大豆延期播种提高棉花-大豆间作系统生产力

摘要：【目的】研究适当推迟大豆播种时间对棉花-大豆间作系统生产力的影响。【方法】于2022年和2023年在山东省临清市开展大田试验，设置棉花单作（CM）、早播大豆单作（ESM）、晚播大豆单作（LSM）、棉花与早播大豆间作（C||ES）和棉花与晚播大豆间作（C||LS）共5个处理，比较研究了不同处理的植株农艺性状、叶面积指数、群体光合速率、作物产量、收获指数和土地当量比（land equivalent ratio， LER）等指标。【结果】间作利于减少吐絮期棉花单株烂铃数。与CM和C||ES处理相比，盛铃期和吐絮期C||LS处理的棉花叶面积指数显著提高，盛蕾期、盛花期和盛铃期C||LS处理的平均群体光合速率显著增大。C||LS处理的籽棉产量比CM处理显著提高11.8%～13.5%，其中边行籽棉产量显著提高21.4%～23.5%；比C||ES处理显著提高6.4%～9.4%，其中边行的籽棉产量显著提高12.9%～14.8%。C||LS处理的棉花生物产量比CM和C||ES处理分别提高14.6%～18.1%和8.1%～8.6%，其中边行棉花生物产量分别提高22.9%～31.3%和11.9%～21.2%。不同处理间棉花的收获指数无显著差异。不同处理的大豆产量表现为C||ES＞C||LS＞ESM＞LSM。早播大豆的生物产量高于晚播大豆。C||LS处理的大豆收获指数最大。C||LS处理的LER比C||ES处理显著提高4.8%。【结论】适当推迟大豆播种期能够缓解棉花-大豆间作系统中大豆对棉花的竞争，进而提高棉花-大豆间作系统的生产力。

关键词：棉花；大豆；间作；播期；土地生产力；种间竞争；产量

Delayed sowing of soybean improved productivity of the cotton-soybean intercropping system

Ding Kedong1#， Li Rui2， 3#， Lü Qingqing1#， Zhang Yanjun2， Li Zhenhuai2， Xu Shizhen2， Zhang Dongmei2， Dai Jianlong2， Li Cundong1*， Dong Hezhong1， 2*

（1. College of Agronomy， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071001， China; 2. Institute of Industrial Crops， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China; 3. Talent Training School of Wucheng County， Shandong， Dezhou， Shandong 253300， China）

Abstract： [Objective] This study aims to investigate the effect of proper postponement of soybean sowing on the productivity of cotton-soybean intercropping system. [Methods] Field experiments were conducted in Linqing City， Shandong Province in 2022 and 2023， and five treatments were set up： cotton monoculture （CM）， early-sown soybean monoculture （ESM）， late-sown soybean monoculture （LSM）， cotton intercropped with early-sown soybean （C||ES）， and cotton intercropped with late-sown soybean （C||LS）. Various agronomic traits， leaf area index （LAI）， canopy photosynthetic rate （CAP）， crop yield， harvest index， and land equivalent ratio （LER） were compared among the treatments. [Results] Intercropping is beneficial to reduce the number of rotten bolls per cotton plant at the boll-opening stage. Compared with CM and C||ES treatments， cotton LAI of C||LS at the peak boll-setting stage and boll-opening stage were significantly increased， and the average CAP of cotton under C||LS treatment at the peak squaring stage， peak flowering stage， and peak boll-setting stage were significantly increased. Compared with CM， seed cotton yield of C||LS treatment significantly increased by 11.8%-13.5%， and significantly increased by 21.4%-23.5% in the border row. Compared with C||ES treatment， seed cotton yield of C||LS treatment showed a significant increase of 6.4%-9.4%， with a significant increase of 12.9%-14.8% in the border row. Compared with CM and C||ES treatments， the biological yield of C||LS treatment was increased by 14.6%-18.1% and 8.1%-8.6%， respectively; with an increase of 22.9%-31.3% and 11.9%-21.2% in the border row， respectively. There was no significant difference in harvest index among different treatments. Soybean yield under different treatments was as follows： C||ES gt; C||LS gt; ESM gt; LSM. The biological yield of early sowing soybean was higher than that of late sowing soybean. The soybean harvest index of C||LS treatment was the highest. The LER of C||LS treatment was significantly increased by 4.8% compared with that of C||ES treatment. [Conclusion] Properly delaying the sowing date of soybean can alleviate soybean' competition with cotton in the intercropping system， thereby enhancing the overall productivity of the cotton-soybean intercropping system.

