甘蔗轮作青饲玉米和花生对甘蔗生长和土壤性状的影响

doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2021.01.015

作物杂志,2021, 第1期: 104–111 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2021.01.015

• 生理生化·植物营养·栽培耕作 • 上一篇下一篇

甘蔗轮作青饲玉米和花生对甘蔗生长和土壤性状的影响

范业赓(), 陈荣发, 闫海锋, 周慧文, 翁梦苓, 黄杏, 罗霆, 周忠凤, 丘立杭(), 吴建明()

广西农业科学院甘蔗研究所/农业农村部广西甘蔗生物技术与遗传改良重点实验室/广西甘蔗遗传改良重点实验室/中国农业科学院甘蔗研究中心,530007,广西南宁

收稿日期:2020-05-03 修回日期:2020-06-20 出版日期:2021-02-15 发布日期:2021-02-23
通讯作者: 丘立杭,吴建明
作者简介:范业赓,从事甘蔗栽培和生理生化研究,E-mail： fanyegeng@163.com
基金资助:
广西科技基地和人才专项桂科(AD19245080);广西农业科学院科技先锋队专项行动项目(桂农科JZ202003);广西农科院基本科研业务专项(桂农科2017YM05);南宁市科技特派员创新创业与科技服务科研基地专项(20182197-4);2018年广西甘蔗遗传改良重点实验室建设项目子课题(GZ001141006)

Effects of Sugarcane Rotation Green Fodder Corn and Peanut on Sugarcane Growth and Soil Properties

Fan Yegeng(), Chen Rongfa, Yan Haifeng, Zhou Huiwen, Weng Mengling, Huang Xing, Luo Ting, Zhou Zhongfeng, Qiu Lihang(), Wu Jianming()

Sugarcane Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences/Key Laboratory of Sugarcane Biotechnology and Genetic Improvement, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Guangxi Key Laboratory of Guangxi Sugarcane Genetic Improvement, Sugarcane Research Center, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007, Guangxi, China

Received:2020-05-03 Revised:2020-06-20 Online:2021-02-15 Published:2021-02-23
Contact: Qiu Lihang,Wu Jianming

摘要/Abstract

摘要：

为研究不同轮作模式对蔗田土壤养分、微生物和酶活性以及甘蔗主要农艺性状的影响,设甘蔗连作（A）、青饲玉米–青饲玉米–甘蔗轮作（B）和花生–花生–甘蔗轮作（C）3个种植模式,分别测定了连作和轮作前后蔗田耕作层土壤养分含量、微生物数量和相关酶活性,调查了甘蔗产量主要农艺性状,并分析了不同模式下作物的经济效益。结果表明,与A处理相比,B处理显著提高了土壤全氮和有效磷含量、过氧化氢酶和脲酶活性和细菌数,而C处理显著提高了土壤的pH值,水解性氮、有机质和速效钾含量,蔗糖酶、酸性蛋白酶、酸性磷酸酶和纤维素酶活性,明显降低了土壤真菌数量,下降了2.47×10⁴个/g。2种轮作模式甘蔗的农艺性状和品质均优于连作,B处理和C处理的出苗率、分蘖率、产量和糖分比均显著或极显著高于A处理。相关性分析结果显示,土壤养分含量和微生物量与相关酶活性呈显著正相关。因此,轮作使甘蔗生产提质增效,可能由于轮作提高了土壤中微生物数量和相关酶活性,进一步改善了蔗区酸性土壤的pH值,加速土壤有效养分的释放,从而促进甘蔗的生长发育,缓解连作障碍,实现经济效益的增长。

关键词: 甘蔗轮作, 甘蔗生长, 土壤微生物, 土壤酶活, 土壤养分

Abstract:

The effects of different rotation patterns on soil nutrients, microbial and enzyme activities of sugarcane fields and main agronomic traits of sugarcane were studied in order to provide a theoretical basis for alleviating the obstacles of sugarcane continuous cropping in sugarcane areas in China. In this experiment, three cropping modes were set: sugarcane continuous cropping (A), green-fed corn-green-fed corn-sugarcane rotation (B), and peanut-peanut-sugarcane rotation (C). Each pattern was set up with three repeats. Before and after rotation, the soil nutrient content, microbial number and related enzyme activities of the cultivated layer of sugarcane field were investigated. The main agronomic data of sugarcane production were investigated, and the economic benefits of crops under different models were analyzed. The test results showed that, compared with A treatment, B treatment significantly increased the contents of soil total nitrogen and available phosphorus, the activities of catalase and urease, and bacterial count, while C treatment significantly increased the soil pH, the contents of hydrolyzable nitrogen, organic matter and available potassium, the activities of invertase, acid protease, acid phosphatase and cellulase, significantly reduced the number of soil fungi by 2.47×10⁴/g. The agronomic traits and quality of sugarcane were better than those of continuous cropping under the two rotation modes. The emergence rate, tillering rate, yield and sugar content of B and C increased significantly or extremely significantly than A. Further correlation analysis showed that soil nutrients and microbial biomass were significantly positively correlated with related enzyme activities. Rotation could promote the quality and efficiency of sugarcane production due to the increase of the number of microorganisms and related enzyme activities in the soil, further improving the pH value of the acid soil in the sugarcane production area, accelerating the release of effective nutrients in the soil, and thus promoting the growth and development of sugarcane to alleviate the obstacles of continuous cropping and achieve economic growth.

