红壤旱地玉米大豆间作模式适宜玉米品种筛选

王淑彬，张 鹏，杨文亭，袁培恩，黄国勤

（江西农业大学 作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室/生态科学研究中心，江西 南昌 330045）

【研究意义】玉米作为三大粮食作物之一，是全世界重要的粮食、饲料、经济兼用作物[1]。人均玉米占有量被看作是一个国家人民生活水平和畜牧业发展的重要标准，如何在可持续发展的环境下提高玉米产业的生产力，成为当下急需解决的问题[2]。近年来我国玉米品种的改良，种植技术的改进，病虫草害的综合防治，田间管理措施的优化以及机械化的普及使得玉米的种植面积越来越大[3]。人口、粮食问题日益突出，玉米成为了我国需求量增长最快的粮食之一[4-5]。需求增大意味着需要更多的产量，间作的两种作物所创造的经济价值要比单一作物高很多，产量优势很明显[6]。玉米和大豆都是喜温作物，玉米间作大豆的这一模式代表了禾本科和豆科作物、高矮作物、耗地作物和养地作物之间的搭配[7]，这种玉米间作大豆的模式是利用作物的优势互补作用提高玉米产量常用的一种种植模式。【前人研究进展】Ngwira等[8]研究认为，玉米大豆间作能够促进作物增产，并具有显著的经济效益。刘小明等[9]的研究也表明，玉米大豆带状复合种植与单作相比具有明显的增产效果。【本研究切入点】江西大量的丘陵坡地为玉米的生产带来很大的潜力[10]，并且江西省玉山县、婺源县、上饶县、德兴县、鄱阳县、九江市等县市历史上就是玉米的集中产区[11]。而筛选适宜间作的玉米品种，对于玉米大豆间作模式有重要意义。【拟解决的关键问题】本研究通过对15个玉米品种的性状进行分析，从而筛选出最适宜江西红壤旱地间作的玉米品种，以此提高玉米的产量，满足人们对玉米的需求。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地设在江西省红壤研究所内（116°20′E，28°15′N），该处属中亚热带季风气候，年均降雨量1 537 mm，年蒸发量1 100～1 200 mm。年均气温17.7～18.5℃，最冷月（1月）平均气温为4.6℃，最热月（7月）平均气温为28.0～29.8℃。海拔高度25～30 m，坡度5°，为典型的低丘红壤地区。土质为第四纪红色粘土发育而成的红壤旱地，肥力中等偏低。

1.2 试验设计

1.2.1 试验设计 种植方式为春玉米间作春大豆，单因素随机区组试验，因素为玉米品种，15个处理，重复3次，45个小区，每个小区种2带，带宽2.4 m，带长4 m，小区面积19.2 m2，玉米与玉米、大豆与大豆间行距均40 cm，玉米大豆间行距为60 cm。2行玉米，3行大豆，玉米株距13.8 cm，大豆株距8.3 cm。单位面积（每666.7 m2）玉米密度4 000株，大豆密度10 000株。

1.2.2 供试品种 2017年对12个玉米进行了比较筛选，其中表现较好的品种有，隆平206、苏玉29、郑单1002、掖单13号、吉湘2133、俊达001、敦玉8号等7个品种，2018年在此基础上继续引进了洛单248、浚单29、粟玉2号、新中玉801、滑丰8号、华农18、联创799、登海605等8个适宜当地种植的品种，共计15个品开展间作春玉米品种筛选试验。大豆品种为旱豆1号。

1.2.3 田间管理措施 2018年3月24日拖拉机翻耕耙碎整平，待播。施基肥：有机肥1 500 kg/hm2，三元复合肥420 kg/hm2，撒施后开沟播种。玉米、大豆播种时间为4月10日，开沟条状点播，每穴2～3粒，大豆条状点播。

4月30日第1次除草，5月26日全田中耕、追肥、拥兜、除杂草。4月30日追施苗肥尿素130 kg/hm2，5月28日，全田中耕，玉米追施尿素100 kg/hm2，氯化钾260 kg/hm2，追肥时，肥料撒施到2行玉米之间，然后拥兜。5月1日、5月24日对卷叶虫、灰蟓甲、红蜘蛛、玉米螟等喷施甲氨基阿维菌素苯甲酸盐600 mL/hm2、甲托·甲基硫菌灵150 g/hm2、喷施毒死蜱750 mL/hm2、吡虫啉粉剂300 g/hm2等药剂。

