减量施氮对甘蔗//大豆间作系统产量稳定性的影响
2020-09-02许霞苟永刚罗莎莎王宇姝余玲玲王建武
许霞 苟永刚 罗莎莎 王宇姝 余玲玲 王建武
摘 要：在广州华南农业大学试验中心，通过10 a（2009—2018年）的田间定位试验，对比研究了2种施氮水平[减量施氮300 kg/hm2（N1）、常规施氮525 kg/hm2（N2）]和4种种植模式[甘蔗单作（MS）、甘蔗//大豆1∶1间作（SB1）、甘蔗//大豆1∶2间作（SB2）、大豆单作（MB）]的甘蔗、大豆和系统总产量的动态变化，以及对甘蔗品质和土壤肥力的影响，采用Wi2（Wrickes ecovalence）、变异系数（CV）和可持续指数（SYI）评价了产量的时间稳定性，旨在为华南蔗区农业绿色发展的可持续生产模式提供理论依据。结果表明：（1）各处理的甘蔗、大豆以及系统总产量呈现明显的年际变化。年份和种植模式对甘蔗和大豆产量有极显著影响，系统总产量受种植年份的极显著影响。施氮量对甘蔗、大豆和系统总产量均无显著影响。（2）不同间作模式的土地当量比（LER）均大于1，间作稳定且显著地提高了土地利用率。（3）不同处理甘蔗产量的Wi2和CV差异不显著，减量施氮单作甘蔗的SYI值显著高于常规施氮，表明减量施氮单作甘蔗的产量稳定性显著高于常规施氮处理。单作大豆产量的Wi2显著高于间作，说明单作大豆产量稳定性显著低于间作。不同处理的系统总产量Wi2值差异不显著，说明甘蔗//大豆间作和施氮量不影响系统总产量的稳定性。（4）种植年限的增加对甘蔗蔗糖分和纤维分、蔗汁糖锤度、蔗汁旋光度和蔗糖分无显著影响，同一年份不同种植模式和施氮量处理的甘蔗品质差异不显著。（5）与2010年相比，2018年底，除大豆单作模式外，其他处理的土壤pH、有机质、全氮含量显著下降，但所有处理的土壤全磷、有效磷和速效钾没有显著差异。甘蔗连作和连续施用化肥，导致土壤有机质逐步下降、pH降低。减量施氮甘蔗//大豆间作模式能够保持系统生产力和地力的稳定性，但需施用有机肥和推广蔗叶还田技术来培肥蔗田地力。
关键词：甘蔗//大豆间作;减量施氮;产量稳定性;甘蔗品质;土壤肥力中图分类号：S344.2;S147 文獻标识码：A
Effect of Nitrogen Reduction on Yield Stability of Sugarcane-Soybean Intercropping System
XU Xia1，2，3， GOU Yonggang1，2，3， LUO Shasha1，2，3， WANG Yushu1，2，3， YU Lingling1，2，3*， WANG Jianwu1，2，3*
1. Key Laboratory of Tropical Agro-Environment， Ministry of Agriculture and Rural Affairs， Guangzhou， Guangdong 510642， China; 2. Guangdong Provincial Key Laboratory of Eco-Circular Agriculture， Guangzhou， Guangdong 510642， China; 3. College of Natural Resources and Environment， South China Agricultural University， Guangzhou， Guangdong 510642， China
Abstract： Sugarcane is an important economic crop in South China. The yield and quality are declined because of the long-term practice of monoculture agriculture and high chemical nitrogen application. Intercropping system is a sustainable and stable agricultural practice that enables the effective utilization of water， nutrient and light. In the paper，
a field experiment was conducted at Experimental Center of South China Agriculture University （23°08?N， 113°15?E）
for 10 years （from 2009 to 2018） to investigate the dynamic changes of sugarcane-soybean and system yields under two
nitrogen levels [reduced rate 300 kg/hm2（N1） and conventional rate 525 kg/hm2（N2）] and four cropping patterns
[sugarcane monocropping （MS）， soybean monocropping （MB）， sugarcane-soybean （1∶1） intercropping （SB1）， and sugar-
cane-soybean （1∶2） intercropping （SB2）]. The study analyzed the dynamic change of land equivalent ratio and
