减量施氮间作豆科绿肥压青对甘蔗农艺性状及产质量的影响.pdf
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1、现代农业科技2023 年第 20 期园艺学减量施氮间作豆科绿肥压青对甘蔗农艺性状及产质量的影响莫璋红1谢金兰1*林 丽1李长宁1覃 宁2潘红春2黄应设2陈荣发1莫善平1(1广西壮族自治区农业科学院甘蔗研究所/广西甘蔗遗传改良重点实验室/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室,广西南宁 530007;2广西南宁东亚糖业集团,广西崇左 532200)摘要试验设置 2 个施氮水平(纯 N 472.5、236.3 kg/hm2)和 3 种种植模式(甘蔗单作、甘蔗/大豆间作压青、甘蔗/绿豆间作压青),研究减量施氮间作豆科绿肥压青对甘蔗农艺性状、产量及品质的影响。结果表明:在土壤氮水平较高的条件下
2、,减量施氮对甘蔗生长及产量没有影响,相反,氮肥减量处理甘蔗平均产量比常规施氮量处理增产 13 590 kg/hm2。氮肥减量可提高甘蔗蔗糖分含量,氮肥减量处理平均蔗糖分含量比常规施氮量处理提高1.02 百分点。甘蔗间作绿豆压青可促进甘蔗生长,甘蔗产量比甘蔗单作增产 10.27%,而甘蔗间作大豆压青对甘蔗生长有一定影响,甘蔗产量比甘蔗单作甘蔗减产 1.45%。甘蔗间作豆科绿肥压青有利于甘蔗蔗糖分积累,间作绿豆压青比甘蔗单作蔗糖分含量提高 0.88 百分点,间作大豆压青比甘蔗单作蔗糖分含量提高 0.59 百分点。综合甘蔗农艺性状、产量、甘蔗蔗糖分含量、经济效益等方面分析,以甘蔗/绿豆间作且氮肥减量
3、 50%处理最优。关键词甘蔗;氮水平;种植模式;豆科绿肥间作;产量;品质中图分类号S566.1文献标识码A文章编号 1007-5739(2023)20-0038-05DOI:10.3969/j.issn.1007-5739.2023.20.012开放科学(资源服务)标识码(OSID):Effects of Reduced Nitrogen Fertilization and Intercropping Legume Returning as GreenManure on Sugarcane Agronomic Characters,Yield and QualityMO Zhanghong1X
4、IE Jinlan1*LIN Li1LI Changning1QIN Ning2PAN Hongchun2HUANG Yingshe2CHEN Rongfa1MO Shanping1(1Sugarcane Research Institute,Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Guangxi Key Laboratory of SugarcaneGenetic Improvement/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement(Guangxi),Ministr
5、y ofAgriculture&Rural Affairs,Nanning Guangxi 530007;2Guangxi Nanning East Asia Sugar Group,Chongzuo Guangxi 532200)AbstractTwo nitrogen application levels(pure nitrogen 472.5 kg/hm2,pure nitrogen 236.3 kg/hm2)and threeplanting patterns(sugarcane monoculture,sugarcane/soybean intercropping and sugar
6、cane/mung bean intercropping)were set to study the effects of reduced nitrogen fertilization and intercropping legume returning as green manure onsugarcane agronomic characters,yield and quality.The results showed that under the condition of high soil nitrogenlevel,the reduced nitrogen application h
7、ad no effect on sugarcane growth and yield.On the contrary,the averagesugarcane yield increased by 13 590 kg/hm2under the reduced nitrogen application compared with the conventionalnitrogen application.Nitrogen reduction could increase sucrose content of sugarcane,and the average sucrose content ofn