1.2.4 测定项目与方法 玉米形态特征测定在玉米吐丝后10 d，每小区选择5株生长发育一致、健康的植株，测定玉米的株高、穗位高、棒三叶的节间长、棒三叶以上到顶部的节间长以及节数（简称穗上位节间长和穗上位节间数）、穗位上叶夹角（穗位叶上的2片叶的叶夹角，分别为穗上一叶和穗上二叶）、叶面积：采用长宽系数法，单叶叶面积=长×宽×0.75。在拔节期、大喇叭口期、抽雄期、灌浆期（抽雄后20 d）分别测功能叶叶面积。

产量玉米成熟期考察生物量、产量（方法：在玉米成熟期，收获前考察每小区的有效穗，小区实打实收折算实际产量，根据均重法每小区另选取20苞果穗考察穗部性状，包括：穗行数、行粒数、穗长、秃尖长、千粒质量，并计算收获指数）；实测大豆产量，计算产值。

1.3 数据处理

采用Excel 2010软件进行数据整理。

2 结果与分析

2.1 不同玉米品种生育期

由表1可知，各玉米品种出苗整齐，都为播种后的6 d出苗。各玉米品种的拔节期最早的为5月11日，最晚为5月15日，相差4 d。各玉米品种抽雄期时间相差较大，最早的为6月3日，最晚为6月16日，相差13 d。各玉米品种吐丝期最早为6月8日，最晚为6月19日，相差11 d。各玉米品种的成熟期最早为7月22日，最晚为7月29日，相差最多7 d，出苗至成熟的天数为97～104 d，新玉中801最长，为104 d，浚单29、粟玉2号、联创799 3个品种出苗至成熟的天数最短，为97 d。各玉米品种的出苗率均高于80%，介于82%～98.5%，出苗率最高的品种为浚单29，为98.5%。最低的为华农18，为82%。

表1 玉米生育期记载Tab.1 Record of maize growth period

2.2 不同玉米品种吐丝10 d后相关指标

由表2可知，各个品种在吐丝10 d后，株高在199.0～244.5 cm，株型最矮的品种是华农18，为199.0 cm，株型最高的品种是登海605，株高为244.5 cm，株型最高的与最矮的品种呈显著性差异。各品种株高除吉湘2133、苏玉29、敦玉8号、联创799与株高最高的登海605无显著差异外，其他品种与登海605均呈显著性差异。各品种的穗位高在62.9～94.2 cm，穗位最低的品种是郑单1002，为62.9 cm，穗位最高的品种是登海605，为94.2 cm，穗位最高的与最矮的品种呈显著性差异。穗上位节间数在5.3～7.1，穗上位节间数最多的品种为吉湘2133，为7.1，穗上位节间数最少的品种是联创799，为5.3。穗上位节间长在107.0～152.9 cm，穗上位节间最长的品种为登海605，且与10个品种呈显著性差异。穗上位节间最短的品种是粟玉2号，与7个品种有显著性差异。穗位上叶夹角1在21°～32.8°，夹角最大的品种是华农18，为32.8°，与3个品种有显著性差异。夹角最小的品种是新中玉801，为21.0°，与4个品种有显著性差异。棒三叶节间长在50.7～62.3 cm，棒三叶节间最短的品种是郑单1002，棒三叶节间最长的品种是联创799，除与吉湘2133、隆平206、掖单13号、浚单29、俊达001无显著差异外，与其他品种均呈显著性差异。

表2 玉米吐丝10 d后相关指标Tab.2 Relevant indicators of maize after ten days of silking

由此看来，株高最高的登海605与多数品种呈显著性差异。穗位高除隆平206、洛单248、华农18与最矮的品种郑单1002无显著差异外，其他品种与郑单1002差异显著。穗上位节间数除新中玉801、敦玉8号、滑丰8号、登海605与最多的吉湘2133无显著差异外，其他品种与吉湘2133均呈显著性差异。穗上位节间长除吉湘2133、苏玉29、敦玉8号、联创799与登海605无显著差异外，其他品种与登海605均呈显著性差异。穗位上叶夹角1各品种之间差异不大，仅有几个品种之间有显著差异。棒三叶节间长除最长的联创799与最短的郑单1002差异显著外，其他品种间差异不显著。

2.3 不同玉米品种叶面积动态

由图1可知，在拔节期的叶面积指数最高的为浚单29，除与郑单1002、粟玉2号、新中玉801无显著差异，与其他品种均存在显著性差异。在大喇叭口期的叶面积指数最高的为新中玉801，除与吉湘2133、苏玉29、洛单248、掖单13号、滑丰8号呈显著差异，与其他品种均无显著性差异。在抽雄期的叶面积指数最高的为新中玉801，除与敦玉8号、华农18无显著差异，与其他品种均存在显著性差异。在灌浆期的叶面积指数最高的为新中玉801，除与华农18无显著差异，与其他品种均存在显著性差异。排第二的为敦玉8号，第四的是联创799。在成熟期的叶面积指数最高的也为新中玉801，除与敦玉8号、联创799、登海605无显著差异，与其他品种均存在显著性差异。排第二的为联创799，第三的是敦玉8号。由此可见，新中玉801在大喇叭口期后的几个时期叶面积指数均为最高，且与大多数品种叶面积指数呈显著差异。

