玉米大豆間作模式下干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的邊際效應(yīng)及其系統(tǒng)效益

趙德強(qiáng)，李彤，侯玉婷，元晉川，廖允成

（西北農(nóng)林科技大學(xué)農(nóng)學(xué)院，陜西楊凌 712100）

0 引言

【研究意義】土地資源緊缺是當(dāng)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)面臨的突出問(wèn)題，要保證我國(guó)糧食安全就必須進(jìn)一步提高現(xiàn)有土地的生產(chǎn)效率，間作種植模式作為古代中國(guó)農(nóng)業(yè)的精華，仍然可以為現(xiàn)今農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提高土地生產(chǎn)力做出貢獻(xiàn)[1]。大面積連續(xù)種植單一作物容易造成土地養(yǎng)分偏耗、加速土壤退化、更容易受到病蟲(chóng)害的威脅[2]，而間作種植能保持農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)物種多樣性、維持生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、提高資源利用效率[3]，此外多樣化的糧食產(chǎn)出也可以幫助資金和勞力有限的農(nóng)民應(yīng)對(duì)復(fù)雜多變的農(nóng)產(chǎn)品市場(chǎng)[4]。加強(qiáng)間作種植技術(shù)的研究和知識(shí)儲(chǔ)備也符合國(guó)家“藏糧于地，藏糧于技”的糧食戰(zhàn)略[5]。【前人研究進(jìn)展】玉米大豆間作基于作物高矮搭配合適、養(yǎng)分喜好不同和大豆的固氮作用等優(yōu)勢(shì)，被認(rèn)為是更高效的間作系統(tǒng)[6]。普遍研究認(rèn)為，玉米大豆間作系統(tǒng)可提高作物的光合效率[7]和養(yǎng)分吸收[8]，有利于提高作物生物量和產(chǎn)量，表現(xiàn)出較強(qiáng)的土地生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)[9]。也有研究發(fā)現(xiàn)，間作大豆受玉米遮陰影響光合速率降低，產(chǎn)量下降[10]。張曉娜等[11]研究表明，間作提高了干物質(zhì)積累速率，提高了玉米籽粒分配率，降低了大豆籽粒分配率；而崔亮等[12]研究認(rèn)為間作提高了大豆籽粒分配率。因此，玉米大豆間作系統(tǒng)中，作物的干物質(zhì)積累與分配規(guī)律有待進(jìn)一步研究。【本研究切入點(diǎn)】較多學(xué)者已對(duì)間作系統(tǒng)中作物光合效率、氮磷養(yǎng)分利用、產(chǎn)量構(gòu)成和土壤微生物等方面做了較多研究，對(duì)間作作物的生長(zhǎng)規(guī)律提出了合理的解釋。但由于研究區(qū)域和管理措施不同，難以在同一水平下進(jìn)行相互比較總結(jié)規(guī)律，此外，對(duì)間作邊際效應(yīng)研究多集中于 2種作物總體，沒(méi)有細(xì)化到間作系統(tǒng)中每一行作物，關(guān)于邊際效應(yīng)對(duì)作物營(yíng)養(yǎng)器官物質(zhì)輸出的研究也鮮有報(bào)道?！緮M解決的關(guān)鍵問(wèn)題】本研究以不同行比的玉米大豆間作為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究不同行比下玉米和大豆行際間的邊際效應(yīng)，結(jié)合作物干物質(zhì)積累和營(yíng)養(yǎng)器官物質(zhì)輸出，探明不同作物配比對(duì)間作效應(yīng)的影響，明確間作效應(yīng)的范圍和強(qiáng)度，總結(jié)邊際效應(yīng)和干物質(zhì)分配之間的規(guī)律，以期為構(gòu)建高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效的間作模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支持。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗(yàn)在中國(guó)陜西省楊陵區(qū)西北農(nóng)林科技大學(xué)曹新莊試驗(yàn)農(nóng)場(chǎng)（N34°18′21″，E34°5′34″）進(jìn)行，該區(qū)屬于黃土高原南部，氣候類型為溫帶大陸季風(fēng)氣候，年均氣溫13.2℃，年均降水量633 mm，其中50%—60%降雨量集中在8—10月。土壤類型為塿土，pH為7.8，土壤有機(jī)質(zhì)含量 14 g·kg-1，全氮含量 1.04 g·kg-1，速效磷含量 18 mg·kg-1，速效鉀含量 129 mg·kg-1。2017年生育期內(nèi)降水 235.0 mm，2018年生育期內(nèi)降水837.3 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

