播期与密度对蕉肥间作植株与产量的影响

胡钧铭,罗维钢,王冠玉,陆秀红,李婷婷,黄忠华,何铁光,农金花

(1.广西农业科学院农业资源与环境研究所，广西 南宁 530007；2.南宁市灌溉试验站，广西 南宁 530001；3.广西农业科学院农业科技信息研究所，广西 南宁 530007；4.广西农业科学院植物保护研究所，广西 南宁 530007)

【研究意义】香蕉是亚热带重要的优良经济水果，是带动少数民族地区脱贫致富的一个重要的富民支柱产业。广西素有“八山一水一分田”之称，耕地资源尤为宝贵，作为香蕉的主产区，随着香蕉经济效益的突显，香蕉生产中过分依赖化肥增加复种指数提高单产尤为普遍，过量化肥和地膜覆盖等集约化生产方式已对香蕉连作障碍、蕉园土壤退化及生态环境造成了严重影响，同时香蕉传统清耕栽培生长初期植株间空隙较大，香蕉林下光热空间资源利用不足，多数地表呈裸露状，土壤水分蒸发快，易造成山区季节性蕉园水土流失。【前人研究进展】间套作是一种能集约利用光、热、肥、水等自然资源的种植方式，有研究结果表明，间作可以提高土壤微生物种类，增加生物多样性，改善土壤结构，提高作物产量，生态效益明显[1-5]。利用蕉园行间空地进行适当间作，不仅可以提高土地利用率，增加经济效益，且十分有利于用养结合，还可减少杂草的生长[6-7]。香蕉-大豆间作改善蕉园生态环境，降低温度，提高湿度，提高土壤养分，增加有机质，利于香蕉的生长，增加香蕉产量[8]，香蕉-咖啡间作极显著增加香蕉产量[9]。绿豆营养价值高，具有清热解毒效果，被誉为粮食中的“绿色珍珠”[10-11]。将绿豆作为间作作物经济效益突显，同时，绿豆具有固氮作用，可增加间作体系土壤养分[12]。【本研究切入点】尽管国内对绿豆单作和间套作进行了广泛研究[13-16]，更多地集中在产量经济效益方面。随着国家化肥减量绿色生产方式的推进，严重依赖化肥投入的集约化香蕉高产和连作生产方式亟待得到有效解决。国内外关于香蕉园内利用间作来增加绿豆产量和将绿豆秸秆直接覆盖还田的研究鲜有报道。【拟解决的关键问题】综合考虑间作模式能够有效而充分的利用土地和绿豆的养地作用、秸秆还田等因素，旨在研究粮肥兼用绿豆的间作时间和密度对绿豆、香蕉的植株生长及产量的影响，以期解决香蕉清耕栽培水土流失、杂草、根系线虫危害等实际问题，从而获得更高的经济效益并指导农业生产，为选择合适的绿豆间作条件提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验区概况

2014-2015年在广西南宁市灌溉试验站香蕉种植基地(N22°52′58.35″，E108°17′38.79″)进行试验。试验区多年平均气温22.9 ℃，年降雨量1274.2 mm，日照时数1252.6 h，土壤为黏性红壤，容重1.34 g/cm3，田间持水率32.6 %，pH 5.8，有机质含量为21.36 g/kg，速效氮含量为95.82 mg/kg，速效磷含量为62.68 mg/kg，速效钾含量为278.91 mg/kg，全氮含量为1.25 g/kg，全磷含量为0.86 g/kg，全钾含量为3.2 g/kg，碱解氮含量为69.3 g/kg。

