Experimental study and Economic Benefit Analysis of Different Green Manures Intercropping and Green Manure Returning in Newly Planted Sugarcane

SU Lirong; TAN Yumo; HE Tieguang; QIN Fang; LI Qin; ZENG Chengcheng; LI Zhongyi; TANG Hongqin; WEI Caihui; DONG Wenbin

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.020

2021 , Vol. 42 >Issue 3: 747 - 753

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.020

Plant Cultivation, Physiology & Biochemistry

Experimental study and Economic Benefit Analysis of Different Green Manures Intercropping and Green Manure Returning in Newly Planted Sugarcane

SU Lirong ,
TAN Yumo ,
HE Tieguang ^,^* ,
QIN Fang ,
LI Qin ,
ZENG Chengcheng ,
LI Zhongyi ,
TANG Hongqin ,
WEI Caihui ,
DONG Wenbin

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Agricultural Resources and Environmental Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning, Guangxi 530007, China

*HE Tieguang,E-mail：tghe118@163.com

Received date: 2020-04-18

Request revised date: 2020-05-08

Online published: 2021-03-25

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Abstract

In order to study the effect of intercropping green manure and green manure returning to the fields on sugarcane growth and the substitution of chemical fertilizer under the condition of reducing fertilizer application, six treatment was designed, including conventional fertilization (CK), chemical fertilizer reduction 25% + 12% nutrient equivalent mung bean green manure return to field + 13% nutrient equivalent organic manure(H-LY), chemical fertilizer reduction25% + full mung bean green manure return to field (H-LQ), chemical fertilizer reduction 25% +25% nutrient equivalent organic manure (H-Y), chemical fertilizer reduction 25% +25% nutrient equivalent black bean green manure return to field(H-HD), chemical fertilizer reduction 25% +full black bean green manure return to field(H-HQ). The results showed that intercropping mungbean green manure and black bean green manure reduced the tillering and total seedling number of sugarcane, and the leaf width of sugarcane was reduce by intercropping with black bean green manure. There were no difference on the yield and economic benefit between conventional fertilization (CK), chemical fertilizer reduction 25% +12% nutrient equivalent mung bean green manure return to field +13% nutrient equivalent organic manure(H-LY), chemical fertilizer reduction25% + full mung bean green manure return to field (H-LQ), chemical fertilizer reduction 25% +25% nutrient equivalent organic manure(H-Y). But intercropping black bean green manure return to the field resulted in reduced sugarcane yield and economic benefit. Considering all aspects of sugarcane yield, economic benefit, resource consume and land capacity improvement, sugarcane intercropping mung bean green manure returned to the field is a model worth popularizing,it could replace 25% of sugarcane chemical fertilizer.

Key words： sugarcane; intercropping; fertilizer reduction; green manure; green manure returning to fields

Cite this article

SU Lirong , TAN Yumo , HE Tieguang , QIN Fang , LI Qin , ZENG Chengcheng , LI Zhongyi , TANG Hongqin , WEI Caihui , DONG Wenbin . Experimental study and Economic Benefit Analysis of Different Green Manures Intercropping and Green Manure Returning in Newly Planted Sugarcane[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2021 , 42(3) : 747 -753 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2021.03.020

广西是中国最大的糖蔗生产区,近年来甘蔗种植面积均保持在100万hm²左右^[1,2]。目前,广西甘蔗每公顷施用N 400~800 kg,P₂O₅150~ 300 kg和K₂O 250~500 kg,肥料用量是巴西的3~ 10倍^[3,4]。多年来,由于大量施用化肥,特别是偏施氮肥,广西蔗地土壤性状严重恶化,主要表现为酸性大^[5]、养分不平衡^[6,7]、有机质含量低^[8]、板结等。同时大量施肥,导致甘蔗化肥当季利用率较低。有研究表明,广西甘蔗对氮、磷、钾肥利用率仅为21.2%、11.6%、21.1%,远低于一些发达国家,如氮肥利用率上,巴西高达60%,阿根廷为70%,美国、墨西哥为40%^[9]。过多肥料的施用,不仅过分地消耗不可再生的资源,还会对生态环境造成严重威胁。利用绿肥提高肥料利用率,降低化肥用量,形成和维持友好的土壤生态,降低生产成本等方面,前人做了大量的工作。王建红等^[10]的研究表明,紫云英翻压量在60 t/hm²时可提高氮、磷、钾的养分农学利用效率。肖嫩群等^[11]的研究表明,施用绿肥可以提高木薯产量36%~158%。此外,绿肥还能提高微生物数量^[12]和活性,活化富集土壤中矿质养分^[13],更新土壤腐殖质,增强植物根系土壤酶活性^[14],提高土壤有机质及土壤养分含量^[15],改善土壤理化性状^[16]、增强土壤通气、保水和保肥能力^[17],缓解连作障碍^[18],增加田块土壤耕层厚度等。

