同间种处理对花生产量的影响

不同果蔗间种花生处理对花生农艺性状和产量影响分析发现,T2和T1的花生株高、单株分支数和单株饱果数之间无显著性差异,而T2处理单株荚果重、饱果率和百果重较T1分别降低11.0%、7.3%和2.8%(表2)。T2处理的花生单产较T1增加了3.6%,但2种间种处理间花生产量差异未达到显著性水平。
表2 不同果蔗-花生间种处理下的花生农艺性状和产量

Tab. 2 Agronomic traits and yield of peanut for different chewing cane-peanut intercropping treatments

处理
Treatment
株高
Height/cm
单株分支数
The number of branch per plant
单株饱果数
Number of full fruits per plant
单株荚果重
Pod weight per plant/g
饱果率
Full pod
rate /%
百果重
100-pod
weight /g
产量
Yield/(kg·hm-2)
T2 31.8±3.6a 10.7±1.6a 10.2±1.3a 21.8±1.8b 75.4±5.3b 109.4±6.7b 2311.2±75.8a
T1 32.7±3.3a 11.2±2.7a 10.5±2.1a 24.5±2.2a 81.3±2.4a 112.5±7.8a 2231.0±56.8a
T0

Note: Different lowercase letters in the same column meant significant difference among treatments (P<0.05).

注:同列数据后不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。

果蔗间种1行花生(T1)处理花生的株高、单株分支数、单株饱果数、单株荚果重、饱果率和百果重等6项农艺性状指标高于果蔗间种2行花生(T2)的各项指标,这是由于果蔗行间只间种1行花生对土壤地力、肥、水的竞争压力低于果蔗间种2行花生的处理。而在相对接近的土地面积上由于间种量的增加,而导致T2的花生产量要高于T1的花生产量。

2.3 果蔗-花生不同间种对土壤理化性状的影响

种植前和收获后土壤理化性状变化表明,果蔗-花生间种处理(T2、T1)等土壤pH与对照T0相比较,T2处理土壤pH增高了1.8%,而对照T0处理却下降了3.7%(图2)。3种果蔗-花生间种处理下土壤EC在收获后均较种植前有大幅度增加,T2、T1和T0的土壤EC值收获后较种植前分别增加了50.8%、133.1%和434.8%,均达到了显著水平(P<0.05),其中T1和T0收获后EC较种植前的增幅达到了极显著水平(P<0.01)。果蔗-花生间种处理(T2、T1)土壤有机质含量,种植前后均不同程度增加了21.0%和16.9%,并达到了显著水平(P<0.05),而对照T0土壤有机质含量收获后较种植前下降了2.4%。就种植前和收获后土壤全N、全P、全K含量变化而言,果蔗间种处理和果蔗单种处理均一定幅度波动,T2、T1处理土壤全N含量收获后较种植前分别增加了5.3%和2.7%,而T0处理土壤全N含量收获后较种植前则降低了0.9%。T2、T1处理土壤全P含量收获后较种植前分别增加了5.5%和1.4%,而T0处理则降低了4.1%。3种处理土壤全K含量,收获后较种植前均不存在显著差异,但果蔗-花生间种处理(T2、T1)土壤全K含量收获后较种植前分别增加了8.9%和2.9%,而对照果蔗单种处理(T0)土壤全K含量收获后较种植前降低了3.0%。收获后较种植前,3种果蔗-花生间作处理土壤碱解N含量均有显著性增加(P<0.05),其中T2、T1和T0处理下,收获后土壤碱解N较种植前分别增加了72.0%、92.6%和36.5%,其中T2、T1的增幅达到了极显著水平(P<0.01)。T1处理土壤速效P含量收获后较种植前增加了22.3%,果蔗单种处理T0土壤速效P含量收获后较种植前降低了18.9%,二者均达到了显著水平(P<0.05)。间种处理下,土壤速效K含量在收获后较种植前均显著下降,其中,T2、T1、T0处理土壤速效K含量收获后较种植前分别降低了60.0%、40.1%和19.2%,其中T2处理土壤速效K降幅达到了极显著性水平(P<0.01)。
图2 果蔗-花生不同间种处理种植前与收获后土壤理化性状变化

*和**分别表示差异显著(P<0.05)或差异极显著(P<0.01)。

Fig. 2 Changes of soil physicochemical properties on different chewing cane-peanut intercropping treatments before plant and after harvest

#x0002A; and ** indicate significant difference (P<0.05) and extremely significant difference (P<0.01), respectively.

