甘蔗/大豆間作及地膜覆蓋對大豆生長與產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

賴振光，韋劍鋒，蔡昭艷，韋方志，李紀潮，孫祖東，陳超君，梁和，韋承坤

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，廣西 南寧530007；2.廣西南寧市農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣服務站，廣西 南寧530001；3. 廣西科技大學鹿山學院，廣西 柳州545616；4.廣西大學農(nóng)學院，廣西 南寧530004；5.廣西南寧市武鳴區(qū)農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣服務站，廣西 南寧530010)

甘蔗/大豆間作及地膜覆蓋對大豆生長與產(chǎn)量及品質(zhì)的影響

賴振光1，韋劍鋒3，蔡昭艷1，韋方志5，李紀潮4，孫祖東1，陳超君4，梁和4，韋承坤2*

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所，廣西 南寧530007；2.廣西南寧市農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣服務站，廣西 南寧530001；3. 廣西科技大學鹿山學院，廣西 柳州545616；4.廣西大學農(nóng)學院，廣西 南寧530004；5.廣西南寧市武鳴區(qū)農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)推廣服務站，廣西 南寧530010)

以桂春豆103為材料，設(shè)單作、甘蔗/大豆間作、間作+地膜覆蓋3個處理，研究甘蔗/大豆間作及地膜覆蓋對大豆生長、生理、營養(yǎng)、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響。結(jié)果表明：甘蔗/大豆間作的出苗速度最快；間作+覆膜處理植株的干物質(zhì)積累量在鼓粒期(20.99 g/株)和成熟期(28.16 g/株)顯著高于其他2個處理的干物質(zhì)積累量，間作+覆膜處理豆莢的干物質(zhì)積累量在各時期均表現(xiàn)最大；間作+地膜覆蓋處理的葉綠素含量在鼓粒期和成熟期顯著高于單作處理的葉綠素含量，但與甘蔗/大豆間作處理的葉綠素含量差異無統(tǒng)計學意義；間作+地膜覆蓋處理的根系活力在開花結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期均顯著強于其他2個處理的根系活動；間作+地膜覆蓋處理植株葉片的氮含量在各時期均表現(xiàn)最高，且在鼓粒期和成熟期顯著高于其他2個處理的氮含量，甘蔗/大豆間作處理植株葉片的磷含量和鉀含量在成熟期顯著高于其他2個處理的；間作+地膜覆蓋處理的單株鮮莢質(zhì)量(38.33 g)和單株干豆質(zhì)量(10.55 g)顯著高于其他2個處理的，單作、甘蔗/大豆間作、間作+地膜覆蓋3個處理的干豆產(chǎn)量分別為1 621.41、627.90、743.85 kg/hm2，3個處理干豆粗蛋白含量及干豆粗脂肪含量的差異沒有統(tǒng)計學意義。

大豆；間作；生長；產(chǎn)量；品質(zhì)

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甘蔗(Saccharum officinarum)是中國主要糖料作物，其產(chǎn)糖量占全國總量的90%以上[1]。甘蔗有100 d左右的幼苗期，種植行距較寬，前期生長緩慢，植株較小，從下種到封行，春植蔗需4~6 個月，宿根蔗需3~4 個月，對光、熱、氣、肥及土地利用率不高，且容易滋生雜草[2–3]。間套作是一種集約利用光、熱、水等自然資源的高效種植方式[4]。豆科作物尤其是大豆，適應性廣，矮稈、生育期短，還具有固氮養(yǎng)地作用，是較為理想的甘蔗間種作物[1]。廣西是中國甘蔗種植和蔗糖生產(chǎn)的主導產(chǎn)區(qū)，甘蔗種植面積穩(wěn)定在100萬hm2以上[5]，因此，廣西發(fā)展甘蔗與大豆間作具有廣闊的空間。近年來，廣西農(nóng)業(yè)行政管理部門出臺了大力發(fā)展甘蔗間套種的具體措施和政策，使甘蔗與大豆間作成為了當前廣西甘蔗栽培領(lǐng)域研究的熱點之一[1,3–5]。有研究表明，甘蔗/大豆間作會減少甘蔗分蘗數(shù)量、降低蔗莖產(chǎn)量或生物產(chǎn)量[1,6]。還有研究表明，甘蔗/大豆間作可顯著增加蔗莖產(chǎn)量和整個間作體系作物總產(chǎn)量，不同程度提高甘蔗和大豆品質(zhì)[2]。陳懷珠等[3]則認為，甘蔗/大豆間作后甘蔗和大豆產(chǎn)量因間作大豆品種、間作時間及施肥水平不同而增減不一。然而，多數(shù)研究認為，大豆與甘蔗、玉米或其他高稈作物間種，大豆產(chǎn)量性狀會不同程度降低[2,6–10]，但這些研究結(jié)果是在耕地裸露條件下間作得出的，而在地膜覆蓋條件下間作結(jié)果如何鮮見報道。本試驗研究甘蔗/大豆間作及地膜覆蓋對大豆生長、產(chǎn)量及品質(zhì)的影響，旨在進一步探索甘蔗/大豆科學間種方式，為甘蔗/大豆間作高產(chǎn)栽培提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