evaluated the stability of system yield byWi2（Wrickes ecovalence），CV（coefficient of variation） andSYI（sustainability index）， aiming to explore the effects of reduced nitrogen application on the time stability of sugarcane-soybean intercropping system in Guangdong， China. The yield of sugarcane， soybean and the total system under different treatment showed obvious annual dynamic changes and was significantly affected by different years and planting patterns. Nitrogen application level did not affect the yield of sugarcane， soybean and the system yield significantly. The land equivalent ratio （LER） of all intercropping systems was greater than 1 （between 1.09 and 1.97） for 10 years， and the SB2-N1optimally improved the land utilization rate among all treatments. There was no significant difference inWi2andCVfor sugarcane yield， but theSYIof MS-N1was significantly higher than that of MS-N2. Meanwhile， theWi2value of monocropping soybean was significantly higher than that of intercropping pattern， and the yield stability of monocropping soybean was lower than that of intercropping soybean. And the stability of soybean yield under reduced nitrogen application was higher than that under conventional nitrogen application. Planting pattern had a significant effect on the stability of the total yield of the system， and intercropping soybean increased the stability of the total yield of the system. The sucrose content and gravity purity of sugarcane juice was decreased with the increase of cultivation years， and the sucrore content and fiber content of bagasse， the sugar brix， sugar pol， apparent purity of sugarcane juice was not influenced by cropping year. In addition， the quality of sugarcane was not influenced by different cropping patterns and nitrogen rates in the same year， which indicating that sugarcane quality was stable under different treatments. From 2010 to 2018， soil pH， organic matter and total nitrogen were decreased significantly， but there was no significant difference in total phosphorus， available phosphorus， and available potassium in all treatments except for the soybean monoculture treatment. Sugarcane continuous cultivation and continuous application of chemical fertilizer led to the decrease of soil organic matter and pH. Reducing nitrogen application and intercropping soybean are sustainable and green production models for efficient utilization of resources and stable system yield in sugarcane producing areas in Guangdong， China， but organic fertilizer application and promotion of sugarcane leaf returning technology are needed to improve sugarcane field fertility.
