玉米-大豆間作行距對大豆生長及品質(zhì)的影響

朱星陶， 譚春燕， 陳佳琴， 楊春杰， 龔麗娜， 劉作易

(1.貴州省油料研究所， 貴州 貴陽 550006； 2.貴州省農(nóng)業(yè)科學院， 貴州 貴陽 550006)

玉米-大豆間作行距對大豆生長及品質(zhì)的影響

朱星陶1， 譚春燕1， 陳佳琴1， 楊春杰1， 龔麗娜1， 劉作易2*

(1.貴州省油料研究所， 貴州 貴陽 550006； 2.貴州省農(nóng)業(yè)科學院， 貴州 貴陽 550006)

為玉米與大豆間作共生體系的高產(chǎn)復合群落提供合理的田間配置技術參數(shù)，設置玉米與大豆間作的行距變化試驗，研究高稈強勢作物玉米對矮稈弱勢作物大豆的生長、產(chǎn)量及品質(zhì)等性狀的影響。結果表明：大豆與玉米的行距在25～60 cm，隨行距增大，大豆單株產(chǎn)量增加，群體產(chǎn)量先增加后降低，當大豆與玉米行距為45 cm時，大豆群體產(chǎn)量最高(59.65 kg/667m2)；隨著大豆與玉米行距減小，大豆株高增加，行距在40～45 cm時，大豆平均株高為55 cm(大豆最適高度)；大豆與玉米行距在40 cm以下時，玉米對大豆有效莢及籽粒的形成抑制明顯，對大豆百粒重、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)等影響不明顯；大豆與玉米距離越近，大豆蛋白質(zhì)含量增加，脂肪含量降低，可溶性蛋白含量增加，可溶性糖含量呈M型變化，脯氨酸含量降低，SOD和POD的活性呈波浪形不規(guī)律變化；生產(chǎn)上大豆與玉米間作應選擇玉米與大豆的行距在30～45 cm較為合理。

玉米； 大豆； 間作； 品質(zhì)

貴州省及其云南省東北部、湖南省西部和湖北省的恩施州等地區(qū)屬于西南山區(qū)及武陵山區(qū)的典型代表，該地區(qū)大部分屬于亞熱帶濕潤季風氣候，適宜春季作物生長的有效氣溫(日均溫度>12°C)季節(jié)主要在每年的4―9月，對喜溫的春季作物而言是典型的一年一熟制，玉米與大豆間作是該類地區(qū)旱地的習慣性種植方式[1-3]，其特點是大豆與玉米同期播種，大豆收獲早于玉米20～30 d，大豆全生育期與玉米共生，在這種大豆與玉米復合群落共生結構中，大豆與玉米的行比或株行距配置對2種作物的產(chǎn)量形成及品質(zhì)等具有一定影響，尤其是玉米在群落結構中因植株高大，屬強勢作物，易影響弱勢作物大豆的正常生長。如何通過調(diào)整田間布局方式，最大限度地利用溫、光、水、肥資源，實現(xiàn)強勢作物在發(fā)揮最大邊際效應的同時，減少對弱勢作物的影響，從而提高復合群落的產(chǎn)值和效益，是作物間作模式需解決的問題。當前國內(nèi)外針對大豆與玉米間作栽培已有一定的研究報道[4-16]，主要集中在玉米與大豆不同行比間作對大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量以及根系的影響等方面，而在固定行比模式下變動玉米與大豆的行距對大豆的產(chǎn)量、生理以及品質(zhì)影響的研究較少。由于環(huán)境和品種區(qū)域適應性對作物生長及栽培制度的制定均有較大影響。為此，筆者在貴州喀斯特地貌和生態(tài)環(huán)境下，研究貴州省自育國審春大豆新品種黔豆7號與玉米間作栽培的適宜間作模式，探明強勢作物玉米對弱勢作物大豆的生長、產(chǎn)量及品質(zhì)等性狀影響，旨在為玉米間作大豆的高產(chǎn)優(yōu)化復合群落的田間配置提供合理的技術參數(shù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