果蔗-花生间种对土壤pH无明显影响,而果蔗单种土壤存在酸化趋势。土壤EC在果蔗单种处理下,收获后较种植前有较大幅度增加。果蔗-花生间种无论是间种2行还是1行,均能显著提高土壤有机质含量。果蔗-花生间种土壤全N、全P和全K含量收获后较种植前均有一定程度增加,而T0处理土壤全N、全P和全K含量表现出下降。间作处理(T2、T1)和对照T0收获后碱解N含量较种植前均有增加,其中2种间种处理均达到了极显著水平。速效P含量在T1处理中,收获后较种植前有显著性增加(P<0.05),而T0处理收获后土壤速效P含量较种植前却出现了显著性下降(P<0.05)。间种处理(T2和T1)的土壤速效K含量收获后较种植前均出现显著性下降(P<0.05),而果蔗单种处理下土壤速效K含量收获后较种植前降幅却没有到达显著水平。

2.4 果蔗-花生不同间种处理经济效益比较与经济效益构成因子间相关分析

不同间作处理经济效益比较可知(表3),果蔗-花生间作处理(T2、T1)花生产值、果蔗产值、总产值、成本和利润均不同程度高于对照果蔗单种处理(T0),在果蔗产值、总产值、成本和利润上均达到了显著水平(P<0.05)。果蔗-花生间作处理之间,T2和T1除在果蔗产值上存在差异外(P<0.05),花生产值、种植总产值、种植成本和利润间存在不显著差异。T2、T1处理的总产值、成本和利润分别较T0增加了14.2%和1.8%、34.4%和16.8%、0.9%和42.6%,而T2处理的花生产值、成本分别较T1处理增加3.6%和0.9%,T2处理果蔗产值、总产值和利润则较T1分别降低了3.0%、2.2%和5.7%。分析结果表明,果蔗间种花生对花生产值、果蔗产值均无明显影响;果蔗间种花生在小幅度增加种植成本的情况下,能显著性增加利润。
表3 果蔗-花生不同间种处理的产值、成本和经济效益

Tab. 3 Output, cost and profit for different chewing cane-peanut intercropping treatments

处理
Treatment
花生产值
Peanut output/
(yuan∙hm-2)
果蔗产值
Chewing cane output/
(yuan∙hm-2)
总产值
Total output/
(yuan∙hm-2)
成本
Cost/
(yuan∙hm-2)
利润
Profit/(yuan∙hm-2)
T2 18 490a 129 960b 148 450ab 81 840a 66 610b
T1 17 848a 133 920a 151 768a 81 120ab 70 648a
T0 129 960b 129 960b 80 400a 49 560c

Note: Different lowercase letters in the same column meant significant difference among chewing cane-peanut intercropping treatments (P<0.05).