甘蔗种植行距大多为120 cm,其前期生长缓慢,从种植到封行需要3~4个月,如在生长前期间种生育期短的绿肥作物,既可增加复种指数,提高光能利用,还能抑制杂草的生长,通过翻压绿肥还能培肥地力。为了响应国家化肥零生长的号召,探讨多途径有机肥替代部分无机肥的技术。本研究在前期研究的基础上,选用2个株型和生长期比较适宜与甘蔗间作的绿肥品种与甘蔗进行间种,探讨绿肥压青还田和有机肥不同组合施用对甘蔗生长的影响及替代25%的甘蔗无机化肥的可能性,以期为广西区域绿肥资源在甘蔗生产上的进一步利用提供参考依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 材料

试验在广西隆安县农科所农场进行,前造作物为甘蔗,试验地土壤为赤红壤,其基本理化性状为：全氮1400 mg/kg（w）,全磷500 mg/kg（w）,全钾960 mg/kg（w）,有机质27.4 g/kg,pH 4.61,速效氮93.0 mg/kg,速效磷24.6 mg/kg,速效钾269.2 mg/kg。

供试甘蔗品种为‘桂糖49号’,该品种为高糖品种。供试绿豆为广西农业科学院农业资源与环境研究所选育的粮肥兼用绿豆品种‘桂绿豆3号’,黑豆品种刚完成选育,还未通过鉴定。供试肥料为尿素（N=46%）、氯化钾（k₂O=60%）和钙镁磷肥（P₂O₅=18%）、有机肥（康富来生物有机肥,有机质含量45%,N+P₂O₅+K₂O=5%）。

1.2 方法

1.2.1 试验设计为了探讨有机肥替代25%的甘蔗无机化肥的可能性,试验设计等量营养元素替代（处理2和处理5）和全量还田替代（处理3和处理6）2种模式。等营养元素替代处理中,根据绿肥田间生物量和养分含量,调节有机肥用量。当田间生产的绿肥总营养元素含量达到减施的25%的化肥总养分当量时,以绿肥当量替代减施的化肥;当田间生产的绿肥总营养元素含量未达到甘蔗减施25%化肥养分当量时,以有机肥补足以替代减施的化肥。根据各种绿肥田间生长情况,试验设6种种植施肥处理,见表1。处理1（CK）：常规施肥;处理2（H-LY）：化肥减施25%+12%营养元素当量绿豆绿肥还田+13%营养元素当量有机肥;处理3（H-LQ）：化肥减施25%+全量绿豆绿肥还田;处理4（H-Y）：化肥减施25%+25%营养元素当量有机肥;处理5（H-HD）：化肥减施25%+25%营养元素当量黑豆绿肥还田;处理6（H-HQ）：化肥减施25%+全量黑豆绿肥还田。

表1 试验处理及N、P₂O₅、K₂O施用量

Tab. 1 N, P₂O₅, K₂O dosage in treatments kg·hm^‒2

处理 Treatment	甘蔗N, P₂O₅, K₂O总施肥量 Total N, P₂O₅, K₂O fertilizer rate of sugarcane			施肥种类及用量 Amount of fertilizers
处理 Treatment	N	P₂O₅	K₂O	尿素Urea	钙镁磷肥 Calcium magnesium phosphate	氯化钾 Potassium chloride	5%有机肥 Organic fertilizer
CK	330	255	360	717	1417	600
H-LY	247.5	191.25	270	538	1063	450	2363
H-LQ	247.5	191.25	270	538	1063	450
H-Y	247.5	191.25	270	538	1063	450	4725
H-HD	247.5	191.25	270	538	1063	450
H-HQ	247.5	191.25	270	538	1063	450