大豆品種為貴州省油料研究所選育的黔豆7號，2011年國家審定品種，較耐蔭；玉米品種為四川省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所選育的中單808，半緊湊型品種。

1.2 試驗概況

試驗于2013—2014年在貴州省油料研究所試驗地進行，試驗地地處北緯26°38′，東經(jīng)106°48′，海拔1 008 m。前茬作物為大豆，冬閑，黃壤土，土壤理化指標:全氮1.768 g/kg，全磷0.842 3 g/kg，全鉀16.322 g/kg，有機質(zhì)30.753 g/kg，有效氮93.921 mg/kg，有效磷31.921 mg/kg，有效鉀268.959 mg/kg，pH 7.48，有效硼0.343 mg/kg，有效鉬0.159 mg/kg。

1.3 試驗設計

將大豆與玉米行比確定為2∶2，即2行玉米間種2行大豆復合帶狀種植模式。田間配置的固定因素為玉米株距20 cm，大豆株距8 cm，玉米窄行行距50 cm，玉米寬行內(nèi)間種2行大豆，大豆行距40 cm。變量因素為大豆與玉米行距，設8個變量水平：處理1，25 cm；處理2，30 cm；處理3，35 cm；處理4，40 cm；處理5，45 cm；處理6，50 cm；處理7，55 cm；處理8，60 cm。設2個對照處理：處理9，大豆凈種(行距40 cm，株距10 cm，密度16 675株/667m2)；處理10，玉米凈種(行距60 cm，株距30 cm，密度3 705.6株/667m2)(表1)。田間試驗隨機區(qū)組設計，3次重復。重復試驗2年(2013年、2014年)。小區(qū)行長5 m，寬4.5 m，面積22.5 m2，每行實際留苗大豆62株，玉米25株。

表1 玉米-大豆間作試驗各處理的株、行距配置及密度

Table 1 Plant spacing, row spacing and plant density of different treatments under maize-soybean intercropping pattern

處理Treatment玉米窄行行距/cmRowspacingofmaize玉米?大豆行距/cmRowspacingbetweenmaizeandsoybean大豆行距/cmRowspacingofsoybean玉米寬行行寬/mRowspacingofmaize玉米?大豆帶寬/mBeltwidthofmaize?soybean玉米密度/(株/667m2)Maizedensity大豆密度/(株/667m2)Soybeandensity15025400．91．44764．311910．725030401．01．54446．711116．735035401．11．64168．810421．945040401．21．73923．59808．855045401．31．83705．69263．965050401．41．93510．58776．375055401．52．03335．08337．585060401．62．13176．07940．59------16675．010-----3705．6-

注：處理9為凈作大豆，株行距為10 cm×40 cm；處理10凈作玉米，株行距為30 cm×60 cm。

Note: Treatment 9 is single soybean and the row and plant spacing is 10 cm×40 cm.Treatment 10 is single maize and the row and plant spacing is 30 cm×60 cm.

1.4 測定項目

在大豆開花期取樣進行生理指標(POD、SOD、CAT、MDA、Pro、可溶性糖和可溶性蛋白等)測定分析。成熟后各小區(qū)收取10株玉米、10株大豆進行常規(guī)考種，大豆考察株高、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重等主要農(nóng)藝性狀；玉米考察穗位高、穗長、穗粗、禿尖長、穗行數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重等農(nóng)藝性狀。對各處理收取2個完整帶測大豆和玉米產(chǎn)量，并按實際有效面積折算為單產(chǎn)。測定分析大豆和玉米的品質(zhì)，大豆測定籽粒粗蛋白質(zhì)、粗脂肪含量；玉米測定粗蛋白、粗脂肪、粗淀粉和賴氨酸含量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

利用DPS 7.05和Excel 2003軟件對試驗數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 玉米-大豆間作行距對大豆單株及群體產(chǎn)量的影響