图1 玉米不同时期叶面积指数动态Fig.1 Leafarea index dynamics of maize at different stages

2.4 不同玉米品种的产量及产量性状

由表3可知，各玉米品种的果穗长在16.8～22.5 cm，果穗最短的品种是浚单29，果穗最长的品种是联创799，除与敦玉8号、华农18无显著差异，与其他品种均存在显著性差异。各个试验品种的果穗粗在4.6～5.2 cm，各个品种之间的果穗粗差距不大，果穗最细的品种是苏玉29，为4.6 cm，果穗最粗的品种是敦玉8号，除隆平206、苏玉29、郑单1002、浚单29、滑丰8号和华农18呈显著差异，与其他品种无显著差异。各品种的秃尖长在2～6 cm，秃尖最长的品种是新中玉801，与其他品种均呈显著性差异。秃尖最短的品种是洛单248，除与苏玉29、郑单1002、新中玉801、联创799呈显著差异外，与其他品种均无显著差异。各品种的穗行数在13.1～16，穗行数最少的品种是隆平206，穗行数最多的品种是新中玉801，除与吉湘2133、洛单248、掖单13号、俊达001、敦玉8号、登海605无显著差异，与其他品种均呈显著性差异。各品种的行粒数在28.6～39.1，行粒数最少的品种是新中玉801，除与隆平206、粟玉2号、敦玉8号、滑丰8号、联创799存在显著差异，与其他品种无显著性差异。行粒数最多的品种是联创799，除与吉湘2133和新中玉801存在显著差异外，与其他品种无显著性差异。各品种的千粒质量在209.0～277.9 g，千粒质量最轻的品种是新中玉801，且与其他品种均呈显著性差异。千粒质量最大的品种是浚单29，除与新中玉801存在显著差异外，与其他品种无显著性差异。各品种的产量在4 411.5～6 219 kg/hm2，产量最高的品种为联创799，为6 219 kg/hm2，其次是登海605，为6 166.5 kg/hm2，仅比产量最高的联创799少52.5 kg/hm2。掖单13号的产量最低。产量最高的品种联创799除与吉湘2133、掖单13号、俊达001、新中玉801和华农18差异显著外，与其他品种无显著性差异。由此可见，产量最高的品种联创799果穗最长，果穗较粗，行粒数最多，千粒质量较大。

表3 成熟期玉米产量性状Tab.3 Yield characters of maize at mature stage

2.5 不同玉米品种下玉米间作大豆的总产量及产值

从表4可知，各玉米品种间作的大豆产量在559.5～807 kg/hm2，对应大豆产量最高的品种是华农18，除与吉湘2133、掖单13号、敦玉8号差异显著外，与其他品种无显著性差异。间作大豆产量最低的品种是吉湘2133，与苏玉29、郑单1002、粟玉2号、滑丰8号、华农18和登海605呈显著差异。各个试验的玉米品种收获的玉米产量和相对应的大豆产量相加后的总产量在5 049～6 933 kg/hm2，总产量最高的品种是联创799，与吉湘2133、掖单13号、俊达001、新中玉801和华农18呈显著差异。其次是登海605，为6 910.5 kg/hm2，仅比品种联创799的总产量少22.5 kg/hm2。掖单13号的产量与其对应大豆的产量的总产量为5 049 kg/hm2，为各个试验品种中收获的总产量最低的。各个试验品种收获后所产生的产值在11 968.5～16 053元，产值最高的是登海605，与吉湘2133、掖单13号、俊达001和华农18呈显著差异。其次是联创799，为16 008元，仅比品种联创799的产值少45元。产值最低的试验品种为吉湘2133，为11 968.5元。

表4 不同玉米品种下间作总产量及产值Tab.4 Total yield and output value of intercropping of different maize varieties

2.6 聚类分析

通过选择影响玉米产量较大的相关指标，选用欧式距离、离差平方和法对玉米株高、出苗率、叶面积指数、穗粒数、产量性状等进行聚类分析，结果如图2所示。当欧式距离为5时，聚类结果将参试品种分为四大类：第一类玉米品种为苏玉29、洛单248、滑丰8号和粟玉2号，表现出较低产量、较低叶面积指数、较高出苗率的特点；第二类玉米品种为吉湘2133、俊达001和掖单13号，表现出最低产量、低叶面积指数、低出苗率；第三类玉米品种为新中玉801、华农18，表现出较低产量、高单株叶面积、高叶面积指数、低出苗率；第四类玉米品种为隆平206和郑单1002、敦玉8号、浚单29、联创799和登海605，表现出最高产量、中等单株叶面积、高叶面积指数、高出苗率的特点。

