甘蔗是我国乃至世界最重要的糖料及能源作物，也是广西的主要经济作物之一^[1]。由于甘蔗生育期长、前期生长慢以及宽行距等特点，故对蔗行进行合理间作不仅能有效提高光能利用率^[2-3]和土地利用率^[4-5]，增加复种指数，还可以改善土壤肥力^[6]和作物品质^[7]，减少病虫草害的发生^[8]。凉粉草（Platostoma palustre）是唇形科逐风草属的草本宿根型植物，是重要的药食同源作物，其生长期短，易栽培管理^[9]，开展甘蔗//凉粉草间作模式研究，对促进作物的增产增收及甘蔗和凉粉草产业的可持续发展具有重要意义。在生产上，甘蔗间作模式多样，主要有甘蔗间作玉米^[10]、甘蔗间作绿豆^[11]、甘蔗间作花生^[12]、甘蔗间作西瓜^[13]、甘蔗间作大豆^[14]等模式。甘蔗与许多作物间作都具有明显的间作优势，例如，杨文亭等^[5]探讨了甘蔗与大豆间作对大豆鲜荚产量和农艺性状的影响，结果表明，间作并未降低大豆的单株鲜荚产量，对大豆的农艺性状也无负面影响。孟庆宝等^[15]研究发现，甘蔗间种菜用大豆总效益要高于甘蔗单作，间种后甘蔗的蔗糖分、视纯度、重力纯度等指标都要优于甘蔗单作。吴海宁等^[16]探究甘蔗与花生间作下不同氮磷钾配施处理对花生养分吸收及产量效益的影响，得出了最佳的施肥配比为80 kg/hm² N、70 kg/hm² P₂O₅、80~90 kg/hm² K₂O。这些报道多集中于甘蔗与豆科、矮秆作物等的间作，针对农艺性状、产量、品质、养分吸收等其中1个或2个方面进行研究。前期研究^[17]发现，木薯间作凉粉草的种植模式带来的纯利润高达40 000元/hm²。何洪良等^[12]研究表明，甘蔗/花生宽窄行间作模式可增加甘蔗经济效益。由此可见，甘蔗间作其他作物在提高作物产量、改善品质及提高经济效益方面有诸多益处。甘蔗和凉粉草生长期差异较大，加上甘蔗前期生长慢、行距宽，严重浪费光、热、水以及土地等资源。在甘蔗地间作凉粉草是否会对作物的农艺性状、品质及产量等造成影响鲜见报道。因此，本研究通过田间试验，设置不同的甘蔗凉粉草间作模式，研究不同间作模式对甘蔗和凉粉草农艺性状、品质、光合性能的影响，并比较分析单作和间作甘蔗和凉粉草的产量和经济效益，筛选甘蔗凉粉草间作的最佳模式，为科学推广甘蔗/凉粉草间作种植提供理论指导和技术支持。

试验地位于广西龙州县广西南亚热带农业科学研究所（107°12′ E，22°44′ N），海拔200~1045 m，坡度8~15°；属明显的南亚热带季风气候，热量丰富，日照充足，年均气温22.3~23.0 ℃，年极端高温为41.6 ℃，年极端低温为-3.0 ℃，日照时数1582.7 h，无霜期达350 d以上，雨量充沛，年均降水量1174~1752 mm，年蒸发量1569 mm，雨热同期^[18]。试验地为旱地红壤，肥力中等。试验前地块的土壤基本理化性状为pH 5.0、有机质21.8 g/kg、全氮1.48 g/kg、全磷0.85 g/kg、全钾16.90 g/kg、碱解氮120.00 mg/kg、有效磷30.20 mg/kg、有效钾129.00 mg/kg。