8、itrogen reduction treatment was 1.02 percentage points higher than that of conventional nitrogen application treatment.Sugarcane/mung bean intercropping could promote sugarcane growth,sugarcane yield increased by 10.27%compared基 金 项 目广 西 农 业 科 学 院 基 本 科 研 业 务 专 项(桂 农 科 2021YT09);广 西 自 然 科 学 基 金(2021
9、GXNSFAA196041、2021GXNSFDA196004、2019GXNSFDA185004);广西甘蔗遗传改良重点实验室运行补助项目系统性课题(21-238-16-A-03-01)。第一作者 莫璋红(1976),女,助理研究员,从事甘蔗栽培技术研究工作。*通信作者 E-mail:收稿日期 2023-02-0938with sugarcane monoculture,while sugarcane/soybean intercropping had a certain effect on sugarcane growth,sugarcaneyield decreased by 1.45%
10、compared with sugarcane monoculture.Intercropping legume returning as green manure wasconducive to sucrose accumulation.The sucrose content of sugarcane/mung bean intercropping was 0.89 percentagepoints higher than that of sugarcane monoculture.The sucrose content of sugarcane/soybean intercropping
11、was 0.30percentage points higher than that of sugarcane monoculture.Based on the analysis of sugarcane agronomic characters,yield,sucrose content and economic benefits,sugarcane/mung bean intercropping+50%reduction in nitrogen fertilizerwas the best treatment.Keywordssugarcane;nitrogen level;plantin
12、g pattern;legume green manure intercropping;yield;quality广西是我国最大的甘蔗生产基地和产糖中心,自 1992 年以来,广西甘蔗种植面积和产糖量一直位居全国之首,产糖量占全国总产糖量的 60%以上。2020/2021 榨季产糖量达到 628 万 t,实现连续 4 个榨季蔗糖产量稳定在 600 万 t 以上1。甘蔗需肥量较大,每生产 1 t 蔗茎需吸收纯 N 1.083.20 kg2,适量施用化学氮肥对提高产量性状具有促进作用。然而,在我国甘蔗实际生产中,普遍存在超量施用氮肥的问题。我国甘蔗种植中氮素施用量为 400800 kg/hm2,是
13、巴西的 6 倍以上,超过世界平均水平的 3 倍以上,而氮肥利用率却不到 20%3-4。高氮肥施用量不仅增加了甘蔗生产成本,还导致出现了氮流失引起的环境污染和土壤理化性状恶化、生态系统失衡等问题5-6。因此,探讨甘蔗合理的种植模式以及减量施氮成为甘蔗生产可持续发展的需求。甘蔗种植行距较宽,且前期生长缓慢,适宜间套作生育期短的作物。大豆和绿豆适应性广、矮秆、生育期短、具有固氮养地作用,是较理想的甘蔗间套作物。研究表明,甘蔗合理间作豆类作物可以培肥地力,促进甘蔗增产增糖7-9。也有研究表明,甘蔗间作大豆、绿豆,收获豆荚的处理甘蔗植株矮、茎径小,甘蔗比对照减产 3.28%11.62%10。近些年来,人
14、们不断探索减少氮肥施用的甘蔗种植模式,结果表明,间作绿豆压青,可适量减少氮肥施用,不影响甘蔗生长和产量水平11-12。为了进一步验证甘蔗间作豆科绿肥压青和减量施氮的可行性,在扶绥县蔗区开展甘蔗与大豆、绿豆间作压青试验,为推广甘蔗间作豆科绿肥压青技术提供科学依据。1材料与方法1.1试验地概况试验设在扶绥县渠黎镇雷达现代农业合作社糖料蔗生产基地进行。当地属亚热带季风气候,光热资源充足,年均日照时数 1 493.1 h,年平均气温 22.4,年极端最高气温 39.7,年极端最低气温 0.5,年平均降雨日数达 143 d,年均降水量 1 270 mm。合作社成立于 2016 年,甘蔗种植面积 1 00
15、0 hm2,试验地土壤为赤红壤,多年甘蔗连作。1.2试验材料供试甘蔗品种为柳城 05-136,是广西自育的高产高糖甘蔗品种之一;大豆品种为广西壮族自治区农业科学院自育种桂春 8 号,属南方春大豆早熟品种,株型收敛,通风透光性好,耐肥抗倒伏,适应性广;绿豆品种为中国农业科学院选育的中绿 8 号,植株直立抗倒伏,适应性广,在我国各绿豆产区均能种植。供试肥料 BB 肥,为广西东亚撒阳肥料有限公司生产,N、P2O5、K2O 养分含量为 21-7-18。1.3试验设计试验为二因素完全随机区组无重复试验。因素一为氮肥施用量,设 2 个施氮水平:N1(常规施肥量,参考当地种植户常年施肥量,施 BB 肥 2
