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播期與密度對蕉肥間作植株與產(chǎn)量的影響

2018-06-05 05:53胡鈞銘羅維鋼王冠玉陸秀紅李婷婷黃忠華何鐵光農(nóng)金花
關(guān)鍵詞:分枝間作株高

胡鈞銘,羅維鋼,王冠玉,陸秀紅,李婷婷,黃忠華,何鐵光,農(nóng)金花

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所,廣西 南寧 530007;2.南寧市灌溉試驗(yàn)站,廣西 南寧 530001;3.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技信息研究所,廣西 南寧 530007;4.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,廣西 南寧 530007)

【研究意義】香蕉是亞熱帶重要的優(yōu)良經(jīng)濟(jì)水果,是帶動少數(shù)民族地區(qū)脫貧致富的一個重要的富民支柱產(chǎn)業(yè)。廣西素有“八山一水一分田”之稱,耕地資源尤為寶貴,作為香蕉的主產(chǎn)區(qū),隨著香蕉經(jīng)濟(jì)效益的突顯,香蕉生產(chǎn)中過分依賴化肥增加復(fù)種指數(shù)提高單產(chǎn)尤為普遍,過量化肥和地膜覆蓋等集約化生產(chǎn)方式已對香蕉連作障礙、蕉園土壤退化及生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響,同時香蕉傳統(tǒng)清耕栽培生長初期植株間空隙較大,香蕉林下光熱空間資源利用不足,多數(shù)地表呈裸露狀,土壤水分蒸發(fā)快,易造成山區(qū)季節(jié)性蕉園水土流失?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】間套作是一種能集約利用光、熱、肥、水等自然資源的種植方式,有研究結(jié)果表明,間作可以提高土壤微生物種類,增加生物多樣性,改善土壤結(jié)構(gòu),提高作物產(chǎn)量,生態(tài)效益明顯[1-5]。利用蕉園行間空地進(jìn)行適當(dāng)間作,不僅可以提高土地利用率,增加經(jīng)濟(jì)效益,且十分有利于用養(yǎng)結(jié)合,還可減少雜草的生長[6-7]。香蕉-大豆間作改善蕉園生態(tài)環(huán)境,降低溫度,提高濕度,提高土壤養(yǎng)分,增加有機(jī)質(zhì),利于香蕉的生長,增加香蕉產(chǎn)量[8],香蕉-咖啡間作極顯著增加香蕉產(chǎn)量[9]。綠豆?fàn)I養(yǎng)價(jià)值高,具有清熱解毒效果,被譽(yù)為糧食中的“綠色珍珠”[10-11]。將綠豆作為間作作物經(jīng)濟(jì)效益突顯,同時,綠豆具有固氮作用,可增加間作體系土壤養(yǎng)分[12]?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】盡管國內(nèi)對綠豆單作和間套作進(jìn)行了廣泛研究[13-16],更多地集中在產(chǎn)量經(jīng)濟(jì)效益方面。隨著國家化肥減量綠色生產(chǎn)方式的推進(jìn),嚴(yán)重依賴化肥投入的集約化香蕉高產(chǎn)和連作生產(chǎn)方式亟待得到有效解決。國內(nèi)外關(guān)于香蕉園內(nèi)利用間作來增加綠豆產(chǎn)量和將綠豆秸稈直接覆蓋還田的研究鮮有報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問題】綜合考慮間作模式能夠有效而充分的利用土地和綠豆的養(yǎng)地作用、秸稈還田等因素,旨在研究糧肥兼用綠豆的間作時間和密度對綠豆、香蕉的植株生長及產(chǎn)量的影響,以期解決香蕉清耕栽培水土流失、雜草、根系線蟲危害等實(shí)際問題,從而獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益并指導(dǎo)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),為選擇合適的綠豆間作條件提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