如圖1所示，試驗(yàn)設(shè)置了6行玉米6行大豆間作（6M6S）、6行玉米3行大豆間作（6M3S）、3行玉米 6行大豆間作（3M6S）、3行玉米 3行大豆間作（3M3S）、單作玉米（CKM）和單作大豆（CKS）6個(gè)處理， 3次重復(fù)，共18個(gè)小區(qū)，小區(qū)面積為132 m2（22m×6m）。間作處理中，玉米帶和大豆帶相鄰各行依次記為 I、II和 III行。6M6S、6M3S、3M6S、3M3S處理中玉米種植面積的百分比分別為50.0%、66.7%、33.3%、50.0%，大豆種植面積的百分比分別為50.0%、33.3%、66.7%、50.0%。

供試品種為陜單 609（玉米）和陜豆 125（大豆），于2017年6月18日和2018年6月15日進(jìn)行播種，采用穴播的方式，玉米和大豆的行距均為60 cm，株距均為15 cm，玉米帶和大豆帶之間的距離為60 cm。供試肥料為尿素、磷酸二銨、硫酸鉀，于整地前撒施，施肥量為 180 kg N·hm-2，58 kg P2O5·hm-2，30 kg K2O·hm-2。試驗(yàn)小區(qū)種植是按照玉米大豆自西向東依次安排，保證大豆的光照條件。

1.3 取樣方法與項(xiàng)目測(cè)定

2017年于玉米的 4葉期（V4）、吐絲期（R1）和成熟期（R7）取樣，分別對(duì)應(yīng)大豆的分枝前期（V4）、盛花期（R2）、成熟期（R7）。2018年于玉米的 3葉期（V3）、拔節(jié)期（V6）、大喇叭口期（V12）、吐絲期（R1）、灌漿期（R3）和成熟期（R7）取樣，分別對(duì)應(yīng)大豆的苗期（V3）、分枝前期（V4）、分枝后期（V5）、盛花期（R2）、鼓粒期（R5）和成熟期（R7）。取樣時(shí)每個(gè)小區(qū)選擇生長(zhǎng)發(fā)育一致、葉片完整的健康植株，取4株齊地面砍倒，按器官分樣，經(jīng)烘箱105℃殺青60 min，85℃烘干至恒重，稱重用于測(cè)定植株干物質(zhì)積累量。

在成熟期取樣，單作處理選取相鄰的2行，去除行兩頭的各3株植株，其余植株齊地面完整收回實(shí)驗(yàn)室用于測(cè)定生物量；籽粒不烘干，掛置于風(fēng)干棚內(nèi)晾曬至含水率為 14%時(shí)稱重，計(jì)算產(chǎn)量。間作處理的 I行、II行和III行分開(kāi)取樣，于各小區(qū)內(nèi)共收取2行，其他操作方式與單作相同。

1.4 計(jì)算方法

1.4.1 生物量和產(chǎn)量測(cè)定 單位面積間作生物量TBMS=BIM×μM+BIS×μS[13]。式中，TBMS為間作生物量，BIM為間作玉米生物量，BIS為間作大豆生物量，μM為間作玉米種植面積的百分比，μS為間作大豆種植面積的百分比，將公式中生物量改為產(chǎn)量計(jì)算間作產(chǎn)量（TYMS）。

1.4.2 作物干物質(zhì)積累速率計(jì)算 干物質(zhì)積累速率=2次取樣地上部干物質(zhì)積累量的差值/2次采樣時(shí)間間隔。

1.4.3 土地當(dāng)量比計(jì)算 土地當(dāng)量比（LER）作為衡量土地利用效率大小的重要指標(biāo)之一，當(dāng)其＞1時(shí)，表明提高了土地利用效率，間作系統(tǒng)有間作優(yōu)勢(shì)；當(dāng)其＜1則表明間作體系降低了土地利用效率，表現(xiàn)為間作劣勢(shì)。生物量土地當(dāng)量比 LERBMS= LERBM+LERBS=BIM/BSM+BIS/BSS[14]。式中，LERBMS為生物量土地當(dāng)量比，LERBM為玉米偏生物量土地當(dāng)量比，LERBS為大豆偏生物量土地當(dāng)量比，BSM為單作玉米生物量，BSS為單作大豆生物量。將公式中生物量改為產(chǎn)量計(jì)算間作產(chǎn)量土地當(dāng)量比（LERYMS）。