根据间作豆肥的生长量,试验处理及施肥量见表1。甘蔗基肥和追肥比例：基肥为25%氮肥、100%磷肥、40%钾肥;追肥为75%氮肥、0%磷肥、60%钾肥。1.2.2 试验步骤按表1的6种甘蔗种植模式设置6个试验处理,试验按随机区组排列,重复3次。每个小区种植5行,行长10 m,行距120 cm,小区面积60 m²。甘蔗种植沟宽50 cm,深30 cm,种植前在沟内施用基肥,肥料与土壤拌均匀后下种。实验步骤为：（1）甘蔗下种。下种日期2019年3月22日。选择饱满全茎种甘蔗作为种茎,蔗种按品字形摆放。每667 m²下种量为2750个双芽段,盖土层厚3~5 cm。（2）间作绿肥下种。绿/黑豆下种时间2019年4月11日,间作绿肥的时期依据前期研究结果而定^[19]。间种种植方式为2行甘蔗行间间作2行绿/黑豆,甘蔗与绿/黑的行间为45 cm,绿/黑与绿/黑的行间距为30 cm,绿肥穴间距为20 cm,每穴点播3~4颗种子。（3）田间试验数据检测。2019年4月29日调查甘蔗出苗率;2019年5月23日调查甘蔗的分蘖率;2019年6月23日调查甘蔗+1叶叶片的长和宽,叶片宽以叶最宽处为准,2019年7月22日调查甘蔗总苗数;自2019年6月至2019年11月,于每月的20~26日测定一次甘蔗株高,株高以地面到甘蔗+1叶叶耳的高度为准。（4）追肥及田间管理。2019年6月11日集中追施氮磷钾肥于离甘蔗根部5 cm处,并进行大培土。（5）绿肥植株样品处理。2019年6月8日,随机从甘蔗行间采取具有代表性的绿豆植株整株（包括根、茎、叶）约2 kg/小区,实验室自来水洗净并用蒸馏水润洗,晾干水后称鲜重并记录。接着把绿豆植株砍成2 cm的段,混合均匀后取300 g样品于烘箱中105 ℃杀青30 s,再65 ℃烘至恒重,称重并记录。最后粉碎至粉末,备测定氮、磷、钾含量。（6）间作绿肥产量测定及压青。2019年6月11日,在甘蔗施完氮磷钾肥以后,将同一小区内所有的豆肥茎秆拔起,称全重,根据试验处理要求保留相应的绿肥量在小区内;再将绿肥均匀覆盖在甘蔗行上,最后覆土10 cm。（7）蔗茎产量测定。2019年12月15日,按小区分别收获甘蔗,按照糖厂进场要求处理蔗茎,小区单独称重。1.2.3 项目测定绿肥植株氮、磷、钾含量分别按H₂SO₄-H₂O₂消煮-凯氏定氮法、H₂SO₄-H₂O₂消煮‒钼抗比色法、H₂SO₄-H₂O₂消煮‒火焰光度法进行测定^[20]。

1.3 数据处理

试验数据采用Microsoft Excel 2007软件整理,采用SPSS 19.0软件进行统计分析,3个均数间的差异显著性检验采用Duncan’s多重比较法;2种绿肥生物产量及养分含量比较采用独立样本T检验法。

