5年間作和施氮對(duì)甜玉米和大豆產(chǎn)量、農(nóng)藝性狀的影 響

肖世豪 潘語(yǔ)卓 俞 霞 陳忠平 顏廷獻(xiàn) 周 泉 梁效貴 楊文亭，*

（1江西農(nóng)業(yè)大學(xué)作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江西 南昌 330045；2江西省農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，江西 南昌 330046；3江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，江西 南昌 330200）

間作是一種古老且應(yīng)用廣泛的種植模式。國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)表明，豆科間作禾本科能夠增加作物產(chǎn)量［1-2］以及作物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用［3-4］，改善土壤肥力和微生物群落［5-6］，促進(jìn)病蟲(chóng)草害防控［7-8］，減少化肥農(nóng)藥的施用［9-10］等。近年來(lái)機(jī)播機(jī)收在間作種植模式中的應(yīng)用也取得了很大進(jìn)展［11］。因而，加拿大科學(xué)家Martin-Guay等［12］認(rèn)為間作是農(nóng)業(yè)領(lǐng)域一項(xiàng)新的綠色革命。

甜玉米（Zea maysL.var.Rugosa Bonaf.）屬于玉米（Zea maysL.）的一種，富含可溶性糖，具有較高的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值［13］。隨著經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，全球甜玉米市場(chǎng)需求越來(lái)越大，特別是美國(guó)［14］。甜玉米在中國(guó)的種植規(guī)模也發(fā)展迅速，2018年種植面積達(dá)33.3 萬(wàn)公頃，占全球總種植面積的25%［15］。大力發(fā)展間作種植可能是在總耕地面積有限的條件下擴(kuò)大甜玉米種植規(guī)模的有效途徑之一。玉米間作大豆模式在亞洲［16］、美洲［17］、歐洲［18］、非洲［19］和澳洲［20］均有種植。玉米（糧食或飼料型）和豆科作物間作能夠促進(jìn)作物增產(chǎn)［2，21-22］，但有關(guān)甜玉米和豆科作物間作研究相對(duì)較少。目前已有研究表明，甜玉米和豆類(lèi)［大豆（Glycine max（L.）Merr.）、豇豆（Vigna unguiculata（L.） Walp）、矮菜豆（Phaseolus vulgarisL.）］間作能夠提高甜玉米葉綠素含量和產(chǎn)量［23］，減量施氮（300 kg·hm-2）下的甜玉米間作大豆種植模式能夠穩(wěn)定間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)［24］，提高甜玉米對(duì)氮磷的吸收［25］，減少氨揮發(fā)［26］和氧化亞氮的排放［27］。甜玉米一般在乳熟期收獲，相較于糧食型玉米，甜玉米生長(zhǎng)周期較短，生物量較?。?4］，對(duì)土壤氮素的需求可能會(huì)降低。而前人研究報(bào)道糧食型玉米間作大豆模式中的優(yōu)化施氮量為225 kg·hm-2［28］和180 kg·hm-2［29］。適當(dāng)降低甜玉米間作大豆模式中的施氮量能否維持紅壤地甜玉米鮮穗產(chǎn)量，目前還不清楚。因此，本研究基于5年（2017—2021）的大田試驗(yàn)，探討種植模式（甜玉米單作、大豆單作、甜玉米間作大豆）和施氮水平（0、150、300 kg·hm-2）對(duì)甜玉米和大豆產(chǎn)量及其主要農(nóng)藝性狀的影響，以期優(yōu)化構(gòu)建甜玉米間作大豆種植模式，合理擴(kuò)大甜玉米和大豆種植規(guī)模。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

定位試驗(yàn)在江西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)科技園（115.85°E，28.77°N）紅壤旱地試驗(yàn)田進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)氣候特點(diǎn)，年平均氣溫約19.7 ℃，年平均降水量132.7 mm。土壤類(lèi)型為南方典型的第四紀(jì)紅壤，土壤基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如下：土壤pH值4.53、有機(jī)質(zhì)24.63 g·kg-1、全氮1.4 g·kg-1、堿解氮183.23 mg·kg-1、有效磷23.83 mg·kg-1和速效鉀102.03 mg·kg-1。2017—2021年試驗(yàn)期間試驗(yàn)地所在地（新建區(qū)）月平均氣溫和平均降雨量數(shù)據(jù)如圖1所示。