Keywords： cotton; soybean; intercropping; sowing date; land productivity; interspecific competition; yield

棉花作为全球重要的天然纤维作物，不仅是纺织工业的主要原料，也是重要的植物油和蛋白来源[1]，棉花秸秆还可以用作培养大球盖菇等菌菇的基质[2-3]，因此棉花产业在国民经济中占有重要地位。然而，随着粮棉油争地问题的日益突出，近年来棉花的种植面积明显下降。目前黄河流域和长江流域的棉花种植面积已大幅缩减，生产规模不断萎缩[4]。大豆是重要的粮油兼用作物，是人类优质蛋白的重要来源[5]。近年来，面对国内玉米、水稻等优势作物的竞争，农民种植大豆的积极性下降，同时我国大豆高度依赖进口，面对当前世界的复杂局面，扩大大豆种植面积，提高大豆自给率已经迫在眉睫[6-7]。棉花、大豆间作是缓解作物争地矛盾[8]、扩大棉花和大豆种植面积的有效途径之一。研究表明，与单作相比，间作可以提高土地生产力，节省16%～29%的土地和19%～36%的氮磷肥[9]，还可以缓解病虫危害[10-11]，改善土壤环境。棉花与豆科作物间作不仅可以提高2种作物的产量，而且在很大程度上能缓解棉花与油料作物的争地矛盾[12-14]。

在间作系统中，作物共生期的长短影响种间竞争力。研究表明，相对较短的共生期能通过降低物种之间的竞争并增加补偿效应来提高间作体系的净产量优势[15]。共生期越长，时间生态位差异（temporal niche difference， TND）越小[16]。而土地当量比（land equivalent ratio， LER）和净效应会随着TND的增大而增加[17-18]。在间作系统中调整作物播种时间，可以改变2种作物的共生期，进而缓解种间竞争。目前，关于棉花和大豆间作共生期的研究报道还比较少。因此，本研究在山东省临清市开展大田试验，从推迟大豆播期、改变2种作物共生期的角度出发，对不同间作和单作种植模式下棉花的农艺性状、棉花和大豆的叶面积指数（leaf area index， LAI）、群体光合速率、产量性状等指标进行测定分析，为棉花和大豆间作模式在当地及类似生态区的推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

大田试验于2022年和2023年在山东省农业科学院临清试验站（36°8′17″N，115°1′32″E）进行。试验地为砂壤土，前茬作物为棉花。2022年春季播种前0～20 cm土层土壤容重为1.42 g·cm－3，pH为7.4，含有机质13.28 g·kg－1、碱解氮42.37 mg·kg－1、有效磷18.72 mg·kg－1、速效钾143.95 mg·kg－1。2022年和2023年，试验区4－10月的降水量和温度情况见附图1。2022年的降水量集中在7月和10月，2023年的降水量集中在7月和8月，2年的温度差异不大。

1.2 试验设计

共设置5个处理：棉花单作（CM）、早播大豆单作（ESM）、晚播大豆单作（LSM）、棉花与早播大豆间作（C||ES）、棉花与晚播大豆间作（C||LS）。

CM：采用76 cm等行距种植，穴播，穴距19 cm，每穴5～8粒，地膜覆盖。2叶期定苗，每穴留1株，棉花密度为70 000株·hm－2。

ESM和LSM：采用条播，行距45 cm，株距13～14 cm，密度为150 000株·hm－2。

C||ES和C||LS：采用4-5式间作模式（4行棉花5行大豆）。棉花采用76 cm等行距种植，地膜覆盖，幅宽3.04 m；大豆采用45 cm等行距种植，幅宽2.25 m，棉花大豆间距60.5 cm（附图2）。间作棉花和间作大豆与单作的株距和密度（皆按实际占地面积计算）相同。

供试棉花材料为中熟品种K836，大豆品种为春豆1号。2022年：棉花于4月22日播种，先后于9月15日、9月30号和10月20日收获；5月4日早播大豆播种，9月10日收获；5月25日晚播大豆播种，9月25日收获。2023年：棉花于4月26日播种，9月17日第1次收获，9月30日第2次收获，10月20日第3次收获；5月5日早播大豆播种，9月12日收获；5月28日晚播大豆播种，9月25日收获。试验田为南北方向种植，采用随机区组设计，3次重复，每个小区面积为68.9 m2（13 m×5.3 m）。

棉花在盛蕾期施复合肥（N、P2O5、K2O质量分数均为15%，下同）1 050 kg·hm－2，之后不再施肥。现蕾后去叶枝，7月15日（盛花期）打顶。病虫草害防治、灌溉等按当地常规棉田管理。大豆在播种前施复合肥600 kg·hm－2作基肥，之后不再追肥。大豆初花期喷施5%烯效唑（根据大豆的长势调整用量）进行化学调控防倒伏，其他管理同当地常规大田。

1.3 测定项目和方法

1.3.1 农艺性状。棉花的开花期、结铃期和吐絮期，分别在每个小区植棉区的边行（外侧2行）、内行（内侧2行）选取10～20株棉花，调查农艺性状。开花期测定棉花的株高，调查单株果枝数；结铃期调查单株果枝数、成铃（棉铃直径≥2 cm，下同）数、幼铃（棉铃直径＜2 cm，下同）数；吐絮期，调查单株成铃数、幼铃数、烂铃数和吐絮铃数。

1.3.2 LAI和群体光合速率。在棉花的开花期、盛铃期和吐絮期，大豆的开花期、结荚期和鼓粒期，每个小区选取3株长势一致且具有代表性的植株，将叶片剪下用LI-3000叶面积仪（美国LI-COR公司）测定叶面积，然后根据单株叶面积与密度计算LAI。

