套种花生对香蕉园小气候和土壤理化性质的影响

吴宇佳 杨春 雷菲 吉清妹 张冬明 符传良

摘要：[目的]研究在香蕉园套种花生（兼作绿肥）的综合效应，为海南省推广蕉园套种绿肥等作物提供科学依据。[方法]设置5个处理：香蕉单作（CK）、3行双粒花生套种香蕉+覆盖还田、3行双粒花生套种香蕉+翻压还田、5行单粒花生套种香蕉+覆盖还田、5行单粒花生套种香蕉+翻压还田，探讨不同播种方式与还田方式对香蕉生长、花生生长、蕉园土壤、蕉园小气候环境，以及对其产量和品质的影响。[结果]5行单粒播种+覆盖还田处理的各项主要指标表现最佳，与对照相比，香蕉苗期株高、茎围和青叶数分别增加89.74%、11.89%和32.05%;地表湿度增加4.61%，地温和气温分别降低2.07%和8.39%;杂草数减少84.62%，香蕉株被害率减少65。21%;土壤碱解氮、有效磷、速效钾、交换性钙和交换性镁含量分别提高17.18%、6.17%、76.01%、63.58%和34。59%，土壤有机质含量提高25.15%;蔗糖酶活性提高2.38倍，脲酶、酸性磷酸酶、过氧化氢酶和纤维素酶含量分别提高44.27%、75.92%、13.94%和11.58%;>2mm粒级土壤团聚体含量由22.0%提高到35.22%;香蕉的产量、可溶性糖含量、维生素C含量和可溶性固形物含量分别提高2.31%、15.21%、5.10%和8.73%。[结论]在香蕉园套种花生能有效提高蕉园土壤中养分含量与酶活性，改善土壤结构，有利于调节蕉园温湿度;明显减少杂草的生长和害虫的危害;显著促进香蕉生长，提高产量和品质。综合作物产量、作物品质、土壤改良、生态环境优化及对香蕉生长的影响效应，在蕉园套种花生以5行单粒播种加覆盖还田的套种模式效果最优。

关键词：香蕉;花生;套种;果园小气候;土壤环境

中图分类号：S344文献标志码：A 文章编号：1008-0384（2020）03-0337-07

（研究意义）香蕉是海南省产量最大的热带水果，海南香蕉以优质而走俏国内外，据海南省农业农村厅统计，至2014年海南省香蕉种植面积就已发展到4万hm²以上。但是，由于海南省的蕉园长期大量施用化学肥料，加上种植作物单一等原因，已经导致当地蕉园土壤板结、酸化、肥料利用率低、环境污染和生态破坏等一系列问题。花生除了是重要的经济作物之外，也是一种优质的绿肥作物，通过花生秸杆压青改土能有效提高作物的产量与品质。因此，在海南省深入开展花生与香蕉套种的效应研究，优化种植与还田模式，对充分发挥间套种效应和提高生产效益具有重要价值。（前人研究进展）花生的根系具有发达的根瘤菌，一生能从空气中固氮13～15kg，其中1/3残留在土壤中，可培肥地力;花生的茎叶约含有4.5%的氮、0.8%的磷酸和2.3%的氧化钾。利用其秸杆还田，能改善土壤理化性状，提高土壤养分含量与土壤酶的活性。在香蕉生长初期，株行间空隙大，通风透光好，此时在蕉园行间套种绿肥，不仅能提高蕉园土地利用率、改良土壤、增加收益，还有利于用养结合，减少虫害与杂草的生长。（本研究切入点）目前，对绿肥与农作物进行间套种的研究已成为趋势，但有关香蕉与花生间套种效应的研究鲜见报道。（拟解决的关键问题）探讨在香蕉园套种花生中采取不同的播种方式和还田方式对花生、香蕉、蕉园土壤及蕉园小气候环境的影响，为海南省推广蕉园套种作物提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

花生品种为粤油551，香蕉品种为巴西蕉，前作为萝卜。试验于2018-2019年在海南省海口市美兰区演丰镇英豪村进行。试验田土壤为砖红壤，基本理化性状：pH值5.69，有机质含量22.52g·kg^-1，全氮、全磷、全钾含量分别为1.29、0.31、2.65g·kg^-1，碱解氮、有效磷、速效钾含量分別为191.8、34.8、208.8mg·kg^-1，交换性钙、交换性镁含量分别为576.8、107.6mg·kg^-1。

1.2 试验方法

试验设5个处理：①CK（香蕉单作）;②3行双粒花生套种香蕉+覆盖还田;③3行双粒花生套种香蕉+翻压还田;④5行单粒花生套种香蕉+覆盖还田;⑤5行单粒花生套种香蕉+翻压还田。3次重复，随机区组设计。小区规格2.2m×24.0m、面积52.8m²。花生只在插针期施1次复合肥（15-15-15），按每公顷施用量300kg施用。香蕉栽培按常规管理。种植规格：花生5行单粒0.2m×0.25m，3行双粒0.2m×0.33m;香蕉2.0m×2.2m.栽种日期：花生为2018年5月2日，香蕉（株高30cm左右的袋装苗）为2018年6月12日。花生于2018年7月30日收获，收获后还田，试验期间无特殊气象因素影响。

