玉米—大豆不同田間配置和耕作模式對產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益的影響分析

顏 紅 張 靜 丁秀蕾 張建朋 欒培軍

（龍口市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心 山東龍口 265700）

間作種植是根據(jù)不同作物生存環(huán)境需要，在同一塊土地上科學(xué)種植2 種及以上作物的種植活動，是提升農(nóng)業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量和種植戶經(jīng)濟(jì)效益的有效方式[1]。玉米大豆的間作種植模式相較于凈作種植模式，可以通過作物群體的生態(tài)位互補，優(yōu)化光合效率[2-4]，調(diào)節(jié)改良土壤肥力， 有利于群體產(chǎn)量提升和綜合經(jīng)濟(jì)效益提高[5-7]，同時間作能夠顯著降低玉米大豆主要病蟲害的發(fā)生和為害[8-10]，并且可降低作物葉部病害的病情指數(shù)[11]，還有利于控制雜草的生長[12]。 可見玉米與豆科植物間作能夠?qū)τ衩缀痛蠖狗N植生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生復(fù)雜影響。 玉米大豆是我國大宗糧油飼農(nóng)產(chǎn)品，以凈作生產(chǎn)方式滿足兩者的需求是困擾我國糧油生產(chǎn)的難題。 為優(yōu)化傳統(tǒng)玉米大豆間套作的田間配置及耕作模式等瓶頸問題， 以及為進(jìn)一步加快玉米大豆帶狀復(fù)合種植技術(shù)的推廣應(yīng)用， 本試驗對玉米大豆間作田間配置和耕作方式進(jìn)行了對比試驗研究。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

玉米品種為大成168，大豆品種為荷豆12。 播種時進(jìn)行種肥同播，大豆施用氮磷鉀有機肥（N∶P∶K 為12∶18∶15）20 kg/畝，玉米施用氮磷鉀控釋肥（N∶P∶K 為28∶8∶8）50 kg/畝。 在播后苗前選用精異丙甲草胺、二甲戊靈等藥劑進(jìn)行封閉除草。 其他田間管理與當(dāng)?shù)匾恢隆?/p>

1.2 試驗地概況

本試驗于2022 年在龍口市諸由觀鎮(zhèn)黃河營村（37.728°N、120.515°E）進(jìn)行，海拔6.3 m，丘陵地貌，土壤為粽壤土類潮粽壤亞類厚粘腰中壤土， 耕層厚30 cm，pH 5.5，全氮1.825 mg/kg，堿解氮82.7 mg/kg，有效磷88.9 mg/kg，速效鉀211 mg/kg，緩效鉀211 mg/kg，有機質(zhì)17.9 g/kg。 農(nóng)田基礎(chǔ)設(shè)施基本配套，排灌水能力充分滿足，灌溉方式為畦灌，常年種植小麥、玉米一年兩熟制，試驗田面積20 畝。 供試作物玉米大豆生育期氣溫及降雨量見圖1。

圖1 玉米大豆生育期內(nèi)的平均氣溫及逐日降雨量

1.3 試驗設(shè)計

本研究以玉米大豆帶狀間作田間配置和耕作模式為主因素，試驗共設(shè)6 個處理，每個處理播種10 帶生產(chǎn)單元，帶長100 m。 其中免耕模式設(shè)玉米大豆間作4∶4（免M4∶S4）比例；常規(guī)耕作模式（滅茬）設(shè)玉米凈作（Sm）、大豆凈作（Ss）和玉米大豆2∶2（常M2∶S2）、2∶4（常M2∶S4）、4∶4（常M4∶S4）比例。 玉米大豆播種均為機播單粒精播，玉米密度均為4 000 株/畝，大豆密度均為6 000 株/畝。 每個生產(chǎn)單元田間種植模式見圖2。