在棉花的盛蕾期、盛花期、盛铃期，大豆的开花期、结荚期和鼓粒期，挑选晴朗、无云、无风的天气，用LI-6400便携式光合测定仪（美国LI-COR公司）与密闭式同化箱法测定棉花和大豆的群体光合速率。同化箱的体积根据不同生育时期的株高来确定，同时在箱体内安装2个风扇用于流通气体，箱体外部使用透明的塑料薄膜（质地较硬）进行封闭处理。在每个小区的边行和内行均随机选取3株棉花（4株大豆）于同化箱中，用土将塑料薄膜四周填埋压实，形成1个密闭空间，在塑料薄膜对应面的上下分别插入仪器的气体导管，箱体内的CO2气体含量稳定下降后开始测定，测量时间为3 min，仪器每5 s会自动获得1个数据。利用所得数据按照以下公式计算群体光合速率[19-23]：

CAP＝×（1）

式中，CAP（canopy apparent photosynthesis， μmol·m－2·s－1）用来指代群体光合速率；V、S分别为同化箱的体积（m3）和底面积（m2），Pa为同化室内大气压（kPa），R为理想气体常数（8.3×10－3 m3·KPa·mol－1·K－1），T0为同化箱内的初始温度（℃），？鄣c/？鄣t为同化箱内的CO2含量随时间变化的斜率。

1.3.3 产量性状。收获前，每个小区用绳子圈出6.67 m2的样点（包括4行棉花或5行大豆）用于计产。分别收获边行（外侧2行）、内行（中间2行或中间3行）的棉花和大豆。

棉花分3次收获，在第1次收获前调查每个样点中所有的棉铃数，计算单位面积铃数，将每次收获的籽棉晾晒后称量，根据3次产量之和计算籽棉产量。每次收获时每小区随机采收50个棉铃（上部棉铃15个、中部棉铃20个、下部棉铃15个），混合装袋，晒干后测定铃重；然后轧花，计算衣分。棉花收获后，在边行和内行分别拔出10株棉花，晒干后称量得到棉柴产量，计算生物产量（棉柴产量＋籽棉产量）和收获指数（籽棉产量/生物产量）。

大豆一次性收获（每行单收），计算大豆籽粒的产量。同时随机选取10 株，调查结荚数、每荚粒数和百粒重，根据结荚数和密度计算大豆荚密度；将大豆连根拔起自然风干后测定秸秆产量，计算生物产量（大豆秸秆产量＋籽粒产量）和收获指数（籽粒产量/生物产量）。

1.3.4 LER。LER表示间作条件下单位面积土地的生产力相较于单作的优势[13]。其计算公式为：

Pc＝Yic/Ymc（2）

Ps＝Yis/Yms（3）

LER＝Pc＋Ps（4）

式中，Pc（partial land equivalent ratio of cotton）、Ps（partial land equivalent ratio of soybean）分别表示棉花、大豆的偏土地当量比，Yic（yield of intercropping cotton）和Ymc（yield of monoculture cotton）分别表示间作棉花的产量和单作棉花的产量；Yis（yield of intercropping soybean）和Yms（yield of monoculture soybean）分别表示间作大豆的产量和单作大豆的产量。LER＞1表示间作的生产力大于单作，LER数值越高表示间作的单位面积土地生产力越强。

1.4 数据处理与分析

使用Microsoft Excel 2016和IBM SPSS Statistics 26对试验数据进行分析整理，采用邓肯氏新复极差法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理对棉花农艺性状的影响

开花期：2022年和2023年，C||LS处理的边行株高显著高于C||ES处理的边行和内行株高，CM处理的株高显著高于C||ES处理的边行株高，C||ES处理内行、C||LS处理内行及CM处理间的株高差异均不显著。2022年C||LS处理的边行、内行单株果枝数一致，均显著高于C||ES处理的边行、内行和CM处理，2023年各处理间的单株果枝数无显著差异（表1）。

结铃期：2022年，CM处理的单株果枝数显著高于C||ES处理的边行，2023年各处理间的单株果枝数无显著差异。2022年和2023年，C||LS处理的边行、内行单株成铃数显著高于CM处理和C||ES处理的边行，C||ES处理的边行、内行单株成铃数与CM处理无显著差异；各处理间的单株幼铃数均无显著差异（表1）。

吐絮期：2022年，各处理的单株成铃数、幼铃数、烂铃数和吐絮铃数均无显著差异。2023年，C||LS处理的边行单株成铃数显著高于CM处理，CM处理的单株烂铃数显著高于C||LS处理的边行、内行，各处理的单株幼铃数和单株吐絮铃数均无显著差异（表1）。

2.2 不同处理对棉花和大豆LAI的影响

随着生育进程推进，棉花和大豆的LAI均呈现先升高后降低趋势（图1）。棉花LAI在盛铃期达到最大值。2022年和2023年棉花开花期，CM处理的LAI显著高于C||ES和C||LS处理；棉花盛铃期及吐絮期，C||LS处理的LAI显著高于C||ES和CM处理，CM、C||ES处理的LAI无显著差异（图1A～B）。