1.3调查项目与方法

1.3.1土壤相关指标 分别于花生播种前和收获并还田后45d，采集0～20cm土层的土壤，风干过筛后分析测定土壤养分、pH值等指标，测定方法参见《土壤农化分析手册》。土壤团聚体组成、土壤酶活指标于还田后45d采集0～20cm土层的土壤进行测定，其中：土壤团聚体组成用日本DIK-160土壤团粒分析仪采用湿筛法进行分析，土壤酶活性指标委托苏州科铭生物技术有限公司测定。

1.3.2香蕉的生长指标 在香蕉苗期（花生开花结荚期），分别对香蕉的株高、茎围、青叶数等进行测定。

1.3.3 蕉园小气候环境 采用土壤墒情速测仪（托普云农科技股份有限公司，浙江），于花生开花结荚期每天（10：00～10：30）测定温度、相对湿度和地温;花生开花结荚期，对各小区内的杂草株数、害虫数量以及香蕉叶受害情况进行调查。

1.3.4产量、品质相关指标 于收获时测定花生地上部生物量和养分蓄积量，并采集样本化验;香蕉产量和品质于香蕉采收期采样测定。

1.4 数据处理

运用Excel与SAS软件对试验的主要数据进行统计与分析，采用Duncan's法进行多重比较分析。

2 结果与分析

2.1 套种花生对香蕉苗期生长状况的影响

由表1看出，香蕉套种花生处理的主要生长指标显著高于单作的对照处理（CK）。从香蕉苗期的调查结果发现，套种处理的香蕉在株高、茎围和青叶数分别比单作处理增加84.62%～89.747%、11.89%～23.39%和24.01%～32.05%。由此可知，蕉园中套种花生，能有效促进香蕉苗的生长，为后期香蕉的增产奠定基础。

2.2 播种方式对花生生长及产量的影响

从表2可以看出，5行单粒播种方式的花生地上部生物量、花生产量和养分蓄积量各指标均显著高于3行双粒播种方式，其中：地上部生物量前者比后者增加21.56%，差异达极显著水平（P<0.01）;养分蓄积量前者比后者增加24.63%%～62.74%，除镁含量差异达显著水平（P<0.05）外，其他指标的差异均达极显著水平（P<0.01）;花生产量前者比后者提高24.72%，差异达显著水平（P<0.05）。

2.3 套种花生对蕉园小气候环境的影响

试验结果表明，套种花生能有效改善蕉园的小气候环境。由表3看出，与单作处理（CK）相比，套种处理的地表温度（地温）和气温均有所降低，地温和气温分别降低2.07%和5.06%以上，说明香蕉园套种花生对蕉园高温环境有一定的缓解作用;地表湿度则增加3.07%以上;杂草数减少71.5%以上，差异均达极显著水平（P<0.01）;香蕉营养生长期（尤其是苗期）容易受到斜纹夜蛾的危害，而套种花生使香蕉株被害率减少52.17%以上，差异均达极显著水平（P<0.01）。说明套种花生对香蕉园小气候环境具有显著的改善效果，能有效地降低温度、提高湿度，并减少杂草和斜纹夜蛾的危害，从而促进香蕉生长。其中，5行单粒播种的套种模式各项指标表现均显著优于3行双粒播种的套种模式。

2.4 套种花生对蕉园土壤养分状况的影响

在套种系统里，特别是豆科作物套种的模式，会因为豆科作物具有生物固氮的特性，而使土壤中的氮素肥力得到提高。由表4可知，套种还田处理的土壤养分含量得到了显著提高，相比于香蕉单作处理，碱解氮提高6.39%～17.18%，有效磷提高2.65%～8.60%，速效钾提高26.06%～79.42%，交换性钙、交换性镁分别提高16.96%～63.58%和11.86%～34.59%，有机质提高13.24%～25.15%，而pH值虽略有提高但变化不大。不同套种模式中，5行单粒花生种植模式的效果略好于3行双粒花生种植模式，又以5行单粒覆盖还回处理的效果更佳。