圖1 2017—2021年南昌市新建區(qū)月平均氣溫及降水量Fig.1 Monthly rainfall and mean temperature during 2017—2020 in Xinjian county，Nanchang city

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

甜玉米品種為贛科甜6 號(hào)，由江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所提供。供試大豆品種為臺(tái)灣292，由江西省南昌市蛟橋鎮(zhèn)種子站提供。

試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，設(shè)置2個(gè)因素，種植模式分為甜玉米間作大豆（sweet corn-soybean intercropped，CS）、甜玉米單作（monocropped sweet corn，MC）和大豆單作（monocropped soybean，MS），施氮水平分為不施氮（N0）（對(duì)照）、減量施氮（N1，150 kg·hm-2）、常規(guī)施氮（N2，300 kg·hm-2），共7種處理（表1），每個(gè)處理3組重復(fù)，合計(jì)21個(gè)小區(qū)。每個(gè)小區(qū)長(zhǎng)5.5 m，寬4.8 m，小區(qū)之間的過(guò)道為0.5 m。甜玉米間作大豆模式中甜玉米株距25 cm，行距40 cm，甜玉米播種密度50 526株·hm-2。甜玉米單作實(shí)行寬窄行種植，寬行70 cm，窄行40 cm，甜玉米株距30 cm，播種密度60 788株·hm-2。間作模式中大豆與大豆、大豆與甜玉米的行距均為40 cm，大豆播種密度為124 248 株·hm-2；單作大豆行距為30 cm，大豆播種密度為334 668 株·hm-2，所有模式下的大豆株距均為30 cm（圖2）。

圖2 甜玉米和大豆種植模式圖Fig.2 Planting pattern of sweet corn and soybean

表1 田間試驗(yàn)設(shè)計(jì)Table 1 Field experiment design

田間試驗(yàn)開(kāi)始于2017年3月，5年（2017—2021）試驗(yàn)期根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂驐l件于3 月底4 月初翻地開(kāi)溝直播種甜玉米和大豆，在6月收鮮莢大豆，7月收鮮穗甜玉米，具體播種和收獲時(shí)間見(jiàn)表2。甜玉米和大豆播前施用基肥，氮肥施用尿素（含N 46%），3種施氮水平（N0、N1、N2）下尿素用量分別為0、65、130 kg·hm-2，各處理鉀肥和磷肥施用量相同，鉀肥施用氯化鉀（含K2O 60%）75 kg·hm-2，磷肥施用過(guò)磷酸鈣（含P2O512%）375 kg·hm-2。甜玉米苗期進(jìn)行第一次追肥，3種施氮水平（N0、N1、N2）下尿素用量分別為0、98、196 kg·hm-2，各處理氯化鉀施用量均為75 kg·hm-2。甜玉米孕穗期進(jìn)行第二次追肥，3 種施氮水平（N0、N1、N2）下尿素用量分別為0、163、326 kg·hm-2，所有處理氯化鉀施用量均為100 kg·hm-2。甜玉米間作和單作種植模式中氮肥均施用在甜玉米行間，大豆未額外施氮肥，5年（2017—2021）施肥量和施肥方式均相同。

表2 甜玉米和大豆播種和收獲時(shí)間Table 2 Timing of seeding and harvest date for sweet corn and soybean

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

大豆和甜玉米產(chǎn)量：甜玉米產(chǎn)量在甜玉米收獲期從小區(qū)中間2行隨機(jī)連續(xù)取10株玉米鮮穗稱(chēng)重取單株平均值后根據(jù)種植密度換算為公頃產(chǎn)量［30］。大豆產(chǎn)量在甜玉米間作大豆或大豆單作中間行連續(xù)取10 株，然后根據(jù)單株平均鮮莢產(chǎn)量換算為每公頃產(chǎn)量［31］。