2014-2015年在廣西南寧市灌溉試驗(yàn)站香蕉種植基地(N22°52′58.35″,E108°17′38.79″)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)區(qū)多年平均氣溫22.9 ℃,年降雨量1274.2 mm,日照時數(shù)1252.6 h,土壤為黏性紅壤,容重1.34 g/cm3,田間持水率32.6 %,pH 5.8,有機(jī)質(zhì)含量為21.36 g/kg,速效氮含量為95.82 mg/kg,速效磷含量為62.68 mg/kg,速效鉀含量為278.91 mg/kg,全氮含量為1.25 g/kg,全磷含量為0.86 g/kg,全鉀含量為3.2 g/kg,堿解氮含量為69.3 g/kg。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)地面積2000 m2,在試驗(yàn)區(qū)設(shè)置香蕉間作糧肥兼用綠豆不同間種播期、種植密度及豆株覆蓋還田等處理。香蕉前茬為果蔗地,地力均勻,2014年3月旋耕機(jī)犁田整地,2014年4月28日采用組培苗種植香蕉,每株香蕉采用商品有機(jī)肥(有機(jī)肥符合NY525-2002標(biāo)準(zhǔn))5 kg與土混勻穴施,2014、2015年香蕉生長過程中,采用環(huán)形溝施俄羅斯3元復(fù)合肥(16-16-16)3次,其中香蕉營養(yǎng)生長期25 g/株、抽蕾期50 g/株 、果實(shí)發(fā)育期50 g/株,2015年按50 g/株增施一次芽苗肥,香蕉間作的糧肥兼用綠豆不施肥。香蕉品種為“威廉斯B6”,采用深溝寬行種植,行距2.4 m,株距2.2 m,每公頃密度1875株。2015年進(jìn)行蕉肥間作試驗(yàn),試驗(yàn)地香蕉為2014年留芽蕉,間作綠肥作物為廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與環(huán)境研究所育成的新品種糧肥兼用綠豆“桂綠豆5號”,距香蕉植株30 cm外圍空隙地帶間作糧肥兼用綠豆,試驗(yàn)設(shè)置播期和密度獨(dú)立試驗(yàn),4播期分別為SD1(4月10日)、SD2(5月10日)、SD3(6月10日)、SD4(7月10日),采用開溝條播,行距30 cm,株距20 cm播種量為22.5 kg/hm2;3個密度分別為M1(22.5 kg/hm2)、M2(37.5 kg/hm2)、M3(52.5 kg/hm2),密度試驗(yàn)于4月10日采用淺鋤進(jìn)行撒播種植。播期和密度試驗(yàn)為3次重復(fù),隨機(jī)排列,在豆莢收獲后,刈割地上部植株覆蓋還田做綠肥。以上各處理均做3次重復(fù),以香蕉單作為對照(CK)。

1.3 樣品采集與分析方法

1.3.1 綠豆農(nóng)藝與產(chǎn)量指標(biāo) 各試驗(yàn)區(qū)在綠豆結(jié)莢期隨機(jī)挑選20株,利用卷尺測量株高,用游標(biāo)卡尺測靠近根基部的豆桿莖粗,逐株數(shù)一次分枝數(shù)、二次分枝數(shù)和花莢數(shù)。采摘豆莢后,各試驗(yàn)區(qū)選3個樣點(diǎn),每個樣點(diǎn)刈割1 m2地上部植株,測其鮮重,計(jì)算豆株單位面積覆蓋還田生物量。豆莢曬干后去除豆殼,分區(qū)稱綠豆產(chǎn)量。

1.3.2 香蕉生長與產(chǎn)量指標(biāo) 測量之前每個試區(qū)挑選10株香蕉掛牌定株,分別于2015年8月20日、9月16日、10月15日、10月28日及收獲前2 d用塔尺測量株高,用直尺統(tǒng)一測根基部以上10 cm處的莖粗,香蕉產(chǎn)量為每公頃單株累加實(shí)際產(chǎn)量。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)及分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蕉肥間作對糧肥兼用綠豆生長的影響