大豆的LAI在结荚期达到最大值。2022年和2023年，大豆开花期，ESM处理的LAI显著高于C||ES、C||LS和LSM处理，C||ES处理的LAI显著高于C||LS和LSM处理。大豆结荚期，C||LS和LSM处理的LAI显著低于C||ES、ESM处理，C||ES处理的LAI与ESM处理无显著差异，C||LS处理的LAI与LSM处理无显著差异。大豆鼓粒期，C||ES处理的LAI显著高于ESM处理，C||LS处理的LAI显著高于LSM处理，C||ES和C||LS处理的LAI无显著差异，ESM和LSM处理的LAI无显著差异（图1C～D）。

2.3 不同处理对棉花、大豆群体光合速率的影响

2022年和2023年棉花盛蕾期，C||LS处理的棉花CAP（包括边行、内行及其平均）显著高于C||ES和CM处理，而C||ES和CM处理间无显著差异。2022年棉花盛花期，C||LS处理的CAP（边行、内行、平均）显著高于C||ES和CM处理，C||ES处理的边行CAP显著高于CM处理，但二者的内行及平均CAP无显著差异。2023年棉花盛花期，C||LS处理的CAP（内行、平均）显著高于C||ES和CM处理，C||LS处理的边行CAP显著高于CM处理，与C||ES处理无显著差异；C||ES处理的CAP平均与CM处理无显著差异，但其内行的CAP显著低于CM处理，边行的CAP显著高于CM处理。2022年和2023年棉花盛铃期，CAP达到最大值，与C||ES处理相比，C||LS处理的平均CAP分别显著提高19.2%和36.6%，其中边行分别显著提高26.3%和22.7%，内行分别提高10.7%和55.9%（P＜0.05）；与CM处理相比，C||LS处理的平均CAP分别显著提高26.9%和38.3%，其中边行分别显著提高44.5%和44.2%，内行分别提高8.3%和32.3%（P＜0.05）；除2023年C||ES处理的内行CAP显著低于CM处理外，C||ES和CM处理的CAP（包括边行、内行及其平均）无显著差异（表2）。

2022年和2023年大豆开花期，C||ES处理的CAP（边行、平均）显著高于C||LS、ESM和LSM处理，ESM处理的平均CAP显著高于C||LS和LSM处理；2022年C||LS处理的CAP（边行、平均）显著高于LSM处理，2023年C||LS处理的CAP（边行、内行、平均）与LSM处理无显著差异。2022年和2023年大豆结荚期，C||ES处理的CAP（边行、内行、平均）显著高于C||LS和LSM处理，ESM处理的CAP（边行、内行、平均）显著高于LSM处理，C||LS处理的CAP（边行、内行、平均）与LSM处理无显著差异。大豆鼓粒期CAP达到最大值，与C||ES处理相比，2022年和2023年C||LS处理的平均CAP分别显著下降26.0%和21.1%，其中边行分别显著下降23.6%和25.1%，内行分别下降28.9%（P＜0.05）和15.6%；LSM处理的平均CAP分别比ESM处理显著下降22.2%和25.8%。2022年和2023年大豆结荚期和鼓粒期，同一播期下间作大豆的平均CAP与单作大豆无显著差异（表3）。

2.4 不同处理对土地生产力的影响

2.4.1 棉花、大豆产量性状。2022年和2023年，与CM处理相比，C||ES处理的平均籽棉产量分别提高5.1%（P＜0.05）和3.8%，其中边行的籽棉产量均显著提高7.5%，内行的籽棉产量无显著差异；C||LS处理的平均籽棉产量分别显著提高11.8%和13.5%，其中边行籽棉产量分别显著提高21.4%和23.5%，内行之间没有显著差异。2022年和2023年，C||LS处理的平均籽棉产量较C||ES处理分别显著提高6.4%和9.4%，其中边行籽棉产量分别显著提高12.9%和14.8%，内行籽棉产量没有显著差异。2022年和2023年，C||ES处理的棉铃密度分别比CM处理增加14.4%（P＜0.05）和4.8%；C||LS处理的棉铃密度分别比CM处理显著增加20.8%和11.8%；C||LS处理的棉铃密度分别较C||ES处理增加5.6%和6.6%，但差异不显著。2022年和2023年不同处理间的铃重和衣分均无显著差异（表4）。

2022年和2023年，与ESM处理相比，C||ES处理的平均大豆产量分别提高4.9%（P＜0.05）和4.2%，其中边行大豆产量均显著提高8.0%，内行没有显著差异；与LSM处理相比，C||LS处理的大豆平均产量分别显著提高6.7%和5.9%，其中边行分别显著提高8.3%和7.4%，内行分别提高5.0%和4.4%，但差异不显著。2022年和2023年，LSM处理的大豆平均产量分别比ESM处理显著降低5.8%和4.5%；C||LS处理的大豆平均产量比C||ES处理分别降低4.2%（P＜0.05）和2.9%，其中边行产量分别显著下降5.5%和5.0%，内行产量无显著差异（表5）。