注:同列数据后不同小写字母表示在0.05水平差异显著(P<0.05)。

表4可知,总产值与果蔗产值、花生产值呈极显著正相关(P<0.01),依据相关系数、相关性大小:果蔗产值>花生产值。成本与果蔗产值、花生产值和总产值均呈显著正相关(P<0.05),其中与花生产值和总产值的相关性达到极显著水平(P<0.01),相关性大小:花生产值>总产值>果蔗产值。利润与果蔗产值、花生产值、总产值和成本均存在极显著正相关性(P<0.01),相关性大小:总产值>果蔗产值>花生产值>成本。
表4 果蔗-花生不同间种处理下产值、成本与利润的相关分析结果

Tab. 4 Correlation analysis on productive value, cost and profit for different chewing cane-peanut intercropping treatments

项目
Items
果蔗产值
Chewing cane output
花生产值
Peanut output
总产值
Total output
成本
Cost
利润
Profit
果蔗产值 1
花生产值 0.71* 1
总产值 0.94** 0.91** 1
成本 0.76* 0.93** 0.90** 1
利润 0.95** 0.90** 1.00** 0.89** 1

Note: * and ** indicate significant correlation (P<0.05) and extremely significant correlation (P<0.01), respectively.

注:***分别表示显著相关(P<0.05)和极显著相关(P<0.01)。

分析结果表明,总产值与花生产值、果蔗产值呈显著正相关,且受果蔗产值影响更明显。成本与花生产值、果蔗产值与总产值呈显著正相关,花生产值对成本影响较大。利润与果蔗产值、花生产值、总产值和成本呈显著正相关,受总产值和花生产值影响最大。这表明果蔗-花生间种虽然部分增加种植成本,却提高总产值和利润,这也从侧面说明了,在3种试验处理中,果蔗间种花生越多,产值越多,效益越高,也说明1行果蔗间种2行花生(T2)处理的经济效益更好。

2.5 果蔗-花生不同间种处理土地当量比分析

就土地当量比而言(图3),果蔗-花生间作处理(T2、T1)的LER(1.94、1.72)分别高于对照T0的(0.83)133.7%和107.2%,均达到显著水平(P<0.05);且T2、T1LER均大于1.0,而对照T0LER低于1.0。间作处理间,T2处理的LER高于T1处理的12.8%。分析结果进一步说明,果蔗间种花生处理具有明显的间种优势,土地利用率要高于果蔗单种处理(T0),且T2间种处理土地利用率要高于T1
图3 果蔗-花生不同间作处理下的土地当量比

不同小写字母表示不同处理间差异显著(P<0.05)。

Fig. 3 Land equivalent ratio for different chewing cane-peanut intercropping treatments

Different lowercase letters meant significant differences among treatments (P<0.05).

3 讨论

3.1 果蔗-花生不同间种处理对果蔗、花生产量的影响

杨文亭等[6]发现甘蔗-大豆间作处理下的甘蔗茎粗和单株产量均显著大于甘蔗单作。本研究中果蔗间种花生对果蔗产量构成因素中的株高、茎径、有效茎数有一定影响,果蔗-花生间种处理(T2、T1)株高和有效茎数有一定程度下降,而茎径和单株茎重有一定程度增加。本研究结果与杨文亭的研究结论相一致。吴才文等[10]研究指出,甘蔗进行间种可造成甘蔗大幅减产。而潭裕模等[13]却指出,合理的甘蔗间种大豆处理下,间种对甘蔗生长和产量无明显影响,但间种不合理会对甘蔗产生负面影响。Singh等[17]通过2年的研究也发现甘蔗-扁豆间作均能够保持甘蔗产量。在本研究中发现果蔗产量在果蔗间种花生处理与对照果蔗单种处理间没有明显差异,且T1处理果蔗产量还高于T0处理的果蔗产量3%,这与谭裕模等[13]、Singh等[17]的研究结果基本一致。因此可认为果蔗间种花生,果蔗增产与否主要取决于果蔗花生的间套种处理合理性,在合理间种条件下不仅不会造成果蔗减产,还可起到一定增产的效果。
在本研究中,果蔗间距均为1.2 m,T2处理花生虽然在株高、单株分支数、单株饱果数、单株荚果重、饱果率和百果重略低于T1处理,但T2处理的花生产量仍高于T1处理的产量,这与T2处理下花生水肥竞争大于T1处理的花生单行种植处理有关,而种植面积没有明显增加的情况,T2处理花生产量仍高于T1处理花生产量,这也与韦贵剑等[7]研究结论相一致。