供试凉粉草为“灵山大叶草”，甘蔗品种为“桂南蔗08212”，分别由广西宇峰保健食品有限公司和广西南亚热带农业科学研究所提供。

采用田间试验，以甘蔗单作行距1.2 m常规种植（T₁）和凉粉草单作（T₂）为对照，设3种间作种植模式，即T₃处理：甘蔗等行距2.0 m间作凉粉草（甘蔗行距2.0 m，在行间间作3行凉粉草）；T₄处理：甘蔗等行距2.4 m间作凉粉草（甘蔗行距2.4 m，在行间间作4行凉粉草）；T₅处理：甘蔗宽窄行套种凉粉草（甘蔗宽行行距2.4 m，窄行行距1.2 m，在宽行行间间作4行凉粉草）。3次重复，完全随机排列，小区面积100.0 m²，凉粉草按株行距30 cm×40 cm定植，T₂处理种植密度66 000株/hm²，T₃处理种植密度49 500株/hm²，T₄处理种植密度55 500株/hm²，T₅种植密度37 500株/hm²，甘蔗每个处理下种量为99 000芽/hm²。试验地周设2.0 m的保护行。甘蔗和凉粉草种植时间均为2022年2月3日，凉粉草收获时间为7月30日，甘蔗收获时间为2023年2月3日。试验期间同种作物的管理水平一致，其中凉粉草基肥用量为有机肥1 500 kg/hm²，种植30 d后追施尿素202.5 kg/hm²，对水冲施。第2次追肥是在种植后60 d凉粉草即将盖满地面前，施用复合肥（15:15:15）和钾肥（含钾60%），复合肥用量150 kg/hm²，钾肥用量75 kg/hm²，对水冲施。甘蔗整个生长期施肥量为甘蔗专用肥（蔗年好品牌）1500 kg/hm²和钾肥（含钾60%）225 kg/hm²。

在凉粉草收获期每个小区随机取20株测定主要农艺性状，包括叶长、叶宽、叶厚、分枝数、分枝长、基径等指标，生理指标为叶片相对叶绿素含量（SPAD值）。用便携式SPAD（502）叶绿素仪随机测定10片成熟叶片的SPAD值，用游标卡尺测定叶厚，用钢卷尺测定叶长、叶宽和分枝长。待收获后，计算每个小区的产量。从各小区第3行连续取20株甘蔗测定主要农艺性状，包括株高、茎径、有效茎数、单茎重等指标，按常规方法进行调查^[19]。

于凉粉草成熟期在每个小区随机取20株凉粉草，烘干后粉碎待测品质性状。其品质性状主要测多糖、总黄酮和酚类物质含量。采用苯酚―硫酸法测定多糖含量，用分光光度法测定总黄酮含量，用高效液相色谱法测定酚类物质含量^[20]。于每小区中间2行随机取6株甘蔗测定品质性状，按照甘蔗制糖化学管理分析方法进行样品预处理和品质分析，其中，采用WZZ-ZSS自动旋光仪（上海精密科学仪器厂）测定甘蔗蔗糖分指标，采用日本ATAGO公司的数显锤度计测定甘蔗锤度，用广州甘蔗糖业研究所开发的Sugar 2000软件计算^[10]甘蔗重力纯度、甘蔗纤维分、蔗渣纤维分和甘蔗蔗糖分等。

分别在甘蔗伸长初期（6月1日）、伸长盛期（7月19日）、伸长末期（11月20日）和凉粉草幼苗期（3月1日）、生长盛期（5月20日）、成熟期（7月20日），选择无云的晴天上午10:30-12:00，采用LI-6400便携式光合气体分析系统测定植株顶部第1片全展叶的光合参数，包括净光合速率（P_n）、气孔导度（G_s）、胞间CO₂浓度（C_i）和蒸腾速率（T_r）等，每个处理重复3次。测定前进行仪器校正，采用人工光源，光通量密度为2000 μmol/(m²·s)，叶温与测定当天最高温度相当。

取每个小区中间4行甘蔗进行测产，取每个小区连续20 m²凉粉草实收、测产。其中，间作总面积作物产量（Y）=实收产量/间作总面积；作物单位面积产量（Y）=实收产量/实际种植面积。土地当量比（LER）=(Y_iw/Y_sw)+ (Y_im/Y_sm)，式中，Y_iw和Y_im分别代表间作总面积上甘蔗和凉粉草的产量，Y_sw和Y_sm分别为甘蔗和凉粉草单作时的产量。当LER=1时，表明间作与相应单作群体具有相同的资源利用效率；LER>1表现出间作优势；LER<1则为间作劣势^[21]。

