玉/豆间作模式下幅宽和玉米密度配置优化研究

代希茜，詹和明，赵银月，王铁军

(云南省农业科学院粮食作物研究所，云南 昆明 650205)

【研究意义】玉米-大豆间作能够充分利用各种农业资源, 实现土地、养分和光热资源在时间和空间上的集约化利用[1-3]。与单作种植相比, 具有明显的复合产量优势，在生产中占有重要地位[4-5]。但玉米-大豆间作模式产量潜能的充分发挥需要合理的田间配置。【前人研究进展】王竹[6-7]等研究指出，较大幅宽和紧凑型玉米下大豆的干物质积累量较大，叶面积指数和比叶质量较高,碳氮代谢变化有利于产量形成；林绍森[8]等研究表明，玉米密度增加会导致间作大豆光合速率明显下降。朱星陶等[9]、孔德平等[10]、韦柳佳等[11]研究表明，玉/豆间作行比及株距对大豆产量影响显著。由此可见，玉/豆间作下，种植幅宽和玉米密度会导致大豆光合速率、干物质积累及叶面积指数等生理指标发生改变，对玉米、大豆产量形成尤为重要。【本研究切入点】但是，关于玉/豆间作体系下，幅宽和玉米密度对大豆产量和产量构成因素的研究还未见报道。【拟解决的关键问题】本试验通过玉米/大豆间作幅宽和玉米种植密度组合，着重研究间作体系下玉米、大豆的产量形成，初步明确获得复合高产的最佳配置，为玉米/大豆间作高产高效栽培提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2015年5-10月在云南省农业科学院科研试验基地进行，位于云南省昆明市嵩明县小街镇，北纬25°21′28′′，东经103°6′43′′，海拔1920 m。土壤为红壤，肥力中等，前茬种植小麦。

1.2 试验材料

供试玉米品种为云瑞47(半紧凑型)，大豆品种为滇豆7号(半紧凑型)。玉米品种和大豆品种均为云南省农业科学院粮食作物研究所选育。

1.3 试验设计

研究采用二因素裂区设计，主处理为幅宽，副处理为玉米种植密度。幅宽分别为W1：1.8 m、W2：2 m；玉米种植密度分别为D1：5万株/hm2、D2：5.5万株/hm2、D3：6万株/hm2。共6个处理，每处理3个重复，每个重复3幅。每幅种植2行玉米2行大豆，宽窄行种植，窄行40 cm，宽行分别为1.4和1.6 m。

试验材料于2015年5月15日同时播种，10月5日统一收获。大豆种植密度为13万株/hm2，每穴留苗2株，穴距根据2种幅宽分别为16.5 cm(W1)、14.8 cm(W2)；玉米穴距根据2种幅宽和3种玉米种植密度，分别为43 cm(W1D1)、39 cm(W1D2)、35 cm(W1D3)、39 cm(W2D1)、35 cm(W2D2)、31 cm(W2D3)。底肥施复合肥224.9 kg/hm2，玉米5～6叶期追施尿素，施肥量224.9 kg/hm2；玉米9～11叶期追施尿素，施肥量374.8 kg/hm2。

1.4 调查测定项目

大豆在每重复中间幅连续选取无边际效应植株10株(每行5株)进行考种，调查主茎有效荚数、主茎秕荚数、主茎粒数、分枝有效荚数、分枝秕荚数、分枝粒数、单株产量等产量构成因素。将各处理完整的一带用于测定实产，待籽粒成熟时，完整收割这一带的所有大豆植株，分别脱粒称重，调查记录实际占地面积，并计算单位面积产量。

玉米在每重复中间幅连续选取无边际效应植株10株，取单果穗考种，调查穗长、秃尖、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重、单穗干重等产量构成因素。将各处理完整的一带用于测定实产，待籽粒成熟时，完整收割这一带的所有玉米植株，分别脱粒称重，调查记录实际占地面积，计算单位面积产量。

