玉/豆間作模式下幅寬和玉米密度配置優(yōu)化研究

代希茜，詹和明，趙銀月，王鐵軍

(云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所，云南 昆明 650205)

【研究意義】玉米-大豆間作能夠充分利用各種農(nóng)業(yè)資源, 實(shí)現(xiàn)土地、養(yǎng)分和光熱資源在時(shí)間和空間上的集約化利用[1-3]。與單作種植相比, 具有明顯的復(fù)合產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，在生產(chǎn)中占有重要地位[4-5]。但玉米-大豆間作模式產(chǎn)量潛能的充分發(fā)揮需要合理的田間配置?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】王竹[6-7]等研究指出，較大幅寬和緊湊型玉米下大豆的干物質(zhì)積累量較大，葉面積指數(shù)和比葉質(zhì)量較高,碳氮代謝變化有利于產(chǎn)量形成；林紹森[8]等研究表明，玉米密度增加會(huì)導(dǎo)致間作大豆光合速率明顯下降。朱星陶等[9]、孔德平等[10]、韋柳佳等[11]研究表明，玉/豆間作行比及株距對(duì)大豆產(chǎn)量影響顯著。由此可見(jiàn)，玉/豆間作下，種植幅寬和玉米密度會(huì)導(dǎo)致大豆光合速率、干物質(zhì)積累及葉面積指數(shù)等生理指標(biāo)發(fā)生改變，對(duì)玉米、大豆產(chǎn)量形成尤為重要?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】但是，關(guān)于玉/豆間作體系下，幅寬和玉米密度對(duì)大豆產(chǎn)量和產(chǎn)量構(gòu)成因素的研究還未見(jiàn)報(bào)道。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本試驗(yàn)通過(guò)玉米/大豆間作幅寬和玉米種植密度組合，著重研究間作體系下玉米、大豆的產(chǎn)量形成，初步明確獲得復(fù)合高產(chǎn)的最佳配置，為玉米/大豆間作高產(chǎn)高效栽培提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2015年5-10月在云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院科研試驗(yàn)基地進(jìn)行，位于云南省昆明市嵩明縣小街鎮(zhèn)，北緯25°21′28′′，東經(jīng)103°6′43′′，海拔1920 m。土壤為紅壤，肥力中等，前茬種植小麥。

1.2 試驗(yàn)材料

供試玉米品種為云瑞47(半緊湊型)，大豆品種為滇豆7號(hào)(半緊湊型)。玉米品種和大豆品種均為云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所選育。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

研究采用二因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，主處理為幅寬，副處理為玉米種植密度。幅寬分別為W1：1.8 m、W2：2 m；玉米種植密度分別為D1：5萬(wàn)株/hm2、D2：5.5萬(wàn)株/hm2、D3：6萬(wàn)株/hm2。共6個(gè)處理，每處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)3幅。每幅種植2行玉米2行大豆，寬窄行種植，窄行40 cm，寬行分別為1.4和1.6 m。

試驗(yàn)材料于2015年5月15日同時(shí)播種，10月5日統(tǒng)一收獲。大豆種植密度為13萬(wàn)株/hm2，每穴留苗2株，穴距根據(jù)2種幅寬分別為16.5 cm(W1)、14.8 cm(W2)；玉米穴距根據(jù)2種幅寬和3種玉米種植密度，分別為43 cm(W1D1)、39 cm(W1D2)、35 cm(W1D3)、39 cm(W2D1)、35 cm(W2D2)、31 cm(W2D3)。底肥施復(fù)合肥224.9 kg/hm2，玉米5～6葉期追施尿素，施肥量224.9 kg/hm2；玉米9～11葉期追施尿素，施肥量374.8 kg/hm2。

1.4 調(diào)查測(cè)定項(xiàng)目

大豆在每重復(fù)中間幅連續(xù)選取無(wú)邊際效應(yīng)植株10株(每行5株)進(jìn)行考種，調(diào)查主莖有效莢數(shù)、主莖秕莢數(shù)、主莖粒數(shù)、分枝有效莢數(shù)、分枝秕莢數(shù)、分枝粒數(shù)、單株產(chǎn)量等產(chǎn)量構(gòu)成因素。將各處理完整的一帶用于測(cè)定實(shí)產(chǎn)，待籽粒成熟時(shí)，完整收割這一帶的所有大豆植株，分別脫粒稱(chēng)重，調(diào)查記錄實(shí)際占地面積，并計(jì)算單位面積產(chǎn)量。