大豆和甜玉米的農(nóng)藝性狀：在甜玉米收獲期，用卷尺測(cè)定甜玉米中間行連續(xù)6株甜玉米株高、穗位高，用游標(biāo)卡尺測(cè)定甜玉米的莖粗。在大豆收獲期，用卷尺測(cè)定間作和單作中間行連續(xù)6株大豆株高，統(tǒng)計(jì)多莢、單莢和秕莢數(shù)量，并全部進(jìn)行稱(chēng)重。

土壤基礎(chǔ)養(yǎng)分測(cè)定參考《土壤農(nóng)化分析方法》［32］，土壤pH 值用雷磁酸度計(jì)（上海精密科學(xué)儀器有限公司，土∶1 mol·L-1KCl=1∶5）測(cè)定，土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、堿解氮、速效磷、速效鉀分別采用濃硫酸-重鉻酸鉀外加熱法、凱氏定氮法、堿解擴(kuò)散法、鉬銻抗比色法、火焰分光光度法進(jìn)行測(cè)定。

1.4 數(shù)據(jù)處理

用Microsoft Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和繪圖，用SPSS 26.0 軟件進(jìn)行單因素、雙因素方差分析以及相關(guān)性分析，采用Duncan 多重比較方法檢驗(yàn)差異顯著性（P＜0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 施氮和種植模式對(duì)甜玉米鮮穗產(chǎn)量的影響

由表3可知，相比不施氮（N0），5年的施氮處理（N1和N2）均顯著增加了甜玉米鮮穗產(chǎn)量。N1和N2處理間的甜玉米鮮穗產(chǎn)量5年均無(wú)顯著差異。相比5年均值，相同施氮水平下間作或單作模式的甜玉米鮮穗產(chǎn)量在2017—2021年年間均無(wú)顯著差異。

表3 2017—2021年甜玉米鮮穗的產(chǎn)量Table 3 Fresh ear yield of sweet corn in 2017—2021/（t·hm-2）

相比甜玉米單作，相同施氮水平間作模式下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量在2017—2021年整體無(wú)顯著差異。甜玉米間作大豆模式中，不施氮（N0）條件下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量隨著種植年限的增加有降低的趨勢(shì)，2020 和2021年甜玉米鮮穗產(chǎn)量較2018年分別顯著降低了47.52%和59.75%；連續(xù)施氮有利于促進(jìn)甜玉米增產(chǎn)，N1水平下，相比2017年甜玉米鮮穗產(chǎn)量，2018—2021年的甜玉米鮮穗產(chǎn)量均有一定程度的增加，其中2018年較2017年顯著增加了35.08%。

雙因素方差分析結(jié)果表明，施氮在5年均極顯著影響了甜玉米鮮穗產(chǎn)量，種植模式僅在2019和2020年對(duì)甜玉米鮮穗產(chǎn)量有顯著影響。

2.2 施氮和種植模式對(duì)大豆鮮莢產(chǎn)量的影響

由表4可知，5年結(jié)果表明，相比大豆單作，間作模式下的大豆鮮莢產(chǎn)量均顯著降低，大約降低了62.63%～72.45%。甜玉米間作大豆模式中，不同甜玉米施氮水平下的大豆鮮莢產(chǎn)量無(wú)顯著差異。

表4 2017—2021年大豆鮮莢產(chǎn)量Table 4 Fresh pod yield of soybean in 2017—2021/（kg·hm-2）

從年際來(lái)看，不同年份大豆單作模式下的鮮莢產(chǎn)量相比5年均值均無(wú)顯著差異。甜玉米間作大豆模式中大豆鮮莢產(chǎn)量差異也較小，相比5年均值，N0和N1水平下，僅2020年的大豆鮮莢產(chǎn)量有顯著增加，分別增加了59.50%和74.31%；N0 水平下的2017年大豆鮮莢產(chǎn)量則顯著降低了56.26%。