1.2 试验方法

试验地面积2000 m2，在试验区设置香蕉间作粮肥兼用绿豆不同间种播期、种植密度及豆株覆盖还田等处理。香蕉前茬为果蔗地，地力均匀，2014年3月旋耕机犁田整地，2014年4月28日采用组培苗种植香蕉，每株香蕉采用商品有机肥(有机肥符合NY525-2002标准)5 kg与土混匀穴施，2014、2015年香蕉生长过程中，采用环形沟施俄罗斯3元复合肥(16-16-16)3次，其中香蕉营养生长期25 g/株、抽蕾期50 g/株 、果实发育期50 g/株，2015年按50 g/株增施一次芽苗肥，香蕉间作的粮肥兼用绿豆不施肥。香蕉品种为“威廉斯B6”，采用深沟宽行种植，行距2.4 m，株距2.2 m，每公顷密度1875株。2015年进行蕉肥间作试验，试验地香蕉为2014年留芽蕉，间作绿肥作物为广西农业科学院农业资源与环境研究所育成的新品种粮肥兼用绿豆“桂绿豆5号”，距香蕉植株30 cm外围空隙地带间作粮肥兼用绿豆，试验设置播期和密度独立试验，4播期分别为SD1(4月10日)、SD2(5月10日)、SD3(6月10日)、SD4(7月10日)，采用开沟条播，行距30 cm，株距20 cm播种量为22.5 kg/hm2；3个密度分别为M1(22.5 kg/hm2)、M2(37.5 kg/hm2)、M3(52.5 kg/hm2)，密度试验于4月10日采用浅锄进行撒播种植。播期和密度试验为3次重复，随机排列，在豆荚收获后，刈割地上部植株覆盖还田做绿肥。以上各处理均做3次重复，以香蕉单作为对照(CK)。

1.3 样品采集与分析方法

1.3.1 绿豆农艺与产量指标 各试验区在绿豆结荚期随机挑选20株，利用卷尺测量株高，用游标卡尺测靠近根基部的豆杆茎粗，逐株数一次分枝数、二次分枝数和花荚数。采摘豆荚后，各试验区选3个样点，每个样点刈割1 m2地上部植株，测其鲜重，计算豆株单位面积覆盖还田生物量。豆荚晒干后去除豆壳，分区称绿豆产量。

1.3.2 香蕉生长与产量指标 测量之前每个试区挑选10株香蕉挂牌定株，分别于2015年8月20日、9月16日、10月15日、10月28日及收获前2 d用塔尺测量株高，用直尺统一测根基部以上10 cm处的茎粗，香蕉产量为每公顷单株累加实际产量。

1.4 统计分析

采用Microsoft Excel 2007和SPSS 17.0软件进行数据统计及分析。

2 结果与分析

2.1 蕉肥间作对粮肥兼用绿豆生长的影响

2.1.1 蕉肥间作对粮肥兼用绿豆株高和茎粗影响 从不同播期处理对蕉肥间作中粮肥兼用绿豆株高、茎粗变化(图1)可以看出，粮肥兼用绿豆株高随着播期延后出现增高趋势，SD4播期处理植株增高显著，各重复株高比SD1增加5.40 %～11.21 %，而茎粗变化趋势相反，SD1播期处理植株最粗，SD4比SD1茎粗下降17.1 %～29.2 %，豆株明显变细。不同密度试验表明(图2)，粮肥兼用绿豆株高随播种密度增加出现增高趋势，各处理均值大小顺序表现为：M3(93.5 cm)>M2(89.9 cm)>M1(88.1 cm)，M3密度处理植株增高显著，比M1和M2分别高出6.2 %和4.0 %。茎粗随播种密度增加而变细趋势，各处理均值大小表现为：M1(10.2 mm)>M2(10.1 mm)>M3(9.3 mm)，M3植株茎粗明显减小，比M1和M2分别下降9.2 %和7.6 %。播期推迟不利于粮肥兼用绿豆茎粗增加，对同播期、相同播种量不同播种方式比较发现，撒播比开沟条播茎粗有所增加。