图2 不同玉米品种的聚类分析Fig.2 Cluster analysis of different maize varieties

3 结论与讨论

3.1 间作模式下不同玉米品种农艺性状及产量差异

玉米产量提高的原因主要是种植密度的增加[12]。适当的种植密度可以提高产量。而间作的种植方式有利于在时间和空间上实现集约化，可以充分利用土地、水、肥等资源[13]，协调作物间的竞争与互补关系，改善群体的通风透光条件，构建生态位互补的作物群体，从而形成高产高效的玉米群体结构。并且有利于提高农业生态系统的作物多样性、系统稳定性和产品多样化[14]。而间作玉米要减少对大豆的影响，要选择株型紧凑的品种，本研究选择的均为紧凑及半紧凑型品种。本研究结果表明，所有参试玉米品种的生育期差异不大，出苗率以浚单29最高，其次为新中玉801。各玉米品种的株高最高的为登海605，与多数品种呈显著性差异。张泉锋等[15]的研究也表明，登海605株高比较高。穗位最高的品种是登海605，穗上位节间最长的品种为登海605，这可能与其株高最高有关系。

叶面积指数是植物光合作用的重要指标，与植株干物质积累和产量密切相关，而植株地上干物质积累又反映作物的生长发育[16]。本研究结果表明，不同玉米参试品种叶面积指数在不同时期表现不一，成熟期叶面积指数最大的为新中玉801，敦玉8号在大喇叭口期后叶面积指数一直排在第1或第2位。联创799在灌浆和成熟期叶面积指数排在第3和第2位。由此可见，产量最高的品种登海605和联创799在后期叶面积指数也较高，这说明玉米的高产与后期叶面积指数有一定关系，叶面积指数越大，光合作用越大，有利于光合有机物的积累。

玉米的产量与单位面积（667 m2）的穗数和穗的性状有关，而穗粗、穗长、穗行数、行粒数等这些穗部性状也决定了单穗的质量，也进一步决定了产量。本研究结果表明，产量最高的品种联创799果穗最长，果穗较粗，行粒数最多，千粒质量比较大。产量较高的登海605果穗较粗，穗行数较多，千粒质量比较大。据何天祥等[17]的研究，登海605千粒质量较大，产量比较高。张泉锋等[13]的研究也表明，登海605产量比较高。说明良好的穗部性状是玉米高产的原因之一，登海605具有较高的行粒数和千粒质量，这可能是它产量高的原因。

综合本人及前人研究结果，间作玉米要保证高产首先要有适宜的株数和穗数，适当的叶面积指数，如抽雄期-灌浆期叶面积指数要保持在5.5以上。还要有良好的穗部性状，如穗要较粗，行粒数要多，千粒质量比较大，要在260 g以上。

3.2 间作模式下不同玉米品种的经济效益

不同的玉米品种间存在着株型、株高等特性方面的差异，所以不同玉米品种类型与大豆间作后，对大豆植株的影响也会各不相同，所以间作大豆的产量也不同。本试验结果表明，参试玉米品种与大豆间作的模式在成熟收获时，各参试玉米品种所对应的大豆产量在559.5～807 kg/hm2，而参试玉米品种收获的玉米产量和相对应的大豆产量相加后的总产量在5 049～6 933 kg/hm2，各参试品种下玉米产量占总产量的84.84%～90.81%，表明玉米产量在总体中具有优势地位，对间作模式整体经济效益的影响显著，而各参试玉米品种收获后所产生的产值在11 968.5～16 053元，其中产值最高的参试品种是登海605，其次是联创799，产值第三的为隆平206。

3.3 适宜南方红壤旱地间作模式的玉米品种

本试验结果表明，从产量及玉米与大豆整体的经济效益来看，适合南方红壤旱地玉米间作大豆模式下适宜的玉米品种有隆平206、联创799和登海605，并且这些玉米品种拥有较高叶面积指数以及较高的出苗率等特点。这几个品种株型紧凑，适宜间作，生育期比较长，可以充分利用当地光热资源。

本文因为只对在间作模式下不同玉米品种进行筛选试验，没有大面积种植，所以结果可能会与大面积种植有一定出入。另外适宜一个地方种植的品种很多，从第一年筛选结果来看，表现好的品种在第二年表现比较差，所以多增加品种筛选结果可能会更准确。