2.3 施氮和種植模式對(duì)甜玉米農(nóng)藝性狀的影響

由表5 可知，相比甜玉米單作，僅N0 和N1 水平下的間作甜玉米株高在2020年顯著降低。施氮有利于提高甜玉米株高。相比N0，無(wú)論間作或單作，施氮（N1和N2）5年均顯著提高了甜玉米的株高。相比N2，N1水平僅在2020年間作模式下甜玉米株高有顯著下降，降低了2.96%。

表5 2017—2021年甜玉米株高Table 5 Plant height of sweet corn in 2017—2021/cm

甜玉米單作中，相比2017年的甜玉米株高，N1 水平下甜玉米株高在2018年有顯著增加，N1和N2水平下在2019年均有顯著降低。甜玉米間作大豆模式中，相比2017年的甜玉米株高，N1水平下在2018和2021年有顯著增加，但在2019 和2020年有顯著降低；N0 和N2水平下的甜玉米株高在2019年有顯著降低。雙因素分析結(jié)果表明，施氮5年均極顯著影響了甜玉米株高，種植模式僅在2020年有極顯著影響。

相比甜玉米單作，間作甜玉米的莖粗僅在2018年N2水平下有顯著差異，降低了9.47%（表6）。施氮有利于提高甜玉米莖粗。相比N0，無(wú)論間作或單作，施氮（N1和N2）5年均顯著提高了甜玉米的莖粗。相比N2，N1 水平在2017年單作和2021年間作模式下的甜玉米莖粗分別降低了10.20%和12.57%。

表6 2017—2021年甜玉米莖粗Table 6 Stem diameter of sweet corn in 2017—2021/cm

甜玉米單作模式中，相比2017年的甜玉米莖粗，N0水平在2018、2020 和2021年均有顯著增加，N1 水平在2018—2021年均有顯著增加。N2 水平僅在2018年單間作模式下的甜玉米莖粗較2017年有顯著增加。甜玉米間作大豆模式中，相比2017年的甜玉米莖粗，N0和N2水平僅在2021年均有顯著增加。雙因素分析結(jié)果表明，施氮5年均極顯著影響了甜玉米莖粗，種植模式在2018和2021年有極顯著和顯著影響。

相比甜玉米單作，間作甜玉米穗位高僅在2020年N2水平下有顯著增加，增加了16.41%（表7）。施氮有利于提高甜玉米穗位高。相比N0，無(wú)論間作或單作，5年施氮（N1 和N2）均顯著提高了甜玉米的穗位高。相比N2，N1 水平下的甜玉米穗位高僅在2020年間作模式有顯著降低，降低了15.19%。

表7 2017—2021年甜玉米穗位高Table 7 Ear height of sweet corn in 2017—2021/cm

相同施氮和種植模式下，相比2017年，2019年所有處理的甜玉米穗位高都有顯著降低，其他3年整體均無(wú)顯著差異。雙因素分析結(jié)果表明，施氮5年均極顯著影響了甜玉米的穗位高。

2.4 不同種植模式對(duì)大豆農(nóng)藝性狀的影響

由表8可知，相比大豆單作，大豆間作對(duì)大豆株高、單株豆莢重、多莢、單莢、秕莢和總莢數(shù)影響較小，大豆間作在2020年N1和2021年N0水平分別顯著降低了大豆株高和單莢數(shù)。甜玉米的施氮量對(duì)大豆農(nóng)藝性狀影響不大。甜玉米間作大豆模式下，N1水平下大豆單莢數(shù)和秕莢數(shù)在2020年均顯著高于N2，分別提高了27.09%和43.86%。施氮（N1 和N2）較不施氮（N0）在2021年顯著增加了大豆的株高。

表8 2017—2021年大豆農(nóng)藝性狀Table 8 Soybean agronomic traits in 2017—2021

相同種植模式和施氮水平下，不同年份間的大豆農(nóng)藝性狀變化較小。相比2017年的大豆農(nóng)藝性狀，除株高和秕莢數(shù)外的其他大豆農(nóng)藝性狀在2020年的間作模式中均有明顯增加。2019年間作模式下大豆株高較2017年有增加的趨勢(shì)，其中N0 和N2 水平下達(dá)到顯著水平。