2.1.2 蕉肥间作对粮肥兼用绿豆单株分枝数的影响 从不同播期对蕉肥间作中粮肥兼用绿豆单株分枝数影响可见，(图3)，粮肥兼用绿豆一次分枝数均大于二次分枝数，随着播期的推迟一次分枝数和二次分枝数出现较为明显的降低趋势，二次分枝数随着一次分枝数减少而降低，其中SD4播期处理的一次分枝数和二次分枝数显著低于SD1，分别比SD1低4～7和5～8枝。不同播种密度绿豆单株分枝数一次分枝数均大于二次分枝数，随着播种密度增大，两次分枝数总体呈现下降趋势(图4)，各播种密度处理两次分枝数大小均表现为：M1>M2>M3，二次分枝数降幅大于一次分枝数，M3处理二次分枝数明显小于M1和M2，绿豆播种密度过大不利于植株分枝形成，对同播期、相同播种量不同播种方式比较发现，开沟条播一次分枝数比撒播平均单株增加2个，但撒播二次分枝比条播有所增加。

图1 不同播期绿豆株高、茎粗Fig.1 Mung bean plant height and stem diameter of different sowing date

图2 不同播种密度绿豆株高、茎粗变化情况Fig.2 Change of plant height and stem diameter in different sowing density

图3 不同播期绿豆单株分枝数Fig.3 Mung bean branch number of different sowing date

图4 不同播种密度绿豆单株分枝数Fig.4 Change of branch number yield in different density

2.1.3 蕉肥间作对粮肥兼用绿豆产量及地上生物量的影响 随着播期的推迟，绿豆籽粒产量呈现出逐渐递减的趋势(表1)：SD1和SD2播期处理的粮肥兼用绿豆产量显著高于SD3和SD4，SD1处理绿豆平均产量最高，为1344 kg/hm2，SD4处理绿豆平均产量850 kg/hm2，显著低于其他处理，分别比SD1、SD2和SD3处理下降了36.8 %、32.4 %和23.7 %。在豆荚收获后刈割各试区地上部植株覆盖还田，单位面积粮肥兼用绿豆还田生物量结果显示，粮肥兼用绿豆生物量随播期的延迟呈下降趋势，SD1播期处理的平均生物量最高，达到27 866 kg/hm2，SD2，SD3和SD4处理生物量分别比SD1处理下降7.4 %，9.6 %和31.1 %，其中SD3和SD4处理与SD1处理差异达显著水平。从不同密度处理对粮肥兼用绿豆籽粒产量和地上生物量影响可见(表1)，M2密度处理绿豆产量最高，产量达1269 kg/hm2，与M1处理差异不显著，且两者均显著高于M3处理。M2粮肥兼用绿豆地上部生物量最高，达到26 633 kg/hm2，与M1处理差异不显著，但显著高于M3处理。对同播期、相同播种量不同播种方式比较发现，开沟条播籽粒产量和生物量均高于撒播，分别高13.1 %和13.3 %。说明相同播期条件下开沟条播有利于粮肥兼用绿豆一次分枝数、籽粒产量形成，能够增加粮肥兼用绿豆地上生物量提高。M1处理虽然植株茎秆粗壮，单株分枝数较多，但其种植密度过低，群体长势较为稀疏，因而其产量和地上部生物量低于M2；M3则由于播种过密，群体生长竞争激烈，其茎杆较细，单株分枝数少，导致产量和地上部生物量与M2相比均出现较为显著的下降，说明适当增加播种密度有利于籽粒和地上生物量提高。轻简撒播有利于粮肥兼用绿豆径粗增加，当播种密度达到37.5 kg/hm2，撒播的粮肥兼用绿豆产量和生物量接近条播方式。