圖2 玉米大豆間作種植模式

1.4 試驗測定方法

1.4.1 樣品的測定方法 在玉米大豆收獲前每個處理隨機取樣3 m 生產(chǎn)單元， 測定各生產(chǎn)單元玉米和大豆植株數(shù)量，計算玉米和大豆有效畝株數(shù)；玉米果穗曬干脫粒，測定玉米籽粒質(zhì)量、百粒重、籽粒含水量，計算玉米13%含水量標(biāo)準(zhǔn)畝產(chǎn)；大豆植株曬干脫粒，測定大豆籽粒質(zhì)量、百粒重、籽粒含水量，計算大豆13%含水量標(biāo)準(zhǔn)畝產(chǎn)。 每生產(chǎn)單元各取樣3 次重復(fù)。使用日本KETT PM-8188New 谷物水分測量儀測定含水量。

1.4.2 數(shù)據(jù)計算方法

（1）各種植模式畝產(chǎn)計算公式：

式中，Ym表示不同種植模式的玉米均一化畝產(chǎn)，Ys表示不同種植模式的大豆均一化畝產(chǎn)；Ymsample表示玉米樣本籽粒質(zhì)量，Yssample表示大豆樣本籽粒質(zhì)量；L表示一組玉米大豆間作生產(chǎn)單元的寬度。

（2）土地當(dāng)量比是分析間作系統(tǒng)是否具有產(chǎn)量優(yōu)勢的考察指標(biāo)[13]， 為2 種及以上物種間作中各自產(chǎn)量與對應(yīng)凈作產(chǎn)量的比值之和，計算公式:

式中，Em、Es分別表示玉米、 大豆在間作中的土地當(dāng)量比，E表示間作模式的土地當(dāng)量比，E＞1 時，表明間作系統(tǒng)存在產(chǎn)量優(yōu)勢；E＜1， 表明間作系統(tǒng)產(chǎn)量劣勢。Ym、Ym分別指凈作玉米和凈作大豆產(chǎn)量，Ymi、Ysi分別指玉米、大豆在間作中的產(chǎn)量[14]。

1.4.3 數(shù)據(jù)分析 采用Microsoft Excel 2007 整理數(shù)據(jù)和作圖表，用Microsoft Powerpoint 作示意圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同間作比例對玉米產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表1 可知，在常規(guī)耕作不同間作比例試驗中，以玉米凈作為參照，產(chǎn)量平均值表現(xiàn)為M4∶S4＜M2∶S2＜M2∶S4＜Sm，其中凈作玉米產(chǎn)量最高為561.0 kg/畝，其次M2∶S4 模式為539.9 kg/畝，二者產(chǎn)量差異不顯著。M2∶S2、M4∶S4 百粒重有所降低，而M2∶S4 與單作玉米百粒重基本持平。

表1 不同間作比例對玉米產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.2 不同間作比例對大豆產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表2 可知，在常規(guī)耕作不同間作比例試驗中，以大豆凈作為參照， 產(chǎn)量平均值表現(xiàn)為M2∶S2＜M4∶S4＜M2∶S4＜Ss。 其中大豆凈作產(chǎn)量180.0 kg/畝，其次M2∶S4 模式為106.9 kg/畝，產(chǎn)量差異顯著，但M2:S4間作模式下大豆產(chǎn)量較M2∶S2、M4∶S4 2 種間作模式明顯提高。 不同間作比例下大豆標(biāo)準(zhǔn)百粒重與凈作大豆標(biāo)準(zhǔn)百粒重差異不明顯。

表2 不同間作比例對大豆產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.3 不同耕作模式對玉米和大豆產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3 可知，在不同耕作模式試驗中，常M4∶S4的玉米產(chǎn)量為517.0 kg/畝， 免M4∶S4 的玉米產(chǎn)量為521.2 kg/畝，產(chǎn)量差異不明顯。 由表4 可知，常M4∶S4的大豆產(chǎn)量為79.5 kg/畝， 免M4∶S4 的大豆產(chǎn)量為73.1 kg/畝，產(chǎn)量差異不明顯。

表3 不同耕作模式對玉米產(chǎn)量構(gòu)成的影響

表4 不同耕作模式對大豆產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.4 不同種植模式的經(jīng)濟(jì)效益分析