Keywords：sugarcane-soybean intercropping; reduced nitrogen application; yield stability; sugarcane quality; soil fertility
DOI： 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.07.010
我国是世界第三大甘蔗（Saccharum sinensisRoxb）生产国，2016年种植面积达152.682万hm2，仅次于巴西和印度[1]。我国蔗区主要分布在广西、云南、广东西部和海南，是当地农民脱贫致富的支柱产业[2-3]。甘蔗需肥量较大，生产1 t蔗茎需吸收N 1.08～3.20 kg[4]，适量施用化学氮肥对提高甘蔗分蘖数、有效茎等产量性状具有促进作用[5]。然而，在我国甘蔗实际生产中，普遍存在超量施肥、偏施氮肥的问题，平均施氮量为世界水平的3倍[6]，广东蔗区尿素施用量为750～900 kg/hm2[7]，氮肥利用率却只有14.5%～24.7%（平均21.2%）[8]，肥料成本占總成本的37.5%[9]。过量施氮对甘蔗产量的稳定性与可持续性无提高优势，反而降低肥料贡献率和甘蔗产量[10]，也导致甘蔗的糖分、视纯度和重力纯度下降，影响甘蔗的品质[11-12]。如何科学减量施氮与优化种植模式成为甘蔗生产中急需解决的关键问题。
甘蔗种植行距较宽（100～120 cm），苗期生长缓慢，春植蔗从下种至封行期有3～4个月左右
的时间裸露，光照、水分、养分以及土地资源利用不充分[13]。国内外已有很多关于甘蔗间作模式的研究，主要模式有甘蔗-禾本科植物、甘蔗-蔬菜、甘蔗-豆科植物等[14]，其中甘蔗//大豆间作能充分利用不同作物地上空间分布、地下根系深浅和生育期不同的特点，有效地提高蔗行的覆盖率[15]、抑制杂草和病虫害的产生[16]，提高作物产量[17-19]。间作甘蔗总生物量干重增加了35.44%[20]，0～20 cm土层的水分含量、有机质绝对量分别比对照高出3.0～4.5、0.04～0.07个百分点[21]，土壤全氮含量高于单作甘蔗[19]。甘蔗//大豆间作的优势在提高经济效益和土地利用率上已得到充分证实[14， 22-23]。然而，间作大豆提高蔗田生态系统产量稳定性的研究比较少，很少涉及系统产量的时间稳定性[24]。在多年连续减量施氮的情况下，间作提高的物种多样性是否能维持系统产量的长期稳定性[25]，解决这一问题不仅有利于在理论上理解生物多样性与稳定性的关系，而且可为间作的长期可持续性提供科学依据[24]。
本课题组从2009年开始在华南农业大学试验中心开展减量施氮与甘蔗//大豆间作的长期定位试验，先后报道了其对甘蔗产量[26-27]、大豆鲜荚产量[28]、甘蔗[28]和大豆[27]的农艺性状、甘蔗品质[26， 29]、植株及土壤氮素[30]的影响以及对蔗田经济效益[26]、N2O[31]和土壤温室气体排放[32]以及蔗田碳平衡特征的影响[33]。本研究系统分析了2009—2018年共10季甘蔗//大豆系统产量的稳定性及间作优势的动态变化，拟揭示间作大豆与化学氮肥科学减量对甘蔗稳产和可持续生产的影响，旨在为广东蔗区绿色生产提供理论依据。
1 材料与方法
1.1材料
1.1.1 试验区概况 试验于2009年3月—2018年12月在华南农业大学试验中心（23°08?N，113°15?E）开展。试验区属于亚热带季风气候，年日照时数为1484～1871 h，太阳辐射总量为105.3 kJ/cm2，年平均气温为21.8～23.3 ℃，年平均降雨量为1410.1～ 2638.3 mm，约85%降水集中在4—9月。土壤为赤红壤，试验前土壤含有机质21.08 g/kg、碱解氮75.38 mg/kg、有效磷75.04 mg/kg、速效钾61.71 mg/kg[30]。2009—2017年试验区月降雨量和月平均温度如图1所示。
1.1.2 试验材料 供试甘蔗品种为‘粤糖00-236（Saccharum sinensis Roxb. cv. Yuetang 00-236），由华南农业大学农场提供。该品种具有高糖、萌芽快而整齐、分蘖能力强、产量高等优点。供试大豆品种为菜用大豆‘毛豆3（Glycine maxcv. Maodou No.3），为早熟品种，萌芽率高，生长快，生长周期较短，约为100 d，由国家大豆改良中心广东分中心年海教授课题组提供。
1.2方法
1.2.1 试验设计 采用施氮水平、种植模式二因素设计，2种施氮水平，3种甘蔗种植模式，1个不施肥的大豆单作为对照，共7个处理（表1）。