2.1.1 蕉肥間作對糧肥兼用綠豆株高和莖粗影響 從不同播期處理對蕉肥間作中糧肥兼用綠豆株高、莖粗變化(圖1)可以看出,糧肥兼用綠豆株高隨著播期延后出現(xiàn)增高趨勢,SD4播期處理植株增高顯著,各重復(fù)株高比SD1增加5.40 %~11.21 %,而莖粗變化趨勢相反,SD1播期處理植株最粗,SD4比SD1莖粗下降17.1 %~29.2 %,豆株明顯變細(xì)。不同密度試驗(yàn)表明(圖2),糧肥兼用綠豆株高隨播種密度增加出現(xiàn)增高趨勢,各處理均值大小順序表現(xiàn)為:M3(93.5 cm)>M2(89.9 cm)>M1(88.1 cm),M3密度處理植株增高顯著,比M1和M2分別高出6.2 %和4.0 %。莖粗隨播種密度增加而變細(xì)趨勢,各處理均值大小表現(xiàn)為:M1(10.2 mm)>M2(10.1 mm)>M3(9.3 mm),M3植株莖粗明顯減小,比M1和M2分別下降9.2 %和7.6 %。播期推遲不利于糧肥兼用綠豆莖粗增加,對同播期、相同播種量不同播種方式比較發(fā)現(xiàn),撒播比開溝條播莖粗有所增加。

2.1.2 蕉肥間作對糧肥兼用綠豆單株分枝數(shù)的影響 從不同播期對蕉肥間作中糧肥兼用綠豆單株分枝數(shù)影響可見,(圖3),糧肥兼用綠豆一次分枝數(shù)均大于二次分枝數(shù),隨著播期的推遲一次分枝數(shù)和二次分枝數(shù)出現(xiàn)較為明顯的降低趨勢,二次分枝數(shù)隨著一次分枝數(shù)減少而降低,其中SD4播期處理的一次分枝數(shù)和二次分枝數(shù)顯著低于SD1,分別比SD1低4~7和5~8枝。不同播種密度綠豆單株分枝數(shù)一次分枝數(shù)均大于二次分枝數(shù),隨著播種密度增大,兩次分枝數(shù)總體呈現(xiàn)下降趨勢(圖4),各播種密度處理兩次分枝數(shù)大小均表現(xiàn)為:M1>M2>M3,二次分枝數(shù)降幅大于一次分枝數(shù),M3處理二次分枝數(shù)明顯小于M1和M2,綠豆播種密度過大不利于植株分枝形成,對同播期、相同播種量不同播種方式比較發(fā)現(xiàn),開溝條播一次分枝數(shù)比撒播平均單株增加2個,但撒播二次分枝比條播有所增加。

圖1 不同播期綠豆株高、莖粗Fig.1 Mung bean plant height and stem diameter of different sowing date

圖2 不同播種密度綠豆株高、莖粗變化情況Fig.2 Change of plant height and stem diameter in different sowing density