圖1 間作種植示意圖Fig. 1 Schematic diagram of intercropping planting

1.4.4 種間相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力計(jì)算 種間相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力（A）用于衡量間作系統(tǒng)中一種作物相對(duì)于另一種作物對(duì)光溫水肥等自然資源競(jìng)爭(zhēng)能力的大小，本文只計(jì)算了玉米相對(duì)于大豆的資源競(jìng)爭(zhēng)能力大小（AMS），當(dāng)其＞0表明玉米對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)能力大于大豆，當(dāng)其＜0表明玉米對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)能力小于大豆。生物量種間相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力ABMS=BIM/(BSM×μM)-BIS/(BSS×μS)[15]。式中，ABMS為玉米相對(duì)于大豆的生物量種間相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力。將公式中生物量改為產(chǎn)量計(jì)算間作產(chǎn)量種間相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力（AYMS）。

圖2 不同種植模式下單株干物質(zhì)積累速率和積累量Fig. 2 The per plant dry matter accumulation rate and amount under different planting patterns

1.4.5 營(yíng)養(yǎng)器官物質(zhì)輸出量、輸出率和貢獻(xiàn)率計(jì)算輸出量=該器官最大干重-該器官成熟時(shí)干重[16]，輸出率=（該器官最大干重-該器官成熟時(shí)干重）/該器官最大干重×100%[16]，貢獻(xiàn)率=（該器官最大干重-該器官成熟時(shí)干重）/籽粒干重×100%[16]。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel 2017進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用SPSS 19進(jìn)行數(shù)據(jù)方差分析，用Origin 8繪圖。

2 結(jié)果

2.1 不同種植模式下作物干物質(zhì)積累動(dòng)態(tài)以及生物量和產(chǎn)量

如圖2所示，隨著生育期推進(jìn)，玉米和大豆的干物質(zhì)積累量逐漸增加，不同田間配置處理直接影響玉米和大豆干物質(zhì)的積累。由圖 2-A、C可知，各處理玉米干物質(zhì)積累量在拔節(jié)期前差異不顯著，從大喇叭口期之后變化趨勢(shì)為 3M6S＞6M6S＞3M3S＞6M3S＞CKM，成熟期3M6S處理在2017和2018年比CKM分別高52.63%和51.85%。玉米干物質(zhì)積累速率為單峰曲線，在吐絲期達(dá)到最大，2年分別達(dá)到 3.54 g·d-1和 6.89 g·d-1，其中 2018年試驗(yàn)中3M6S處理達(dá)到9.33 g·d-1，比CKM高 77.04%。由圖2-B、D可知，盛花期后6M6S和3M6S處理的大豆干物質(zhì)積累量高于CKS，其中成熟期時(shí)比CKS高了 10.43%和 13.48%；3M3S處理的大豆干物質(zhì)積累量最低，其中成熟期時(shí)比CKS低了15.48%。大豆干物質(zhì)積累速率呈現(xiàn)雙峰曲線，在分枝后期和鼓粒期較高，2018年試驗(yàn)中分別達(dá)到 1.11 g·d-1和1.19 g·d-1。2018年盛花期時(shí)，各間作處理大豆的干物質(zhì)積累速率低于分枝后期和鼓粒期，平均只有0.53 g·d-1，比 CKS 低了 58.49%。

圖3 不同種植模式下作物生物量和產(chǎn)量Fig. 3 The biomass and yield under different planting patterns

圖3結(jié)果表明，間作系統(tǒng)中，玉米在生物量和產(chǎn)量中占主導(dǎo)地位，且在產(chǎn)量中的占比高于生物量。各處理生物量和產(chǎn)量的高低與玉米的種植占比相同，均為 CKM＞6M3S＞6M6S＞3M3S＞3M6S＞CKS。6M6S和3M3S處理中玉米和大豆種植比例均為1∶1，但前者生物量和產(chǎn)量高于后者，主要貢獻(xiàn)來(lái)自大豆。間作處理中，6M3S處理的玉米生物量和產(chǎn)量最高，分別達(dá)到 15 299.35 kg·hm-2和 7 553.38 kg·hm-2，為 CKM的88.63%和88.95%；3M6S處理的大豆生物量和產(chǎn)量最高，分別達(dá)到 5 519.02 kg·hm-2和 1 926.13 kg·hm-2，為CKS的75.65%和75.57%。

2.2 不同行比玉米大豆間作的單株干物質(zhì)積累量及邊際效應(yīng)