试验采取随机区组设计，3次重复，每个种植小区面积为26.4 m2（5.5 m×4.8 m）。甘蔗//大豆间作采取畦沟模式种植，畦宽90 cm，沟宽30 cm，大豆种植在畦上，甘蔗种植在沟里。每个小区种植甘蔗4行，行距为120 cm，每行38段双芽苗。SB1、SB2及MB种植模式中分别种植4、8、16行大豆，每行播种25穴，行距30 cm，株距20 cm，苗期每穴定植2株。试验期间，每年2月下旬—3月上旬种植甘蔗（根据当年具体气候情况而定），一周后播种大豆。每年5月下旬—6月上旬期间收获大豆，12月下旬收获甘蔗。甘蔗种植时施基肥，各处理分别施氯化钾150 kg/hm2、过磷酸钙1050 kg/hm2、复合肥（N∶P∶K=15∶15∶15）750 kg/hm2;甘蔗分蘖期追施攻蘖肥，常规施氮及减量施氮分别施尿素225、113 kg/hm2，氯化钾300 kg/hm2;在甘蔗拔节期追施攻茎肥，常规施氮及减量施氮分别施尿素672、295 kg/hm2。甘蔗基肥施在种植甘蔗的沟里，并以5 cm厚的细土覆盖，以后追肥全部施在种植甘蔗的沟里，再培土。大豆的整个生育期不施肥，间作模式的大豆在收获后植株还田于蔗行，并将大豆带的土壤覆盖在甘蔗行上，原先种植大豆的畦成为沟，有利于排水。
1.2.2 测定项目与指标计算方法 （1）作物产量。甘蔗和大豆鲜重产量的测定是在成熟期分别取每个小区第3行实收，取单株平均值，依据小区大豆株数和蔗茎数换算每公顷的产量。间作处理的产量为2种作物产量之和。
（2）土地当量比。土地当量比[34]（Land Equ ivalent Ratio，LER）的计算公式如下：
LER=YS-SB/YS-MS+YB-SB/YB-MB（1）
式中，YS-SB、YS-MS分别表示间作和单作中甘蔗产量;YB-SB、YB-MB分别表示间作和单作中大豆产量。若LER>1，则表明存在间作优势;若LER<1，则表明存在间作劣势。
（3）系统产量稳定性分析。Wrickes ecovalence[35]（Wi2）、产量可持续性指数[36]（Sustainable Yield Index，SYI）和变异系数[37]（Coefficient of Variation，CV）用于衡量甘蔗和大豆产量的稳定性，计算公式如下：
（2）
式中，Xij為处理i在第j年的产量;mi为i处理所有年份的平均产量;mj是第j年所有处理的平均产量;m是所有处理所有年份的平均产量。Wi2越接近0，代表产量稳定性越高。
CV=σ/
（3）
式中，σ（t/hm2）为该处理所有年份产量的标准
差;
（t/hm2）为该处理在所有年份的平均产量;CV值越低，代表产量稳定性越高。
SYI=（
-σ）/Ymax （4）
式中，Ymax为该处理在所有年份的最高产量;SYI值在0～1，值越高，代表产量稳定性越高。
1.2.3 甘蔗品质的分析 甘蔗收获期，在每个小区第2行随机连续取6株甘蔗，送至广东翁源糖厂进行甘蔗品质测定。甘蔗样品的预处理按照甘蔗制糖化学管理分析方法[38]进行。蔗汁蔗糖分、转光度指标采用WZZ-ZSS自动旋光仪（上海精密科学仪器厂）测定，糖锤度采用数显锤度计（日本ATAGO公司）测定，蔗汁视纯度、重力纯度、甘蔗纤维分和蔗糖分等用广州甘蔗糖业研究所开发的Sugar 2000软件计算。
1.2.4 土壤养分测定 分别在2010年和2018年底甘蔗收获后采集土样。每个小区用土钻（d=5 cm）采集0～30 cm土样，S取样法取1个混合样。混合均匀风干、过筛（2 mm），测定土壤pH值（电位计法）、有机质含量（重铬酸钾容量法-外加热法）、全量养分含量（凯氏定氮法测全氮含量、高氯酸-硫酸-钼锑抗比色法测全磷含量、火焰光度法测全钾含量）和速效养分含量（碱解扩散法测碱解氮、碳酸氢钠浸提-钼锑抗比色法测有效磷、醋酸铵浸提火焰光度法测速效钾）[39]。
1.3数据处理
采用Microsoft Excel 2010和SPSS 24.0软件进行数据处理和统计分析，采用Duncans多重比较方法检验差异显著性，采用Origin 9.0软件作图。
2 结果与分析
2.1对甘蔗、大豆及系统产量的影响
2009—2018年，不同处理甘蔗产量呈现明显的年际变化（图2A）。2010年SB1-N1、SB2-N2、SB1-N2处理甘蔗产量显著低于MS-N1，2012年SB2-N2处理甘蔗产量显著低于MS-N1，2015年SB2-N2处理甘蔗产量显著低于其他处理，2017年SB2-N1、SB2-N2处理甘蔗产量显著低于MS-N1。三因素方差分析表明，不同年份和种植模式对甘蔗产量的变化有极显著影响（F=22.017***，F=7.540***），不同施氮量对甘蔗产量没有显著影响（表2）。
不同处理大豆产量也呈现明显的年际变化（图2B），2009—2015年间产量最高MB处理与最低SB1-N1处理之间差异显著，其他处理之间无显著性差异。2016—2018年SB1-N1和SB1-N2处理大豆产量显著低于其他处理。三因素方差分析表明，不同年份和种植模式对大豆产量影响极显著（F= 31.104***，219.687***），不同施氮量和种植模式的交互作用也对大豆产量影响显著（F=5.484*），但施氮量對大豆产量无显著影响（表2）。
除大豆单作外，其他间作处理系统总产量的变化动态与甘蔗产量变化动态相似，但波动幅度明显降低（图2C）。在不同的种植年限和不同施氮量处理下，甘蔗单作与甘蔗//大豆间作系统总产量差异不显著。三因素方差分析表明，不同年份对系统总产量影响极显著（F=16.387***），施氮量对系统总产量也有显著影响（F=3.948*） （表2）。
注：*：P<0.05;**：P<0.01;***：P<0.001。
Note：*： Significant difference at the 0.05 level; **： Significant difference at the 0.01 level;***： Significant difference at the 0.001 level.