從表2可知，大豆與玉米間作行距對大豆單株產(chǎn)量的形成影響較大，各處理間差異達極顯著水平(P<0.01)，玉米與大豆間作行距在25～60 cm時，隨行距增大，大豆單株產(chǎn)量逐漸增高，當行距達60 cm時，大豆單株產(chǎn)量最高，達7.50 g/株，接近大豆凈種的單株產(chǎn)量(8.11 g/株)。這可能是因為隨著2種作物行距增加，大豆作為弱勢作物其生長空間逐漸增加，田間小氣候環(huán)境與其凈作時的環(huán)境基本一致，單株生長所需空間和光、熱等資源充足，從而與強勢作物玉米之間的競爭減小。

由于行距的變化影響大豆的密度，同時也影響大豆的生長，合理調(diào)節(jié)行距減少玉米對大豆的影響，實現(xiàn)合理密植才能增大群體產(chǎn)量。大豆與玉米行距對大豆群體產(chǎn)量的影響極顯著(P<0.01)，當大豆與玉米距離在30～45 cm時，大豆可獲得較高產(chǎn)量，單位面積產(chǎn)量在57.58～59.65 kg/667m2。這是由于大豆與玉米間行距的增大，導致大豆與玉米密度均減少，從而影響大豆與玉米單位面積上的產(chǎn)量。而大豆與玉米行距小于35 cm時，雖然大豆與玉米密度增大，但因大豆與玉米間隔近而抑制大豆增產(chǎn)潛力的發(fā)揮，導致大豆群體產(chǎn)量低。

2.2 玉米-大豆間作行距對大豆主要農(nóng)藝性狀的影響

從表2看出，玉米-大豆間作不同行距對大豆農(nóng)藝性狀影響明顯。株高：大豆與玉米間距越近，大豆株高增加，在行距25～35 cm處于高位，變化不大，比凈種大豆的增高10 cm左右；在行距40～50 cm時，株高下降；行距大于50 cm時株高與凈種大豆相當。說明，大豆與玉米間作體系中，為了防止植株徒長引起倒伏，大豆與玉米間距在40～45 cm較為理想。

有效分枝：大豆與玉米間距對有效分枝的形成影響明顯，兩者行距在40 cm以下，有效分枝較少，行距大于40 cm時，有效分枝增多，在45 cm時與大豆凈種相當。

豆莢數(shù)：大豆與玉米行距對大豆總莢數(shù)形成和有效莢的影響非常明顯，兩者行距在25～40 cm，大豆單株總豆莢數(shù)在30.1～35.87個，單株有效莢在25.1～31.57個，而大豆凈種的單株總豆莢數(shù)和有效莢分別為43.53個和40.47個；當兩者行距大于40 cm后，大豆總豆莢數(shù)和有效莢數(shù)與大豆凈作接近。說明，玉米與大豆間作行距大于40 cm，才能使玉米對大豆的抑制減弱。

單株粒數(shù)：大豆與玉米間距對大豆籽粒數(shù)形成影響非常明顯，兩者行距在25～40 cm時，大豆單株粒數(shù)在50.1～66.77粒，而凈種單株粒為89.5粒。當兩者行距大于40 cm后，大豆單株粒數(shù)與大豆凈作接近。

百粒重、底莢高度和主莖節(jié)數(shù)：大豆與玉米間距對大豆百粒重、底莢高度和主莖節(jié)數(shù)形成影響不明顯。

2.3 玉米-大豆間作行距對大豆品質(zhì)的影響

從表3看出，隨著大豆與玉米間距增大，大豆蛋白質(zhì)逐漸降低，脂肪總量逐漸升高，對蛋白質(zhì)+脂肪總量影響小。因此，在南方以蛋白質(zhì)含量為目標的地區(qū)，大豆與玉米間作種植，在遮蔭條件下可有效增大蛋白質(zhì)含量。