2.5 甜玉米鮮穗產(chǎn)量與其主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果如表9所示，甜玉米產(chǎn)量與莖粗和株高均呈正相關(guān)，其中CSN0 和CSN2 處理下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量與株高呈顯著正相關(guān)。MCN1、MCN2和CSN1處理下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量與莖粗呈顯著正相關(guān)。CSN1處理中的甜玉米鮮穗產(chǎn)量與穗位高呈負(fù)相關(guān)，其他處理下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量則與穗位高呈正相關(guān)，但未達(dá)到顯著水平。

表9 2017—2021年甜玉米鮮穗產(chǎn)量與其主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)Table 9 Correlation coefficient of fresh ear yield with other main agronomic traits in 2017—2021

2.6 大豆鮮莢產(chǎn)量與其主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)性

相關(guān)性分析結(jié)果如表10 所示，各處理大豆鮮莢產(chǎn)量與單株多莢數(shù)、單莢數(shù)和總莢數(shù)均呈顯著或極顯著正相關(guān)。除CSN1 處理外，其他處理的大豆株高與大豆鮮莢產(chǎn)量呈正相關(guān)。CSN2 處理的秕莢數(shù)與大豆產(chǎn)量呈負(fù)相關(guān)，其余處理均呈正相關(guān)。其中，CSN0和CSN2處理的單莢數(shù)與大豆鮮莢產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，MS 和CSN1 處理的單莢數(shù)與大豆鮮莢產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)。株高和秕莢數(shù)與大豆鮮莢產(chǎn)量的相關(guān)性不顯著。

表10 2017—2021年大豆鮮莢產(chǎn)量與其主要農(nóng)藝性狀的相關(guān)系數(shù)Table 10 Correlation coefficient of fresh pod yield with other main agronomic traits in 2017—2021

3 討論

本研究5年（2017—2021）試驗(yàn)結(jié)果表明，相比甜玉米單作，相同施氮水平下的甜玉米間作大豆模式中甜玉米鮮穗產(chǎn)量有降低趨勢(shì)，但未達(dá)到顯著水平。雙因素方差分析表明，種植模式在2019和2020年顯著影響了甜玉米鮮穗產(chǎn)量。本研究中，間作模式下甜玉米鮮穗產(chǎn)量有降低趨勢(shì)，主要可能是由于種植密度有差異，間作模式中甜玉米種植密度（50 526 株·hm-2）小于單作模式的甜玉米種植密度（60 788 株·hm-2）。另一方面，盡管間作模式下甜玉米種植密度低于單作，但間作模式改善了甜玉米透光環(huán)境和通風(fēng)條件，使其能夠獲得更多的光溫水等自然資源，提高了其根系對(duì)土壤養(yǎng)分的吸收［33］，其次豆科作物也能給玉米提供一定的氮源［34］，從而促進(jìn)間作模式下的甜玉米生長(zhǎng)，提高單株鮮穗重。劉培等［24］通過(guò)多年大田試驗(yàn)研究表明，單作模式（55 778 株·hm-2）的甜玉米產(chǎn)量顯著高于間作模式（38 156 和32 432 株·hm-2），但間作模式中甜玉米的相對(duì)產(chǎn)量均高于單作。溫州地區(qū)的甜玉米間作毛豆模式中甜玉米產(chǎn)量也有相似結(jié)果［35］。后續(xù)研究需進(jìn)一步篩選適合間作的甜玉米品種并優(yōu)化甜玉米和大豆的株行距，提高間作模式中的甜玉米鮮穗產(chǎn)量。