2 结果与分析

2.1 间作绿肥生长情况

如表2所示,在甘蔗行间间作绿豆绿肥的鲜草产量为15835.5k g/hm²,其富集的N、P₂O₅、K₂O养分分别为68.1、19.6、99.6 kg/hm²。间作黑豆绿肥的鲜草产量达23401.2 kg/hm²,显著高于绿豆绿肥（t=‒4.213）。黑豆绿肥富集的N、P₂O₅、K₂O养分分别达到115.4、26.3、121.5 kg/hm²,均显著高于绿豆绿肥（t_N=‒5.648,t_P2O5=‒3.166,t_K2O=‒2.141）。由此可见,绿肥生物量的大小直接决定其还田养分摄入的大小。通过与表1的甘蔗施肥量比较,间作2种绿肥能富集到甘蔗常规N施用量的1/5~1/3,P₂O₅施肥量的1/10,K₂O施用量的1/4~1/3。

表2 不同绿肥间作模式下绿肥产量及养分含量

Tab. 2 Yield and nutrient content of green manure in different intercropping modes kg·hm^‒2

间作组合 Intercropping mode	绿肥产量 Yield of green manure	绿肥养分含量 Nutrient content of green manure
间作组合 Intercropping mode	绿肥产量 Yield of green manure	N	P₂O₅	K₂O
甘蔗间作绿豆绿肥	15835.5±1129.3^b	68.1±5.1^b	19.6±1.5^b	99.6±7.5^b
甘蔗间作黑豆绿肥	23401.2±1340.1^a	115.4±6.6^a	26.3±1.5^a	121.5±7.0^a

	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）。
	Note：Different small letters after data in same column indicate significant difference (P<0.05).

2.2 不同处理对甘蔗前期生长特性的影响

由表3可以看出,间作与否对甘蔗的出苗没有显著影响。而间作对甘蔗分蘖影响的大小因绿肥种类的不同而不同。如表3,间作黑豆绿肥显著降低了甘蔗的分蘖率,较不间作的常规CK处理降低了33.44%~33.70%,而间作绿豆绿肥对甘蔗分蘖的影响较小。从7月份的甘蔗总苗数看,没有间作的CK处理和H-Y处理的甘蔗总苗数最多,其次是间作绿豆的H-LY处理和H-LQ处理,再次是间作黑豆的H-HD处理和H-HQ处理,说明间作降低了甘蔗的总苗数,但尚未达显著水平,即间作不会造成总苗数的显著减少。从甘蔗拔节前期（6月23日）的叶片长宽度数据看,间作与否对甘蔗叶片长度没有显著影响,但对甘蔗叶片宽度的影响受间作绿肥种类的影响。如表3所示,间作绿豆绿肥对甘蔗的叶片宽度没有影响,但间作黑豆绿肥较常规的CK处理显著降低了甘蔗的叶片宽度,降幅达8.51%~10.64%。

表3 不同处理甘蔗出苗、分蘖及拔节前叶片长宽情况

Tab. 3 Emergence, tillering, leaf length and width at pre-growth stage of sugarcane of different treatments

处理 Treatment	甘蔗出苗率 Emergence/%	甘蔗分蘖率 Tillering/%	7月甘蔗总苗数 Total number of sugarcane seedlings in July/(×10⁴·hm^‒2)	拔节前期叶片长 leaf length/cm	拔节前期叶片宽 leaf width/cm
CK	69.70±1.51^a	91.73±4.49^a	9.43±0.53^a	139.3±2.4^a	4.7±0.20^a
H-LY	66.20±3.35^a	74.44±17.62^ab	8.66±1.03^a	139.3±4.0^a	4.6±0.31^ab
H-LQ	69.09±5.52^a	91.29±12.91^a	8.03±0.60^a	138.8±3.4^a	4.7±0.25^a
H-Y	66.47±5.97^a	80.92±13.64^ab	8.59±0.96^a	138.3±3.4^a	4.6±0.23^ab
H-HD	64.65±1.78^a	61.06±13.23^b	7.78±1.46^a	135.7±10.6^a	4.2±0.00^b
H-HQ	68.96±2.55^a	60.82±17.29^b	7.14±0.85^a	141.3±2.0^a	4.3±0.26^ab

	注：同一性状数据不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Each trait with difference small letters represent the significant difference (P<0.05).

