不同間作方式對谷子間作大豆群體結(jié)構(gòu)的影響

陳 宇，袁宏安，韓 芳，鄭太波，張 強(qiáng)，王海龍

（延安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所，陜西 延安 712100）

谷子（Setaria italica）是半干旱區(qū)的優(yōu)勢作物，是以群體穗數(shù)爭取產(chǎn)量的作物，密植是谷子增產(chǎn)的方向［1］，合理密植能夠提高土壤養(yǎng)分利用效率和單位面積光合效率，具有明顯的增產(chǎn)作用，密植春谷定苗密度在37.5萬株/hm2，地力水平和施肥水平較高的情況下留苗密度可增大到45.0萬株/hm2。谷子密植后株間光照遮蔽，透光性降低，田間通風(fēng)性減弱，濕度增大，倒伏和病害頻發(fā)，谷子小穗和弱穗增多，谷子穗長穗粗降低，紅葉病、谷瘟等病害增加，造成減產(chǎn)和品質(zhì)下降。谷子間作模式通過合理配置群體，改善密植谷子的通風(fēng)透光條件，降低谷子發(fā)病率，發(fā)揮2種作物株高差異調(diào)整群體空間結(jié)構(gòu)，形成復(fù)合群體，充分滿足谷子需要的強(qiáng)光，提高了光照資源的利用率，提高土地當(dāng)量比，改變田間小氣候，增加葉面積和光合勢，提高光合速率和凈同化率［2］。

谷子間作大豆，變單作頂部平面用光為分層交替用光，提高光能利用率，充分發(fā)揮谷子邊行的增產(chǎn)優(yōu)勢，提高效益。間作作物根系在土壤中形成不同分布范圍，吸收不同土層土壤水分和養(yǎng)分，培肥地力，提高水分和養(yǎng)分的利用率［3-5］，對實(shí)現(xiàn)谷子間作大豆群體增收、增效具有重要意義。

前人關(guān)于谷子的研究集中在谷子密植增產(chǎn)［6，7］、機(jī)械化栽培［8］、抗旱農(nóng)藝措施［9］等研究上，黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院嫩江農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所采用谷子和綠豆分帶種植技術(shù)，谷子光合速率比單作谷子提高32.4%，氣孔導(dǎo)度提高42.2%，谷子水分利用效率比單作谷子提高31.9%，分帶種植大豆光合速率比單作大豆提高56.1%、氣孔導(dǎo)度提高148.9%，大豆水分利用效率比單作大豆提高7.0%［9-11］。密植谷子增產(chǎn)增效，開展密植谷子和大豆間作增效集成研究具有很強(qiáng)的實(shí)效性。本研究分析了不同谷子間作大豆模式對谷子、大豆植株不同葉層受光條件和植株生長的影響，并分析了間作模式對谷子和大豆光合產(chǎn)物積累、分配的影響，以期為密植谷子間作大豆合理的栽培方式提供理論依據(jù)［12］。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試谷子品種為長生07和大豆品種為中黃30。

1.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)于2018年在延安市寶塔區(qū)延安市農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所后山試驗(yàn)基地進(jìn)行，地力中等，黃綿土，前茬為大豆。采用兩因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，間作方式分別是谷子2行大豆1行（M2S1）、谷子2行大豆2行（M2S2）、谷子3行大豆2行（M3S2）、谷子3行大豆3行（M3S3），單作方式為谷子單作（M）、大豆單作（S），3次重復(fù)，以單作處理作為對照。小區(qū)長5 m，寬4 m，面積為20 m2，谷子行距25 cm，株距10 cm，大豆行距40 cm，株距14 cm。