2022年，ESM处理的大豆百粒重显著高于LSM处理，C||ES、C||LS和LSM处理的大豆百粒重无显著差异；2023年，ESM处理的大豆百粒重显著高于C||ES、C||LS和LSM处理，C||ES、C||LS和LSM处理之间无显著差异。2022年和2023年，与ESM处理相比，C||ES处理的大豆每荚粒数分别显著下降20.5%和10.0%，LSM处理的大豆每荚粒数分别增加9.8%和12.6%（P＜0.05）；与C||LS处理相比，C||ES处理的大豆每荚粒数分别降低2.9%和10.0%（P＜0.05），LSM处理的大豆每荚粒数分别显著增加34.2%和12.6%。2022年和2023年，与ESM处理相比，C||ES处理的大豆荚密度分别显著增加33.8%和25.2%，LSM处理的大豆荚密度分别显著降低11.4%和8.0%；与LSM处理相比，C||LS处理的大豆荚密度分别显著增加41.1%和18.9%；C||LS处理的大豆荚密度分别比C||ES处理降低6.6%和12.7%（P＜0.05）（表5）。

2.4.2 生物产量和收获指数。2022年和2023年，与CM处理相比，C||ES处理的棉花平均生物产量分别提高6.0%和8.8%，其中边行分别提高9.9%和8.3%，内行分别提高2.1%和9.2%；C||LS处理的棉花平均生物产量分别提高14.6%和18.1%，其中边行生物产量分别提高22.9%和31.3%（P＜0.05），内行棉花生物产量分别增加6.2%和5.0%。与C||ES处理相比，C||LS处理的棉花平均生物产量分别提高8.1%和8.6%，其中边行分别提高11.9%和21.2%，内行分别增加4.1%和降低3.8%。不同处理间棉花内行及平均生物产量均无显著差异。2022年和2023年，C||ES、C||LS和CM处理的棉花收获指数无显著差异（表6）。

同一播期下，间作大豆的生物产量（边行、内行、平均）和单作无显著差异。与ESM处理相比，2022年和2023年LSM处理的平均生物产量分别显著下降14.7%和13.5%；与C||ES处理相比，2022年和2023年C||LS处理的平均大豆生物产量分别降低14.6%和15.6%（P＜0.05），其中边行分别下降16.0%（P＜0.05）和10.5%，内行分别下降13.0%和21.1%（P＜0.05）。2022年和2023年，C||ES与ESM处理的收获指数无显著差异；C||LS处理的收获指数分别较LSM处理提高5.6%和6.0%（P＜0.05）。与C||ES处理相比，C||LS处理的收获指数分别提高12.1%和15.1%（P＜0.05）（表7）。

2.4.3 LER。2022年和2023年，C||ES和C||LS处理的LER均大于1，可见棉花大豆间作具有一定的优势。与C||ES处理相比，C||LS处理的棉花偏土地当量比分别显著提高6.5%和9.9%，C||LS处理的大豆偏土地当量比差异不显著。C||LS处理的LER较C||ES处理均显著提高4.8%（表8）。因此大豆播期推迟提高了土地利用效率和间作优势。

3 讨论

3.1 大豆晚播提高了棉花大豆间作系统中棉花的群体光合能力

株高可以在一定程度上反映棉花的生长状况，本研究发现2022年和2023年开花期，C||LS处理的边行棉花株高显著高于C||ES处理的边行和内行棉花株高，表明大豆晚播缓解了棉花-大豆间作系统中大豆对棉花的竞争；吐絮期，间作模式下棉花的单株烂铃数低于棉花单作种植模式，这与吕晴晴等[8]研究得出的间作轮作可以改善棉花冠层结构，改善棉田通风条件，从而减少烂铃数的结果相符。

棉花的生长发育依赖叶片的光合作用，LAI是衡量棉花群体光合能力的重要指标之一[24-26]。前人研究指出，棉花与适宜作物间作可以提高间作系统中棉花单株的叶面积和LAI[12]，进而改善棉花的光合能力。本研究发现，2022年和2023年棉花的LAI和群体光合速率均在盛铃期达到最大，这与崔爱花等[27]的研究结果相同，同时也符合董合忠等[28]提出的优化成铃栽培理论。此外，2022年和2023年盛铃期，C||LS处理的棉花LAI和平均CAP均显著高于C||ES处理，表明间作系统中大豆晚播缩短了2种作物的共生期，可以显著提高棉花群体的光合能力。

3.2 大豆晚播提高了棉花大豆间作系统的生产力

前人研究表明，棉田间作可以提高籽棉产量[12， 29-31]。棉花与豆科作物间作时，棉花-花生间作系统的效果要优于棉花-大豆间作系统[12]。本试验尝试通过大豆晚播来缓解间作系统中大豆与棉花的竞争，发现间作条件下棉花和大豆的产量均高于单作，且籽棉产量的提高主要是通过棉铃密度的提高来实现的，这与何宁等[12]的研究结果相同。2022年和2023年，C||LS处理的平均籽棉产量比C||ES处理显著提高6.4%～9.4%，其中边行籽棉产量显著提高12.9%～14.8%，说明早播大豆会影响棉花的生长发育，而晚播大豆能缓解棉花和大豆之间的竞争；C||LS处理的平均大豆产量比C||ES处理下降 2.9%～4.2%，其中边行产量显著下降5.0%～5.5%。2022年和2023年，C||LS处理的LER较C||ES处理均显著提高4.8%。因此，C||LS处理的单位面积土地生产力优于C||ES处理，表明推迟大豆播期对整个间作系统是有利的，可优化棉花-大豆间作模式。2022年和2023年C||LS、C||ES处理的平均棉花生物产量均高于CM处理，且C||LS处理的平均棉花生物产量比C||ES处理提高8.1%～8.6%，其中边行棉花生物产量提高11.9%～21.2%。由此可见，大豆播期推迟缩短了棉花和大豆的共生期，改善了棉花-大豆间作系统中大豆对棉花的竞争，其中对边行棉花的改善效应更明显。