圖3 不同播期綠豆單株分枝數(shù)Fig.3 Mung bean branch number of different sowing date

圖4 不同播種密度綠豆單株分枝數(shù)Fig.4 Change of branch number yield in different density

2.1.3 蕉肥間作對糧肥兼用綠豆產(chǎn)量及地上生物量的影響 隨著播期的推遲,綠豆籽粒產(chǎn)量呈現(xiàn)出逐漸遞減的趨勢(表1):SD1和SD2播期處理的糧肥兼用綠豆產(chǎn)量顯著高于SD3和SD4,SD1處理綠豆平均產(chǎn)量最高,為1344 kg/hm2,SD4處理綠豆平均產(chǎn)量850 kg/hm2,顯著低于其他處理,分別比SD1、SD2和SD3處理下降了36.8 %、32.4 %和23.7 %。在豆莢收獲后刈割各試區(qū)地上部植株覆蓋還田,單位面積糧肥兼用綠豆還田生物量結(jié)果顯示,糧肥兼用綠豆生物量隨播期的延遲呈下降趨勢,SD1播期處理的平均生物量最高,達(dá)到27 866 kg/hm2,SD2,SD3和SD4處理生物量分別比SD1處理下降7.4 %,9.6 %和31.1 %,其中SD3和SD4處理與SD1處理差異達(dá)顯著水平。從不同密度處理對糧肥兼用綠豆籽粒產(chǎn)量和地上生物量影響可見(表1),M2密度處理綠豆產(chǎn)量最高,產(chǎn)量達(dá)1269 kg/hm2,與M1處理差異不顯著,且兩者均顯著高于M3處理。M2糧肥兼用綠豆地上部生物量最高,達(dá)到26 633 kg/hm2,與M1處理差異不顯著,但顯著高于M3處理。對同播期、相同播種量不同播種方式比較發(fā)現(xiàn),開溝條播籽粒產(chǎn)量和生物量均高于撒播,分別高13.1 %和13.3 %。說明相同播期條件下開溝條播有利于糧肥兼用綠豆一次分枝數(shù)、籽粒產(chǎn)量形成,能夠增加糧肥兼用綠豆地上生物量提高。M1處理雖然植株莖稈粗壯,單株分枝數(shù)較多,但其種植密度過低,群體長勢較為稀疏,因而其產(chǎn)量和地上部生物量低于M2;M3則由于播種過密,群體生長競爭激烈,其莖桿較細(xì),單株分枝數(shù)少,導(dǎo)致產(chǎn)量和地上部生物量與M2相比均出現(xiàn)較為顯著的下降,說明適當(dāng)增加播種密度有利于籽粒和地上生物量提高。輕簡撒播有利于糧肥兼用綠豆徑粗增加,當(dāng)播種密度達(dá)到37.5 kg/hm2,撒播的糧肥兼用綠豆產(chǎn)量和生物量接近條播方式。

2.2 蕉肥間作對香蕉生長的影響

2.2.1 蕉肥間作對香蕉株高的影響 從不同綠豆播期處理對蕉肥間作下香蕉株高影響(圖5)可以看出,8月20日前,各處理香蕉株高非常接近,差異不顯著;8月20日至10月15日,各處理香蕉株高均比前一時期呈顯著增長趨勢,且9月16日至10月15日,不同處理間增長趨勢逐漸達(dá)顯著水平,其中SD1播期處理香蕉株高最高,其次是SD2,而CK最低,說明綠豆間種與還田覆蓋處理對香蕉植株增長的正效應(yīng)開始顯現(xiàn);10月15日之后,各處理香蕉株高增長幅度變小,香蕉生長于10月28日趨于停滯,此時各處理香蕉株高大小順序?yàn)椋篠D1>SD2>SD3>SD4>CK,其中,SD1平均株高為318 cm,CK最低,為301 cm。不同播種密度試驗(yàn)顯示(圖6),各處理香蕉株高在8月20日至10月15日增長較快,增幅為22.0 %~28.0 %;10月15日至10月28日,其增幅為2.0 %~5.0 %,說明此時香蕉已進(jìn)入成熟階段,株高增長趨于停滯。在10月28日, M1~M3等密度處理下香蕉株高依次比CK高4.0 %、4.9 %和2.9 %,其中M2處理香蕉株高達(dá)316 cm。從以上結(jié)果可見,蕉園間種糧肥兼用綠豆并還田覆蓋播期、密度對香蕉植株伸長都具有正效應(yīng)。

表1 不同播期和密度處理對綠豆產(chǎn)量及地上部生物量的影響

注:同行數(shù)據(jù)后小寫字母不同表示各處理間差異顯著(P<0.05),下同。

Note: Different small letters in the same row mean significant difference at 0.05 level, the same as below.