玉米在每重復(fù)中間幅連續(xù)選取無(wú)邊際效應(yīng)植株10株，取單果穗考種，調(diào)查穗長(zhǎng)、禿尖、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、單穗干重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。將各處理完整的一帶用于測(cè)定實(shí)產(chǎn)，待籽粒成熟時(shí)，完整收割這一帶的所有玉米植株，分別脫粒稱(chēng)重，調(diào)查記錄實(shí)際占地面積，計(jì)算單位面積產(chǎn)量。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理與分析；采用SAS 9.1.3進(jìn)行方差分析和多重比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 幅寬和玉米密度對(duì)玉米、大豆及復(fù)合產(chǎn)量的影響

由表1可見(jiàn)，幅寬和玉米密度對(duì)玉米、大豆及復(fù)合產(chǎn)量的影響顯著，對(duì)大豆產(chǎn)量的互作效應(yīng)顯著。

表1 不同幅寬和玉米密度下的玉米、大豆產(chǎn)量及復(fù)合產(chǎn)量

注：W：幅寬對(duì)大豆產(chǎn)量、玉米產(chǎn)量和復(fù)合產(chǎn)量的影響；D：密度對(duì)大豆產(chǎn)量、玉米產(chǎn)量和復(fù)合產(chǎn)量的影響；W×D：幅寬和密度互做對(duì)大豆產(chǎn)量、玉米產(chǎn)量和復(fù)合產(chǎn)量的影響；同一列或同一行的不同小寫(xiě)字母表示差異達(dá)0.05顯著水平；NS表示不顯著；*表示在0.05水平上差異顯著。下同。

Notes： W: The effect of planting width on maize yield, soybean yield and the total yield of maize and soybean; D: The effect of density on maize yield, soybean yield and the total yield of maize and soybean; W×D: The effect of planting width and density interaction on maize yield, soybean yield and the total yield of maize and soybean; Values followed by different letter within each column or line were significantly different at 0.05 level; NS indicated no significance; * indicated significant difference at 0.05 levels. The same as below.

表2 不同幅寬和玉米密度下的玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素

注：W：幅寬對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響；D：密度對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響；W×D：幅寬和密度互做對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響。

Note： W: The effect of planting width on yield components of maize; D: The effect of density on yield components of maize, W×D: The effect of planting width and density interaction on yield components of maize.

增加幅寬可以提高玉米、大豆產(chǎn)量，玉米、大豆產(chǎn)量均以2 m幅寬(W2)處理最高，與1.8 m幅寬(W1)相比分別高4.1 %和12.4 %。進(jìn)一步分析不同幅寬下各玉米密度間玉米、大豆產(chǎn)量變化，在不同幅寬下，隨著玉米密度增加，玉米產(chǎn)量顯著增加，大豆產(chǎn)量顯著降低。其中2 m幅寬(W2)下，玉米產(chǎn)量以高密度處理(D3)最高，比中密度(D2)和低密度(D1)處理分別高3.5 %、12.2 %；大豆產(chǎn)量以低密度(D1)最高，比中密度(D2)和高密度(D3)分別高20.1 %、29.2 %。增加幅寬顯著提高了復(fù)合產(chǎn)量，以2 m幅寬處理(W2)為最高，平均產(chǎn)量為8929.7 kg/hm2，比1.8 m幅寬處理(W1)高5.1 %；各玉米密度間以高密度(D3)產(chǎn)量較高，其中在2 m幅寬(W2)下，高密度(D3)比中密度(D2)和低密度(D1)分別高2.2 %和5 %。

2.2 幅寬和玉米密度對(duì)玉米、大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

2.2.1 幅寬和玉米密度對(duì)玉米產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 增加玉米種植密度會(huì)加劇玉米株間競(jìng)爭(zhēng)，但加大幅寬可以提高邊際效應(yīng)、緩解競(jìng)爭(zhēng)(表2)。各密度間以低密度處理(D1)產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)最好，幅寬以2 m處理(W2)較好。其中，2 m幅寬低密度(W2D1)處理玉米穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、單穗干重最大，禿尖率最低，分別為16.8 cm、5.1 cm、16行、37.3個(gè)、266.6 g、162.1 g和3.6 %。