4 结论

棉花-大豆间作优于棉花单作和大豆单作，提高了土地利用效率。棉花与晚播大豆间作改善了棉花生长情况，降低了单株烂铃数量，显著提高棉花LAI、群体光合速率和籽棉产量，增加了生物产量。间作模式下，晚播大豆的产量和生物产量低于早播大豆，但棉花与晚播大豆间作的LER显著高于棉花与早播大豆间作。因此，在棉花-大豆间作系统中，推迟大豆播种可以缓解棉花、大豆之间的竞争，提高间作系统生产力。

附件：

详见本刊网站（http：//journal.cricaas.com.cn/）本文网页版。

附图1 2022年和2023年临清市的温度和降水量

Fig. S1 Temperature and precipitation of Linqing City in 2022 and 2023

附图2 棉花和大豆的种植模式示意图

Fig. S2 Diagram of cotton and soybean planting patterns

参考文献：

[1] 郑曙峰. 棉花的多功能利用——大自然对人类的馈赠，超乎想象的棉花[J/OL]. 中国棉花， 2022， 49（1）： 7-9[2024-07-25]. https：//doi.org/10.11963/cc20210195.

Zheng Shufeng. Multifunctional utilization of cotton： nature's gift to humanity， the cotton beyond imagination[J/OL]. China Cotton， 2022， 49（1）： 7-9[2024-07-25]. https：//doi.org/10.11963/

cc20210195.

[2] 聂军军， 崔正鹏， 徐士振， 等. 短季棉与大球盖菇接茬两熟高效种植技术[J/OL]. 中国棉花， 2024， 51（5）： 57-60， 70[2024-07-25]. https：//doi.org/10.11963/cc20230156.

Nie Junjun， Cui Zhengpeng， Xu Shizhen， et al. The cultivation technique for the double cropping of short-season cotton and Stropharia rugosoannulata in Shandong Province[J/OL]. China Cotton， 2024， 51（5）： 57-60， 70[2024-07-25]. https：//doi.org/10.11963/cc20230156.

[3] 刘明云， 牛娜， 张广霞， 等. 鲁北地区棉花与赤松茸大田轮作栽培技术[J/OL]. 中国棉花， 2022， 49（7）： 33-35[2024-07-25]. https：//doi.org/10.11963/cc20220085.

Liu Mingyun， Niu Na， Zhang Guangxia， et al. Rotation cultivation techniques of cotton and Stropharia rugoso-annulata in Northern Shandong[J/OL]. China Cotton， 2022， 49（7）： 33-35[2024-07-25]. https：//doi.org/10.11963/cc20220085.

[4] 袁有禄， 魏晓文， 毛树春， 等. 棉花育种行业创新与进展[J/OL]. 植物遗传资源学报， 2018， 19（3）： 455-463[2024-07-25]. https：//

doi.org/10.13430/j.cnki.jpgr.2018.03.010.

Yuan Youlu， Wei Xiaowen， Mao Shuchun， et al. Genetic and breeding progress of cotton[J/OL]. Journal of Plant Genetic Resources， 2018， 19（3）： 455-463[2024-07-25]. https：//doi.org/

10.13430/j.cnki.jpgr.2018.03.010.

[5] 叶文武， 刘万才， 王源超. 中国大豆病虫害发生现状及全程绿色防控技术研究进展[J/OL]. 植物保护学报， 2023， 50（2）： 265-

273[2024-07-25]. https：//doi.org/10.13802/j.cnki.zwbhxb.2023.

2023800.

Ye Wenwu， Liu Wancai， Wang Yuanchao. Occurrence status and whole-process green control technologies for soybean diseases and pests in China[J/OL]. Journal of Plant Protection， 2023， 50（2）： 265-273[2024-07-25]. https：//doi.org/10.13802/j.cnki.zwbhxb.2023.2023800.

[6] 李利活. 中国大豆供求关系与贸易现状研究[J]. 商场现代化， 2022（16）： 84-86.

Li Lihuo. Study on China's soybean supply and demand relationship and trade status[J]. Market Modernization， 2022（16）： 84-86.

[7] 马婕. 中国大豆进口贸易现状、问题及对策——以经贸环境不确定性为视角[J]. 粮食经济研究， 2023， 9（1）： 51-60.

Ma Jie. Current situation， problems and countermeasures of China's soybean import trade： from the perspective of economic and trade environment uncertainty[J]. Food Economics Research， 2023， 9（1）： 51-60.

[8] 吕晴晴， 何宁， 张永江， 等. 间作和轮作通过根冠互作调控作物产量形成的生理生态机制[J/OL]. 植物生理学报， 2023， 59（7）： 1277-1290[2024-07-25]. https：//doi.org/10.13592/j.cnki.ppj.300101.