隨著種植年份的增加，不施氮條件下甜玉米鮮穗產(chǎn)量有降低趨勢(shì)，且間作模式下2020和2021年甜玉米鮮穗產(chǎn)量較2017年有顯著下降。這可能是由不施氮條件下連續(xù)種植甜玉米使土壤氮素含量下降所致，長(zhǎng)期定位試驗(yàn)研究也表明，連續(xù)47年未施用氮肥的農(nóng)田土壤全氮含量有顯著下降［36］。其次，甜玉米屬于禾本科C4作物，對(duì)養(yǎng)分的需求大，僅依靠土壤氮素可能無(wú)法滿足甜玉米正常生長(zhǎng)需求。相比不施氮，5年施氮顯著增加了甜玉米鮮穗產(chǎn)量，但N1（150 kg·hm-2）和N2（300 kg·hm-2）之間的甜玉米鮮穗產(chǎn)量無(wú)顯著差異。說(shuō)明施氮對(duì)甜玉米生長(zhǎng)有重要作用，但過(guò)多的氮素施用并不能持續(xù)促進(jìn)甜玉米增產(chǎn)，合理減少化學(xué)氮肥的投入不會(huì)影響甜玉米鮮穗產(chǎn)量。中國(guó)西南地區(qū)玉米套作大豆研究表明，施氮量180 kg·hm-2有利于保護(hù)農(nóng)田環(huán)境和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展［37］，施氮量達(dá)到240 kg·hm-2會(huì)抑制玉米套作大豆的優(yōu)勢(shì)［38］，高施氮量還可能抑制豆科作物根瘤菌的固氮能力［39］。巴基斯坦半干旱地區(qū)研究發(fā)現(xiàn)施氮量250 kg·hm-2相較于300 kg·hm-2，玉米產(chǎn)量未顯著降低［40］，進(jìn)一步說(shuō)明玉米產(chǎn)量并非隨施氮量增加而持續(xù)增加。15N同位素示蹤試驗(yàn)研究表明，除施用的肥料，玉米整個(gè)生長(zhǎng)季吸收利用的氮素有超過(guò)50%是來(lái)自土壤氮礦化的氮素［41-42］。另一方面，施氮150 kg·hm-2未顯著降低甜玉米鮮穗產(chǎn)量還可能與甜玉米乳熟期收獲相關(guān)，相比普通玉米收獲提前了近1個(gè)月，從而減少了作物對(duì)土壤氮素的需求。前人研究表明，減量施氮（300 kg·hm-2）水平下的甜玉米間作大豆種植模式能夠穩(wěn)定間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)［24］，可見(jiàn)合理施用氮肥有利于維持穩(wěn)定的甜玉米鮮穗產(chǎn)量。

5年定位試驗(yàn)表明種植模式顯著影響了大豆鮮莢產(chǎn)量，間作大豆的鮮莢產(chǎn)量顯著低于單作模式。單株豆莢重在5年均無(wú)顯著差異（表8），間作和單作模式中大豆產(chǎn)量差異主要是由種植密度引起的，本試驗(yàn)中單作大豆的種植密度是間作的2.69倍。這與唐藝玲等［43］的研究結(jié)果類(lèi)似。施氮未顯著影響大豆鮮莢產(chǎn)量，這可能是由于大豆通過(guò)根瘤菌固定空氣中的氮素［44］，對(duì)土壤氮素的需求較低。施氮過(guò)多還可能會(huì)導(dǎo)致氮阻遏，降低大豆根瘤菌的固氮能力［34，44］。從大豆鮮莢產(chǎn)量年際變化來(lái)看，甜玉米間作大豆模式中，相比5年均值，N0和N1 水平下，2020年的大豆鮮莢產(chǎn)量均有顯著增加，N0水平下的2017年大豆鮮莢產(chǎn)量有顯著降低。這可能是由于2017年6 月的降雨量超過(guò)500 mm（圖1），影響了大豆生長(zhǎng)和產(chǎn)量；而2020年4—6月的降雨量適中，有利于大豆生長(zhǎng)，從而獲得較高的產(chǎn)量。有研究表明甜玉米間作大豆模式中的大豆產(chǎn)量與降雨量呈顯著負(fù)相關(guān)，有明顯的生長(zhǎng)季節(jié)動(dòng)態(tài)變化［24］。