2.3 不同处理甘蔗株高变化规律

从图1可以看出,6‒9月是甘蔗的快速生长期,该阶段甘蔗获得的株高约占整个生育期的70%,所以这个时期对甘蔗的产量形成有关键性作用。除了在8月22日间作黑豆处理较其他处理降低了甘蔗的株高外,其他生育期各处理间的甘蔗株高差异不显著。说明间作对甘蔗个体发育的影响并不是很大。

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图1 不同处理甘蔗株高变化

注：同一时期不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。

Fig. 1 Variation of monthly height of sugarcane of different treatment

Note: Each trait with difference small letters represent the significant difference (P<0.05).

2.4 不同处理甘蔗产量性状

2.4.1 甘蔗有效茎数从表4可以看出,甘蔗有效茎数高低依次为H-Y处理>CK处理>H-LQ处理>H-LY处理>H-HD处理>H-HQ处理。可见施用有机肥（H-Y处理）提高了甘蔗的有效茎数,但与CK间的差异未达显著水平,说明施用有机肥不会显著提高甘蔗的有效茎数。而间作绿肥显著降低了甘蔗的有效茎数。其中,间作绿豆绿肥（H-LY、H-LQ处理）较不间作（CK、H-Y处理）降低甘蔗有效茎数达13.31%~20.83%;间作黑豆绿肥（H-HD、H-HQ处理）较不间作的（CK、H-Y处理）降低甘蔗有效茎数达19.01%~ 24.29%。间作黑豆绿肥降低甘蔗有效茎数略大于间作绿豆绿肥,但差异尚未达显著水平,说明间作绿肥种类不会显著影响甘蔗的有效茎数。

表4 不同处理甘蔗产量性状

Tab. 4 Yield characters of sugarcane of different treatments

处理 Treatments	重复 Repeat	每公顷有效茎数 Effective stem number per hectare/(×10⁴)	平均 Average/ (×10⁴·hm^‒2)	单茎重 Single stem weight/(×10³g)	平均 Average /(×10³ g)	每公顷蔗茎产量 Cane yield per hectare/(×10² t)	平均 Average/(10² t)
CK	Ⅰ	8.42	8.28±0.40^a	1.32	1.29±0.07^ab	1.11	1.07±0.026^a
	Ⅱ	8.89		1.16		1.04
	Ⅲ	7.53		1.39		1.05
H-LY	Ⅰ	6.67	7.07±0.21^b	1.53	1.45±0.05^a	1.02	1.02±0.01^a
	Ⅱ	7.36		1.35		1.00
	Ⅲ	7.17		1.47		1.05
H-LQ	Ⅰ	7.00	7.18±0.09^b	1.52	1.46±0.003^a	1.07	1.04±0.01^a
	Ⅱ	7.25		1.41		1.02
	Ⅲ	7.28		1.44		1.05
H-Y	Ⅰ	8.08	8.54±0.37^a	1.26	1.24±0.06^b	1.02	1.06±0.03^a
	Ⅱ	9.28		1.13		1.05
	Ⅲ	8.25		1.34		1.11
H-HD	Ⅰ	6.28	6.70±0.28^b	1.33	1.26±0.10^ab	0.83	0.84±0.04^b
	Ⅱ	7.22		1.06		0.77
	Ⅲ	6.61		1.39		0.92
H-HQ	Ⅰ	6.06	6.46±0.21^b	1.41	1.39±0.02^ab	0.85	0.90±0.03^b
	Ⅱ	6.58		1.36		0.90
	Ⅲ	6.75		1.41		0.95

	注：同列不同小写字母表示差异显著（P<0.05）。
	Note: Difference small letters in the same column represent the significant difference (P<0.05).