2.2.2 幅寬和玉米密度對(duì)大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 幅寬和玉米密度對(duì)間作大豆單株結(jié)莢數(shù)、單株粒數(shù)有顯著影響，特別對(duì)單株粒數(shù)的互做效應(yīng)顯著(表3)。加大幅寬降低間作玉米種植密度可以提高大豆單株結(jié)莢數(shù)和單株粒數(shù)，各密度間以低密度處理(D1)最高，幅寬以2 m(W2)最高，其中2 m幅寬低密度處理(W2D1)單株莢數(shù)最高達(dá)20.3個(gè)，比1.8 m幅寬高密度(W1D3)處理多36.2 %；莢粒數(shù)達(dá)48.4個(gè)，比1.8 m幅寬高密度(W1D3)處理多46.7 %。幅寬和玉米密度對(duì)百粒重沒(méi)有顯著影響，百粒重變化趨勢(shì)與單株結(jié)莢數(shù)和莢粒數(shù)相反，各密度間以高密度處理(D3)較高，幅寬處理以1.8 m幅寬(W1)較高。

表3 不同幅寬和玉米密度下的大豆產(chǎn)量構(gòu)成因素

注：W：幅寬對(duì)大豆單株結(jié)莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重的影響；D：密度對(duì)大豆單株結(jié)莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重的影響；W×D：幅寬和密度互做對(duì)大豆單株結(jié)莢數(shù)、單株粒數(shù)和百粒重的影響；**表示在0.01水平上差異顯著。

Note： W: The effect of planting width on pods per plant, seeds per plant and weight of 100-seed; D: The effect of density on pods per plant, seeds per plant and weight of 100-seed; W×D: The effect of planting width and density interaction on pods per plant, seeds per plant and weight of 100-seed; ** indicated significantly different at 0.01 levels.

表4 不同幅寬和玉米密度下的大豆主莖結(jié)莢數(shù)與分枝結(jié)莢數(shù)

注：W：幅寬對(duì)主莖結(jié)莢數(shù)和分枝結(jié)莢數(shù)的影響；D：密度對(duì)主莖結(jié)莢數(shù)和分枝結(jié)莢數(shù)的影響；W×D：幅寬和密度互做對(duì)主莖結(jié)莢數(shù)和分枝結(jié)莢數(shù)的影響。

Note： W: The effect of planting width on pods on main stem and branch; D: The effect of density on pods on main stem and branch, W×D: The effect of planting width and density interaction on pods on main stem and branch.

表5 不同幅寬和玉米密度下的大豆主莖粒數(shù)與分枝粒數(shù)

注：W：幅寬對(duì)主莖粒數(shù)和分枝粒數(shù)的影響；D：密度對(duì)主莖粒數(shù)和分枝粒數(shù)的影響；W×D：幅寬和密度互做對(duì)主莖粒數(shù)和分枝粒數(shù)的影響。

Note： W: The effect of planting width on seeds on main stem and branch; D: The effect of density on seeds on main stem and branch, W×D: The effect of planting width and density interaction on seeds on main stem and branch.

2.2.3 幅寬和玉米密度對(duì)大豆主莖與分枝產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響 幅寬和玉米密度對(duì)分枝結(jié)莢數(shù)影響顯著，但對(duì)主莖結(jié)莢數(shù)無(wú)顯著影響(表4)。各密度處理間以低密度處理(D1)最高，幅寬以2 m(W2)最高，其中2 m幅寬低密度處理(W2D1)分枝莢數(shù)最高達(dá)8.6個(gè)，比1.8 m幅寬高密度(W1D3)處理多2.2倍。