2.2 对土地当量比的影响
2009—2018年，不同间作处理的LER均大于1（表3），甘蔗//大豆间作具有稳定的间作优势。10年间SB2-N1处理的LER稳定地显著高于SB1-N1和SB1-N2，SB2-N2处理的LER在多数年份也显著高于SB1-N1和SB1-N2，说明甘蔗大豆1∶2间作模式，尤其是减量施氮1∶2间作模式间作优势明显且稳定。方差分析也表明，2009—2018年种植模式对LER有显著或极显著影响，而施氮量、种植模式与施氮量交互作用分别仅在2009年和2012年对LER有极显著影响。
2.3對甘蔗、大豆及系统产量稳定性的影响
2009—2018年不同处理甘蔗的平均产量以及Wi2和CV差异不显著（表4），说明各处理的甘蔗产量稳定性差异不显著。单作甘蔗常规施氮处理（MS-N2）的SYI值显著低于减量施氮（MS-N1），说明常规施氮处理单作甘蔗的产量稳定性低于减量施氮处理。大豆单作的Wi2显著高于间作模式，说明单作大豆的产量稳定性显著低于间作模式。不同处理的系统总产量的Wi2差异不显著，单作大豆系统总产量的CV值显著高于其他处理，且SYI值显著低于其他处理，说明单作大豆的稳
注：数值为平均值±标准误;同列数字后不同小写字母表示利用Duncans检验有显著性差异（P<0.05）;*：P<0.05;**：P<0.01。
Note： Data shown were means±standard errors; values followed by a different letter in the same column indicated significant difference at the 0.05 level using Duncans test;*： Significant difference at the 0.05 level;**： Significant difference at the 0.01 level.
注：数值为平均值±标准误;同列数字后不同小写字母表示Duncans检验有显著性差异（P<0.05）。
Note： Data shown were means±standard errors; values followed by different lowercase letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level using Duncans test.
定性显著低于其他处理，与甘蔗间作提高了大豆产量的稳定性。相同施氮量不同种植模式处理的系统总产量的Wi2值差异不显著，相同种植模式下不同施氮量处理产量稳定性差异不显著，说明本试验处理的施氮量水平不影响系统产量的稳定性。
2.4 对甘蔗品质的影响
甘蔗的蔗糖分是影响制糖经济效益的重要指标。2009、2011、2014、2016年，甘蔗的蔗糖分为14.16%～16.40%。在相同施氮量和种植模式处理下，种植年限对甘蔗的蔗糖分没有显著性影响。甘蔗纤维分为9.10%～11.19%。SB1-N1、SB2-N1和MS-N2处理，2009年的甘蔗纤维分显著低于2011、2014、2016年。2011、2014、2016年，相同处理的甘蔗纤维分差异不显著。同一年份，不同种植模式和不同施氮量对甘蔗蔗糖分及纤维分无显著影响（图3）。
甘蔗汁的糖锤度为18.60%～22.03%。在相同施氮量和种植模式下，2016年甘蔗糖锤度显著高于其他年度，2009、2014、2016年之间的甘蔗糖锤度差异不显著。甘蔗汁转光度和蔗糖分分别为15.37%～19.00%和15.72%～19.23%，MS-N1、SB1-N1、SB2-N1和MS-N2处理的蔗汁转光度和蔗糖分随种植年限的增加无显著变化。蔗汁的视纯度和重力纯度分别为82.57%～90.65%和84.50%～ 91.97%，相同处理下的蔗汁视纯度和重力纯度随种植年限的增加而降低。蔗糖视纯度和重力纯度与甘蔗的出糖率呈正相关关系，说明连续种植和施用氮肥可能会降低甘蔗的出糖率。同一年份，不同种植模式和不同施氮量对甘蔗汁的糖锤度、旋光度、蔗糖分、视纯度及重力纯度无显著性影响（图4）。
2.5 对土壤养分的影响
从表5可见，2010年底，各处理的土壤有机质、全磷含量没有显著差异。大豆单作处理的土壤pH和速效钾含量显著高于其他处理，碱解氮含量显著低于其他处理，全氮含量显著低于甘蔗与大豆1∶2间作模式，全钾含量显著低于甘蔗单作、甘蔗与大豆1∶1间作和1∶2间作常规施氮处理，有效磷含量显著高于1∶1间作常规施氮处理。
柱子上方不同小写字母表示利用Duncans检验有显著性差异（P<0.05）。
Different lowercase letters above the bar indicate significant difference at the 0.05 level using Duncans test.
