胡鈞銘 黃忠華 羅維鋼 李婷婷 蒙炎成 黃太慶 廖婷 俞月鳳

摘 要：為研究香蕉—糧肥兼用綠豆間作模式（簡稱蕉肥間作）下微噴灌對蕉園土壤水氮動態(tài)及香蕉產量的影響，試驗設置4種不同灌溉定額處理：MSI2（900 m3·hm2）、MSI3（1 350 m3·hm2）、MSI4（1 800 m3·hm2）、MSI5（2 250 m3·hm2），以不灌溉和清耕栽培為對照。結果表明：蕉肥間作下綠豆生長期間各灌溉處理土壤棵間蒸發(fā)量均呈不同程度的下降，香蕉清耕栽培MSI0土壤棵間蒸發(fā)量呈上升趨勢。隨著灌水量的增加，香蕉棵間蒸發(fā)量逐漸增高，MSI5棵間累積蒸發(fā)量最高達385.6 mm，分別比MSI2、MSI3、MSI4高12.2%、7.6%、4.9%，導致灌溉水利用效率降低。微噴灌處理提高表層土壤含水量，MSI2、MSI3、MSI4和MSI5處理0～30 cm土層含水量顯著高于MSI0和 MSI1，在30 cm以下，土壤含水量開始遞減。微噴灌還可改善土壤耕層結構，提高土壤有效氮含量。以MSI2處理土壤三相比（2∶1∶1）較為理想，MSI3處理表土層有效氮含量最高。MSI4處理產量高達48 218 kg·hm2，MSI3處理蕉果含糖量高達25.67%。因此，蕉肥間作下通過微噴灌方式，適量灌溉有利于提高香蕉產量和改善品質。

關鍵詞：蕉肥間作，微噴灌，土壤水氮，產量

中圖分類號：S152.7

文獻標識碼：A

文章編號：10003142（2018）06071009

Abstract：Banana is a tropical herb，and it is in great demand for water. Microsprinkler irrigation is an important watersaving irrigation method，which is widely used in modern banana production. Green manure is the essence of traditional agriculture. Banana intercropping green manure is conducive to the utilization of light and heat space resources and soil improvement. In this study，we intercropped bananas with grain and green beans，used micro sprinkler irrigation （MSI）mode，and set four different irrigation quotas：MSI2（900 m3·hm2），MSI3（1 350 m3·hm2），MSI4（1 800 m3·hm2），MSI5（2 250 m3·hm2），with no irrigation and clean cultivation as control，to learn the effects of water and nitrogen and yield under microsprinkler irrigation. The results showed that during the growth of mung bean，the banana evaporation of different irrigation treatments decreased in different degrees，while the evaporation of the clean cultivation mode（MSI0） was found a trend of rising. With the increase of irrigation amount，the banana evaporation in banana and green manure intercropping systems gradually increased，resulting in reduced water use efficiency. The cumulative soil evaporation of MSI5 was 385.6mm，which was 12.2%，7.6%，4.9% higher than that of MSI2，MSI3 and MSI4 respectively. Microsprinkler irrigation can improve the surface soil moisture content，which the soil moisture content of MSI2，MSI3，MSI4，MSI5 under 0-30 cm soil layer was significantly higher than those of MSI0 and MSI1，while below 30 cm，soil moisture began to decrease. Microsprinkler irrigation under bananamung bean intercropping could ameliorate the structure of tillage，and enhance soil fertility. Threephase ratio （2∶1∶1） of 900 m3·hm2 （MSI2） was the ideal pattern，the topsoil available nitrogen content of 1 350 m3·hm2 （MSI3） was the highest，the highest yield of MSI4 reached 48 218 kg·hm2，and the optimal sugar content of MSI3 was up to 25.67%. From the above，it can be seen that appropriate irrigation is conducive to the improvement of banana soil habitat and increasing yield under bananamung bean intercropping.