幅寬和玉米密度對(duì)分枝粒數(shù)影響顯著，但對(duì)主莖粒數(shù)無(wú)顯著影響(表5)。分枝粒數(shù)變化趨勢(shì)與分枝莢數(shù)一致，各密度處理間以低密度處理(D1)最高，幅寬以2 m(W2)最高，其中2 m幅寬低密度處理(W2D1)分枝莢數(shù)最高達(dá)15.2個(gè)，比1.8 m幅寬高密度處理(W1D3)多2.5倍。由此可見(jiàn)，單株結(jié)莢數(shù)、單株粒數(shù)、產(chǎn)量的變化主要受分枝粒數(shù)影響，變化趨勢(shì)與分枝莢粒數(shù)一致，以2 m幅寬低密度處理(W2D1)最高，1.8 m幅寬高密度處理(W1D3)最低。

3 討 論

大量的研究表明，玉米-大豆間作能更好的利用自然資源，可以獲得綜合高產(chǎn)[12-13]。但玉米、大豆高產(chǎn)潛力的充分發(fā)揮，科學(xué)合理的田間配置是基礎(chǔ)保障。對(duì)于高位作物玉米，種植密度是影響實(shí)際產(chǎn)量最敏感的因素之一[14]。王楷等[15]研究表明，玉米在較低密度下可通過(guò)充分發(fā)揮單株產(chǎn)量潛力實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)，而在較高密度下通過(guò)發(fā)揮群體生產(chǎn)潛力實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)。當(dāng)過(guò)分密植，群體產(chǎn)量增加難以彌補(bǔ)單株產(chǎn)量減少，玉米產(chǎn)量表現(xiàn)出隨種植密度增加而減小，產(chǎn)量變化與密度呈拋物線關(guān)系。本研究中，隨著玉米密度增加，玉米群體產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)，而單株產(chǎn)量呈減少趨勢(shì)，產(chǎn)量構(gòu)成因素表現(xiàn)為穗長(zhǎng)、穗粗、穗行數(shù)、行粒數(shù)、千粒重、單穗干重減少，禿尖率上升，這與王楷等[15]和雍太文等[16]的研究結(jié)果一致。但玉米產(chǎn)量與密度呈線性變化而不是拋物線變化，可能密度設(shè)置沒(méi)有達(dá)到試驗(yàn)材料云瑞47的極值，其高產(chǎn)密度可能為6萬(wàn)株/hm2或以上。而適當(dāng)?shù)脑黾臃鶎捘芫徑鈫沃旮?jìng)爭(zhēng)，加強(qiáng)邊際效應(yīng)，有利于玉米產(chǎn)量形成，這與趙建華等[17]研究結(jié)果一致。總體呈現(xiàn)2 m幅寬、玉米密度6萬(wàn)株/hm2處理(W2D3)玉米產(chǎn)量最高。

對(duì)于底層作物大豆，可適當(dāng)增加幅寬、降低間作玉米密度，減少蔭蔽效應(yīng)，提高光能利用率，改善群體生長(zhǎng)環(huán)境取得高產(chǎn)[2, 18]。研究結(jié)果表明，隨著玉米密度增加，大豆單株結(jié)莢數(shù)、單株粒數(shù)顯著減少，最終導(dǎo)致大豆產(chǎn)量降低，與吳蘭[19]研究結(jié)果一致。從不同幅寬間來(lái)看，增加幅寬可顯著提高大豆單株粒數(shù)，與陳圣倫[20]研究結(jié)果一致。對(duì)大豆產(chǎn)量水平分布研究發(fā)現(xiàn)，大豆單株莢數(shù)、單株粒數(shù)集中在主莖上，但其變化主要受分枝調(diào)控，與翟云龍等[21]研究結(jié)果一致。研究結(jié)果以2 m幅寬、玉米密度5萬(wàn)株/hm2處理(W2D1)大豆產(chǎn)量表現(xiàn)最好。

不同幅寬和玉米密度對(duì)玉/豆間作模式下復(fù)合群體的產(chǎn)量影響差異大，其中以2 m幅寬、玉米密度6萬(wàn)株/hm2處理(W2D3)的復(fù)合群體產(chǎn)量最高，實(shí)現(xiàn)了復(fù)合高產(chǎn)。

4 結(jié) 論

玉米密植(D3)會(huì)導(dǎo)致大豆產(chǎn)量降低，但增加幅寬能促進(jìn)大豆產(chǎn)量形成。綜合考慮玉米和大豆的產(chǎn)量，2 m幅寬(W2)和密植(D3)有利于玉米產(chǎn)量和玉豆間作體系總產(chǎn)的提高。

[1]崔 亮, 蘇本營(yíng), 楊 峰, 等. 帶狀套作大豆群體冠層光能截獲與利用特征[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2015(1):43-54.