1.5 数据统计与分析

采用Excel进行数据整理与分析；采用SAS 9.1.3进行方差分析和多重比较。

2 结果与分析

2.1 幅宽和玉米密度对玉米、大豆及复合产量的影响

由表1可见，幅宽和玉米密度对玉米、大豆及复合产量的影响显著，对大豆产量的互作效应显著。

表1 不同幅宽和玉米密度下的玉米、大豆产量及复合产量

注：W：幅宽对大豆产量、玉米产量和复合产量的影响；D：密度对大豆产量、玉米产量和复合产量的影响；W×D：幅宽和密度互做对大豆产量、玉米产量和复合产量的影响；同一列或同一行的不同小写字母表示差异达0.05显著水平；NS表示不显著；*表示在0.05水平上差异显著。下同。

Notes： W: The effect of planting width on maize yield, soybean yield and the total yield of maize and soybean; D: The effect of density on maize yield, soybean yield and the total yield of maize and soybean; W×D: The effect of planting width and density interaction on maize yield, soybean yield and the total yield of maize and soybean; Values followed by different letter within each column or line were significantly different at 0.05 level; NS indicated no significance; * indicated significant difference at 0.05 levels. The same as below.

表2 不同幅宽和玉米密度下的玉米产量构成因素

注：W：幅宽对玉米产量构成因素的影响；D：密度对玉米产量构成因素的影响；W×D：幅宽和密度互做对玉米产量构成因素的影响。

Note： W: The effect of planting width on yield components of maize; D: The effect of density on yield components of maize, W×D: The effect of planting width and density interaction on yield components of maize.

增加幅宽可以提高玉米、大豆产量，玉米、大豆产量均以2 m幅宽(W2)处理最高，与1.8 m幅宽(W1)相比分别高4.1 %和12.4 %。进一步分析不同幅宽下各玉米密度间玉米、大豆产量变化，在不同幅宽下，随着玉米密度增加，玉米产量显著增加，大豆产量显著降低。其中2 m幅宽(W2)下，玉米产量以高密度处理(D3)最高，比中密度(D2)和低密度(D1)处理分别高3.5 %、12.2 %；大豆产量以低密度(D1)最高，比中密度(D2)和高密度(D3)分别高20.1 %、29.2 %。增加幅宽显著提高了复合产量，以2 m幅宽处理(W2)为最高，平均产量为8929.7 kg/hm2，比1.8 m幅宽处理(W1)高5.1 %；各玉米密度间以高密度(D3)产量较高，其中在2 m幅宽(W2)下，高密度(D3)比中密度(D2)和低密度(D1)分别高2.2 %和5 %。

2.2 幅宽和玉米密度对玉米、大豆产量构成因素的影响

2.2.1 幅宽和玉米密度对玉米产量构成因素的影响 增加玉米种植密度会加剧玉米株间竞争，但加大幅宽可以提高边际效应、缓解竞争(表2)。各密度间以低密度处理(D1)产量构成因素表现最好，幅宽以2 m处理(W2)较好。其中，2 m幅宽低密度(W2D1)处理玉米穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重、单穗干重最大，秃尖率最低，分别为16.8 cm、5.1 cm、16行、37.3个、266.6 g、162.1 g和3.6 %。

2.2.2 幅宽和玉米密度对大豆产量构成因素的影响 幅宽和玉米密度对间作大豆单株结荚数、单株粒数有显著影响，特别对单株粒数的互做效应显著(表3)。加大幅宽降低间作玉米种植密度可以提高大豆单株结荚数和单株粒数，各密度间以低密度处理(D1)最高，幅宽以2 m(W2)最高，其中2 m幅宽低密度处理(W2D1)单株荚数最高达20.3个，比1.8 m幅宽高密度(W1D3)处理多36.2 %；荚粒数达48.4个，比1.8 m幅宽高密度(W1D3)处理多46.7 %。幅宽和玉米密度对百粒重没有显著影响，百粒重变化趋势与单株结荚数和荚粒数相反，各密度间以高密度处理(D3)较高，幅宽处理以1.8 m幅宽(W1)较高。

表3 不同幅宽和玉米密度下的大豆产量构成因素

注：W：幅宽对大豆单株结荚数、单株粒数和百粒重的影响；D：密度对大豆单株结荚数、单株粒数和百粒重的影响；W×D：幅宽和密度互做对大豆单株结荚数、单株粒数和百粒重的影响；**表示在0.01水平上差异显著。

Note： W: The effect of planting width on pods per plant, seeds per plant and weight of 100-seed; D: The effect of density on pods per plant, seeds per plant and weight of 100-seed; W×D: The effect of planting width and density interaction on pods per plant, seeds per plant and weight of 100-seed; ** indicated significantly different at 0.01 levels.