2.2 蕉肥间作对香蕉生长的影响

2.2.1 蕉肥间作对香蕉株高的影响 从不同绿豆播期处理对蕉肥间作下香蕉株高影响(图5)可以看出，8月20日前，各处理香蕉株高非常接近，差异不显著；8月20日至10月15日，各处理香蕉株高均比前一时期呈显著增长趋势，且9月16日至10月15日，不同处理间增长趋势逐渐达显著水平，其中SD1播期处理香蕉株高最高，其次是SD2，而CK最低，说明绿豆间种与还田覆盖处理对香蕉植株增长的正效应开始显现；10月15日之后，各处理香蕉株高增长幅度变小，香蕉生长于10月28日趋于停滞，此时各处理香蕉株高大小顺序为：SD1>SD2>SD3>SD4>CK，其中，SD1平均株高为318 cm，CK最低，为301 cm。不同播种密度试验显示(图6)，各处理香蕉株高在8月20日至10月15日增长较快，增幅为22.0 %～28.0 %；10月15日至10月28日，其增幅为2.0 %～5.0 %，说明此时香蕉已进入成熟阶段，株高增长趋于停滞。在10月28日， M1～M3等密度处理下香蕉株高依次比CK高4.0 %、4.9 %和2.9 %，其中M2处理香蕉株高达316 cm。从以上结果可见，蕉园间种粮肥兼用绿豆并还田覆盖播期、密度对香蕉植株伸长都具有正效应。

表1 不同播期和密度处理对绿豆产量及地上部生物量的影响

注：同行数据后小写字母不同表示各处理间差异显著(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 蕉肥间作对香蕉茎粗的影响 8月20日前，各播期处理对香蕉茎粗影响差异均不显著(图7)，8月20日至10月15日，香蕉茎粗增加明显，9月16日至10月15日，SD1处理香蕉茎粗的平均增幅高于其他处理，SD2次之，CK的增幅相对较为缓慢，10月15日后，各处理的香蕉植株增长开始变慢至停滞，10月28日测定的各处理香蕉茎粗大小顺序为：SD1(15.0 cm )>SD2(14.7 cm)>SD3(14.4 cm)>SD4(13.9 cm)>CK(13.1 cm)，其中，SD1～SD4处理分别比CK高14.8 %、12.8 %、9.9 %和6.6 %。不同播种密度处理下(图8)，香蕉茎粗在8月20日至10月15日增加较快，10月28日测定的各处理香蕉茎粗大小顺序为：M2(15.0 cm)> M1(14.7 cm) M3(14.0 cm)>CK(13.1 cm)。以上结果表明，蕉园间种粮肥兼用绿豆及还田覆盖对香蕉植株增粗也具有正效应，播期越延迟，其正效应越弱，播种密度为37.5 kg/hm2正效应最高。

图5 不同播期香蕉株高变化情况Fig.5 Change of banana plant height in different sowing date

图6 不同播种密度香蕉株高变化情况Fig.6 Change of banana plant height in different density

图7 不同播期香蕉茎粗变化情况Fig.7 Change of banana stem diameter in different sowing date

图8 不同播种密度香蕉茎粗Fig.8 Banana stem diameter of different density

2.2.3 蕉肥间作对香蕉产量的影响 从表2可见，随着粮肥兼用绿豆播期的延迟，香蕉产量呈递减的趋势，SD1～ SD4播期处理平均产量依次比CK高6.7 %、6.2 %、5.5 %和4.3 %，但各处理间差异均不显著，其中SD1处理平均产量最高，达到36 255 kg/hm2。从结果可以看出，蕉园间种绿豆并还田覆盖对香蕉增产具有正效应，但其效应随播期的延长而逐渐减弱，SD1处理下绿豆长势良好，用于还田覆盖的生物量高于其他播期，SD2、SD3和SD4处理的绿豆生长空间逐渐受限，地上部生物量不断下降，导致其正效应也随之减弱。

表2 不同处理香蕉产量

表3 不同播种密度香蕉产量

随粮肥兼用绿豆间种密度的增加，香蕉产量呈先增高后降低趋势(表3)，各密度处理间香蕉产量差异均不显著，且M1和M2处理显著高于CK，其中M2处理产量(36 776 kg/hm2)最高，CK产量(33 994 kg/hm2)最低。从结果可见，不同粮肥兼用绿豆播种密度下蕉肥间作并将绿肥还田覆盖可助于提高香蕉产量，但M1处理群体长势较为稀疏、M3处理单株生长空间拥挤，茎杆长势较弱，两者用于还田覆盖的生物量均较低，因此，绿豆播种密度过低或过高，对香蕉产量助产效应均有所降低。