表2 玉米-大豆間作不同行距處理大豆的產(chǎn)量及主要農(nóng)藝性狀

Table 2 Yield and main agronomic traits of soybean under different intercropping row spacing between maize and soybean

處理Treatment單株產(chǎn)量/gYieldperplant折合產(chǎn)量/(kg/667m2)Equivalentyield株高/cmPlantheight底莢高度/cmHeightofbottompods主莖節(jié)數(shù)/個Nodenumberofmainstem單株有效分枝/個Effectivebranches單株有效莢數(shù)/個Effectivepods單株總莢數(shù)/個Pods單株粒數(shù)/粒Grains百粒重/g100?grainweight14．30eE48．05dD55．7612．6311．731．6325．1030．1050．1015．3525．13eDE59．46bB57．8312．2811．831．4724．7329．1050．0014．9835．31deCDE57．63bBC57．3611．8212．032．1030．5335．3064．4314．8546．24cdBCD57．58bBC56．5711．9511．532．0731．5735．8766．7715．2856．89cdBCD59．65bB54．7311．1511．732．7737．8342．4381．3315．0366．17cBCD55．32bcBCD51．7210．8811．872．2035．7740．6075．8714．7276．69bcBC54．90bcBCD50．7010．9211．872．537．6043．2779．8315．2287．50abAB49．72cdCD51．7411．0511．892．5437．8043．4080．2315．4198．11aA161．94aA51．6812．5012．172．5740．4743．5389．5015．13

注：同列數(shù)字后不同大、小寫字母分別表示差異達極顯著(P≤0.01)和顯著(P≤0.05)水平(下同)。

Note：Different capital and lowercase letters in the same column indicate significance of difference atP≤0.01 andP≤0.05 level respectively. The same below.

表3 玉米-大豆間作不同行距處理大豆的品質(zhì)及生理指標

Table 3 Quality and physiological indexes of soybean under different intercropping row spacing between maize and soybean

處理TreatmentPOD/(U/gFW)SOD/(U/gFW)CAT/(U/gFW)Pro/(μg/g)MDA/(μmol/gFW)可溶性糖/(mg/g)Solublesugar可溶性蛋白/(mg/g)Solubleprotein蛋白質(zhì)/%Protein脂肪/%Fat蛋白質(zhì)+脂肪/%Protein+fat1275．70805．18141．8421．799．633．7848．3345．1118．8563．962307．86602．63122．4032．057．999．34196．5944．5119．0963．603274．61744．49175．1024．386．5011．78135．5844．5319．0663．584276．75662．9972．0320．996．998．82121．2044．2819．0863．365248．65792．28203．5431．986．8112．39206．9343．9219．1663．096242．63517．2078．5622．1817．482．2158．1543．6818．5862．26715．96793．28145．0873．346．838．2244．2644．1219．0863．208298．97840．97156．2720．146．994．1027．6443．5719．6163．189276．55786．4799．2138．157．584．49199．4943．4419．6563．09

2.4 玉米-大豆不同間作行距對大豆生理的影響

從表3還可看出，大豆與玉米距離越近，蔭蔽程度加重，大豆可溶性蛋白含量增加，當玉米與大豆行距為45 cm時，大豆可溶性蛋白含量最高，為206.93 mg/g。玉米-大豆行距太近或太遠均使大豆可溶性糖含量降低，當玉米與大豆行距在45 cm時，其可溶性糖含量最高，為12.39 mg/g。隨著玉米-大豆行距縮小，大豆脯氨酸(Pro)含量降低，超氧化物歧化酶(SOD)活性升高，過氧化物酶(POD)活性呈波浪形不規(guī)律變化。