采用Excel 2003和Origin 2018软件进行数据整理和作图，采用SPSS 15.0软件进行方差分析，采用单因素（one-way ANOVA）和Duncan法进行方差分析，采用LSD法（α=0.05）进行组间差异显著性检验。

由表1可知，不同处理的甘蔗株高和茎径差异不显著，与T₁处理相比，间作处理的有效茎数和单茎重差异显著，即T₃、T₄、T₅处理有效茎数分别比T₁处理降低了11.5%、23.7%、9.3%，单茎重比T₁处理分别提高了10.1%、10.1%和5.7%。

由表2可知，不同处理的叶宽和叶厚无显著差异，单作处理的分枝数比间作处理多，与T₂处理相比，间作处理（T₃、T₄、T₅）的叶长、分枝长和基径都差异显著，T₃、T₄、T₅处理的叶长分别比T₂处理长16.01%、21.60%、11.73%，分枝长分别比T₂处理长11.46%、38.20%、20.13%。说明甘蔗/凉粉草间作模式在一定程度上促进了作物生长，甘蔗与凉粉草进行间作可提高2种作物对光、热及养分的利用效率。

由表3可知，除了甘蔗锤度和甘蔗糖度外，间作处理的其他甘蔗品质指标与单作处理相比均差异显著。各处理甘蔗纤维分在9.20%~10.84%，适榨性好。除了T₃处理的甘蔗纤维分低于单作处理外，其他处理的品质指标均高于单作处理。各处理的甘蔗重力纯度在80.97%~ 84.55%，均达到一级原料蔗标准。甘蔗糖度、甘蔗蔗糖分和甘蔗重力纯度的排序均为T₃>T₄>T₅>T₁。

由表4可知，不同处理的凉粉草总糖、多糖、总酚和总黄酮差异显著，且均是T₄处理的最高。间作（T3、T4、T5）处理的凉粉草多糖含量分别比单作（T2）处理高22.10%、43.86%、1.10%。总糖和多糖含量的顺序均为T₄>T₃>T₅>T₂，总酚含量顺序为T₄>T₂>T₃>T₅。可见甘蔗/凉粉草间作对甘蔗和凉粉草的品质均有所提升。

叶绿素含量是反映叶片生理活性的重要指标之一。由图1可以看出，甘蔗的SPAD在不同处理间差异显著。与T₁处理相比，间作提高了甘蔗叶片SPAD，即T₃、T₄、T₅处理分别比T₁处理高了7.19%、13.39%、10.38%。与单作凉粉草相比，间作降低了凉粉草叶片SPAD，即T₃、T₄、T₅处理分别比T₂处理低了7.01%、4.65%、5.97%。

甘蔗和凉粉草的叶片光合参数见图2和图3。随生育时期的推移，甘蔗叶片的C_i、G_s、P_n、T_r均明显下降，不同间作模式下，甘蔗叶片整个生育期的C_i和G_s变化趋势一致，均是间作处理大于单作处理，但P_n和T_r在生育后期表现为单作处理大于间作处理。甘蔗的叶片光合参数高于凉粉草，凉粉草叶片G_s、P_n和T_r呈下降趋势，C_i呈上升趋势。与单作凉粉草相比，间作种植明显降低了凉粉草叶片的G_s、P_n和T_r。不同间作模式相比，C_i在整个生育期均表现为T₂>T₄>T₅>T₃，T₄处理的G_s明显高于其他处理，单作处理的T_r明显高于其他处理。

由表5可看出，各处理的间作总面积产量差异显著，甘蔗和凉粉草间作处理产量均比单作处理低，甘蔗间作总面积产量最高为115 083.33 kg/hm²，凉粉草最高为5680.02 kg/hm²。T₃处理的总产量比其他处理高，各处理间差异显著，总产量排序为T₃>T₁>T₅>T₄>T₂。这与作物种植面积的比例有密切关系，需分析作物单位面积产量进一步说明甘蔗/凉粉草间作对产量的影响。从单位面积产量来看，T₃、T₄、T₅处理的甘蔗单位面积产量较单作T₁处理分别提高了96.92%、76.94%、26.96%，各处理间差异显著。同样，T₃、T₄、T₅处理的凉粉草单位面积产量较单作T₂处理分别提高了23.72%、17.90%、22.13%，但3个间作处理间差异不显著，说明间作模式对甘蔗和凉粉草均有增产作用，但更有利于甘蔗的增产。LER作为衡量间作产量优势的指标，甘蔗/凉粉草间作的土地当量比均较单作提高，说明甘蔗/凉粉草间作对土地资源的利用较好，不同处理的土地当量比表现为T₃>T₄>T₅，说明甘蔗等行距2.0 m间作凉粉草模式对土地资源的利用最佳。