表4 不同幅宽和玉米密度下的大豆主茎结荚数与分枝结荚数

注：W：幅宽对主茎结荚数和分枝结荚数的影响；D：密度对主茎结荚数和分枝结荚数的影响；W×D：幅宽和密度互做对主茎结荚数和分枝结荚数的影响。

Note： W: The effect of planting width on pods on main stem and branch; D: The effect of density on pods on main stem and branch, W×D: The effect of planting width and density interaction on pods on main stem and branch.

表5 不同幅宽和玉米密度下的大豆主茎粒数与分枝粒数

注：W：幅宽对主茎粒数和分枝粒数的影响；D：密度对主茎粒数和分枝粒数的影响；W×D：幅宽和密度互做对主茎粒数和分枝粒数的影响。

Note： W: The effect of planting width on seeds on main stem and branch; D: The effect of density on seeds on main stem and branch, W×D: The effect of planting width and density interaction on seeds on main stem and branch.

2.2.3 幅宽和玉米密度对大豆主茎与分枝产量构成因素的影响 幅宽和玉米密度对分枝结荚数影响显著，但对主茎结荚数无显著影响(表4)。各密度处理间以低密度处理(D1)最高，幅宽以2 m(W2)最高，其中2 m幅宽低密度处理(W2D1)分枝荚数最高达8.6个，比1.8 m幅宽高密度(W1D3)处理多2.2倍。

幅宽和玉米密度对分枝粒数影响显著，但对主茎粒数无显著影响(表5)。分枝粒数变化趋势与分枝荚数一致，各密度处理间以低密度处理(D1)最高，幅宽以2 m(W2)最高，其中2 m幅宽低密度处理(W2D1)分枝荚数最高达15.2个，比1.8 m幅宽高密度处理(W1D3)多2.5倍。由此可见，单株结荚数、单株粒数、产量的变化主要受分枝粒数影响，变化趋势与分枝荚粒数一致，以2 m幅宽低密度处理(W2D1)最高，1.8 m幅宽高密度处理(W1D3)最低。

3 讨 论

大量的研究表明，玉米-大豆间作能更好的利用自然资源，可以获得综合高产[12-13]。但玉米、大豆高产潜力的充分发挥，科学合理的田间配置是基础保障。对于高位作物玉米，种植密度是影响实际产量最敏感的因素之一[14]。王楷等[15]研究表明，玉米在较低密度下可通过充分发挥单株产量潜力实现高产，而在较高密度下通过发挥群体生产潜力实现高产。当过分密植，群体产量增加难以弥补单株产量减少，玉米产量表现出随种植密度增加而减小，产量变化与密度呈抛物线关系。本研究中，随着玉米密度增加，玉米群体产量呈增加趋势，而单株产量呈减少趋势，产量构成因素表现为穗长、穗粗、穗行数、行粒数、千粒重、单穗干重减少，秃尖率上升，这与王楷等[15]和雍太文等[16]的研究结果一致。但玉米产量与密度呈线性变化而不是抛物线变化，可能密度设置没有达到试验材料云瑞47的极值，其高产密度可能为6万株/hm2或以上。而适当的增加幅宽能缓解单株竞争，加强边际效应，有利于玉米产量形成，这与赵建华等[17]研究结果一致。总体呈现2 m幅宽、玉米密度6万株/hm2处理(W2D3)玉米产量最高。

对于底层作物大豆，可适当增加幅宽、降低间作玉米密度，减少荫蔽效应，提高光能利用率，改善群体生长环境取得高产[2, 18]。研究结果表明，随着玉米密度增加，大豆单株结荚数、单株粒数显著减少，最终导致大豆产量降低，与吴兰[19]研究结果一致。从不同幅宽间来看，增加幅宽可显著提高大豆单株粒数，与陈圣伦[20]研究结果一致。对大豆产量水平分布研究发现，大豆单株荚数、单株粒数集中在主茎上，但其变化主要受分枝调控，与翟云龙等[21]研究结果一致。研究结果以2 m幅宽、玉米密度5万株/hm2处理(W2D1)大豆产量表现最好。

不同幅宽和玉米密度对玉/豆间作模式下复合群体的产量影响差异大，其中以2 m幅宽、玉米密度6万株/hm2处理(W2D3)的复合群体产量最高，实现了复合高产。

4 结 论

玉米密植(D3)会导致大豆产量降低，但增加幅宽能促进大豆产量形成。综合考虑玉米和大豆的产量，2 m幅宽(W2)和密植(D3)有利于玉米产量和玉豆间作体系总产的提高。

[1]崔 亮, 苏本营, 杨 峰, 等. 带状套作大豆群体冠层光能截获与利用特征[J]. 中国农业科学, 2015(1):43-54.