Lü Qingqing， He Ning， Zhang Yongjiang， et al. Eco-physiological mechanism of crop yield formation regulated by intercropping and rotation through root-shoot interaction[J/OL]. Plant Physio-

logy Journal， 2023， 59（7）： 1277-1290[2024-07-25]. https：//doi.org/10.13592/j.cnki.ppj.300101.

[9] Li C J， Hoffland E， Kuyper T W， et al. Syndromes of production in intercropping impact yield gains[J/OL]. Nature Plants， 2020， 6（6）： 653-660[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1038/s41477-020-

0680-9.

[10] 迟宝杰， 董合忠. 间（套）作对棉田病虫害的防控效应及其风险控制[J/OL]. 棉花学报， 2019， 31（4）： 341-351[2024-07-25]. https：//doi.org/10.11963/1002-7807.cbjdhz.20190621.

Chi Baojie， Dong Hezhong. Prevention and controlling effect of intercropping on pests and diseases and its risk control in cotton fields[J/OL]. Cotton Science， 2019， 31（4）： 341-351[2024-07-

25]. https：//doi.org/10.11963/1002-7807.cbjdhz.20190621.

[11] 高东， 何霞红， 朱书生. 利用农业生物多样性持续控制有害生物[J]. 生态学报， 2011， 31（24）： 7617-7624.

Gao Dong， He Xiahong， Zhu Shusheng. Sustainable management on pests by agro-biodiversity[J]. Acta Ecologica Sinica， 2011， 31（24）： 7617-7624.

[12] 何宁， 迟宝杰， 李存东， 等. 棉花与花生和大豆宽幅间作对作物产量形成的影响[J/OL]. 河北农业大学学报， 2023， 46（3）： 1-7[2024-07-25]. https：//doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2023.

0036.

He Ning， Chi Baojie， Li Cundong， et al. Effects of wide-strip intercropping of cotton with peanut and soybean on crop yield formation[J/OL]. Journal of Hebei Agricultural University， 2023， 46（3）： 1-7[2024-07-25]. https：//doi.org/10.13320/j.cnki.jauh.2023.0036.

[13] Chi B J， Zhang Y J， Zhang D M， et al. Wide-strip intercropping of cotton and peanut combined with strip rotation increases crop productivity and economic returns[J/OL]. Field Crops Research， 2019， 243： 107617[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1016/

j.fcr.2019.107617.

[14] Wang G F， Wang D P， Zhou X Y， et al. Effects of cotton-peanut intercropping patterns on cotton yield formation and economic benefits[J/OL]. Frontiers in Sustainable Food Systems， 2022， 6： 900230[2024-07-25]. https：//doi.org/10.3389/fsufs.2022.

900230.

[15] 李春杰. 种内/种间互作调控小麦/蚕豆间作体系作物生长与氮磷吸收的机制[D]. 北京： 中国农业大学， 2018.

Li Chunjie. The mechanisms of intra and interspecific interaction on regulating growth and N/P acquisition by intercropped wheat and fababean[D]. Beijing： China Agricultural University， 2018.

[16] Yu Y， Stomph T J， Makowski D， et al. Temporal niche differentiation increases the land equivalent ratio of annual intercrops： a meta-analysis[J/OL]. Field Crops Research， 2015， 184： 133-

144[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1016/j.fcr.2022.108757.

[17] Loreau M， Hector A. Partitioning selection and complementarity in biodiversity experiments[J/OL]. Nature， 2001， 413（6855）： 548[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1038/35097128.

[18] Wang Z S， Dong B， Stomph T J， et al. Temporal complementa-

rity drives species combinability in strip intercropping in the Netherlands[J/OL]. Field Crops Research， 2023， 291： 108757[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1016/j.fcr.2022.108757.

[19] Willey R W， Rao M R. A competitive ratio for quantifying competition between intercrops[J/OL]. Experimental Agriculture， 1980， 16（2）： 117-125[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1017/

S0014479700010802.

[20] 吴香奇， 刘博， 张威， 等. 小麦豌豆间作对群体光合特性和生产力的影响[J/OL]. 作物学报， 2023， 49（4）： 1079-1089[2024-

07-25]. https：//doi.org/10.3724/SP.J.1006.2023.21022.

Wu Xiangqi， Liu Bo， Zhang Wei， et al. Effects of wheat-pea intercropping on population photosynthetic characteristics and crops productivity[J/OL]. Acta Agronomica Sinica， 2023， 49（4）： 1079-1089[2024-07-25]. https：//doi.org/10.3724/SP.J.1006.

2023.21022.

[21] 刘铁宁， 徐彩龙， 谷利敏， 等. 高密度种植条件下去叶对不同株型夏玉米群体及单叶光合性能的调控[J/OL]. 作物学报， 2014， 40（1）： 143-153[2024-07-25]. https：//doi.org/10.3724/SP.J.1006.2014.00143.

Liu Tiening， Xu Cailong， Gu Limin， et al. Effects of leaf removal on canopy apparent photosynthesis and individual leaf photosynthetic characteristics in summer maize under high plant density[J/OL]. Acta Agronomica Sinica， 2014， 40（1）： 143-153[2024-07-25]. https：//doi.org/10.3724/SP.J.1006.2014.