如表6所示，不同处理的净收益在23 358.78~46 124.04元/hm²，产投比在1.45~3.07。T₃和T₄处理比甘蔗单作（T₁）处理净收益分别高87.67%和55.67%，同时T₃处理比凉粉草单作T₂处理净收益高9.44%。T₃处理的产投比为1.94，高于甘蔗单作处理（1.75）和其他间作处理，可见，T₃处理即甘蔗等行距2.0 m间作凉粉草模式的经济效益相对最优。

甘蔗间作凉粉草是作物间作系统中的一种形式。在用地养地的前提下，通过本研究中可以确定合理的间作套种模式，使相同面积的田块在同一生长期内发挥其最大潜能。苗数、株高、茎径、有效茎数和单茎重等是甘蔗产量形成的重要农艺性状^[22]，李志贤等^[10]研究表明，间作模式对甘蔗产量构成因子（农艺性状）影响显著，同一施氮水平下，间作甘蔗茎径显著高于单作甘蔗14.13%；间作甘蔗有效茎数、株高、单株生物量分别显著低于单作甘蔗25.95%、15.81%和16.91%。何洪良等^[12]研究发现，甘蔗宽窄行间作花生种植模式的甘蔗出苗率、分蘖率和有效茎数有所下降，茎径比对照提高了5.12%。本研究结果表明，间作模式对甘蔗和凉粉草主要农艺性状影响不大，不同处理的甘蔗株高和茎径差异不显著，这与杨文亭等^[5]的研究结论一致。但本研究间作处理的有效茎数较单作处理低，单茎重比单作处理高，此结果与李志贤等^[4]在甘蔗间作花生模式下得出的结论相反，其研究表明间作条件下甘蔗有效茎数较单作处理高，单茎重比单作处理低，结果不同的原因可能与间作作物品种、种植密度和栽培管理技术等有关。本研究间作处理的凉粉草叶长和分枝长也比单作处理高，但分枝数比间作处理小，因为随着甘蔗生长，凉粉草受到的遮阴影响愈加严重，越到生育后期截获的直射光能越少，只能通过增加株高、减少分蘖来改善自身的受光环境，植株形态上表现为株高增加，叶片变长^[23]。在农作物的日常生产实践己经表明，间作和套种可通过改善种植区内的生态小环境，或利用作物自身特有的生理特点而达到品质改善的目的^[24]。本研究发现，甘蔗/凉粉草间作对甘蔗和凉粉草的品质都有所提升，各间作处理甘蔗品质指标均高于甘蔗单作处理，除了甘蔗锤度和甘蔗糖度外，其他与对照相比均差异显著。特别是甘蔗重力纯度，其范围为80.97%~84.55%，已达到一级原料蔗标准^[11]。不同处理的凉粉草品质性状也差异显著，间作处理的总黄酮、总糖和多糖含量均高于凉粉草单作处理。凉粉草的多糖含量是评价凉粉草品质优劣的最主要指标，多糖含量的高低决定着凉粉草的加工用途^[25]，本研究凉粉草多糖含量最高，比对照高43.86%，说明甘蔗/凉粉草间作对凉粉草的品质提升明显。这与甘蔗间作对作物品质有所提升的研究一致^[10-11]。