Key words: Sugarcane rotation, Sugarcane growth, Soil microorganisms, Soil enzyme activity, Soil nutrients

范业赓, 陈荣发, 闫海锋, 周慧文, 翁梦苓, 黄杏, 罗霆, 周忠凤, 丘立杭, 吴建明. 甘蔗轮作青饲玉米和花生对甘蔗生长和土壤性状的影响[J]. 作物杂志, 2021 (1): 104–111

Fan Yegeng, Chen Rongfa, Yan Haifeng, Zhou Huiwen, Weng Mengling, Huang Xing, Luo Ting, Zhou Zhongfeng, Qiu Lihang, Wu Jianming. Effects of Sugarcane Rotation Green Fodder Corn and Peanut on Sugarcane Growth and Soil Properties[J]. Crops, 2021(1): 104–111

图/表 8

表1

表2

表3

表4

表5

表6

表7

表8

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处理 Treatment	出苗率 Emergence rate (%)	分蘖率 Tillering rate (%)	株高 Plant height (cm)	茎径 Stem diameter (mm)	有效茎数(条/hm²) Effective stem number (Tiao/hm²)	产量 Yield (t/hm²)
A	67.2bB	92.4cB	263cB	27.6aA	66 715bB	80.5bB
B	70.6aA	101.9aA	300aA	28.1aA	71 115aA	86.7aA
C	69.3aAB	97.5bAB	289bA	27.4aA	68 360bAB	84.3aAB

处理 Treatment	蔗茎锤度 Brix of sugarcane	蔗糖分 Sugar content	蔗汁视纯度 Sugarcane apparent purity
A	21.47aA	15.04bA	74.79bB
B	22.27aA	15.67aA	84.74aA
C	22.23aA	15.51abA	84.89aA

处理 Treatment	pH	全氮 Total nitrogen (%)	全钾 Total potassium (%)	全磷 Total phosphorus (%)	水解性氮 Hydrolyzable nitrogen (mg/kg)	有机质 Organic matter (g/kg)	有效磷 Available phosphorus (mg/kg)	速效钾 Available potassium (mg/kg)
A	4.67aA	0.09bA	0.14bB	0.15aA	85.0bA	21.0bA	31.3cB	83.3bB
B	5.23aA	0.106aA	0.15bAB	0.18aA	101.3abA	24.1aA	60.4aA	166.0aAB
C	5.73aA	0.102abA	0.17aA	0.17aA	108.3aA	24.5aA	49.4bA	207.3aA

处理 Treatment	细菌数量 Bacteria number	真菌数量 Fungi number	放线菌数量 Actinomycete number	真菌/细菌比值 The ratio of fungi/bacteria
A	20.70bA	4.80aA	1.57bB	0.23
B	66.00aA	3.43bAB	3.17aA	0.05
C	62.00aA	2.33bB	3.17aA	0.04

处理 Treatment	过氧化氢酶 Catalase [μmol/(d·g)]	脲酶 Urease [μg/(d·g)]	脱氢酶 Dehydrogenase [μg/(d·g)]	蔗糖酶 Sucrase [mg/(d·g)]	酸性蛋白酶 Acid protease [mg/(d·g)]	酸性磷酸酶 Acid phosphatase [μmol/(d·g)]	纤维素酶 Cellulase [mg/(d·g)]
A	13.10cB	409.39bB	33.36aA	12.71aA	2.32bB	16.34cC	15.97cB
B	23.96aA	928.50aA	35.82aA	18.17aA	2.59bAB	20.28bB	24.84bAB
C	19.23bAB	822.67aA	35.34aA	20.86aA	3.26aA	23.27aA	33.53aA

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项目 Item	过氧化氢酶 Catalase	脲酶 Urease	脱氢酶 Dehydrogenase	蔗糖酶 Sucrase	酸性蛋白酶 Acid protease	酸性磷酸酶 Acid phosphatase	纤维素酶 Cellulase
水解性氮 Hydrolyzable nitrogen	0.573	0.671^*	0.588	0.462	0.757^*	0.839^**	0.707^*
有机质 Organic matter	0.577	0.854^**	0.408	0.666	0.433	0.695^*	0.676^*
有效磷 Available phosphorus	0.915^**	0.851^**	0.605	0.670^*	0.428	0.600	0.649
速效钾 Available potassium	0.584	0.798^**	0.548	0.464	0.640	0.918^**	0.801^**

微生物 Organism	过氧化氢酶 Catalase	脲酶 Urease	脱氢酶 Dehydrogenase	蔗糖酶 Sucrase	酸性蛋白酶 Acid protease	酸性磷酸酶 Acid phosphatase	纤维素酶 Cellulase
细菌Bacteria	-0.756^*	-0.648	-0.542	-0.780^*	-0.658	-0.662	-0.798^**
真菌Fungi	-0.460	-0.681^*	-0.719^*	-0.491	-0.828^**	-0.975^**	-0.775^*
放线菌Actinomycete	-0.778^*	-0.853^**	-0.586	-0.703^*	-0.638	-0.819^**	-0.823^**

处理 Treatment	作物 Crop	2018-2019年产量 Yield in 2018-2019 (t/hm²)	总产值(元/hm²) Total output value (yuan/hm²)	总成本(元/hm²) Total cost (yuan/hm²)	总收益(元/hm²) Total revenue (yuan/hm²)	比A增收(元/hm²) Increase revenue than A (yuan/hm²)	比A增长 Increased than A (%)
A	甘蔗/甘蔗	80.5/82.0	81 250	22 500	58 750	0	0
B	玉米/甘蔗	150.0/86.7	95 850	33 000	62 850	4 100	7.0
C	花生/甘蔗	12.0/84.3	90 150	27 000	63 150	4 400	7.5

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