黃岡市夏玉米大豆間作與單作對比分析

吳 宇，常海濱，吳建磊，趙俊立，余常兵

（1.黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院，湖北 黃岡 438000；2.黃岡市氣象局，湖北 黃岡 438000；3.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所，武漢 430062）

間作模式是中國傳統(tǒng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)栽培方式，具有提高土地利用率、增加作物產(chǎn)量、提升種植收益、增強農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、降低病害等優(yōu)點［1-5］。其中，玉米套種大豆種植，可以利用株高等差異，形成生長空間互補，從而充分利用水、土、光、熱資源，以此實現(xiàn)較低的生產(chǎn)成本投入和明顯的增產(chǎn)增收效益。

黃岡市位于湖北省東部，大別山南麓，長江中游北岸，屬亞熱帶氣候，熱量豐富、光照充足、降雨充沛、氣候條件良好，適宜玉米和大豆生長種植。當(dāng)前，黃岡市玉米種植主要是單作模式，經(jīng)濟效益一般。為增加玉米單位面積產(chǎn)量、提升種植效益、探索玉米間作生產(chǎn)模式，2020年黃岡市農(nóng)業(yè)科學(xué)院開展了夏玉米大豆間作與單作比較試驗，以期為今后在當(dāng)?shù)赝茝V示范玉米大豆間作種植模式提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米品種為宜昌市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所選育的宜單629，大豆品種為中國農(nóng)科院作物科學(xué)研究所選育的中黃29。

1.2 試驗地點

試驗設(shè)在黃岡市黃州區(qū)堵城鎮(zhèn)梅家墩村黃岡市農(nóng)業(yè)科技示范園，東經(jīng)114°88′、北緯30°43′，海拔26.7 m，試驗地土質(zhì)為沙壤土，土壤肥力較好，地勢平坦，排灌方便，前茬作物為油菜。

1.3 試驗設(shè)計

試驗共3種處理，3次重復(fù)。

處理1：玉米間作大豆，采用2∶3的方式，玉米2行，寬行行距2.0 m，窄行行距0.4 m，株距0.42 m，密度為59 970株/hm2；大豆3行，行距0.4 m，株距0.28 m，89 955株/hm2，共種植10個帶，小區(qū)面積0.02 hm2。玉米、大豆為同期播種，玉米播種每穴2粒，大豆播種每穴3粒。

處理2：單作玉米，行距0.6 m，株距0.28 m，密度為59 970株/hm2，種植20行，小區(qū)面積0.012 hm2。

處理3：單作大豆，行距0.4 m，株距0.21 m，密度為119 940株/hm2，種植25行，小區(qū)面積0.01 hm2。

1.4 測定方法

1.4.1 光溫水氣象數(shù)據(jù)資料收集 氣象數(shù)據(jù)來源于當(dāng)?shù)貧庀笳?，主要包括日溫度和降雨量等指?biāo)。

1.4.2 農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量測定 玉米、大豆均于收獲時期，各小區(qū)取有代表性的長勢一致的植株5～10株，測定株高、穗位高、莖粗、單株有效莢數(shù)、單株有效分枝數(shù)等農(nóng)藝性狀。各作物按小區(qū)實收計產(chǎn)，折算產(chǎn)量。

1.4.3 經(jīng)濟效益分析 收獲后，核算生產(chǎn)成本，成本包括機械、種子、肥料、農(nóng)藥等。經(jīng)濟效益按作物收獲期市場價格計算。

1.5 試驗田間管理

1.5.1 播種 播種前試驗地進行機耕機耙，達到田平土細(xì)的要求。5月28日人工拉線穴播，復(fù)土蓋種。

1.5.2 施肥 5月28日，3個處理播種前撒施45%復(fù)合肥（15-15-15）750 kg/hm2；6月16日對玉米、大豆進行間苗、定苗，6月17日對玉米、大豆追施尿素（含N量46%）150 kg/hm2作為苗肥，分行開溝施入。7月16日處理1和處理3玉米追施尿素（含N 46%）300 kg/hm2作為拔節(jié)肥，分行開溝施入。

1.5.3 除草 播種后3個處理均使用72%異丙甲草胺1.5 kg/hm2對水噴霧進行封閉除草。處理1和處理2玉米使用24%煙嘧莠去津1.5 L/hm2對水噴霧進行除草，處理1和處理3大豆使用240 g/L烯草酮0.6 L/hm2對水噴霧進行除草。噴施除草時，選擇風(fēng)力較小的天氣，盡量壓低噴頭分不同作物進行噴灑。

2 結(jié)果與分析

2.1 氣象數(shù)據(jù)測定

試驗點溫度、降水量變化情況如圖1、圖2所示。播種后，溫度適宜，雨水充足，利于玉米、大豆出苗及前期生長發(fā)育；6月中旬至7月下旬，天氣以陰雨為主，降雨過多，田間濕度較大，對玉米、大豆生長發(fā)育及后期產(chǎn)量造成一定影響。