大豆品種為桂春豆103，由廣西農(nóng)業(yè)科學院經(jīng)濟作物研究所大豆課題組提供。甘蔗品種為柳城05/136，由武鳴香山糖廠提供。供試土壤為黏質(zhì)紅壤，耕層0~30 cm，土壤pH為6.35，有機質(zhì)含量22.12 g/kg，堿解氮含量98.26 mg/kg，速效磷含量43.87 mg/kg，速效鉀含量75.23 mg/kg。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2015年2—6月在南寧市武鳴區(qū)城廂鎮(zhèn)壇周村進行。設(shè)單作大豆、甘蔗/大豆間作、甘蔗/大豆間作+地膜覆蓋3個處理，分別以單作、間作及間作+蓋膜表示。單作處理的播種行距為30 cm、株距為20 cm；間作處理在每2行甘蔗(2015年1月19日下種)之間播種2行大豆，大豆行間距為30 cm、株距為20 cm，大豆與甘蔗行間距為60 cm；間作+蓋膜處理的播種規(guī)格與間作處理相同，但播種后行間覆蓋單層0.006 mm厚黑色地膜，每2行大豆覆蓋地膜寬度為1 m。大豆于2015年2月27日播種。重復3次。每小區(qū)種植5行甘蔗，行距1.5 m，行長10 m，小區(qū)面積75 m2。其他管理相同。

1.3 測定項目與方法

大豆出苗后，每周調(diào)查1次出苗率，直至出苗穩(wěn)定。分別于花芽分化期(4月23日)、結(jié)莢期(5月9日)、鼓粒期(5月23日)、成熟期(6月8日)每小區(qū)挖取完整植株12株，其中6株分植株(含根、莖及葉)和豆莢烘干，調(diào)查干物質(zhì)積累量；其余6株的無損傷根系用氯化三苯四氮唑法[11]測根系活力，并取植株主莖頂端倒數(shù)第4~5片展開鮮葉用丙酮–乙醇混合液法[12]測葉綠素含量，取主莖頂端倒數(shù)第4~5片展開葉以下2~4片鮮葉烘干、粉碎，用于測定植株葉片全氮、全磷及全鉀含量，其中全氮含量用H2SO4–H2O2消煮，SEAL–AA3連續(xù)流動分析儀測定[13]，全磷含量用鉬銻抗比色法[13]測定、全鉀含量用火焰光度計法[13]測定。6月8日，每小區(qū)取30株大豆調(diào)查鮮莢質(zhì)量，然后剝出豆粒曬干，稱干豆質(zhì)量；同時收獲各小區(qū)大豆，脫粒、曬干，測干豆產(chǎn)量。用凱氏定氮法[14]、索氏抽提法[15]分別測大豆粗蛋白含量和粗脂肪含量。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

全部數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2007進行整理；運用SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析；采用Duncan新復極差法進行多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對大豆出苗的影響

表1顯示，大豆出苗率隨調(diào)查日期推進先快速增加，然后放緩，到4月4日出苗趨于穩(wěn)定，其中間作處理的出苗率在3月20日已達85%以上，而其他處理的出苗率到3月27日才達85%以上；在各調(diào)查期，出苗率均表現(xiàn)為間作處理最大，其次為單作處理，間作+蓋膜處理最低，其中在3月14日和3月20日處理間的差異均達顯著水平，而在其他調(diào)查期的差異不顯著。說明種植方式對大豆前期出苗影響較大，其中間作出苗較快，而間作+蓋膜處理出苗較慢。

表1 不同種植方式下大豆的出苗率Table 1 Emergence rate of soybean under different planting pattern