3.2 果蔗-花生不同间种处理对土壤性状的影响

间作处理中由于不同作物对养分的需求不同,对养分的竞争能力不同,到达吸收养分峰值的时间不同,成熟期不同,根系生理生化特征不同,扎根深度和根系分布不同,因此可以利用不同土壤层次、区域和不同形态的养分,能降低作物间的竞争作用,促进间作根际养分利用优势的形成[18]。果蔗-花生间作处理中,由于果蔗与花生扎根深度和根系分布的不同,使2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。间作花生收获后,花生秸秆还田,果蔗生育期长,有足够的时间分解花生秸秆,实现养分循环利用,保持土壤养分和微生物生物量,增加了土壤有机质含量,促进土壤团粒结构的形成,有利于果蔗均衡利用养分及培肥地力,这让实现高产、稳产、高效、可持续的果蔗间种花生栽培模式具有可行性。
本研究果蔗间种花生模式中,种植前和收获后土壤pH均无明显差异,有机质含量有一定幅度增加,土壤碱解氮、速效磷含量也有较大幅度增加。花生通过根瘤菌固定空气中的氮素,并主要贮藏在植株中,在生长期内把固定的氮素释放到土壤中供果蔗生长应用的可能性较小,通过茎叶还田可增加土壤速效养分和有机质。孟庆宝等[19]研究发现甘蔗间种大豆则有利于降低相应养分含量的下降幅度,提高有机质含量。说明合理的间种可以维持土壤肥力和保持地力。Bokhtiar等[20]研究表明,与甘蔗单作相比,甘蔗间作马铃薯后消耗的土壤养分相对减少,间作土壤有机质提高3.3%,土壤有效钾含量提高6.9%。吴建明等[21]的研究发现甘蔗间种大豆进行培土管理和大豆的固氮作用,增加了土壤养分。本研究结果与其结论基本一致。而间作处理下土壤速效钾的下降,与花生喜钾,种植花生消耗速效钾有关。果蔗单种处理中,土壤EC值大幅度增加,与土壤养分消耗相对较少有关。

3.3 果蔗-花生不同间种处理对经济效益的影响

农业生产是以高产、高效为目的的生产活动和经济活动,经济效益高低是衡量农业活动成功与否的重要标准[22]。果蔗-花生间种处理的果蔗产值与果蔗单种处理没有明显差异。2种间种处理间,花生产值差异也不明显,但T2和T1间种处理利润分别66 610 元/hm2和70 648 元/hm2,利润分别比对照T0处理增加了34.4%和42.6%。通过产值、成本和利润的相关分析表明,花生产值、果蔗产值与利润均呈正相关,且花生产值的影响效果更为明显,这也从侧面说明了果蔗间种花生的经济效益更好。这与李志贤等[5]、谭裕模等[13]的研究结果一致。在本研究中通过土地当量比分析,发现T2、T1处理的土地当量比分别为1.94、1.72,而果蔗单种T0的土地当量比只有0.83,进一步证明了T2处理在3种试验间种模式中具有更大的优势。果蔗间作花生土地复种指数增加,作物产量和经济收入提高,因此,果蔗间作花生不仅提高了土地利用率,也提高了间作群体的整体经济效益。

4 结论

试验结果表明,果蔗-花生间种对果蔗产量无明显影响,果蔗间种花生对土壤pH无显著影响,能显著增加土壤有机质含量,增加土壤碱解N含量并降低土壤速效K含量。间种处理单位面积经济效益较单种增加30%~40%,T2处理效果更为明显。综合分析3种果蔗-花生间种模式对果蔗、花生产量、经济效益和土壤的影响,1行果蔗间种2行花生(T2处理)对果蔗、花生产量和土壤影响较小,土地利用率和经济效益最优的间种处理,是一种值得推广应用的果蔗-花生间种模式。
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