Key words：bananamung bean intercropping，microsprinkler irrigation，soil water and nitrogen，yield

香蕉栽培中常采用寬行距、大株距清耕定植，植株間空隙大，地表裸露空間大，太陽輻射強，土壤水分蒸發(fā)量大，極易引發(fā)旱災，已成為制約香蕉生產的重要因素（邱繼水等，2007）。香蕉作為亞熱帶重要的優(yōu)良經(jīng)濟水果，隨著香蕉市場經(jīng)濟效益的突顯，生產中過分依賴化肥提高單產尤為普遍。間作套種是我國傳統(tǒng)農業(yè)的精髓（李隆，2013；劉子凡等，2016），豆科和非豆科植物間作套種可增加土壤生物固氮、提升土壤肥力（Fastie，1995； Kamruzzaman & Hasanuzzaman，2007；李隆，2013）。香蕉間作是充分利用香蕉林下土地光熱空間資源，增加綠色覆蓋，有利于改善蕉園環(huán)境，促進輪作休耕，增加經(jīng)濟效益的高效種植模式。香蕉屬熱帶大型草本植物，對水分需求量大，微噴灌是一種重要的節(jié)水灌溉方式，廣泛用于現(xiàn)代蕉園生產中（劉朝暉等，2009；張學軍等，2009；臧小平等，2014）。

綠肥和秸稈還田是用養(yǎng)結合，支撐國家化肥減量行動的重要手段（鄭元紅等，2009；袁嫚嫚等，2011）。傳統(tǒng)綠肥以翻壓還田為主，就香蕉間作綠肥模式而言，由于香蕉根系主要分布在地表淺層，伸展范圍大，綠肥就地翻壓難度大。廣西農業(yè)科學院選育的糧肥兼用綠豆作為一種優(yōu)良的豆科綠肥植物，根系固氮能力強，籽粒收獲后仍青枝綠葉，養(yǎng)分含量高，是熱區(qū)夏季較為理想的綠肥品種。香蕉后期遮陰效應及水肥一體化生長環(huán)境為綠肥覆蓋還田提供了充足的腐解和養(yǎng)分釋放條件。目前，關于微噴灌對蕉肥間作土壤環(huán)境生態(tài)效應和產量、品質的影響鮮有報道，本研究在香蕉—糧肥兼用綠豆間作（簡稱蕉肥間作）模式下，通過設置不同微噴灌灌溉定額處理，待綠豆成熟期收獲豆莢后，刈割地上部鮮株直接覆蓋還田，研究微噴灌對土壤水氮動態(tài)及香蕉產量和品質的影響，明確蕉肥間作下微噴灌的生態(tài)效應，旨在為香蕉節(jié)水灌溉和減施化肥技術提供指導。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2014—2015年在南寧市灌溉試驗站內試驗基地進行，試驗區(qū)前茬作物為果蔗，未做過水肥試驗，地勢平坦，肥力均勻，土壤為第四紀紅色黏土發(fā)育的紅壤土，pH值5.9，有機質含量21.36 g·kg1，堿解氮含量95.82 mg·kg1，速效磷含量62.68 mg·kg1，速效鉀含量278.91 mg·kg1，全氮含量1.25g·kg1，全磷含量0.86 g·kg1，全鉀含量3.2 g·kg1。田間持水量為26.68%，容重為1.38 g·cm3。試驗區(qū)地處108°17′48″ E、22°53′7″ N，屬于季風性氣候區(qū)，多年平均氣溫22.9 ℃，年降雨量1 274.2 mm。試驗地2014年為新植蕉，2015年為留芽蕉，蕉肥間作期逐日降雨和氣溫見圖1，降雨和氣溫變化屬正常自然年份。

1.2 試驗材料

香蕉品種選用“威廉斯B6”，采用深溝寬行種植，行距2.4 m，株距2.2 m，每666.7 m2控制密度125株，按大田香蕉栽培進行正常管理；間作綠肥用廣西農業(yè)科學院農業(yè)資源與環(huán)境研究所選育的糧肥兼用綠豆品種“桂綠豆5號”，以37.5 kg·hm2淺鋤撒播方式間種于香蕉行間空隙地帶，綠豆邊幅距香蕉30 cm，綠豆種植不施肥，按常規(guī)田間管理進行，待豆莢收獲后，刈割地上部植株直接覆蓋還田。香蕉移栽后在根區(qū)附近地表安裝微噴灌設施，鋪設直徑63 mm、出水孔3孔、流量20～30 L·h1的微噴帶，灌溉過程中微噴帶出水均勻，綠肥生育進程株高及綠肥覆蓋對微噴灌無交互影響。

