玉米大豆4∶4 间作品种密度配置对农艺、产量性状及经济效益的影响研究

王 贺 孙嘉兴 卜秀艳 付诗文 马天智 杨玲辉 姜 楠

（1.沈阳市乡村振兴发展中心 辽宁沈阳 110034；2.沈阳市农业科学院 辽宁沈阳 110091；3.抚顺市农业特产学校 辽宁抚顺 113123）

近年来，随着我国经济的快速发展，人们的生活水平和消费水平不断提高， 对大豆的需求量也日益增大。 2022 年我国大豆产量达到2 028 万t，同比增长23.7%，大豆播种面积也超过1.5 亿亩，比2021 年增加2 730 万亩，增幅约为21.0%，但大豆的自给率仅占18.5%，还有81.5%的缺口依靠进口。 我国耕地面积有限， 依靠不断增加面积来满足大豆产能需要是不可能的，大幅度提高大豆单产也比较困难，但现阶段可以通过间套作种植模式来提高复种指数，从而扩大大豆种植面积，增加大豆产量。 间套作种植模式是2 种或2 种以上的作物搭配种植的复合群体，在没有增加土地面积的前提下， 通过增加作物播种面积来获得产量效益。 在我国，玉米是第一大作物，种植面积大，覆盖地区广。 玉米秆高，喜光照；大豆秆矮，耐荫蔽，玉米—大豆间套作既有现实意义又有生物学理论基础。 因此，玉米—大豆间套作便成为一种值得探索和研究的种植模式。

针对国内大豆面积增加困难、生产效益低、农户种植积极性不高等问题，本研究通过比较玉米—大豆间作系统中不同玉米品种、大豆密度配置下农艺、产量性状及经济效益等指标，探讨适宜辽沈地区种植的玉米—大豆间作模式，对提高土地利用率、发展大豆产业、增加农民经济效益、改善土壤环境具有重要意义。

1 材料与方法

1.1 供试材料

玉米采用不同熟期的3 个品种， 分别为中晚熟品种优迪769（M1）、中熟品种先玉335（M2）、晚熟品种沈玉21（M3）；大豆选用沈豆5 号。

1.2 试验设计

试验于2020 年5-9 月在沈阳农业科学院院内试验地进行。 采用玉米品种与大豆密度二因素随机区组设计。 设置玉米—大豆间作（MS） 种植模式为4∶4，玉米单作（MM）和大豆单作（SS）作为对照，南北行向种植，每个处理设3 次重复。 玉米种植密度按各品种适宜密度种植， 即优迪769 为5 000 株/亩、先玉335 为4 000 株/亩、沈玉21 为4 500 株/亩。大豆种植密度设置3 个梯度， 分别为7 000 株/亩（S1）、9 000 株/亩（S2）和11 000 株/亩（S3），每穴留苗2 株。小区行长6 m，8 行区，行距0.6 m，小区面积28.8 m2。5 月1 日播种，人工点播，正常田间管理。

玉米不同品种与大豆不同种植密度间作种植组合的试验设计见表1。

表1 玉米品种与大豆种植密度间作种植组合的试验设计

1.3 测定项目及方法

1.3.1 玉米测定项目及方法 玉米成株后选取有代表性的连续3 株测定株高、穗位，成熟后全区收获测产，每个小区选取有代表性的5 个果穗考种，调查性状包括穗长、穗粗、穗行数、百粒重。

1.3.2 大豆测定项目及方法 大豆成熟后及时进行田间收获和室内考种，全区收获测产。 每个小区选择有代表性的3 株考种，调查性状包括株高、茎基粗、首节长、底荚高度、主茎节数、分枝数、每节荚数、每节粒数、单株荚数、单株粒数、单株粒重、百粒重。

1.3.3 计算产量 将小区全部玉米果穗风干后脱粒称量，再折算为14%标准含水量的亩产；大豆产量计算同理，其标准含水量为13.5%。产量计算公式如下：

玉米产量（kg/亩）=小区玉米粒重×（1-玉米籽粒含水量）/（1-14%）/小区面积×667 m2

大豆产量（kg/亩）=小区大豆粒重×（1-大豆籽粒含水量）/（1-13.5%）/小区面积×667 m2

玉米—大豆间作系统产量（kg/亩）=系统内玉米产量+系统内大豆产量

1.3.4 经济效益 物资投入为肥料、 种子和农药的成本，用工投入包括播种、喷药、除草、收获、晾晒的用工成本。 按照大豆收购价格5.50 元/kg、玉米收购价格2.40 元/kg，计算各处理总产量（玉米产量＋大豆产量）、总收益（玉米收入＋大豆收入）、总投入（物资投入＋用工投入）和纯收益（总收益－总投入）。

1.3.5 数据处理 采用Excel 2013 进行数据处理，用DPS 7.05 进行数据统计分析。

2 结果与分析

2.1 间作模式对农艺性状的影响

2.1.1 间作模式对玉米植株农艺性状的影响 由表2可知， 在间作模式处理下不同玉米品种植株的农艺性状均表现不同。 间作玉米与其单作对照相比，株高、穗位高和茎粗的差异均未达到显著水平，从而说明间作模式对玉米植株的农艺性状影响较小。

表2 间作模式处理下玉米植株农艺性状的比较

2.1.2 间作模式对大豆植株农艺性状的影响 大豆成熟后进行了农艺性状调查， 考察指标主要包括株高、茎基粗、首节长、底荚高度、有效分枝数和主茎节数等（表3）。方差分析结果表明，株高、茎基粗和有效分枝数受大豆种植密度影响差异显著， 随种植密度的增加大豆株高有增加趋势， 底荚高度仅在单种模式下有增加的趋势， 茎基粗和有效分枝数有下降的趋势；间作大豆较单作大豆底荚高度有所增加；大豆首节长和和主茎节数各处理间无显著差异。