2.4.2 甘蔗单茎重甘蔗单茎重处理质量顺序依次为H-LQ处理>H-LY处理>H-HQ处理>CK>H-HD处理>H-Y处理。从表4可以看出,甘蔗单茎重受间作绿肥种类影响较大。其中,间作绿豆绿肥还田（H-LY、H-LQ处理）的甘蔗单茎重较常规CK处理高12.24%~12.98%,但未达显著水平,说明间作绿豆绿肥对甘蔗单茎重影响不显著;而间作绿豆绿肥还田（H-LY、H-LQ处理）的甘蔗单茎重较H-Y处理显著高16.59%~ 17.36%。说明不同有机肥种类替代会直接影响甘蔗的单茎重。间作黑豆绿肥还田（H-HD、H-HQ处理）的甘蔗单茎重与不间作处理（CK及H-Y处理）间的差异不显著。对比2种绿肥的不同还田量处理,均发现全量还田略优于等量还田（H-LQ与H-LY、H-HQ与H-HD）的趋势,但这种影响未达到显著水平。

2.4.3 蔗茎产量甘蔗蔗茎产量处理高低依次为CK>H-Y处理>H-LQ处理>H-LY处理>H-HQ处理>H-HD处理（表4）。其中,CK、H-Y、H-LQ、H-LY处理间的差异均不显著,说明25%营养元素当量有机肥、12%营养元素当量绿豆绿肥还田+13%营养元素当量有机肥、全量绿豆绿肥还田均可替代25%的甘蔗化肥。同时,全量绿豆绿肥还田替代的H-LQ处理的甘蔗茎产量略优于12%营养元素当量绿豆绿肥还田+13%营养元素当量有机肥替代的H-LY处理,但差异未达到显著水平。说明在甘蔗种植中,一定量的绿肥肥效相当于有机肥的肥效。而间作黑豆还田的H-HQ和H-HD处理都引起甘蔗减产,其中H-HQ处理较CK减产15.29%,H-HD处理较CK减产21.26%。

2.5 经济效益分析

经济效益如表5所示。由表4、5可以看出,各处理甘蔗的产值和利润均与产量一致,表现为间作黑豆绿肥低于其他处理。从产投比数据看,由于投入的不同,各处理的产投比高低依次为：H-LQ处理>CK>H-LY处理>H-Y处理>H-HQ处理>H-HD处理。其中H-LQ与H-LY、H-Y、H-HQ、H-HD处理的差异达到显著水平。H-LQ较H-Y处理显著高11.49%。虽然H-LQ处理的产投比与CK相当,但H-LQ处理给土壤提供大量的有机物质,其生态效应不可忽视,所以从兼顾甘蔗利润和培肥地力的角度,甘蔗间作绿豆绿肥全量还田是值得推广的模式。

表5 不同处理的经济效益

Tab. 5 Analysis of economic benefits of different treatments ×10⁴ yuan·hm^‒2

处理Treatments	蔗茎产值 Cane output	肥料投入 Fertilizer costs	种子投入 Seed costs	人工投入 Labor costs	总投入 Total costs	利润 Profits	产投比 Output to costs ratio
CK	5.53±0.12^a	0.43	0.62	1.84	2.89	2.64±0.12^a	1.91±0.04^ab
H-LY	5.32±0.09^a	0.51	0.63	1.85	2.99	2.33±0.09^a	1.78±0.03^bc
H-LQ	5.44±0.07^a	0.32	0.63	1.85	2.81	2.64±0.07^a	1.94±0.02^a
H-Y	5.50±0.13^a	0.70	0.62	1.84	3.16	2.34±0.13^a	1.74±0.04^c
H-HD	4.37±0.23^b	0.32	0.65	1.85	2.83	1.55±0.23^b	1.55±0.08^d
H-HQ	4.69±0.14^b	0.32	0.65	1.85	2.83	1.87±0.14^b	1.66±0.05^cd

	说明：原料甘蔗按520元/t计,尿素、钙镁磷肥、氯化钾和有机肥价格分别为2.0、1.0、2.4、0.8元/kg,绿豆和黑豆种子价格为12.00元/kg,甘蔗、绿豆和黑豆播种量分别为12000、9、25 kg/hm²。
	Note: The price of urea, calcium magnesium phosphate fertilizer, potassium chloride and organic fertilizer are 2.0,1.0,2.4 and 0.8 yuan/kg, respectively, and the price of Mungbean and black bean seeds is 12.00 yuan/kg, the sowing rates of sugarcane, Mung Bean and black bean were 12000, 9 and 25 kg/hm² respectively.