2.2.2 蕉肥間作對香蕉莖粗的影響 8月20日前,各播期處理對香蕉莖粗影響差異均不顯著(圖7),8月20日至10月15日,香蕉莖粗增加明顯,9月16日至10月15日,SD1處理香蕉莖粗的平均增幅高于其他處理,SD2次之,CK的增幅相對較為緩慢,10月15日后,各處理的香蕉植株增長開始變慢至停滯,10月28日測定的各處理香蕉莖粗大小順序?yàn)椋篠D1(15.0 cm )>SD2(14.7 cm)>SD3(14.4 cm)>SD4(13.9 cm)>CK(13.1 cm),其中,SD1~SD4處理分別比CK高14.8 %、12.8 %、9.9 %和6.6 %。不同播種密度處理下(圖8),香蕉莖粗在8月20日至10月15日增加較快,10月28日測定的各處理香蕉莖粗大小順序?yàn)椋篗2(15.0 cm)> M1(14.7 cm) M3(14.0 cm)>CK(13.1 cm)。以上結(jié)果表明,蕉園間種糧肥兼用綠豆及還田覆蓋對香蕉植株增粗也具有正效應(yīng),播期越延遲,其正效應(yīng)越弱,播種密度為37.5 kg/hm2正效應(yīng)最高。

圖5 不同播期香蕉株高變化情況Fig.5 Change of banana plant height in different sowing date

圖6 不同播種密度香蕉株高變化情況Fig.6 Change of banana plant height in different density

圖7 不同播期香蕉莖粗變化情況Fig.7 Change of banana stem diameter in different sowing date

圖8 不同播種密度香蕉莖粗Fig.8 Banana stem diameter of different density

2.2.3 蕉肥間作對香蕉產(chǎn)量的影響 從表2可見,隨著糧肥兼用綠豆播期的延遲,香蕉產(chǎn)量呈遞減的趨勢,SD1~ SD4播期處理平均產(chǎn)量依次比CK高6.7 %、6.2 %、5.5 %和4.3 %,但各處理間差異均不顯著,其中SD1處理平均產(chǎn)量最高,達(dá)到36 255 kg/hm2。從結(jié)果可以看出,蕉園間種綠豆并還田覆蓋對香蕉增產(chǎn)具有正效應(yīng),但其效應(yīng)隨播期的延長而逐漸減弱,SD1處理下綠豆長勢良好,用于還田覆蓋的生物量高于其他播期,SD2、SD3和SD4處理的綠豆生長空間逐漸受限,地上部生物量不斷下降,導(dǎo)致其正效應(yīng)也隨之減弱。

表2 不同處理香蕉產(chǎn)量

表3 不同播種密度香蕉產(chǎn)量

隨糧肥兼用綠豆間種密度的增加,香蕉產(chǎn)量呈先增高后降低趨勢(表3),各密度處理間香蕉產(chǎn)量差異均不顯著,且M1和M2處理顯著高于CK,其中M2處理產(chǎn)量(36 776 kg/hm2)最高,CK產(chǎn)量(33 994 kg/hm2)最低。從結(jié)果可見,不同糧肥兼用綠豆播種密度下蕉肥間作并將綠肥還田覆蓋可助于提高香蕉產(chǎn)量,但M1處理群體長勢較為稀疏、M3處理單株生長空間擁擠,莖桿長勢較弱,兩者用于還田覆蓋的生物量均較低,因此,綠豆播種密度過低或過高,對香蕉產(chǎn)量助產(chǎn)效應(yīng)均有所降低。

3 討 論

播期通過光熱資源影響作物產(chǎn)量和品質(zhì),間作套種是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓[17-18]。農(nóng)牧交錯帶適時早播春小麥可提高產(chǎn)量,提高水氮資源的吸收利用效率[20]。間作大豆處理的宿根蔗莖徑大小、有效莖數(shù)、蔗莖產(chǎn)量和糖產(chǎn)量提高[20]。玉米與綠豆間作,玉米對綠豆產(chǎn)生蔭蔽作用,玉米根系吸收養(yǎng)分能力強(qiáng),從而使綠豆在爭奪養(yǎng)分的過程中處于劣勢地位[21]。本研究中,SD1播期處理香蕉處于苗期階段,葉面積較小,株行間空隙較大,通風(fēng)透光條件好,有利于綠豆的生長,隨著播期延后以及蕉葉的增長,田間逐漸蔭蔽,綠豆生長空間受到限制。隨播期延后,至SD4處理時,香蕉葉面積增大,導(dǎo)致綠豆光合作用受到影響,植株發(fā)育不良,莖桿纖細(xì),分枝數(shù)少,出現(xiàn)成片的倒伏,從而降低綠豆產(chǎn)量和地上生物部量,蕉園間種綠豆及還田覆蓋對香蕉植株的正效應(yīng)也減弱,影響香蕉植株生長,降低期產(chǎn)量。