16、250 kg/hm2,折合纯 N 472.5 kg/hm2);N2(氮肥减量 50%,即施 BB肥 1 125 kg/hm2,折合纯 N 236.3 kg/hm2)。因素二为种植模式,设 3 种种植模式:甘蔗单作(S1)、甘蔗/大豆间作压青(S2)、甘蔗/绿豆间作压青(S3)。3 种种植模式,2 个氮水平,合计 6 个处理,每个处理为一个试验区,行长 20 m,8 行区,行距 1.85 m,试验区面积为296 m2。氮肥减量处理(N2)的磷、钾肥施用量与常规施氮处理(N1)保持一致,补充钙镁磷肥 450 kg/hm2、氯化钾 337.5 kg/hm2。甘蔗采用宽窄行种植,宽行行距 1.35 m
17、,窄行行距 0.5 m,机械播种,2020 年新植蔗播种量 9.0 t/hm2,约 8 芽/m。间作处理,在豆科作物的花荚期,结合甘蔗大培土对豆科作物进行机械粉碎压青。甘蔗其他管理参照常规大田管理。1.4调查项目在甘蔗出苗期、分蘖期调查甘蔗出苗数和分蘖莫璋红等:减量施氮间作豆科绿肥压青对甘蔗农艺性状及产质量的影响39现代农业科技2023 年第 20 期园艺学数;在甘蔗生长后期(10 月下旬)进行田间估产,调查甘蔗株高、茎径、有效茎数等农艺性状;甘蔗成熟期,即每年 11 月、12 月、1 月采样分析甘蔗蔗糖分含量;甘蔗砍收时,每个处理单独测产,测产区为中间 4 行,行长 10 m,每个试验区测产
18、面积 74 m2;在 2020 年3 月甘蔗种植前和 2021 年 3 月,分别采样测定土壤养分含量。1.5数据处理试验数据采用 Excel 2007 软件进行统计分析。2结果与分析2.1土壤养分情况由表 1 可知,甘蔗种植前该试验地碱解氮、有效磷、有机质含量都在极高的水平,尤其是有效磷含量,超出我国土壤养分含量分级的“极高”(40.00 mg/kg)几倍甚至十倍以上,速效钾含量在中上水平。在 6 个试验区中,以处理 S2N2、S3N2土壤养分含量相对较低,但仍在较高水平。由表 2 可知,经过 1 年的试验,试验地土壤养分水平整体有所提高。所有处理碱解氮水平均有提高,其中:处理 S3N1提高最
19、多,提高了 251 mg/kg;其次是处理 S1N1,提高了 192 mg/kg。有效磷水平,除了处理S2N1下降外,其他处理均表现为提高,其中处理 S2N2提高 242 mg/kg,处理 S3N1提高 209 mg/kg,有 3 个处理土壤有效磷含量在 500 mg/kg 以上,约是“极高”水平的 12 倍。6 个处理的速效钾含量水平均表现提高,各处理均达到极高水平(200.00 mg/kg),其中提高较多的是处理 S3N1、S1N1。有机质水平除处理 S2N1外,其他处理均有提高。土壤 pH 值,处理 S1N1下降了 0.6,从施肥水平看,施氮量大,土壤 pH 值有下降趋势。2.2甘蔗农艺
20、性状与产量由表 3 可知,机械播种难以保证各试验区甘蔗萌芽率的一致性,甘蔗萌芽率整体为中等水平,各处理均没有达到 60%,萌芽率极差为 11.4 百分点。分蘖率表现为甘蔗单作处理 S1N2最高,间作大豆和绿豆对甘蔗分蘖有一定的抑制作用。10 月田间估产,甘蔗株高以处理 S3N2最高,处理 S1N1最低,两者相差 68 cm。从茎径看,间作豆类作物有利于甘蔗增粗生长,茎径最大的为处理 S3N2,其次是处理 S3N1。有效茎数达到52 500 株/hm2以上的有 3 个处理,这 3 个处理的萌芽率也相对较高,表明甘蔗有效茎数主要与萌芽率有关,与分蘖率关系不大。6 个处理蔗茎产量以处理S1N2最高,
21、处理 S1N1最低,两者相差 45 480 kg/hm2。从施肥水平看,土壤肥力水平高,减半施氮并不会影响甘蔗产量。由表 4 可知,甘蔗间作大豆、绿豆压青,有利于提高宿根蔗的发株率,其中以处理 S2N2的发株率最高,处理 S1N1最低,两者相差 71.2 百分点。各处理宿根蔗分蘖率都不高,其中以处理 S2N1、S2N2较低,分蘖率均不到 2%。宿根蔗甘蔗株高明显比新植蔗高,各处理均达到 300 cm 以上,其中以处理 S1N2最高,氮肥减量处理普遍比常规施肥处理高。甘蔗茎径以处理S2N1、S2N2较高,均达到 2.80 cm 以上,其他处理也在2.70 cm 以上。有效茎数以处理 S3N1最高
22、,从整体看,间作大豆、绿豆宿根蔗有效茎数比单作多。蔗茎产量也表现为处理 S3N1最高,两个施肥水平均表现为间作处理比甘蔗单作处理甘蔗产量高。由此可见,间作大豆、绿豆压青有利于促进宿根蔗的生长。2.3甘蔗蔗糖分含量甘蔗蔗糖分含量是评价甘蔗品质最重要的指标。从表 5 可以看出,氮肥减量处理总体比常规施肥处理甘蔗蔗糖分含量高:新植蔗氮肥减半的 3 个处理平均表 1不同处理甘蔗种植前土壤养分分析结果处理S1N1S2N1S3N1S1N2S2N2S3N2碱解氮/(mgkg-1)291330302293261163有效磷/(mgkg-1)270.0584.0301.0389.0153.066.5速效钾/(m
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