3 讨 论

播期通过光热资源影响作物产量和品质，间作套种是我国传统农业的精髓[17-18]。农牧交错带适时早播春小麦可提高产量，提高水氮资源的吸收利用效率[20]。间作大豆处理的宿根蔗茎径大小、有效茎数、蔗茎产量和糖产量提高[20]。玉米与绿豆间作，玉米对绿豆产生荫蔽作用，玉米根系吸收养分能力强，从而使绿豆在争夺养分的过程中处于劣势地位[21]。本研究中，SD1播期处理香蕉处于苗期阶段，叶面积较小，株行间空隙较大，通风透光条件好，有利于绿豆的生长，随着播期延后以及蕉叶的增长，田间逐渐荫蔽，绿豆生长空间受到限制。随播期延后，至SD4处理时，香蕉叶面积增大，导致绿豆光合作用受到影响，植株发育不良，茎杆纤细，分枝数少，出现成片的倒伏，从而降低绿豆产量和地上生物部量，蕉园间种绿豆及还田覆盖对香蕉植株的正效应也减弱，影响香蕉植株生长，降低期产量。

种植密度是保障作物增产的重要措施，中等间作密度玉米和花生单产最高，经济效益最好[22-24]。绿豆与果树间作，小区产量在行距37.5 cm、株距13 cm的种植密度产量最高，种植密度过密或者过疏，产量降低，单株结荚数、单株产量、主茎分枝数与密度呈负相关，株高与密度呈正相关[25]。本研究结果与上述研究结果基本一致，绿豆株高与播种密度存在正相关性，绿豆茎粗与播种密度存在负相关性，中等播种密度M2(37.5 kg/hm2)香蕉生长最好，粮肥兼用绿豆和香蕉产量最高。撒播有利于粮肥兼用绿豆径粗增加，尽管相同播期内条播方式比撒播粮肥兼用绿豆籽粒和生物量效果明显，但当播种密度达到37.5 kg/hm2，撒播的粮肥兼用绿豆产量和生物量接近条播方式，在劳动力不足的条件下，蕉肥间作下通过适当提高粮肥兼用绿豆播种密度可作为重要的轻简种植模式。

合理耕作制度是“以田养田”、“以地养地”的重要手段[26]。绿肥和秸秆还田是用养结合的重要手段[27-29]，但对于香蕉间套模式而言，香蕉根系主要分布在地表浅层，就地翻压难度大。香蕉为大型草本植物，其后期遮阴效应及水肥一体化的生长环境为绿肥覆盖还田后提供了充足的腐解和养分释放条件。粮肥兼用绿豆根瘤具有固氮作用，采摘绿豆后青枝活叶，可以作为覆盖绿肥使用。本试验表明，不同播期和播种密度蕉肥间作并覆盖还田对香蕉植株增长、香蕉植株增粗具有正效应，有助于提高香蕉产量，蕉肥间作是破解香蕉地膜覆盖污染有效手段。间作体系中作物组合和适当的品种选择是间套作成功的关键因素[30]，蕉肥间作并将粮肥兼用绿豆直接覆盖还田对香蕉产量的提高是粮肥兼用绿豆单因素作用还是间作体系多因素的交互效应，还有待于进一步研究探明。

4 结 论

蕉肥间作模式有利于促进香蕉生长，提高香蕉产量。不同播期对粮肥兼用绿豆和香蕉的长势和产量影响明显，播期越早，越有利于粮肥兼用绿豆和香蕉生长，随着播期的延后，粮肥兼用绿豆株高增加，但茎粗、分枝数、产量降低，间作粮肥兼用绿豆对香蕉的正效应逐渐减弱。粮肥兼用绿豆间种密度对绿豆和香蕉长势和产量影响较大，37.5 kg/hm2粮肥兼用绿豆和香蕉整体长势较好，产量最高。播种密度过低或过高，不利于绿豆和香蕉生长，产量下降。

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