2.2 不同處理對大豆干物質(zhì)積累的影響

表2顯示，大豆植株干物質(zhì)積累量隨生育進程推進而持續(xù)增加，但不同處理植株干物質(zhì)積累量存在差異。在花芽分化期和結(jié)莢期，大豆植株干物質(zhì)積累量均以單作處理最大，比其他處理增加1.15%~9.21%；在鼓粒期和成熟期，植株干物質(zhì)積累量均以間作+蓋膜處理最大，顯著高于其他2個處理，說明單作有利于促進大豆中前期植株生長，而間作尤其是間作+蓋膜有利于大豆后期植株生長；大豆進入結(jié)莢期后，豆莢干物質(zhì)積累量隨生育進程推進而增加，但在不同生長期各處理豆莢的干物質(zhì)積累量不同。間作+蓋膜處理的豆莢干物質(zhì)積累量在各生育期均大于間作處理的，其中，在鼓粒期和成熟期兩者的差異顯著；間作處理的豆莢干物質(zhì)積累量在結(jié)莢期高于單作處理，而鼓粒期和成熟期低于單作處理，其中在成熟期兩者的差異達到了顯著水平，說明間作+蓋膜處理有利于促進豆莢生長。

表2 不同種植方式下大豆的干物質(zhì)積累量Table 2 Dry matter accumulation of soybean under different planting pattern g/株

2.3 不同處理對大豆葉綠素含量的影響

表3顯示，大豆葉片葉綠素含量隨生育進程先快速增加，到結(jié)莢期達最大值，隨后急劇減少。不同處理葉綠素含量存在一定差異。在花芽分化期，葉綠素含量表現(xiàn)為間作處理高于間作+蓋膜和單作處理，但差異不顯著；結(jié)莢期，間作的葉綠素含量顯著高于其他2個處理的葉綠葉素，而間作+蓋膜處理和單作處理之間差異不顯著；鼓粒期和成熟期，間作+蓋膜處理的葉綠素含量最高，與間作處理的差異不顯著，但顯著高于單作處理。說明間作有利于提高大豆生長中前期葉綠素的含量，而間作+蓋膜處理有利于提高大豆后期葉綠素的含量。

表3 不同種植方式下大豆葉片的葉綠素含量Table 3 Chlorophyll content of soybean under different planting pattern

2.4 不同處理對大豆根系活力的影響

表4顯示，大豆的根系活力隨生育進程先增加，到結(jié)莢期達最大值，隨后減少，不同處理的根系活力存在一定差異。在花芽分化期，各處理間的根系活力差異不顯著；在結(jié)莢期、鼓粒期和成熟期，間作+蓋膜處理的根系活力顯著強于其他處理的根系活力；3個處理各時期的根系活力均表現(xiàn)為間作+蓋膜、間作、單作處理依次減小，說明間作尤其是間作+蓋膜有利于提高大豆中后期根系活力。

表4 不同種植方式下大豆的根系活力Table 4 Root activity of soybean under different planting pattern

2.5 不同處理對大豆營養(yǎng)水平的影響

表5顯示，大豆葉片氮、磷及鉀含量隨生育進程先上升，到結(jié)莢期達最大值，隨后逐漸下降，但不同處理葉片氮、磷及鉀含量存在一定差異。在花芽分化期，處理間的氮含量差異不顯著；此后，間作+蓋膜處理的氮含量均大于間作和單作處理，其中，在開花結(jié)莢期與單作處理的氮含量差異達到了顯著水平，與間作處理差異不顯著，在鼓粒期和成熟期，間作+蓋膜處理的氮含量均顯著大于間作和單作處理的，間作處理的氮含量也顯著大于單作處理的。

在花芽分化期，處理間的磷含量差異不顯著；此后，間作處理的磷含量均大于間作+蓋膜和單作處理的，其中，在結(jié)莢期與單作處理的氮含量差異達到了顯著水平，與間作+蓋膜處理差異不顯著，在鼓粒期，間作處理的磷含量顯著大于間作+蓋膜和單作處理的，間作+蓋膜處理與單作處理差異不顯著，在成熟期，間作處理的磷含量顯著大于單作處理的，與間作+蓋膜處理的差異不顯著。

在花芽分化期和結(jié)莢期，間作+蓋膜處理的鉀含量均表現(xiàn)為最高，其次為間作處理，單作處理最低，處理間的差異均達到了顯著水平；此后，鉀含量表現(xiàn)為間作最高，其中，在鼓粒期間作和間作+蓋膜2個處理均顯著高于單作處理，而間作與間作+蓋膜處理差異不顯著，在成熟期，間作顯著高于間作+蓋膜和單作處理，間作+蓋膜也顯著高于單作處理。說明間作+蓋膜可提高大豆中后期葉片氮營養(yǎng)水平，間作可提高大豆中后期葉片磷、鉀營養(yǎng)水平。