由圖3 可知， 不同間作模式處理常M2∶S2、常M2∶S4、常M4∶S4、免M4∶S4 4 種模式的玉米當(dāng)量比對土地當(dāng)量比（LER）的貢獻(xiàn)率分別為94%、96%、92%、93%，常M2∶S4 模式玉米的貢獻(xiàn)率最大；大豆當(dāng)量比對土地當(dāng)量比的貢獻(xiàn)率依次為38%、59%、43%、40%，其中常M2∶S4 間作模式大豆的貢獻(xiàn)率最大，并且常M2∶S4 模式的土地當(dāng)量比也最大。 由表5 可知，以2022 年玉米價格2.8 元/kg 和大豆6 元/kg 計算，加之政府對大豆玉米帶狀復(fù)合種植補貼約200 元/畝，經(jīng)濟(jì)收益表現(xiàn)為常Ss <常Sm <常M2∶S2 <常M4∶S4 <常M2∶S4。 由圖4 可知，大豆玉米間作M2∶S4 種植模式的經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)為2 353 元/畝。 免耕M4∶S4 與常規(guī)耕作M4∶S4 的經(jīng)濟(jì)收益基本持平， 但免耕節(jié)省滅茬費用約120 元/畝， 免耕M4∶S4 的凈收益要高于常規(guī)耕作M4∶S4。

表5 凈間作下玉米和大豆的經(jīng)濟(jì)效益分析

圖3 玉米和大豆間作模式的土地當(dāng)量比

圖4 凈間作下玉米和大豆的產(chǎn)量及經(jīng)濟(jì)效益

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

在本試驗中， 間作玉米產(chǎn)量均低于凈作玉米產(chǎn)量，據(jù)前人研究在玉米—大豆間作系統(tǒng)中，玉米屬于高位作物，后期受大豆影響較小，但是玉米行距株距的減小增加了玉米植株間的競爭[14]，這與本試驗結(jié)果相符合。

本試驗中， 間作大豆產(chǎn)量顯著低于凈作大豆產(chǎn)量，據(jù)前人研究在玉米—大豆間作系統(tǒng)中，大豆屬于低位作物，受玉米行距的影響較大[11-13,15]，本試驗也印證了這一結(jié)論，所以玉米行距配置是關(guān)鍵。

玉米大豆不同間作模式中的土地當(dāng)量比（LER）E均＞1，說明試驗?zāi)Ｊ街杏衩状蠖归g作表現(xiàn)為總產(chǎn)量優(yōu)勢，并且比凈作增加了32%～55%的貢獻(xiàn)率，提高了土地生產(chǎn)力。 這也印證了作物對空間時間資源利用具有互補效應(yīng), 從而提高了產(chǎn)量和資源利用率[4,16-17]。

從總產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益分析可知， 以M2∶S4 間作模式總產(chǎn)量最高，經(jīng)濟(jì)效益最優(yōu)化，均高于凈作玉米和凈作大豆，在提高土地生產(chǎn)力方面表現(xiàn)最優(yōu)。 所以玉米大豆M2∶S4 間作模式具有一定的應(yīng)用價值。 另外M4∶S4 的常規(guī)耕作和免耕模式的經(jīng)濟(jì)效益基本持平，但是免耕模式投入成本要低于常規(guī)耕作模式，所以凈收益要高于常規(guī)耕作模式。 綜合考慮不同耕作模式下播種質(zhì)量、生態(tài)環(huán)境、化學(xué)防控等直接和間接的影響， 耕作模式對產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響還需要進(jìn)一步試驗求證。

3.2 結(jié)論

本試驗通過玉米大豆間作種植模式對產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響分析，玉米大豆2∶4 間作模式土地生產(chǎn)力最高，具有明顯間作優(yōu)勢，產(chǎn)生更高的經(jīng)濟(jì)效益。免耕模式投入的成本較常規(guī)耕作低， 凈收入具有相對優(yōu)勢。 綜上，玉米大豆帶狀復(fù)合種植2 行∶4 行模式與凈作玉米相比較，玉米總產(chǎn)量基本持平，還多收獲一季大豆， 是適合在黃渤海地區(qū)推廣種植的穩(wěn)產(chǎn)高效復(fù)合種植模式。