如圖4所示，2年試驗(yàn)中，間作處理各行玉米單株干物質(zhì)積累量顯著高于CKM，除6M3S處理外，均呈現(xiàn)距離大豆帶越遠(yuǎn)單株干物質(zhì)積累量越低的趨勢(shì)；6M6S和3M6S處理的III行大豆單株干物質(zhì)積累量高于CKS，除3M6S處理外，I行大豆單株干物質(zhì)積累量低于CKS。間作作物的單株干物質(zhì)積累量表現(xiàn)出邊際效應(yīng)（圖5），玉米在大喇叭口期之后變化趨勢(shì)為I行＞II行＞III行＞單作，且除2018年灌漿期外，各行玉米的單株干物質(zhì)積累量總是顯著高于單作；大豆在分枝后期之后變化趨勢(shì)為III行＞II行＞單作＞I行，且II行、III行與單作之間差異顯著。成熟期時(shí)，間作玉米 I行、II行和 III行的單株干物質(zhì)積累量分別為CKM 的 149.48%、137.15%和 130.34%，間作大豆 I行、II行和III行分別為CKS的89.18%、106.02%和117.11%。

圖4 不同種植模式下成熟期I、II、III行單株干物質(zhì)積累量Fig. 4 The per plant dry matter accumulation of I, II, and III row at maturity under different planting patterns

2.3 不同行比玉米大豆間作的單株產(chǎn)量及邊際效應(yīng)

各處理的各行單株產(chǎn)量規(guī)律（圖6）與各行單株干物質(zhì)積累量（圖4）規(guī)律基本一致，其中3M6S處理 II行玉米的單株產(chǎn)量顯著高于其他間作處理的 II行玉米，II行大豆的單株產(chǎn)量也高于其他間作處理的II行大豆。從圖7可知，間作各行玉米表現(xiàn)出距離大豆帶越遠(yuǎn)，單株產(chǎn)量降低的趨勢(shì)，I行、II行和 III行的單株產(chǎn)量分別為 CKM的 151.43%、138.51%和130.84%；各行大豆則相反，表現(xiàn)出距離玉米帶越遠(yuǎn)，單株產(chǎn)量升高的趨勢(shì)，I行、II行和III行的單株產(chǎn)量分別為CKS的90.22%、104.16%和109.03%。

2.4 不同行比玉米大豆間作對(duì)土地當(dāng)量比和種間相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力的影響

表1中2年所有間作處理的LERYMS和LERBMS均大于1，2017和2018年最高的3M6S處理分別為1.33和1.27，最低的3M3S處理分別為1.13和1.09。所有間作處理的AMS均大于0，2017年試驗(yàn)中AYMS和ABMS最高的3M6S處理分別為0.66和0.61，最低的3M6S處理分別為0.39和0.38；2018年試驗(yàn)中AYMS最高的6M3S處理為0.51，最低的6M3S處理為0.28，ABMS最高的 3M3S處理為0.44，最低的6M3S處理為0.20。

2.5 不同種植模式下作物莖葉干物質(zhì)積累及輸出規(guī)律

如表2所示，玉米葉干物質(zhì)量到吐絲期或灌漿期時(shí)達(dá)到最大，成熟期時(shí)有所下降。間作提高了玉米葉的輸出量，各行輸出量隨著距離大豆帶越遠(yuǎn)呈增加的趨勢(shì)。2017年玉米葉的干物質(zhì)輸出率和貢獻(xiàn)率均高于CKM，且均隨著距離大豆帶越遠(yuǎn)呈降低的趨勢(shì)，而 2018年卻相反。2017年間作處理的 I行輸出率最高，達(dá)到23.3%，2018年CKM的輸出率最高，達(dá)到26.8%。2017年間作處理的I行貢獻(xiàn)率最高，為14.2%，2018年CKM的貢獻(xiàn)率最高，為19.1%。

表1 不同行比玉米大豆間作下土地當(dāng)量比和種間相對(duì)競(jìng)爭(zhēng)力變化Table 1 The dynamic of LER and AMS under maize/soybean intercropping with different row ratios

表3中玉米莖的輸出量、輸出率和貢獻(xiàn)率均高于玉米葉，2年平均分別高了 12.0 g/plant、21.3%和11.3%。間作處理玉米莖的輸出量高于CKM，且隨著距離大豆帶越遠(yuǎn)呈降低的趨勢(shì)；輸出率也隨著距離大豆帶越遠(yuǎn)呈降低的趨勢(shì)，且 III行玉米的輸出率低于CKM；只有2018年II行玉米的貢獻(xiàn)率高于CKM。