表5 不同種植方式下大豆植株葉片的氮、磷及鉀含量Table 5 Content of N，P and K of leaves under different planting pattern %

2.6 不同處理對大豆產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

表6顯示，單株鮮莢產(chǎn)量以間作+蓋膜處理的最高，比其他處理增加13.84%以上，其次是單作的產(chǎn)量，處理間的差異達顯著水平；單株干豆質(zhì)量間作+蓋膜處理的略大于單作的，且2處理顯著高于間作處理的質(zhì)量；干豆產(chǎn)量以單作最高，比其他處理增加153.25%及以上，其次是間作+蓋膜處理的，處理間的差異達顯著水平；干豆粗蛋白含量和粗脂肪含量以間作+蓋膜的最高，其次是間作的，處理間差異不顯著。說明間作+蓋膜處理有利于增加鮮莢產(chǎn)量。

表6 不同種植方式下大豆的產(chǎn)量與品質(zhì)Table 6 Yield and quality of soybean under different planting pattern

3 小結(jié)與討論

有研究認為，在同種播種方式下，秸稈覆蓋對大豆出苗率和出苗速度的影響不明顯[16]，但在澆水充足條件下，秸稈覆蓋可顯著提高大豆前期的出苗率[17]。王麗學等[18]研究認為，覆蓋秸稈會推遲大豆出苗日期和降低出苗率。本試驗結(jié)果表明，間作的大豆出苗較快，而間作+蓋膜的大豆出苗較慢，與前人[16–18]研究大豆覆蓋栽培的結(jié)果不完全相同。其原因可能是大豆播種后遇到的氣象條件或土壤水分含量不同的緣故。本試驗中，大豆播種時土壤較為干旱，雖然在播種后至出苗初期出現(xiàn)降雨，但由于地膜覆蓋限制了雨水下滲，土壤水分含量顯著低于單作和間作(土壤含水量數(shù)據(jù)另文發(fā)表)，阻礙了種子萌發(fā)出土。試驗結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，單作大豆的出苗速度明顯慢于間作的，這可能是耕作方式不同引起耕層土壤溫度和濕度變化差異的緣故[16,18]，但具體機理有待進一步研究。可見，大豆應用地膜覆蓋時，播種時要注意耕層土壤濕度的調(diào)控，以確保大豆快速萌發(fā)出土。

間作對大豆生長的影響程度因大豆品種、間作作物、施肥水平、灌溉條件及生長階段不同而有差異[2,6–10,19]。大量研究認為，大豆與其他高稈作物間種，地上部分對光照的競爭和地下部分對土壤水分和養(yǎng)分的競爭均處于下風，大豆生物產(chǎn)量或植株的其他生長指標不同程度低于單作，從而使大豆生長表現(xiàn)出間作弱勢[2,6–10,20–21]。本試驗結(jié)果與前人的結(jié)果有所不同，間作的植株的干物質(zhì)量、葉綠素含量、根系活力及礦質(zhì)營養(yǎng)含量等均大于單作，尤其是間作+蓋膜處理的優(yōu)勢更為明顯，其原因可能與間作的出苗較早、行間距較寬和覆蓋措施不同有關(guān)。本試驗中，在播種后2周，間作大豆的出苗率比單作高出13. 25%，間作大豆與甘蔗的行間距達60 cm，大豆生長期間甘蔗植株尚小，大豆被遮蔭、擋光較少，因而大豆生長獲得較大的土體空間和地面立地空間。大豆生長中后期，降雨較多，氣溫較高，黑色地膜覆蓋有效地調(diào)節(jié)了土壤的水分和溫度，有利于大豆根瘤菌的生長和固氮，同時抑制了雜草生長，為大豆植株生長提供了有利環(huán)境。