柱子上方不同小写字母表示利用Duncans检验有显著性差异（P<0.05）。
Different lowercase letters above the bar indicate significant difference at the 0.05 level using Duncans test
2018年底，大豆单作处理的土壤pH、有机质含量显著高于其他处理，有效磷显著低于其他处理，全钾含量显著低于1∶1间作常规施氮处理。甘蔗单作和间作不同施氮量和种植模式处理的土壤pH、有机质、全氮、全磷、全钾、碱解氮、有效磷和速效钾均无显著差异（表5）。
与2010年底相比（表5），2018年底，除大豆单作模式外，其他处理的土壤pH、有机质、全氮含量显著下降，但所有处理的土壤全磷、有效磷和速效钾没有显著差异。全钾含量除1∶1间作常规施氮处理之外显著下降，减量施氮处理的碱解氮含量也显著下降。甘蔗对氮、磷、钾的吸收量为K2O>N>P2O5，广东湛江蔗区1 t蔗茎对氮、磷、钾的吸收量为1.72、0.42、4.09 kg[5， 9]，甘蔗
注：数值为平均值±标准误;同列数字后不同小写字母表示Duncans检验有显著性差异（P<0.05）。
Note： Data shown were means±standard errors; values followed by different lowercase letters in the same column indicate significant difference at the 0.05 level using Duncans test.
连作和连续施用化肥，导致土壤有机质逐步下降、pH降低。需重视有机肥的施用和推广蔗叶还田技术培肥蔗田地力。
3 讨论
3.1 间作系统的产量优势
2009—2018年10 a的大田试验结果表明，甘蔗和大豆产量随年际出现波动并且各处理的变化规律一致。各处理的土地当量比为1.09～1.96，均大于1，说明间作有助于提高土地利用率，具有显著的间作优势。这与前人的研究结果一致，甘蔗//大豆间作模式表现出较强的间作优势[19];玉米花生不同间作模式的LER均大于1，具有间作优势[40];甜玉米//大豆间作具有产量优势[14]。种植模式显著影响了系统总产量，SB2种植模式下减量施氮的LER显著高于其他处理，土地利用率最高，说明在减施氮肥情况下甘蔗与大豆1∶2间作具有明显的产量优势。甘蔗//大豆间作可以减少因蔗行地表裸露造成的土壤水分蒸发，对甘蔗增产起到一定的作用。在施氮过量的情况下，豆科作物的生物固氮潜力受到抑制，禾本科与豆科间作可以缓解这种“氮阻遏”现象[24]。在豆科//禾本科间作中，禾本科作物大量吸收硝酸盐，降低土壤矿质氮含量，促进豆科作物的固氮作用，从而减缓豆科作物的“氮阻遏”效应[41-42]。有研究表明，与单作相比较，间套作系统的氮素利用率可提高30%～40%，能有效减少氮肥的施用量[43]。Li等[44]对甘蔗与大豆间作系统中作物产量和养分吸收的研究表明，与单作相比较，甘蔗的产量增加了30.57%，大豆的固氮效率增加了57.4%，作物对氮素的吸收效率增加了66%。本试验表明，300 kg/hm2施氮量对间作甘蔗产量无显著影响，完全可以满足大豆间作模式中甘蔗生长的需要。
3.2间作系统的产量稳定性