00143.

[22] 靳宇曦， 刘芳， 张新杰， 等. 短花针茅荒漠草原生态系统净碳交换对载畜率的响应[J/OL]. 生态环境学报， 2018， 27（4）： 643-650[2024-07-25]. https：//doi.org/10.16258/j.cnki.1674-

5906.2018.04.007.

Jin Yuxi， Liu Fang， Zhang Xinjie， et al. Responses of net carbon exchange to stocking rate in Stipa breviflora desert steppe[J/OL]. Ecology and Environmental Sciences， 27（4）： 643-

650[2024-07-25]. https：//doi.org/10.16258/j.cnki.1674-5906.

2018.04.007.

[23] 张军华， 陈丹艳， 卢有琦， 等. 基于碳同化的群体光合速率测量系统设计与试验[J/OL]. 农业机械学报， 2022， 53（3）： 357-

367[2024-07-25]. https：//doi.org/10.6041/j.issn.1000-1298.

2022.03.038.

Zhang Junhua， Chen Danyan， Lu Youqi， et al. Carbon assimilation-based plant population photosynthetic rate measurement system[J/OL]. Transactions of the Chinese Society for Agricultural Machinery， 2022， 53（3）： 357-367[2024-07-25]. https：//doi.org/10.6041/j.issn.1000-1298.2022.03.038.

[24] Driever S M， Simkin A J， Alotaibi S， et al. Increased SBPase activity improves photosynthesis and grain yield in wheat grown in greenhouse conditions[J/OL]. Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences， 2017， 372（1730）： 20160384[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1098/rstb.

2016.0384.

[25] Mauney J R， Kimball B A， Pinter P J， et al. Growth and yield of cotton in response to a free-air carbon dioxide enrichment （FACE） environment[J/OL]. Agricultural and Forest Meteoro-

logy， 1994， 70（1/4）： 49-67[2024-07-25]. https：//doi.org/10.1016/0168-1923（94）90047-7.

[26] Nie J J， Qin D L， Mao L L， et al. Genotypic variance in 13C-

photosynthate partitioning and within-plant boll distribution in cotton[J/OL]. Journal of Cotton Research， 2020， 3： 15[2024-07-

25]. https：//doi.org/10.1186/s42397-020-00055-3.

[27] 崔爱花， 孙巨龙， 刘帅， 等. 三种间作模式对棉花产量和品质及棉田效益的影响比较[J/OL]. 棉花科学，" 2021， 43（2）： 22-

28[2024-07-25]. https：//doi.org/10.3969/j.issn.2095-3143.2021.

02.003.

Cui Aihua， Sun Julong， Liu Shuai， et al. Comparison of the effects of three intercropping patterns on cotton yield and quality and cotton benefits[J/OL]. Cotton Sciences， 2021， 43（2）： 22-28[2024-07-25]. https：//doi.org/10. 3969/j.issn.2095-3143.2021.

02.003.

[28] 董合忠， 毛树春， 张旺锋， 等. 棉花优化成铃栽培理论及其新发展[J/OL]. 中国农业科学， 2014， 47（3）： 441-451[2024-07-

25]. https：//doi.org/10.3864/j.issn.0578-1752.2014.03.004.

Dong Hezhong， Mao Shuchun， Zhang Wangfeng， et al. On boll-setting optimization theory for cotton cultivation and its new development[J/OL]. Scientia Agricultura Sinica， 2014， 47（3）： 441-451[2024-07-25]. https：//doi.org/10.3864/j.issn.0578-

1752.2014.03.004.

[29] 许豆豆， 贺云新， 李飞， 等. 间套作模式在棉田上的研究进展[J/OL]. 河南农业科学， 2023， 52（6）： 1-11[2024-07-25]. https：//

doi.org/10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.001.

Xu Doudou， He Yunxin， Li Fei， et al. Research progress of intercropping patterns in cotton fields[J/OL]. Journal of Henan Agricultural Sciences， 2023， 52（6）： 1-11[2024-07-25]. https：//

doi.org/10.15933/j.cnki.1004-3268.2023.06.001.

[30] 钱必长， 赵晨， 赵继浩， 等. 不同花生棉花间作模式对花生生育后期生理特性及产量的影响[J/OL]. 应用生态学报， 2022， 33（9）： 2422-2430[2024-07-25]. https：//doi.org/10.13287/

j.1001-9332.202209.014.

Qian Bichang， Zhao Chen， Zhao Jihao， et al. Effects of different peanut-cotton intercropping modes on physiological characteri-

stics and yield of peanut in late growth stage[J/OL]. Chinese Journal of Applied Ecology， 2022， 33（9）： 2422-2430[2024-07-

25]. https：//doi.org/10.13287/j.1001-9332.202209.014.

[31] Chi B J， Liu J， Dai J L， et al， Alternate intercropping of cotton and peanut increases productivity by increasing canopy photosynthesis and nutrient uptake under the influence of rhizobacteria[J/OL]. Field Crops Research， 2023， 302： 109059[2024-07-

25]. https：//doi.org/10.1016/j.fcr.2023.109059.

（责任编辑：王小璐 责任校对：王国鑫）