圖1 試驗點2020年5月28日至9月11日的溫度變化

圖2 試驗點2020年5月28日至9月11日的日降水量變化

2.2 不同種植模式玉米和大豆的生育期及農(nóng)藝性狀

2種種植模式下，玉米和大豆的生育期及農(nóng)藝性狀如表1所示。由表1可以看出，不同模式下的玉米和大豆生育期基本一致，但株高、穗位高等農(nóng)藝性狀存在差異，其中玉米莖粗指標(biāo)間作處理與單作處理差異達到顯著水平。

表1 不同種植模式玉米和大豆的生育期及農(nóng)藝性狀

2.3 不同種植模式玉米和大豆的產(chǎn)量相關(guān)性狀表現(xiàn)

比較不同種植模式下玉米和大豆的產(chǎn)量相關(guān)性狀發(fā)現(xiàn)（表2），種植模式不同，玉米、大豆產(chǎn)量相關(guān)性狀也存在一定差異。其中，玉米穗長、單穗粒重、百粒重性狀差異達到極顯著水平，說明與單作模式相比，玉米間作模式后期子粒灌漿速率可能更快、干物質(zhì)的積累也更多。而不同種植模式下大豆產(chǎn)量相關(guān)性狀差異較小且均未達到顯著水平，這表明在本試驗種植方式下，間作模式對大豆產(chǎn)量的負(fù)面影響較小。

表2 不同種植模式玉米和大豆的產(chǎn)量相關(guān)性狀表現(xiàn)

2.4 不同種植模式玉米和大豆的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益

不同種植模式下玉米和大豆的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益見表3。成本投入根據(jù)各處理實際投入物資市場價格進行計算，產(chǎn)值按實際銷售市場價格（玉米2.4元/kg、大豆5.00元/kg）來測算。

從表3可以看出，玉米大豆間作模式產(chǎn)值最高，達到11 691元/hm2，收益最高，經(jīng)濟效益達8 150元/hm2，較單作玉米、單作大豆分別增收2 116、3 670元/hm2，經(jīng)濟效益分別增長35.1%、81.9%，增效明顯。

表3 不同種植模式玉米和大豆的產(chǎn)量及經(jīng)濟效益

3 討論

在本試驗中，黃岡市試驗點總體來說溫度、降水及日照情況適宜玉米、大豆生長發(fā)育，與單作相比，玉米、大豆復(fù)合種植模式生長發(fā)育無明顯差異；從經(jīng)濟效益來看，間作模式產(chǎn)值最大，增效明顯。結(jié)果表明，該模式能夠提升土地利用率、提高作物產(chǎn)量、增加種植收入，經(jīng)濟效益和社會效益良好。

為進一步提高單位面積產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，還可以通過優(yōu)化玉米、大豆種植行距、種植密度等栽培措施來實現(xiàn)。趙建華等［6］通過研究玉米大豆間作系統(tǒng)中玉米種植行距對間作作物生長及種間資源競爭的影響發(fā)現(xiàn)，玉米種植行距為45 cm、株距為22 cm時，有利于大豆和玉米的生長及產(chǎn)量形成，同時大豆和玉米種間競爭力較弱。代希茜等［7］采用二次飽和D-最優(yōu)設(shè)計研究種植密度對群體產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)值的影響，結(jié)果表明，玉米大豆間作種植最佳密度組合分別為玉米58 821～66 703株/hm2、大豆1 393 151～169 203株/hm2。而本試驗間作模式玉米種植行距為40 cm，株距為42 cm，種植密度為玉米59 970株/hm2、大豆89 955株/hm2。前人研究結(jié)果是否適宜黃岡市本地，有待下一步驗證。

除增產(chǎn)增效明顯外，前人研究還發(fā)現(xiàn)，玉米大豆間作可以改變玉米根際微生物的群落結(jié)構(gòu)，提高細(xì)菌和真菌的多樣性，使根際土中有促進氮元素轉(zhuǎn)化、有機物分解和改善土壤結(jié)構(gòu)功能的有益微生物數(shù)量增加，同時降低潛在致病菌等有害微生物數(shù)量［8］。綜合來看，間作不僅能提高經(jīng)濟效益，還可以達到種養(yǎng)結(jié)合，保護土壤的目的，實現(xiàn)經(jīng)濟和綠色環(huán)保雙收益。

盡管間作模式優(yōu)勢明顯，但也有其短板。栽培方式的改變和優(yōu)化最終目的是為了實現(xiàn)機械化、輕便化，目前黃岡市玉米間作大豆模式推廣應(yīng)用還面臨著諸多問題和挑戰(zhàn)。如機械化作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與種植品種選擇、株距和行距設(shè)置、農(nóng)藝配套技術(shù)等不相適應(yīng)問題，都有待進一步研究和解決。隨著間作模式實踐經(jīng)驗的不斷積累、品種改良、田間管理優(yōu)化、農(nóng)機農(nóng)藝結(jié)合，玉米大豆間作模式的推廣前景良好。