2.5 套种花生对蕉园土壤酶活性的影响

各种土壤酶参与促进土壤中有机无机成分的氧化分解等过程，表征着土壤生物化学过程的动向与强度，其活性是重要的土壤生物学指标之一。从表5可知，套种花生的各处理对蕉园土壤的酶活性均较单作处理有不同程度的提高。各套种处理与单作处理相比，蔗糖酶活性的差异均达极显著水平（P<0.01），脲酶和纤维素酶活性的差异均达显著（P<0.05）或极显著（P<0.01）水平，其他酶活性变化不同处理表现不同。在不同套种处理比较中，5行单粒覆盖处理的蔗糖酶活性最高，其次为3行双粒翻压处理和5行单粒翻压处理，4个套种处理的蔗糖酶活性是单作处理的1.50～3.38倍;脲酶与酸性磷酸酶活性表现一致，酶活性大小依次为：5行单粒覆盖>3行双粒覆盖>5行单粒翻压>3行双粒翻压，上述两酶的活性套种处理分别比单作处理高44.27%～16.32%和75.92%～11.93%;纤维素酶活性则表现为：5行单粒翻压>3行双粒翻压>5行单粒覆盖>3行双粒覆盖，套种处理比单作处理高25.54%～7.73%;过氧化氢酶活性表现为5行单粒覆盖>3行双粒覆盖>5行单粒翻压>3行双粒翻压，其中：5行单粒覆盖处理与单作处理差异达极显著水平（P<0.01），3行双粒覆盖处理与单作处理差异达显著水平（P<0.05）;而脱氢酶的活性不同处理间差异均不显著。

2.6 套种花生对蕉园土壤团聚体分布的影响

团聚体是土壤结构的基本单位，其组成和稳定性直接影响土壤肥力和作物生长。如图1所示，各处理0.250～2.000min粒级土壤团聚体含量最高，其后依次是>2.000mm粒级和0.053～0.250mm粒级，<0.053mm粒级含量最少。与单作处理相比，花生套种还田后显著增加了土壤中>2.000mm粒级团聚体的含量，0.250～2.000mm粒级团聚体含量则显著降低，但是0.053～0.250mm与<0.053mm粒级团聚体没有显著变化。在4个套种处理中，除5行单粒覆盖处理外，不同套种处理间的土壤各粒级团聚体含量差异均不显著。现有研究表明，大团聚体的形成主要依靠有机质的胶结作用，增加土壤有机质含量有利于大团聚体的形成。本研究结果表明，套種花生还田后土壤有机质含量增加13.24%以上（表4）。这可能与蕉园套种花生并还田后，土壤>2.000mm粒级团聚体含量显著提高（图1）有关。

2.7 套种花生对香蕉产量和品质的影响

由表6可知，套种花生并还田对香蕉产量影响不大，各套种处理比单作处理增产1.75%～4.57%，但差异不显著;套种花生可显著提高香蕉的可溶性糖含量，不同套种处理的可溶性糖含量比单作处理提高3.91%～15.21%;香蕉的维生素C和可溶性固形物含量分别比单作处理提高3.06%～5.10%和5.58%～8.73%，但差异不显著。可见，套种花生并还田对香蕉产量和品质的提高均有一定的作用，尤其是对品质的提升作用更明显。

3 讨论与结论

在不同作物上套种绿肥作物已有不少的研究报道，技术亦日趋成熟。近期的研究均表明，绿肥能够提高土壤中有机质及各种养分含量，并可有效改善土壤理化性质。张达斌等研究表明，相比于对照处理，种植并翻压豆科绿肥后耕层土壤的有机质含量增加3.9%～11.8%，全氮含量提升4.5%～10.8%。杨春霞等研究表明，绿肥覆盖后的胶园土壤，其全氮、速效钾、速效磷和有机质含量均比对照有一定程度的提高;土壤pH值和碱解氮含量则没有明显变化。本试验结果也表明，套种花生并还田处理的蕉园土壤养分含量得到了显著提高，碱解氮、有效磷、速效钾含量分别提高6.39%、2.65%、26.06%以上;交换性钙、交换性镁和有机质含量也提高11.86%以上，而土壤pH值虽略有提升，但变化不大。

绿肥是一种重要的有机肥，在绿肥生长中和还田后都会向土壤中释放各种酶。同时，因为给土壤微生物提供了养分和能源，也会引起土壤酶活性的改变。有研究表明，绿肥还田后土壤中蔗糖、还原酶、过氧化氢酶、脲酶等生物酶的活性都显著提高。本试验结果，套种花生绿肥并还田后，蕉园土壤的蔗糖酶、脲酶、酸性磷酸酶和纤维素酶活性均显著提高，提高幅度均达到7.73%以上，其中蔗糖酶活性变化最显著，比单作处理提高50%以上。可见香蕉套种花生绿肥后对蕉园土壤酶活具有明显的提升作用，可促进土壤有机无机成分的氧化分解，进而促进作物对土壤养分的吸收利用，从而达到作物增产和品质提升的效果。本试验套种花生并还田处理的蕉园香蕉产量提高幅度不大，但香蕉可溶性糖含量显著提高（3.9l%～15.21%），维生素C和可溶性固形物含量也得到一度的提高。从本试验结果可知，在香蕉园套种花生，不仅能改良蕉园土壤的养分状况，还在改善蕉园的小气候环境，降低杂草生长与虫害方面均有显著的效果，对促进香蕉的生长、产量的提高、收益的增加均具有积极的影响。因此，选择花生与香蕉进行科学套种，既能增收一季花生产品，又能保证香蕉的丰产稳产，是值得示范推广的套种模式。通过各处理间的对比和综合治理分析发现，在香蕉园套种花生以采取5行单粒播种加覆盖还田的模式效果最优。