2.5 玉米-大豆間作行距對玉米產(chǎn)量的影響

從表4看出，玉米與大豆行距對玉米產(chǎn)量的影響明顯，兩者距離越近，玉米單株產(chǎn)量越低，大豆與玉米距離大于40 cm時，對玉米單株產(chǎn)量的影響減弱，兩者距離在45 cm時玉米單株產(chǎn)量達最高，為171.49 g/株，高于玉米凈作的單株產(chǎn)量(164.31 g/株)。但生產(chǎn)需要的是群體產(chǎn)量，因大豆與玉米距離的變化影響了玉米的密度，因此，對玉米群體產(chǎn)量的形成影響顯著，玉米與大豆行距在25～45 cm，單位面積玉米產(chǎn)量比凈種玉米高，其中，行距30 cm時，產(chǎn)量最高，為695.72 kg/667m2。說明，大豆與玉米距離在30 cm時，既增大了玉米的密度，又發(fā)揮了玉米的邊際效應，玉米群體獲得高產(chǎn)量，當兩者距離大于45 cm時，因玉米密度減低，玉米邊際效應的增長不能彌補密度減少造成的影響，產(chǎn)量降低。因此，在生產(chǎn)上選擇寬窄行，并在寬行中間種大豆，可確保玉米高產(chǎn)的同時，獲得一定的大豆產(chǎn)量。

2.6 玉米-大豆間作行距對玉米品質(zhì)及農(nóng)藝性狀的影響

從表4還看出，玉米與大豆間距對玉米品質(zhì)及農(nóng)藝性狀的影響不明顯，說明弱勢作物對強勢作物的品質(zhì)形成及植株的生長、發(fā)育影響不大。

表4 玉米-大豆間作不同行距處理玉米的產(chǎn)量、品質(zhì)和主要農(nóng)藝性狀

Table 4 Yield, quality and main agronomic traits of maize under different intercropping row spacing between maize and soybean

處理Treatment產(chǎn)量Yield玉米單株產(chǎn)量/g折合產(chǎn)量/(kg/667m2)品質(zhì)Quality粗蛋白質(zhì)(干基)/%粗脂肪(干基)/%粗淀粉(干基)/%賴氨酸(干基)/%穗位高/cm農(nóng)藝性狀Agronomictraits穗長/cm穗粗/cm禿尖/cm穗行數(shù)/行百粒重/g1141．38dB673．57abAB10．205．0173．070．31121．821．318．02．516．233．02156．46bcAB695．72aA10．104．7073．150．30102．023．118．32．016．631．73152．82cdAB637．07bcABC10．244．9272．580．31127．821．316．42．114．433．14160．21abcAB628．61bcABC10．264．9272．990．31122．019．716．21．815．831．55171．49aA635．46bcABC10．254．7372．940．30117．519．717．21．416．932．86168．20abA590．46cCD9．814．8973．980．30121．823．618．21．515．834．17157．56abcAB525．48dD9．994．7073．020．31102．317．516．72．216．232．48166．53abcA528．90dD9．994．9773．140．31114．023．017．82．915．630．610164．31abcA608．86cBC9．914．8173．920．30249．519．316．52．416．630．1

3 結論與討論

1) 本試驗目的在于弄清大豆與玉米間作群體結構中，強勢作物玉米的后期遮蔭對大豆的影響效應。為減少試驗誤差，設計玉米與大豆行比為2∶2模式，以便在平衡模式下研究并提出大豆與玉米間作的田間適宜的株行距配置參數(shù)。試驗雖然是在固定一定的田間因素下獲得的結果，但仍可為制定優(yōu)化模式的田間株行距配置參數(shù)提供參考。

2) 研究結果表明，大豆與玉米行距25～60 cm時，隨行距遞增，大豆單株產(chǎn)量呈增加趨勢，說明玉米對大豆產(chǎn)量的影響很大，同時大豆在生長過程中因受玉米不同程度的遮蔭，基于自身生長需要調(diào)節(jié)，導致其生理指標發(fā)生一定的變化。