[2]李 植, 秦向陽(yáng), 王曉光, 等. 大豆/玉米間作對(duì)大豆葉片光合特性和葉綠素?zé)晒鈩?dòng)力學(xué)參數(shù)的影響[J]. 大豆科學(xué), 2010(5):808-811.

[3]高 陽(yáng), 段愛(ài)旺, 劉祖貴, 等. 單作和間作對(duì)玉米和大豆群體輻射利用率及產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2009(1):7-12.

[4]唐勁馳, Ismael A. Mboreha, 佘麗娜, 等. 大豆根構(gòu)型在玉米/大豆間作系統(tǒng)中的營(yíng)養(yǎng)作用[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005(6):1196-1203.

[5]MAO L, ZHANG L, ZHANG S, et al. Resource use efficiency, ecological intensification and sustainability of intercropping systems[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2015(8):1542-1550.

[6]王 竹, 楊文鈺, 伍曉燕, 等. 玉米株型和幅寬對(duì)套作大豆初花期形態(tài)建成及產(chǎn)量的影響[J]. 應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2008(2):323-329.

[7]王 竹, 楊文鈺. 玉米株型和幅寬對(duì)套作大豆碳氮代謝及產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)油料作物學(xué)報(bào), 2014(2):206-212.

[8]林紹森, 唐永金. 玉米密度、行距和穴距對(duì)間作大豆光合速率的效應(yīng)分析[J]. 大豆科學(xué), 2007(2):149-153.

[9]朱星陶, 陳佳琴, 譚春燕, 等. 玉米與大豆“1∶2”間作種植的株行距優(yōu)化配置研究[J]. 大豆科學(xué), 2014(1):35-40.

[10]孔德平, 黃素芳, 閆旭東, 等. 玉米—大豆合理間作模式研究[J]. 河北農(nóng)業(yè)科學(xué), 2010(1):1-2.

[11]韋柳佳, 黃 莉, 張雅瓊, 等. 玉米/大豆間作模式及效應(yīng)分析[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2013(1):67-72.

[12]楊文鈺, 雍太文, 任萬(wàn)軍, 等. 發(fā)展套作大豆,振興大豆產(chǎn)業(yè)[J]. 大豆科學(xué), 2008(1):1-7.

[13]高 陽(yáng), 段愛(ài)旺, 邱新強(qiáng), 等. 玉米/大豆間作條件下作物生物量積累模型[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2010(5):965-968.

[14]Grassini P, Thorburn J, Burr C, et al. High-yield irrigated maize in the Western US Corn Belt: I. On-farm yield, yield potential, and impact of agronomic practices[J]. Field Crops Research, 2011,120(1):142-150.

[15]王 楷, 王克如, 王永宏, 等. 密度對(duì)玉米產(chǎn)量(>15 000 kg·hm-2) 及其產(chǎn)量構(gòu)成因子的影響[J]. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012,45(16):3437-3445.

[16]雍太文, 楊文鈺, 向達(dá)兵, 等. 玉/豆套作模式下玉米播期與密度對(duì)大豆農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響[J]. 大豆科學(xué), 2009(3):439-444.

[17]趙建華, 孫建好, 李 隆, 等. 改變玉米行距種植對(duì)豌豆/玉米間作體系產(chǎn)量的影響[J]. 中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012(11):1451-1456.

[18]王 竹, 楊繼芝, 楊文鈺. 套作模式下玉米播期和密度對(duì)后作大豆莖葉形態(tài)及產(chǎn)量的影響[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2014(2):549-554.

[19]吳 蘭. 密度、帶型與播差期對(duì)玉米間作大豆產(chǎn)量及品質(zhì)的影響研究[D]. 貴陽(yáng):貴州大學(xué), 2007.

[20]陳圣倫. 玉/豆套作模式的群體配置技術(shù)及其對(duì)大豆的效應(yīng)研究[D]. 雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué), 2008.

[21]翟云龍, 章建新. 密度對(duì)超高產(chǎn)春大豆葉?？臻g分布的影響研究[J]. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005(1):5-8.