如表 4所示，大豆莖葉的輸出量和輸出率均低于玉米，分別只有7.4 g/plant和19.8%，但是貢獻(xiàn)率均高于玉米，平均達(dá)到27.8%。間作II行和III行的大豆輸出量均高于CKS，其中II行的輸出量最高，2017和 2018年分別為 9.02 g/plant和8.85 g/plant。2017年試驗(yàn)中只有間作 II行的大豆輸出率和貢獻(xiàn)率高于 CKS，2018年間作各行大豆的輸出率和貢獻(xiàn)率均高于CKS，且隨著距離玉米帶的遠(yuǎn)近呈降低的趨勢(shì)。

3 討論

3.1 間作種植下作物干物質(zhì)積累特點(diǎn)及與產(chǎn)量的關(guān)系

張曉娜等[11]研究結(jié)果表明玉米大豆間作中玉米處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位，干物質(zhì)積累速率和積累量高于單作，間作大豆卻同時(shí)表現(xiàn)出高于或低于單作兩種情況。本研究結(jié)果與之相同，此外本研究中AMS＞0，表明玉米處于競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)地位，大豆處于競(jìng)爭(zhēng)劣勢(shì)地位。PRASAD等[17]研究表明間作玉米有更充足的光照，提高了干物質(zhì)積累速率，而間作大豆受到遮陰影響，干物質(zhì)積累速率下降，本試驗(yàn)中玉米吐絲期（大豆盛花期）時(shí)，間作玉米的干物質(zhì)積累速率比單作平均高了30.97%，間作大豆比單作平均低了19.04%，其他生育時(shí)期間作玉米和大豆的平均干物質(zhì)積累速率均高于單作。由于玉米的收獲指數(shù)要高于大豆[18]，本研究中所有間作處理中玉米在產(chǎn)量中的占比均大于在生物量中的占比。王竹等[19]和LESOING等[20]研究發(fā)現(xiàn)大幅寬種植減弱了作物之間的競(jìng)爭(zhēng)，緩解了大豆的遮陰問(wèn)題，減少了玉米對(duì)大豆的資源掠奪，有利于提高間作系統(tǒng)的生物量和產(chǎn)量，尤其是大豆的。本研究中大幅寬種植的6M6S處理中玉米產(chǎn)量占比達(dá)到91.1%，為CKM產(chǎn)量的 88.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于小幅寬種植的 3M3S處理。GAO等[21]、HAUGGAARD-NIELSEN 等[22]和 HE 等[23]研究認(rèn)為小帶寬玉米帶保證了間作玉米的充足光照和通風(fēng)，同時(shí)玉米的根系可以充分延伸到大豆條帶吸收養(yǎng)分，大帶寬大豆種植避免了鄰近玉米的遮光。本試驗(yàn)中大幅寬玉米小幅寬大豆種植的3M6S處理具有最高的相對(duì)生物量和產(chǎn)量。

3.2 玉米大豆間作的邊際效應(yīng)分析

REN等[24]研究表明玉米大豆間作提高了作物干物質(zhì)積累速率和積累量，生物量和產(chǎn)量高于單作種植，表現(xiàn)出間作優(yōu)勢(shì)。本試驗(yàn)采用每一行取樣的方法，細(xì)致分析了玉米大豆的間作效益，發(fā)現(xiàn)與大豆間作能顯著提高玉米I行的干物質(zhì)積累速率和積累量，對(duì)II行和III行也有一定的促進(jìn)作用，除3M6S處理外，間作大豆的I行均表現(xiàn)出生長(zhǎng)受到抑制，II行、III行大豆均表現(xiàn)出生長(zhǎng)促進(jìn)作用。范元芳等[25]研究認(rèn)為玉米大豆間作時(shí)，大豆受到鄰近玉米的遮光影響；王一等[26]研究認(rèn)為大豆花期以后遮陰降低了葉片最大光合速率，降低了單株粒重；本研究中遮陰是I行大豆干物質(zhì)積累量和產(chǎn)量降低的主要原因。高陽(yáng)等[27]對(duì)玉米大豆間作系統(tǒng)根系分布規(guī)律的研究發(fā)現(xiàn)，玉米根系可以向大豆帶延伸200—300 cm，HAUGGAARD-NIELSEN等[28]和KESSEL等[29]對(duì)玉米大豆間作氮阻遏和氮轉(zhuǎn)移效應(yīng)的研究發(fā)現(xiàn)，玉米對(duì)大豆的養(yǎng)分掠奪可以提高大豆自身固氮作用，是玉米大豆間作優(yōu)勢(shì)或劣勢(shì)的重要原因，這也表明本研究中玉米和大豆的間作效應(yīng)可以到達(dá)內(nèi)部第 III行 180 cm處。本試驗(yàn)中3M6S處理的I行大豆生長(zhǎng)沒(méi)有受玉米抑制，可能是由于該處理中玉米占比較少，玉米對(duì)大豆帶的養(yǎng)分掠奪沒(méi)有造成大豆養(yǎng)分缺乏，反而有助于大豆氮阻遏效應(yīng)的解除，使得2種作物均獲得了最高的單株生物量和產(chǎn)量。