播種期是5月15日，收獲期是10月12日。在前茬作物收獲后的休閑期利用農(nóng)業(yè)廢棄物拌入磷酸二胺、尿素制作堆肥，在3月施入土壤作為基肥，每立方米堆肥拌入尿素180 kg、磷酸二胺150 kg，每公頃地施15 m3堆肥。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 光合有效輻射強(qiáng)度（PAR）的測定 采用往返觀測法，設(shè)定距離試驗(yàn)小區(qū)5 m的空曠地作為對照觀測點(diǎn)測定太陽光合有效輻射，采用3415F光量子儀（美國SPECTRUM公司），在8月谷子灌漿期晴天的10：00、12：00、14：00、16：00時(shí)測定谷子行間上部、中部、下部的光合有效輻射強(qiáng)度和大豆行間上部和下部的光合有效輻射強(qiáng)度，依次在谷子行間的冠層上方0.15 m向上測量光合有效輻射冠層入射量（PARci）、向下測量光合有效輻射冠層反射量（PARcr）；置于谷子冠層地面下方距離地面0.15 m處，在此處向上測量光合有效輻射冠層入射量（PARgi），向下測量光合有效輻射地面反射量（PARgr）；在大豆鼓粒期在行間的冠層上方0.15 m處向上測量光合有效輻射冠層入射量（PARci）、向下測量光合有效輻射冠層反射量（PARcr），置于大豆冠層地面下方距離地面0.15 m處，在此處向上測量光合有效輻射入射量（PARgi），向下測量光合有效輻射地面反射量（PARgr）。計(jì)算反射率和透射率。

入射的光合有效輻射達(dá)到冠層時(shí)，部分被反射，部分穿過植株到達(dá)地表再次吸收一部分，反射一部分，因此，通過測定冠層光合有效輻射值（PARci）、冠層光合有效輻射反射值（PARcr）、距離地面15 cm高度光合有效輻射值（PARgi）、此處光合有效輻反射值（PARgr）計(jì)算冠層吸收的光合輻射有效值（APAR）。

APAR=PARci-PARcr-PARgi+PARgr（3）

1.3.2 生長動態(tài)測定 在谷子的苗期、拔節(jié)期、孕穗期、抽穗期、成熟期和大豆的苗期、11節(jié)期（V11）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）、成熟期（R7）分別選擇長勢均勻的植株5株，測定干物質(zhì)量積累、株高（大豆株高指的是主莖長）、葉面積指數(shù)。用長寬系數(shù)法測定植株葉面積，葉面積指數(shù)計(jì)算公式為LAI=AI/AS，AI為植株葉面積，AS為植株所占的土地面積。

1.3.3 收獲期考種 在谷子和大豆的收獲期，每個處理隨機(jī)選取10株谷子植株和大豆植株進(jìn)行考種，谷子測量穗長、穗粗、穗粒重、千粒重，大豆測量單株有效莢數(shù)、百粒重、單株粒數(shù)、單株粒重。

1.4 數(shù)據(jù)處理

采用SPSS19.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間作模式對作物株高的影響

由圖1可知，間作模式谷子株高和單作谷子株高在苗期、拔節(jié)期、孕穗期、成熟期無顯著差異，在谷子抽穗期有3種間作模式谷子株高顯著高于單作谷子株高。M3S3間作模式、M3S2間作模式、M2S2間作模式谷子株高無顯著差異，但均顯著高于M2S1間作模式、M單作模式株高。

圖1 不同間作模式谷子株高的影響

由圖2可知，在大豆苗期，谷子間作大豆模式M2S1、M2S2、M3S2、M3S3處理大豆株高之間無顯著差異，間作模式大豆株高均低于單作大豆株高。在大豆11節(jié)期谷子處于拔節(jié)期，谷子株高達(dá)到80 cm左右，谷子的陰蔽作用對大豆生長造成影響，在株高上，谷子間作大豆模式M3S3處理>M3S2處理>M2S2處理>M2S1處理，說明M2S1間作模式在大豆?fàn)I養(yǎng)生長期谷子對大豆株高的影響高于其他處理。在大豆盛花期、盛莢期、成熟期各處理表現(xiàn)相同。

圖2 不同間作模式對大豆株高（主莖長）的影響

2.2 不同間作模式對作物葉面積指數(shù)的影響

從圖3可見，在谷子苗期、拔節(jié)期、成熟期不同間作處理葉面積指數(shù)差異不顯著，在谷子孕穗期和抽穗期單作谷子模式葉面積指數(shù)顯著低于間作谷子處理。從圖4可見，在大豆苗期、11節(jié)期、盛花期、成熟期其葉面積指數(shù)差異不顯著，在大豆盛莢期單作谷子模式葉面積指數(shù)顯著低于3個間作谷子處理。