3) 大豆對玉米產(chǎn)量也有一定程度的影響，從試驗各處理的大豆與玉米復合產(chǎn)量和復合產(chǎn)值分析，凈種大豆與凈種玉米均不可取，而在大豆與玉米帶狀復合種植模式中，大豆與玉米間距離在45 cm以下，大豆與玉米的復合產(chǎn)量和復合產(chǎn)值均優(yōu)于凈種玉米或凈種大豆。說明，高稈作物與矮稈作物復合種植后更能合理的利用溫、光、水、肥，從而獲取較高的復合產(chǎn)量，提高產(chǎn)值，這正是西南山區(qū)、武陵山區(qū)玉米間種大豆面積較大的原因。

4) 試驗發(fā)現(xiàn)，大豆與玉米間作在行比2∶2且行距25～60 cm模式下，大豆產(chǎn)量很難達到60 kg/667m2以上。因此，在實際生產(chǎn)上，需要兼顧大豆產(chǎn)量，在制定田間配置時可以考慮玉米與大豆行比按1∶2模式或者2∶3模式[2-3]，適當增加大豆行數(shù)，提高復合產(chǎn)量與產(chǎn)值。

5) 在實際生產(chǎn)上，大豆與玉米間種行比模式較多，隨著各模式空間的改變(如玉米、大豆行距的改變及玉米、大豆株距的改變、大豆與玉米品種的改變等)均可能對大豆、玉米的產(chǎn)量及性狀產(chǎn)生一定的影響，但不管采用何種模式及其因素如何改變，大豆與玉米間的距離始終是影響大豆與玉米產(chǎn)量的關鍵因素。本研究結果表明，在玉米-大豆間作固定玉米與大豆行比為2∶2模式下，選擇大豆與玉米的行距在30～45 cm較為合理。

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(責任編輯： 姜 萍)

Effects of Intercropping Row Spacing between Maize and Soybean on Growth and Quality of Soybean

ZHU Xingtao1, TAN Chunyan1, CHEN Jiaqin1, YANG Chunjie1, GONG Lina1, LIU Zuoyi2*

(1.GuizhouInstituteofOilCrops,Guiyang,Guizhou550006; 2.GuizhouAcademyofAgriculturalSciences,Guiyang,Guizhou550006,China)

The effects of different intercropping row spacing between maize and soybean on growth, yield and quality of soybean were analyzed to provide the rational field arrangement technical parameters for high-yield compound community of maize and soybean intercropping symbiosis. Results: The yield per soybean plant increases with increase of row spacing between soybean and maize but the population yield presents a first rising and then declining trend with increase of row spacing when the row spacing between soybean and maize is 25～60 cm. The soybean population yield is the highest (9.65 kg/667m2)when the row spacing between soybean and maize is 45 cm. The soybean height increases with decrease of row spacing between soybean and maize.The average soybean height is 55 cm (the optimum height) when the row spacing between soybean and maize is 40～45 cm. Maize inhibits formation of effective pods and grains of soybean significantly and has no significant effects on 100-grain weight, bottom pod height and node number on the main stem when row spacing between soybean and maize is below 40 cm. The protein and soluble protein content of soybean increases, the fat and proline content of soybean decreases, the soluble sugar content of soybean presents a M-type trend and the SOD and POD activity shows a undulate and irregular change with decrease of row spacing between maize and soybean. The optimum rational row spacing between soybean and maize is 30～45 cm in soybean and maize intercropping.

maize; soybean; intercropping; quality

2015-11-20； 2016-06-02修回

國家重點基礎研究發(fā)展計劃項目“973”計劃“作物多樣性群落結構對產(chǎn)量與品質(zhì)的影響及其機理”(2011CB100402)；現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術體系建設專項資金項目(CARS-004-CES28)；貴州省科技成果重點推廣計劃項目“高產(chǎn)大豆新品種黔豆7號、黔豆8號示范與推廣”[黔科合成字(2012)5026]

朱星陶(1964-)，男，研究員，從事大豆育種與栽培研究。E-mail：zhuxingtao@vip.sina.com

*通訊作者：劉作易(1959-)，男，研究員，從事生物技術研究。E-mail: liuzuoyi@yahoo.com.cn

1001-3601(2016)06-0239-0022-04

S504.7

A