种植年际对甘蔗、大豆系统总产量具有极显著影响，降雨量和台风是影响华南地区的大豆和甘蔗产量的主要气候因素。2013年9月台风“天兔”、2010年4—5月强降雨以及2018年9月台风“山竹”等对大豆和甘蔗产量有明显的影响。处理因素与生长季节之间的互作是评价间作是否具有系统产量稳定性优势的重要因素，但不同年季的环境因素复杂多变，因此采用产量稳定性指标评价不同处理和年份之间的相互作用具有一定的优势[45-46]，Wi2（Wrickes ecovalence）和SYI（产量可持续指数）是评价产量稳定性的常用指标[47-48]。本研究结果表明，各处理的甘蔗产量的Wi2与CV差异不显著，说明施氮量和种植模式对甘蔗产量的稳定性无显著影响，减量施氮不会影响甘蔗产量稳定性。甘蔗产量的SYI值表明MS-N2的产量稳定性显著低于MS-N1，说明低氮处理有利于提高单作甘蔗产量的稳定性。区惠平等[10]研究长期不同施肥对甘蔗产量稳定性的影响，结果表明长期过量施用氮肥不能显著提高甘蔗产量稳定性，反而会造成养分流失和肥料利用率低的问题。有研究表明减少氮肥施用量（300 kg/hm2）可以提高蔗田的氮肥利用率[49]。大豆产量的Wi2值以及系统总产量CV和SYI值均表明，单作大豆的产量稳定性显著低于间作处理，说明甘蔗//大豆间作模式有利于提高大豆的产量稳定性。有研究表明，小麦与蚕豆间作系统产量稳定性比相应的单作产量稳定性高[50]。大豆产量的CV和SYI值表明间作模式中施氮量对大豆产量稳定性无显著影响。不同处理的系统总产量的Wi2差异不显著。相同施氮量不同种植模式处理的系统总产量的Wi2值差异不显著。SB1-N1、SB2-N1、SB1-N2和SB2-N2的Wi2和SYI值差異不显著，不同间作模式在相同施氮水平处理下产量稳定性差异不显著，说明甘蔗//大豆间作不影响系统产量稳定性。
3.3间作对甘蔗品质影响
研究了2009、2011、2014、2016年4 a的甘蔗品质，结果表明甘蔗的蔗糖分、甘蔗纤维分、蔗汁糖锤度、蔗汁旋光度及蔗汁蔗糖分随着种植年限增加无显著性变化。但甘蔗的蔗汁视纯度及重力纯度随着种植年限增加呈下降趋势，说明甘蔗的出糖率可能受到连续种植和施用氮肥的影响。我国的甘蔗种植区普遍存在长期连作的现象，但长期连作容易导致甘蔗的产量和品质下降。由于常年连作，蔗区土壤里的某种或是多种营养元素匮乏，影响甘蔗的正常生长;当长期连作的甘蔗根系经腐解后产生的羟基苯甲酸、紫丁香酸、香豆酸、阿魏酸等化感物质在水溶液中浓度大于50 mg/kg时，明显影响甘蔗幼苗的正常生长，从而影响甘蔗的产量和品质[9]。同一年份不同种植模式和施氮量对甘蔗品质无显著影响，说明与大豆间作和减量施氮对甘蔗的品质无显著影响。杨建波等[51]研究表明，在低氮种植条件下与大豆间作不影响甘蔗的糖锤度、蔗糖和还原糖含量等甘蔗品质指标。蔗田的施氮量与甘蔗的糖锤度呈负相关关系，随着氮肥的增加甘蔗糖锤度降低，过量施氮肥不利于蔗糖的贮存积累[52]。
4 结论
10 a大田定位试验研究结果表明，甘蔗//大豆间作提高了系统总产量和土地利用率，保持稳定的间作优势。减量施氮下SB2种植模式的土地当量比最大，SB2-N1土地利用率最高。常规施氮（525 kg/hm2）与减量施氮（300 kg/hm2）对甘蔗、大豆以及间作系统总产量无显著影响，300 kg/hm2的施氮量能够满足甘蔗和大豆以及间作系统对氮素的需求。间作增加了大豆产量稳定性，能够维持系统产量的时间稳定性。种植年限的增加对甘蔗蔗糖分、纤维分、蔗汁糖锤度、蔗汁旋光度和蔗糖分无显著影响，同一年份不同种植模式和施氮量处理的甘蔗品质差异不显著。与2010年相比，2018年底，除大豆单作模式外，其他处理的土壤pH、有机质、全氮含量显著下降，但所有处理的土壤全磷、有效磷和速效钾没有显著差异。甘蔗连作和连续施用化肥，导致土壤有机质逐步下降、pH降低。减量施氮甘蔗//大豆间作模式能够保持系统生产力和地力的稳定性，但需施用有机肥和推广蔗叶还田技术来培肥蔗田地力。
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