1.3 試驗方法

試驗設置4種不同微噴灌灌溉定額處理，MSI2（900 m3·hm2）、MSI3（1 350 m3·hm2）、MSI4（1 800 m3·hm2）、MSI5（2 250 m3·hm2），以MSI1（不灌溉CK）和香蕉清耕栽培MSI0（CK）為對照，蕉肥間作期微噴灌灌溉定額見表1。試驗地總面積2 000 m2，采用深溝寬行大區(qū)種植，3次重復，隨機排列，綠豆種植前及收獲后各處理灌水量相同，間作期間灌溉定額見表1。

1.4 測定項目及方法

棵間蒸發(fā)量：在綠豆種植前每個試驗區(qū)中間安放微型蒸滲儀，每天早上8：00—9：00用百分之一天平稱重，前后兩天稱量之差為棵間蒸發(fā)量（汪順生等，2012）。土壤含水量：在綠豆齊苗期、盛花期、結莢期、收獲后測定，深度為10～100 cm，每10 cm為1層，用烘干法測定。土壤三相比：綠豆收獲后覆蓋還田前取0～20 cm耕作層土壤，測含水率、容重和孔隙度，計算氣相、液相、固相比例（陳立新，2005）。土壤有效氮：選擇在綠豆始花期、結莢期、覆蓋還田后10 d、覆蓋還田后20 d挖取10～90 cm剖面深度的土壤，風干后用堿解擴散法測定（鮑士旦，2000）。香蕉產量：香蕉收獲時各試驗區(qū)分別測產，再換算成每公頃產量。蕉果可溶性總糖測定用蒽酮比色法（張憲政，1992）。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Excel 2003和DPS6.55進行數(shù)據(jù)處理、統(tǒng)計分析和制圖，其中土壤三相比、有效氮、香蕉產量、品質為蕉肥間作第2年田間數(shù)據(jù)。多重比較采用Tukey法。

2 結果與分析

2.1 蕉肥間作下微噴灌土壤棵間蒸發(fā)動態(tài)

由圖2可知，蕉肥間作下微噴灌處理棵間蒸發(fā)呈不同程度下降趨勢，而香蕉清耕栽培MSI0則呈波動上升，其棵間累積蒸發(fā)量達429.7 mm。隨著灌水量增加，棵間累積蒸發(fā)量增加。以MSI1棵間累積蒸發(fā)量最低，達 315.97 mm，而以MSI5為最高。達385.6 mm，分別比MSI2、MSI3、MSI4高12.2%、7.6%和4.9%。綠豆種植期為4月上旬，溫度在21.5 ℃左右，日照不強烈，此時MSI0和MSI1的棵間蒸發(fā)量較低，其他各處理由于在綠豆播種后第2天進行灌溉，土壤濕度大，因而棵間蒸發(fā)量相對較高。試驗根據(jù)降雨情況在第31、43、63天灌水，因此翌日MSI2、MSI3、MSI4、MSI5處理棵間蒸發(fā)量均出現(xiàn)極高的突變值，到結莢和收獲期，此時已進入夏季，太陽輻射增強，溫度升高，且香蕉仍處于營養(yǎng)生長初期，冠層葉片不能完全覆蓋地表，因此MSI0棵間蒸發(fā)強烈，蒸發(fā)量高。其他處理由于綠豆的遮蓋，棵間蒸發(fā)量顯著低于MSI0，間種綠豆明顯減少地表水分蒸散量。

2.2 蕉肥間作下微噴灌土壤水分動態(tài)

在微噴灌作用下，MSI2、MSI3、MSI4、MSI5處理0～30 cm土層的水分含量明顯高于MSI1和MSI0（圖3），在40 cm以下，土壤含水量開始遞減，但仍處于較高水平。由于水分下滲的影響，MSI2、MSI3、MSI4、MSI5各處理在30～60 cm土層的含水量仍高于MSI1和MSI0。隨著土層的加深，各灌溉處理的水分含量逐漸降低。當土壤深度達100 cm時，各處理的水分含量趨于相同。在糧肥兼用綠豆盛花期，由于糧肥兼用綠豆的遮蓋作用，在不灌溉條件下，MSI1處理在0～30 cm土層的含水量高于MSI0，30 cm以下二者相差不大。蕉肥間作下各灌溉處理在0～20 cm土層的含水量較高，其中MSI4、MSI5高于MSI2和MSI3。隨著土壤深度的增加，各灌溉處理的水分含量有所下降，但整體上仍高于MSI1和MSI0。在綠豆結莢期和收獲后，MSI1處理不同層次的土壤含水量均高于MSI0。由此可知，香蕉間作綠豆能提高土壤持水量，具有較好的蓄水保墑作用。