光合产物积累是作物产量形成的基础，绿色植物生产积累的干物质有90%~95%直接或者间接来自光合作用，仅有5%~10%来自根部对营养物质的吸收^[26]。焦念元等^[27]研究发现，玉米/花生间作有利于提高叶面积指数，间作玉米和花生分别比单作玉米和单作花生高出18.48%和63.63%。武岩岩等^[28]研究表明，在芝麻或玉米与花生间作行比为2:4的条件下，芝麻花生间作体系的花生P_n要高于玉米花生间作体系。甘蔗是C₄作物，也是高光效作物，其光饱和点较高，凉粉草是草本植物，在甘蔗中间间作凉粉草不会造成甘蔗的郁闭，同时可以提高光能利用效率^[29]。在本研究中，凉粉草属于低位作物，甘蔗属于高位作物，由于低位作物受到高位作物遮阴的影响，受光条件相对处于劣势，光合效率总体有所下降^[26]。间作凉粉草功能叶的P_n明显低于间作甘蔗，但间作降低了凉粉草的光饱和点，在相同非饱和光（弱光）下，间作凉粉草的P_n高于单作凉粉草。钱必长等^[30]分析认为在花生棉花间作系统中，间作降低了花生叶片叶绿素含量和P_n，但在本研究中凉粉草的P_n随着生长发育是逐渐增大的，因为凉粉草的生育期短，当凉粉草处于生长旺盛期时，甘蔗还处于幼苗期，甘蔗对凉粉草的遮阴影响不显著，因此，间作处理的凉粉草叶绿素和单作处理相比差异也不显著。从不同间作模式来看，T₄处理即甘蔗等行距2.4 m间作凉粉草模式的凉粉草平均P_n和T_r高于其他2种间作模式，但对于甘蔗，T₅处理即甘蔗宽窄行间作凉粉草模式的平均P_n和T_r比其他处理高，可能是由于不同间作模式叶片受到的遮阴程度不同，而该模式更有利于改善作物的受光状况，协调间作体系对光能的利用^[1]。

多个研究^[12-15]表明，甘蔗间套种其他作物，不仅能够在甘蔗产量上得到一定的保障，而且还能够提高土地单位面积的产出和收益。例如，甘蔗间种菜用大豆试验表明，在保证甘蔗品质和产量的前提下，以第2播期间种2行中熟大豆品种效果最好^[15]。若要综合经济效益最高，则是第2播期间种2行的晚熟大豆品种最好。李志贤等^[10]研究表明甘蔗―甜玉米间作是实现甘蔗优质、高效种植的可行途径，其中甘蔗/甜玉米1:1间作模式更为优化，其经济效益和土地利用率分别高于单作26.25%和36.00%。本研究结果表明，甘蔗等行距2.0 m间作凉粉草比甘蔗单作净收益高87.67%，该模式的产投比为1.94，是比较优化的种植模式。有研究^[3]表明，甘蔗/玉米间作，甘蔗产量及效益成本较单作甘蔗均有提高，实施宽窄行甘蔗间作玉米能很好地改良田间小气候，提高经济效益。何洪良等^[12]的研究也表明甘蔗宽窄行间作花生种植模式可增加蔗地综合经济效益，每亩纯收益增加403元。而本试验实施的宽窄行甘蔗间作凉粉草所得的产量和经济效益比其他处理低，与上述研究结果不一致，说明宽窄行种植模式不适用于甘蔗间作凉粉草，原因在于实施宽窄行间作时，凉粉草可种植的株数相对要少，导致凉粉草收益少，总的经济效益就比其他间作模式少。本研究等行距2.0 m甘蔗间作凉粉草模式的产量和经济效益最高，说明该模式更适合甘蔗和凉粉草间作种植。有研究^[31]表明，当2种作物间作时，按照生物学原理，竞争作用小于促进作用时，表现出间作优势，竞争作用大于促进作用时，则表现为间作劣势。本研究不同甘蔗/凉粉草间作模式的土地当量比均比单作高，说明甘蔗和凉粉草间作表现出了间作优势，其中甘蔗等行距2.0 m套种凉粉草模式的土地当量比最高，净收益和产投比均较高，说明该模式是适用于生产上甘蔗间作凉粉草种植的。

甘蔗/凉粉草间作种植模式下作物的品质、总产量及经济效益明显优于单作。甘蔗和凉粉草间作表现出间作优势，土地当量比表现为T₃（1.60）>T₄（1.50）>T₅（1.28），净收益表现为T₃>T₂>T₄>T₁>T₅，综上可得，甘蔗等行距2.0 m间作凉粉草模式是甘蔗凉粉草间作的最佳模式。