[2]李 植, 秦向阳, 王晓光, 等. 大豆/玉米间作对大豆叶片光合特性和叶绿素荧光动力学参数的影响[J]. 大豆科学, 2010(5):808-811.

[3]高 阳, 段爱旺, 刘祖贵, 等. 单作和间作对玉米和大豆群体辐射利用率及产量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2009(1):7-12.

[4]唐劲驰, Ismael A. Mboreha, 佘丽娜, 等. 大豆根构型在玉米/大豆间作系统中的营养作用[J]. 中国农业科学, 2005(6):1196-1203.

[5]MAO L, ZHANG L, ZHANG S, et al. Resource use efficiency, ecological intensification and sustainability of intercropping systems[J]. Journal of Integrative Agriculture, 2015(8):1542-1550.

[6]王 竹, 杨文钰, 伍晓燕, 等. 玉米株型和幅宽对套作大豆初花期形态建成及产量的影响[J]. 应用生态学报, 2008(2):323-329.

[7]王 竹, 杨文钰. 玉米株型和幅宽对套作大豆碳氮代谢及产量的影响[J]. 中国油料作物学报, 2014(2):206-212.

[8]林绍森, 唐永金. 玉米密度、行距和穴距对间作大豆光合速率的效应分析[J]. 大豆科学, 2007(2):149-153.

[9]朱星陶, 陈佳琴, 谭春燕, 等. 玉米与大豆“1∶2”间作种植的株行距优化配置研究[J]. 大豆科学, 2014(1):35-40.

[10]孔德平, 黄素芳, 闫旭东, 等. 玉米—大豆合理间作模式研究[J]. 河北农业科学, 2010(1):1-2.

[11]韦柳佳, 黄 莉, 张雅琼, 等. 玉米/大豆间作模式及效应分析[J]. 西南农业学报, 2013(1):67-72.

[12]杨文钰, 雍太文, 任万军, 等. 发展套作大豆,振兴大豆产业[J]. 大豆科学, 2008(1):1-7.

[13]高 阳, 段爱旺, 邱新强, 等. 玉米/大豆间作条件下作物生物量积累模型[J]. 中国生态农业学报, 2010(5):965-968.

[14]Grassini P, Thorburn J, Burr C, et al. High-yield irrigated maize in the Western US Corn Belt: I. On-farm yield, yield potential, and impact of agronomic practices[J]. Field Crops Research, 2011,120(1):142-150.

[15]王 楷, 王克如, 王永宏, 等. 密度对玉米产量(>15 000 kg·hm-2) 及其产量构成因子的影响[J]. 中国农业科学, 2012,45(16):3437-3445.

[16]雍太文, 杨文钰, 向达兵, 等. 玉/豆套作模式下玉米播期与密度对大豆农艺性状及产量的影响[J]. 大豆科学, 2009(3):439-444.

[17]赵建华, 孙建好, 李 隆, 等. 改变玉米行距种植对豌豆/玉米间作体系产量的影响[J]. 中国生态农业学报, 2012(11):1451-1456.

[18]王 竹, 杨继芝, 杨文钰. 套作模式下玉米播期和密度对后作大豆茎叶形态及产量的影响[J]. 西南农业学报, 2014(2):549-554.

[19]吴 兰. 密度、带型与播差期对玉米间作大豆产量及品质的影响研究[D]. 贵阳:贵州大学, 2007.

[20]陈圣伦. 玉/豆套作模式的群体配置技术及其对大豆的效应研究[D]. 雅安：四川农业大学, 2008.

[21]翟云龙, 章建新. 密度对超高产春大豆叶粒空间分布的影响研究[J]. 新疆农业科学, 2005(1):5-8.