有研究表明，間作大豆的單株豆莢質(zhì)量與單作大豆差異不顯著[6]。也有研究表明，間作大豆產(chǎn)量較單作有所下降, 灌溉處理的間作模式比單作模式減產(chǎn)15.49%，雨養(yǎng)處理間作模式比單作模式減產(chǎn)29.76%[10]；鮮食大豆與玉米套作后，單株產(chǎn)量性狀與凈作比均有降低，且遮蔭時間越長，單株產(chǎn)量降幅越大[7]。本試驗結(jié)果表明，間作處理的單株鮮莢質(zhì)量、單株干豆質(zhì)量均低于單作的，而間作+蓋膜的卻顯著高于間作和單作的，主要原因可能是間作處理大豆與甘蔗的行間距較寬，有利于雜草的生長(數(shù)據(jù)另文報道)，對大豆的光照造成了競爭，不利于大豆中后期的光合作用，減少了植株向豆莢輸送足夠的光合產(chǎn)物，因而造成了間作處理雖然生長前中期植株干物質(zhì)質(zhì)量、葉綠素含量、根系活力及礦質(zhì)營養(yǎng)含量等均大于單作，但單株鮮莢質(zhì)量、單株干豆質(zhì)量均低于單作的結(jié)果，而覆蓋黑色地膜則有效地抑制了雜草的生長，減少了雜草對光照的競爭，使植株合成較多的光合產(chǎn)物向豆莢輸送。試驗中，雖然間作和間作+蓋膜的干豆產(chǎn)量僅為單作的38.72%和45.88%，但間作的總經(jīng)濟效益高于單作(數(shù)據(jù)另外報道)，與前人的結(jié)果[1–2]相似。本試驗結(jié)果還表明，間作和間作+蓋膜處理對干豆粗蛋白含量和粗脂肪含量影響不大，與李秀平等[2]盆栽研究結(jié)果稍有不同，這可能是由于大田的試驗條件與盆栽的試驗條件存在一定的差別造成的。可見，甘蔗/大豆間作，大豆與甘蔗的行間距以及對雜草的防控是獲得間作大豆高產(chǎn)的關(guān)鍵，間作+地膜覆蓋控制了雜草的生長，因而能顯著提高間作大豆的單株產(chǎn)量。

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責任編輯：尹小紅

英文編輯：梁 和

Effect of sugarcane-soybean intercropping and mulch on growth, yield and quality of soybean

Lai Zhenguang1，Wei Jianfeng3，Cai Zhaoyan1，Wei Fangzhi5，Li Jichao4，Sun Zudong1，Chen Chaojun4，Liang He4，Wei Chengkun2*
(1.Cash Crop Institute of Guangxi Academy of Agriculture Science, Nanning 530007; 2.NanningAgricultural Mechanization Technology Service Station, Nanning 530001; 3.Lushan College of Guangxi University of Science and Technology, Liuzhou, Guangxi 545616; 4.Agricultural college of Guangxi University, Nanning 530004; 5.Wuming Agricultural Mechanization Technology Service Station,Wuming, Nanning 530010)

A soybean variety (Glycine max(L.) Merr.), Guichundou 103, was used as material and 3 treatments of soybean monoculture, sugarcane-soybean intercropping (short for intercropping) and sugarcane intercropping soybean with plastic mulch (short for mulch) were designed to study the effect of sugarcane-soybean intercropping and mulch on growth, yield and quality of soybean. The result indicated that the seedlings emergence speed of the intercropping was the greatest; the dry matter weights of plant of the mulch were 20.99 g/plant and 28.16 g/plant at seed-filling period and maturation stage respectively, which were significantly higher than those of the other treatments. The dry matter weights of pod of the mulch were the greatest at the whole growth stage; chlorophyll contents of the mulch were significantly higher than those of the monoculture at seed-filling period and maturation stage, but were not significantly difference with the intercropping;the root activities of the mulch were significantly higher than those of the other treatments at podding stage, seed-filling period and maturation stage; the N contents of the mulch were the greatest at the whole growth and were significantly higher than those of the other treatments at seed-filling period and maturation stage, while the contents of P and K of the intercropping were the greatest; the fresh pod weight of single plant and the dry bean weight of single plant of the mulch were 38.33 g and 10.55 g respectively, which were significantly higher than those of the other treatments. The dry bean yields of the monoculture, the intercropping and the mulch were 1 621.41, 627.90 and 743.85 kg/hm2, respectively. The difference of total protein content and total fat content were not significant among the treatments.

soybean; intercropping; growth; yield; quality

S565.1

A

1007-1032(2016)06-0587-05

2016–09–24

2016–10–15

廣西科學研究與技術(shù)開發(fā)計劃項目(桂科合14125008–2–16)；廣西農(nóng)業(yè)科學院基本科研業(yè)務專項(桂農(nóng)科2013YT01)

賴振光(1976—)，男，廣西邕寧人，研究實習員，主要從事大豆遺傳育種研究，sunzudong639@163.com；*通信作者，韋承坤，高級工程師，主要從事農(nóng)業(yè)機械化技術(shù)研究與推廣，wck8111@126.com