圖3 不同間作模式對谷子葉面積指數(shù)的影響

圖4 不同間作模式對大豆葉面積指數(shù)的影響

2.3 不同間作模式對作物冠層光合有效輻射的影響

由圖5、圖6、圖7可知，總體上來分析，在不同間作模式處理均表現(xiàn)為谷子冠層吸收的光合有效輻射較多，單作谷子、單作大豆冠層吸收的光合有效輻射高于間作模式各處理。不同間作模式影響2種作物冠層光合有效輻射的透射率、反射率，不同間作模式增加了谷子冠層光合有效輻射的透射率和反射率，對大豆冠層光合有效輻射的透射率和反射率影響較小。

圖5 不同間作模式對谷子冠層和大豆冠層吸收的光合有效輻射的影響

圖6 不同間作模式對谷子冠層和大豆冠層光合有效輻射透射率的影響

圖7 不同間作模式對谷子冠層和大豆冠層光合有效輻射反射率的影響

2.4 不同間作模式對作物干物質(zhì)積累的影響

由圖8可知，在谷子抽穗期和成熟期，間作處理谷子干物質(zhì)質(zhì)量明顯高于單作處理谷子干物質(zhì)質(zhì)量，在各生育時(shí)期，M3S3處理谷子干物質(zhì)質(zhì)量最高，單作處理谷子干物質(zhì)量最低。由圖9可知，在大豆盛花期、盛莢期、成熟期，單作處理大豆干物質(zhì)質(zhì)量最高，M2S1處理大豆干物質(zhì)質(zhì)量最低。

圖8 不同間作模式對谷子干物質(zhì)質(zhì)量積累的影響

圖9 不同間作模式對大豆干物質(zhì)質(zhì)量積累的影響

2.5 不同間作模式對作物產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

從表1可見，谷子間作大豆M3S3處理谷子穗長最長，單作谷子處理穗長最短。不同間作模式谷子穗粗無顯著差異，表明不同間作模式對谷子穗粗無顯著影響。M3S3處理谷子千粒重和單穗重最高，表明間作模式下大豆行數(shù)越多，谷子千粒重越高。單作大豆處理單株有效莢數(shù)最低，M3S3模式豆子單株有效莢數(shù)最高。單作模式大豆百粒重最高，M2S1處理大豆百粒重最低。分析谷子和大豆的總產(chǎn)量，單作谷子處理總產(chǎn)量最高，達(dá)4 824.0 kg/hm2，M3S3間作處理產(chǎn)量次之，單作大豆處理的產(chǎn)量最低。M3S3間作處理保持了較高的總產(chǎn)量，提高了谷子單穗重。谷子間作大豆處理的優(yōu)勢是間作后改善了田間通風(fēng)透光，減少了谷子小穗數(shù)，提高了谷子單穗重，從而提高了谷子產(chǎn)量。

表1 不同間作模式對作物產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

3 小結(jié)

試驗(yàn)結(jié)果表明，旱地春谷與大豆間作理想的模式M3S3處理，即谷子3行大豆3行，谷子行距25 cm，株距10 cm，大豆行距40 cm，株距14 cm。結(jié)合不同間作模式谷子株高、大豆主莖長，谷子和大豆的生物量、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)綜合分析，間作模式促進(jìn)谷子干物質(zhì)積累，提高穗長和單穗重，有利于谷子形成大穗，由于谷子的遮蔽作用，降低了大豆的干物質(zhì)積累，降低了大豆的百粒重。M3S3間作處理總產(chǎn)量稍低于單作谷子產(chǎn)量，4種間作模式處理產(chǎn)量均高于單作大豆處理。說明谷子間作大豆處理相對于單作大豆具有較多的優(yōu)勢，谷子間作大豆模式相對于單作谷子的產(chǎn)量優(yōu)勢不大，需要通過提高谷子的品質(zhì)來提高整體效益。