表2 不同種植模式下玉米葉干物質(zhì)量積累及輸出規(guī)律Table 2 The dynamic in drymatter accumulation andremobilization of maize leaves between different planting patterns

表3 不同種植模式下玉米莖干物質(zhì)量積累及輸出規(guī)律Table 3 The dynamic in drymatter accumulation and remobilization of maize stems between different planting patterns

續(xù)表3 Continued table 3

表4 不同種植模式下大豆莖葉干物質(zhì)積累及輸出規(guī)律Table 4 The dynamic in dry matter accumulation and remobilization of soybean stems andleaves between different planting pattern

圖6 不同種植模式下I、II、III行成熟期單株產(chǎn)量Fig. 6 The per plant yield at maturity under different planting patterns

圖7 不同種植模式下成熟期邊際單株產(chǎn)量Fig. 7 The marginal per plant yield under different planting patterns

3.3 玉米大豆間作模式下莖葉干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)規(guī)律

作物葉片和莖稈的光合產(chǎn)物輸出是籽粒營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要來(lái)源，隋鵬祥等[30]和徐田軍等[31]研究表明玉米莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)占籽粒重量的29.6%；唐江華等[32]研究表明大豆莖葉轉(zhuǎn)運(yùn)的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)占籽粒重量的 36.8%。本研究與齊文增等[33]和閆艷紅等[34]研究結(jié)果一致的是玉米和大豆的莖葉干物質(zhì)積累量均在吐絲期和鼓粒期達(dá)到最大，之后隨著營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)至籽粒而下降。莖稈和葉片是作物主要的光合器官，其光合產(chǎn)物向籽粒運(yùn)輸形成產(chǎn)量，因此較高的莖葉干物質(zhì)積累量是保證較高輸出量的前提，本研究中玉米和大豆的莖葉輸出量總是隨著干物質(zhì)積累量的增加而增加。玉米大豆間作條件下，作物光照條件[35]、土壤養(yǎng)分狀況[36]以及農(nóng)田小氣候[37]均發(fā)生改變，對(duì)作物干物質(zhì)積累和轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生影響，而且受籽粒發(fā)育狀況[38]和輸出路徑暢通程度[39-40]等諸多因素影響，莖葉的輸出率和貢獻(xiàn)率表現(xiàn)出多變規(guī)律，本研究結(jié)果也是如此。此外間作處理中，間作大豆I行的輸出量、輸出率和貢獻(xiàn)率較低可能是由于受玉米遮光影響，大豆將更多的光合產(chǎn)物用于莖稈的伸長(zhǎng)[41]。

4 結(jié)論

本研究圍繞玉米大豆間作不同行比配置，分析作物干物質(zhì)積累和產(chǎn)量的邊際效應(yīng)及系統(tǒng)收益，結(jié)果表明玉米和大豆間作提高了玉米的干物質(zhì)積累速率和積累量，也提高了大豆的干物質(zhì)積累量，但降低了大豆盛花期時(shí)的干物質(zhì)積累速率。間作提高了土地當(dāng)量比，其中玉米的貢獻(xiàn)大于大豆，本研究條件下3M6S處理生產(chǎn)效率最高。玉米大豆間作表現(xiàn)出強(qiáng)烈的邊際效應(yīng)，間作玉米的 I行、II行和 III行，以及間作大豆的 II行和III行均表現(xiàn)為間作優(yōu)勢(shì)，間作大豆I行為間作劣勢(shì)。莖葉較高的干物質(zhì)積累量是保證向籽粒輸出更多營(yíng)養(yǎng)的前提，間作提高了莖葉干物質(zhì)輸出量，但莖葉輸出率和貢獻(xiàn)率受多種因素影響，其分配規(guī)律還需進(jìn)一步研究驗(yàn)證。