2.3 蕉肥間作下微噴灌土壤耕作層三相比

表2顯示，蕉肥間作條件下，各灌溉處理的液相和氣相比例均有明顯的提高，但隨著灌水量的增加，土壤液相比例不斷升高，而氣相比例有所下跌，液相中MSI5達極限值水平，氣相中各處理均比對照組MSI1、MSI0達差異顯著水平，適宜灌溉有助于提高土壤氣相水平。MSI1處理土壤氣相和液相均比MSI0要高，尤其是氣相極顯著高于MSI0，而MSI0土壤固相偏大，氣相和液相比例偏低，呈緊實粘重的狀態(tài)，可能是地表水分蒸發(fā)較強烈的緣故，可見在蕉園間種綠豆具有疏松土壤、增強土層通透性的良好效果。理想的土壤三相比是固相50%，液相和氣相各25%（Herrmann & Witter，2002），蕉肥間作中MSI2處理固相49.4%、液相26.5%、氣相23.3%，土壤三相比約為2∶1∶1。由此可知，蕉肥間作每公頃900 m3微噴灌對土壤耕層結構的影響接近理想狀態(tài)。

2.4 蕉肥間作下微噴灌土壤有效氮含量變化

從土層縱向剖面角度來看（圖4），在土壤深度40 cm以下，各個處理有效氮含量差異不大，基本上在80～84 mg·kg1之間，而30 cm以上土層的有效氮含量受試驗處理的影響較大。MSI0 10～30 cm層次的有效氮含量隨時間的推移而緩慢降低，收獲20 d后，有效氮含量與始花期相比，下降5.1%左右。由于MSI0土壤沒有外源氮素補充，其氮含量的減少可能是根系吸收所致。MSI1處理表土層有效氮含量變化趨勢與MSI0相反，始花期較低，綠肥秸稈覆蓋還田20 d后提高了19.0%，一方面是綠豆根瘤菌固定的氮素釋放到土壤中增加氮的含量，另一方是糧肥兼用綠豆秸稈腐解釋放養(yǎng)分至耕層土壤。MSI2、MSI3、MSI4、MSI5各處理表層土壤有效氮含量也表現(xiàn)出類似的變化趨勢，收獲20 d后分別提高23.4%、29.8%、20.4%、20.5%。

綜上所述，不同處理表層土壤有效氮含量較高，隨著剖面深度的增加，有效氮含量依次遞減，當?shù)竭_土壤深度40 cm以下時，土壤氮含量受影響較小，基本處于恒定的本底值水平。

2.5 蕉肥間作下微噴灌對香蕉產量和品質的影響

對蕉肥間作定位試驗第二年不同處理的香蕉產量、品質分析發(fā)現(xiàn)（圖5），以地表裸露清耕栽培不灌溉處理產量最低，蕉園間種綠豆不灌溉MSI1處理的香蕉產量比清耕栽培高5.8%，蕉肥間作灌溉處理的香蕉產量均高于清耕栽培，其中MSI4處理產量最高，分別比MSI2、MSI3、MSI5高8.4%、4.0%、6.1%。由此可知，在間種綠豆的情況下，灌水量達到MSI4定額時增產效果最好。本研究以可溶性總糖含量為主要指標代表蕉果品質，地表裸露清耕栽培不灌溉香蕉總糖含量處于最低水平，間種綠豆不灌溉MSI1處理的香蕉總糖含量極顯著高于清耕栽培。在各灌溉處理中，MSI3處理香蕉總糖含量最高，比MSI2高7.1%。隨著灌水量的加大，香蕉總糖含量持續(xù)下降，與MSI3相比，MSI4、MSI5分別降低9.0%、12.3%。

3 討論

蕉肥間作有利于抑制蕉園棵間蒸發(fā)?？瞄g蒸發(fā)發(fā)生在土壤-植物界面蒸散，不參與作物生長發(fā)育，是土壤水分的無效散失（景明等，2010），棵間蒸發(fā)在農田蒸發(fā)蒸騰量中占很大比例，抑制棵間蒸發(fā)是提高作物用水效率的有效措施（吳普特等，2006）。生產上常用玉米、小麥秸稈等植被覆蓋來降低棵間水分損失，覆蓋植被可隔開土壤和大氣的接觸，減輕太陽輻射和刮風的影響，因而棵間蒸發(fā)量明顯低于裸地（Denisov et al，2002；Diaz et al，2005；冀宏等，2010）。本研究在綠豆生長期間香蕉棵間蒸發(fā)量呈波動下降趨勢，與不種綠豆相比降低了26.3%，而表土層水分含量逐漸增加，綠豆收獲后達到20.5%的濕潤水平，與土壤表面增加覆蓋物相比，蕉肥間作能利用香蕉園林下空間資源，增加地表綠色植被覆蓋度，減少裸露地表太陽輻射水分蒸發(fā)，蕉肥間作有增濕保墑的效果。