本研究結(jié)果表明，甜玉米株高僅在2020年不施氮和施氮150 kg·hm-2的間作模式下顯著低于單作。玉米株高和穗位高易受環(huán)境和品種自身的因素影響［45］，有研究表明間作模式下的玉米株高顯著低于單作模式［46-47］，特別是在間作玉米種植密度高于單作模式時(shí)更明顯［48］。莖粗對(duì)單株產(chǎn)量的形成具有重要的作用，本研究結(jié)果表明種植模式在2018 和2021年顯著影響了甜玉米莖粗，2018年施氮300 kg·hm-2下間作模式中的甜玉米莖粗顯著低于甜玉米單作，但2021年顯著高于甜玉米單作。這種不同種植模式間甜玉米莖粗差異產(chǎn)生的原因可能與甜玉米種植密度和株距有關(guān)。間作模式下的甜玉米種植密度和株距均小于單作，甜玉米凈作面積上的種植密度在間作中大于單作，再加上間作種植的大豆，導(dǎo)致單位面積間作的作物種植密度大于單作模式。為了適應(yīng)群體環(huán)境和個(gè)體之間的競(jìng)爭(zhēng)，玉米植株會(huì)進(jìn)入快速生長(zhǎng)的階段，通過(guò)伸長(zhǎng)莖稈基部的長(zhǎng)度來(lái)爭(zhēng)奪光照溫度水分和肥料等資源，進(jìn)而導(dǎo)致莖粗變細(xì)［45］。本研究2021年施氮300 kg·hm-2下間作模式中的甜玉米莖粗顯著高于單作，可能是由于種植甜玉米的第5年，連續(xù)間作大豆后間作優(yōu)勢(shì)逐漸明顯，一方面豆科作物的殘留物可為下茬作物提供的養(yǎng)分在不斷累積，另一方面間作減輕了長(zhǎng)期玉米單作造成的連作障礙［47］。相關(guān)分析結(jié)果表明，間作模式下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量與株高正相關(guān)性更強(qiáng)，單作模式下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量與莖粗正相關(guān)性更強(qiáng)，進(jìn)一步驗(yàn)證了種植密度對(duì)甜玉米株高和莖粗的影響。前人研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)種植密度增大時(shí)，由于空間脅迫，玉米莖粗有明顯降低［49］。本研究發(fā)現(xiàn)，施氮顯著增加了甜玉米株高、莖粗和穗位高。但相比施氮300 kg·hm-2，施氮150 kg·hm-2僅在2017和2020年分別顯著降低了甜玉米莖粗和穗位高。此外，本研究團(tuán)隊(duì)前期研究表明施氮有利于提高玉米株高［50］。綜合來(lái)看，在減量施氮（150 kg·hm-2）下甜玉米和大豆間作模式中，后續(xù)工作需研究如何合理提高甜玉米株高來(lái)達(dá)到增產(chǎn)的目標(biāo)。

2020年的大豆單莢重、多莢數(shù)、單莢數(shù)、秕莢數(shù)和總莢數(shù)較其他年份都有較明顯的優(yōu)勢(shì)，大豆農(nóng)藝性狀在年際間的變化較大，這可能與生長(zhǎng)季的降雨量和溫度（圖1）有關(guān)。本研究相關(guān)性分析結(jié)果表明，大豆鮮莢產(chǎn)量主要與單株總莢數(shù)、多莢數(shù)和單莢數(shù)呈顯著或極顯著正相關(guān)。這與劉明等［51］在玉米間作大豆模式研究中結(jié)果較一致，此外，在甘蔗間作大豆模式研究中也有相似結(jié)果［31］。

4 結(jié)論

本研究結(jié)果表明，相同施氮水平間作和單作模式下的甜玉米鮮穗產(chǎn)量無(wú)顯著差異。施氮增加了甜玉米鮮穗產(chǎn)量，增加了甜玉米株高、莖粗和穗位高。施氮有利于維持甜玉米鮮穗產(chǎn)量的年際穩(wěn)定性，但施氮300 kg·hm-2相較于150 kg·hm-2未顯著增加甜玉米鮮穗產(chǎn)量和大豆鮮莢產(chǎn)量。從節(jié)約成本和保護(hù)農(nóng)田環(huán)境考慮，施氮量為150 kg·hm-2的甜玉米間作大豆種植模式有利于甜玉米和大豆種植的可持續(xù)發(fā)展。