3 讨论

间作看似简单,实际上是一个受多种因素综合交错影响的系统,存在生物之间、个体与群体之间、不同时期、不同生态条件下、不同生长特性的作物（种类）在某一特定时期内的相互调节和平衡的过程,在调节和平衡过程中,个体和群体的农艺性状受到不同的影响,最终表现在不同的生物产量或经济效益上。本研究结果表明,甘蔗化肥减施25%条件下,间作绿豆绿肥全量还田、12%当量间作绿豆绿肥还田+13%当量有机肥替代、当量有机肥替代处理的蔗茎产量均达到常规对照产量水平,而间作黑豆绿肥不管是等量还田还是全量还田,均较常规对照甘蔗产量降低,降低幅度达15.29%~21.26%,从而降低了经济效益。

甘蔗产量是单位面积甘蔗有效茎数和单茎重的乘积。有效茎数反映的是甘蔗群体性状,受环境因素影响更直接^[21]。本试验发现,间作绿豆绿肥压青还田降低甘蔗有效茎数13.31%~20.83%;间作黑豆绿肥压青还田降低甘蔗有效茎数19.01%~24.29%。在甘蔗与豆肥间作期间,豆肥与甘蔗苗对自然资源,特别是对光照的竞争,对甘蔗分蘖产生了一定的负面影响^[22],降低了甘蔗生长前期的总苗数（表2,甘蔗7月的总苗数）,一定程度上降低了甘蔗的有效茎数。而2种绿肥对甘蔗有效茎数的影响也存在较大差异,这主要受2种绿肥株型大小的影响。间作黑豆绿肥的株型较绿豆绿肥高大,对甘蔗苗产生较大的荫蔽作用,使甘蔗幼苗受光减少,从而减少了间作甘蔗的有效分蘖数^[23]。

甘蔗单茎重属于甘蔗的个体性状。本研究结果表明,间作绿豆绿肥压青还田的甘蔗单茎重较常规对照高12.24%~12.98%,较25%当量有机肥替代高16.59%~17.36%。甘蔗单茎重增加有2个原因,一是在甘蔗分蘖末期（甘蔗大培土时期）绿豆绿肥已经压青还田,改善了田间通透度,给甘蔗生长提供更好的条件。另一方面,绿豆绿肥压青还田为甘蔗生长提供大量的养分。本研究中,间作的绿豆绿肥所富集的养分约占广西甘蔗N肥施用量的1/5~1/3,P₂O₅施肥量的1/10,K₂O施用量的1/4~1/3。前期研究表明,在甘蔗生长期内,绿豆绿肥的N、P₂O₅和K₂O在甘蔗生育期内的腐解率分别达63.02%、53.78%和91.40%^[24]。同时绿肥还田还改善了蔗地土壤环境^[25,26],从而促进了甘蔗的生长。而间作黑豆绿肥压青还田并没有这样的优势,这是由于甘蔗与黑豆共生期间,黑豆生长比较旺盛,对单株甘蔗的生长产生较大的抑制作用,这种影响即使在后来间作关系解除以后,甚至黑豆绿肥压青还田提供大量养分条件下也无法弥补。

虽然间作绿豆绿肥会减少甘蔗的分蘖,从而影响甘蔗的有效茎数,但在一定影响范围内,甘蔗通过群体与个体的相互调节和平衡,以提高甘蔗单茎重来消除间作对有效茎数的影响,最终稳定了甘蔗产量。但间作黑豆的情况则不同,黑豆与甘蔗共生期间,黑豆对甘蔗生长影响过大,这种影响超过了甘蔗的自我调节能力,最终引起减产。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^[27]：（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。在甘蔗间作模式中,主要还是关注间种是否对甘蔗生长及产量产生影响^[28]。因此,甘蔗产量是否稳定是评价间作系统是否成功的关键指标之一。

本研究结果表明,兼顾甘蔗产量、经济效益、资源消耗及蔗地的地力提升各方面,甘蔗间作绿豆绿肥全量还田可以替代25%的甘蔗化肥,是值得推广的一种模式。

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