微噴灌能提高蕉肥間作土壤表層含水量。土壤水分是土壤中水溶性成分的運輸載體（李保國和黃峰，2014），微噴灌類似自然降雨形式將水分從冠層均勻撒入進入植物根系，節(jié)水灌溉追求以最低限度用水量獲得最大產量或收益（周新國等，2002）。本研究中在間種綠豆的情況下進行不同定額的灌溉，會增大土壤濕度，但由于糧肥兼用綠豆莖桿粗壯、植株高大，遮擋太陽照射，其棵間蒸發(fā)量與對照相比有不同程度的降低，表層土壤水分含量長時間維持在22.0%以上的水平，說明微噴灌能提高表層土壤的水分含量，而水分滲漏則影響深層土壤的水分分布，過多的灌溉會增加棵間蒸發(fā)量，降低水分的利用率，間作綠豆起到蓄水保水的作用，要注意控制灌溉水量，防止水資源的流失浪費。這與呂麗華等（2007）、李金鵬等（2016）、宜麗宏等（2017）的研究結果較為一致。

蕉園間作利于改善土壤耕層結構。間作體系中作物組合和適當?shù)霓r藝措施選擇是間套作成功的關鍵因素（Brooker et al，2015），康紹忠和張建華（1997）發(fā)現(xiàn)間種作物不僅增強土壤蓄水能力，而且作物根系的收縮會使土壤產生孔隙，提高氣相比例，達到疏松土層的效果。本研究中蕉園間套綠豆后，土壤氣相比呈明顯增高，有助于改善土壤耕層結構，隨著灌水量的增加，土壤液相比例不斷升高，而氣相比例有所下跌，這可能是灌水量過大易產生淹澤效應，而間種綠豆則會加劇這種效應的產生，使土壤三相比變得不合理。

蕉肥間作適度灌溉有利于增加土壤氮供給，提升香蕉產量，改善香蕉品質。間作體系中豆科根瘤固氮及化感作用有利于調控土壤生境，提高土壤有效氮含量（Suman et al，2006），本研究連續(xù)兩年定位研究中發(fā)現(xiàn)，蕉肥間作并覆蓋還田條件下微噴灌有助于提高土壤有效氮含量，30 cm以上耕層土壤有效氮含量隨時間的推移而逐漸增高，蕉肥間作微噴灌模式下每公頃水灌溉定額1 350 m3產量最高，每公頃水灌溉定額1 800 m3 品質最佳，這可能是灌溉增強了糧肥兼用綠豆的長勢，土壤產生更多的根瘤菌固定氮素，也可能是灌溉與綠肥覆蓋還田腐解改善了土壤物理性質，改變土壤耕作層結構，促進土壤礦質氮素的釋放，促進香蕉根系對養(yǎng)分的吸收和地上部植株生長，增加了光合物質向香蕉轉移。香蕉產量提高和品質改善是微噴灌單因素作用還是微噴灌與綠肥覆蓋還田水肥耦合交互效應影響，還有待于進一步驗證。

4 結論

蕉肥間作微噴灌處理的土壤棵間蒸發(fā)量呈不同程度的下降狀態(tài)，對照無綠豆間作未灌溉的土壤棵間蒸發(fā)量呈上升趨勢。蕉肥間作下微噴灌處理能提高表層土壤含水量，改善香蕉耕層結構，提高土壤肥力，其中每公頃900 m3微噴灌處理土壤三相比呈最佳狀態(tài)，每公頃1 350 m3微噴灌處理表土有效氮含量最高，每公頃1 800 m3 產量最高，每公頃1 350 m3 品質最佳。蕉肥間作下適量微噴灌能提高香蕉產量、改善品質。蕉肥間作下微噴灌是一種重要綠色增效技術，適量灌溉有助于香蕉減施化肥和節(jié)水灌溉，促進綠色香蕉產業(yè)化發(fā)展。

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