表3 间作模式处理下大豆植株农艺性状的比较

2.2 间作模式对产量性状的影响

2.2.1 间作模式对玉米产量性状的影响 由表4 可知，不同玉米品种间各产量性状表现不同；同一玉米品种间作处理与其单作对照相比，穗长、穗行数、穗粗和百粒重的差异均未达到显著水平， 从而说明玉米—大豆间作模式对玉米的产量性状影响较小。

表4 间作模式处理下玉米产量性状的比较

2.2.2 间作模式对大豆百粒重的影响 由表5 可知，当密度增大时，大豆在单作模式下，百粒重有减小趋势，而在间作模式下，百粒重有增加趋势，但不同密度百粒重均值表现为无显著影响； 与单作大豆相比，玉米—大豆间作模式下大豆百粒重有所增加；大豆间作不同玉米品种，大豆百粒重无显著差异。

表5 不同模式下大豆百粒重的比较（单位：g）

2.3 间作模式产量及经济效益分析

2.3.1 间作模式的作物产量 在玉米—大豆间作模式下，大豆密度变化对大豆产量、玉米产量及玉米—大豆间作系统产量均无显著影响。 不同间作玉米品种变化对大豆产量、 玉米产量及玉米—大豆间作系统产量均有显著影响， 其中当间作玉米品种为M1时，大豆产量最高；间作玉米为M2 时，玉米产量及系统产量最高（表6）。

表6 不同玉米品种和大豆密度对作物产量的影响（单位：kg/亩）

2.3.2 间作及单作模式下作物经济效益分析 测产结束后， 对试验各处理产量及经济效益进行了统计分析， 结果产量表现为玉米单作＞玉米—大豆间作＞大豆单作， 玉米单作产量中MM2 处理产量最高，间作产量中M2S2 处理产量最高，大豆单作中SS3 处理产量最高； 玉米单作总收益和纯收益明显高于间作和大豆单作， 其中MM2 处理总收益和纯收益最高，分别为1 768.81 元/亩和1 442.81 元/亩；间作和大豆单作各处理中，M2S2 处理总收益和纯收益最高比总收益最低的SS2 处理高14.4%， 比纯收益最低的M3S3 处理高16.8%（表7）。

表7 间作及单作模式下各处理产量及经济效益比较

3 讨论与结论

间作会对玉米及大豆的产量和农艺性状有很大影响，这些影响程度因品种的不同而具有很大差异[1]。在玉米—大豆间作系统中，玉米环境有所改善，农艺性状变优，而大豆环境变差，农艺性状指标下降[2]。 本研究表明，在玉米—大豆间作模式中，相同玉米品种各处理的株高、穗位高、茎基粗、穗长、穗行数、穗粗、百粒重和产量均无显著差异， 从而说明间作模式中大豆的密度变化对玉米的生长发育没有明显影响；樊海潮等[3]的研究表明，随着种植密度增加，大豆株高和底荚高度逐渐升高，而主茎节数、茎粗和有效分枝数逐渐降低。 本研究表明，在玉米—大豆间作模式下，随着大豆种植密度增加，大豆株高逐渐升高，而茎基粗和有效分枝数逐渐降低；王甜[4]的研究表明，间作大豆比单作大豆百粒重增加。 本研究结果表明，与单作大豆相比，间作大豆百粒重有所增加，而间作各处理间大豆的百粒重并无明显差异。

有研究表明，在玉米—大豆间作模式中，玉米对大豆产生的荫蔽会使得大豆单株产量性状及其产量降低[5]。 在本研究中，间作模式下大豆受到相邻高秆作物玉米的荫蔽后， 使间作大豆产量较相同面积单作大豆降低42.3%，但间作玉米产量却比相同面积单作大豆高297.3%， 最终玉米—大豆间作产量比大豆单作产量高127.5%。 间作模式所形成的经济效益是评价其优劣的重要指标之一[6]。 本研究表明，玉米—大豆间作系统纯收益与单作大豆基本持平， 但仍远低于单作玉米。 在不同间作处理中，M2S2 处理（玉米品种：先玉335，大豆密度：9 000 株/亩）的纯收益最高，为1 277.07 元/亩，比玉米单作处理中纯收益最低的MM1 处理（优迪769）低7.1%。 因此，为了在增加大豆种植面积的同时， 保证玉米—大豆间作的经济效益不低于原种植模式， 间作品种的选配和密度的设置应从有益于玉米和大豆两者皆高产稳产等多方面综合考虑。

品种选配是玉米—大豆间作模式的关键技术，适宜间作的玉米品种应选择耐密、抗倒、中矮秆、株型紧凑或半紧凑的高产品种， 大豆应选择耐阴、抗倒、抗病、株高适中、高产优质品种。 在本研究中，由于未采取扩间增光、缩株保密技术，导致玉米—大豆间作系统产量、经济效益均低于玉米单作，但根据试验结果的综合分析，玉米品种优迪769、先玉335、沈玉21 均为株型收敛、抗倒伏，且玉米—大豆间作有降低其株高、穗位的趋势，这样也减小了玉米对大豆的荫蔽影响， 从而有利于大豆的生长， 也是进行玉米—大豆间作的适合品种。

除采用适宜间作模式的良种外， 运用综合措施也是确保玉米、大豆双丰收的关键，如精量播种、精准施肥、化学控旺、病虫害防治等环节，确保苗全、苗齐、苗壮，做到合理促控，达到壮而不旺。 另外，保持合理的复合群体结构也是夺取玉米、 大豆双丰收的重要举措。