種植密度是保障作物增產(chǎn)的重要措施,中等間作密度玉米和花生單產(chǎn)最高,經(jīng)濟(jì)效益最好[22-24]。綠豆與果樹間作,小區(qū)產(chǎn)量在行距37.5 cm、株距13 cm的種植密度產(chǎn)量最高,種植密度過密或者過疏,產(chǎn)量降低,單株結(jié)莢數(shù)、單株產(chǎn)量、主莖分枝數(shù)與密度呈負(fù)相關(guān),株高與密度呈正相關(guān)[25]。本研究結(jié)果與上述研究結(jié)果基本一致,綠豆株高與播種密度存在正相關(guān)性,綠豆莖粗與播種密度存在負(fù)相關(guān)性,中等播種密度M2(37.5 kg/hm2)香蕉生長最好,糧肥兼用綠豆和香蕉產(chǎn)量最高。撒播有利于糧肥兼用綠豆徑粗增加,盡管相同播期內(nèi)條播方式比撒播糧肥兼用綠豆籽粒和生物量效果明顯,但當(dāng)播種密度達(dá)到37.5 kg/hm2,撒播的糧肥兼用綠豆產(chǎn)量和生物量接近條播方式,在勞動力不足的條件下,蕉肥間作下通過適當(dāng)提高糧肥兼用綠豆播種密度可作為重要的輕簡種植模式。

合理耕作制度是“以田養(yǎng)田”、“以地養(yǎng)地”的重要手段[26]。綠肥和秸稈還田是用養(yǎng)結(jié)合的重要手段[27-29],但對于香蕉間套模式而言,香蕉根系主要分布在地表淺層,就地翻壓難度大。香蕉為大型草本植物,其后期遮陰效應(yīng)及水肥一體化的生長環(huán)境為綠肥覆蓋還田后提供了充足的腐解和養(yǎng)分釋放條件。糧肥兼用綠豆根瘤具有固氮作用,采摘綠豆后青枝活葉,可以作為覆蓋綠肥使用。本試驗(yàn)表明,不同播期和播種密度蕉肥間作并覆蓋還田對香蕉植株增長、香蕉植株增粗具有正效應(yīng),有助于提高香蕉產(chǎn)量,蕉肥間作是破解香蕉地膜覆蓋污染有效手段。間作體系中作物組合和適當(dāng)?shù)钠贩N選擇是間套作成功的關(guān)鍵因素[30],蕉肥間作并將糧肥兼用綠豆直接覆蓋還田對香蕉產(chǎn)量的提高是糧肥兼用綠豆單因素作用還是間作體系多因素的交互效應(yīng),還有待于進(jìn)一步研究探明。

4 結(jié) 論

蕉肥間作模式有利于促進(jìn)香蕉生長,提高香蕉產(chǎn)量。不同播期對糧肥兼用綠豆和香蕉的長勢和產(chǎn)量影響明顯,播期越早,越有利于糧肥兼用綠豆和香蕉生長,隨著播期的延后,糧肥兼用綠豆株高增加,但莖粗、分枝數(shù)、產(chǎn)量降低,間作糧肥兼用綠豆對香蕉的正效應(yīng)逐漸減弱。糧肥兼用綠豆間種密度對綠豆和香蕉長勢和產(chǎn)量影響較大,37.5 kg/hm2糧肥兼用綠豆和香蕉整體長勢較好,產(chǎn)量最高。播種密度過低或過高,不利于綠豆和香蕉生長,產(chǎn)量下降。

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