冀西北地区玉米-大豆带状复合种植鲜食玉米品种筛选

蒋超　谢世兴　董晓旭　赵冰欣　刘雪玲　卢海博　赵海超　刘松涛　魏东　黄智鸿

摘要：为了筛选出适合冀西北玉米-大豆带状复合种植的鲜食玉米品种，以12个鲜食玉米品种为试验材料，按照玉米、大豆行比2 ∶4间作，对照为鲜食玉米单作，研究供试玉米品种的农艺性状、品质特性及经济效益。农艺性状方面，各品种苗期至收获期叶面积指数为1.64～16.19。带状复合种植下苗期—拔节期—抽雄期各品种的LAI都呈增大的趋势，且大部分品种拔节期至抽雄期为叶面积指数最快增长期。光合特性方面，12个鲜食玉米品种中万糯1号、万彩糯6号、彩糯1号、万糯2018叶片的SPAD值、Pn、Tr和Gs较高，Ci较低，光合性能优于其他品种。品质特性方面，带状复合种植下各品种籽粒的可溶性糖含量在2.76%～22.27%之间，可溶性蛋白含量在4.96～7.64 mg/g之间，淀粉含量在20.51%～64.42%之间；单作鲜食玉米品种籽粒的可溶性糖含量在3.76%～16.41%之间，可溶性蛋白含量在 6.17～8.54 mg/g之间，淀粉含量在26.79%～70.56%之间。经济效益方面，万糯1号与万糯 2018的复合种植产量与单作相近，且对应的土壤当量比（LER）分别为1.46、1.47，说明该模式下增产明显。结果表明，鲜食玉米万糯1号和万糯2018这2个品种植株生产性能好，品质产量优，适宜作为鲜食玉米-大豆带状复合种植在冀西北地区推广。

关键词：鲜食玉米；大豆；带状复合种植；品种筛选

中图分类号：S513.04；S344.3 文献标志码：A

文章编号：1002-1302（2024）09-0072-07

玉米大豆带状复合种植技术是通过创新种植农艺，充分利用土地资源、提高土地产出率的集约化农业技术［1］。其通过打破传统的栽培方式，利用作物合理的行间比来实现资源的重新分配，利用作物种植在时间和空间上的合理配置，充分利用多种环境资源，大力发展玉米－大豆带状复合种植模式对于提高土地利用率，扩大大豆生产，实现玉米、大豆双丰收等方面具有重要意义，同时进行带状轮作，有利于农业的可持续发展［2-5］。

目前，国内外学者对玉米-大豆间作栽培方法、增产效应进行了广泛的理论基础研究，主要集中在玉米-大豆间作复合群体的优化配置与产量产值状况、生态环境变化等［6-11］。张晓娜等对玉米大豆间作模式的研究表明，间作有利于玉米干物质向果穗分配与积累，不利于大豆干物质向荚果分配与积累，但间作模式作物干物质积累量显著高于单作模式［12-13］。王俊等研究认为，玉米大豆 2 ∶4 间作条件下，具有明显的土地优势和产量优势［14］。

前人的研究主要集中于玉米或者大豆地上部分和地下部分生长状况，以及行距配置是如何影响作物的生长和产量。缺少根据当地具体情况来筛选适宜的品种，冀西北张家口地区是我国鲜食玉米的主要生产、加工、繁育基地，选择高产的鲜食玉米品种将促进当地经济的发展和人们生活水平的提高。由于玉米品种的科学选择是构建优异玉米-大豆间作复合群体技术的核心之一，因此本试验以12种鲜食玉米为试验材料，对不同鲜食玉米的品质进行综合评价，以期筛选出最适合玉米-大豆带状复合种植模式下的鲜食玉米品种，进而对提高经济效益有重要意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试鲜食玉米品种共12个，分别为彩糯1号、万糯1号、万彩糯6号、澳早60、万糯11、万糯2018、万糯2000、万糯12、甜玉米、L-1、L-2、白优1号。大豆品种为冀张豆1号。试验材料均来源于河北省玉米产业技术体系团队。

1.2 试验设计

试验在张家口市农业科学院试验基地（115°05′E，40°06′N）进行，于2022年5月1日播种。种植模式采取鲜食玉米、大豆2 ∶4行种植模式，鲜食玉米与大豆宽窄行间套种植，带宽270 cm，鲜食玉米种2行，行距为40 cm，大豆种植4行，行距为30 cm，鲜食玉米与大豆间距70 cm。对照为12个鲜食玉米品种单种，每个品种2行，行距为40 cm，用于与玉米大豆带状复合种植下鲜食玉米品种的产量和品质进行对比。试验采用随机排列，共24个处理，每个处理重复3次。试验单粒播种，大豆株距8～ 10 cm，玉米株距10～ 14 cm。玉米施50 kg/667 m2玉米专用肥，大豆不施用氮肥。其他管理措施同大田。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 鲜食玉米生理指标测定

记录不同鲜食玉米品种的生育进程，全区50%以上植株达到标准记录记载，并计算各品种生育期内有效积温，气象数据来源于张家口市气象局。

苗期每个处理选取5株具有代表性的鲜食玉米挂牌标记，分别在苗期、拔节期、抽雄期和收获期测定鲜食玉米的叶绿素含量（SPAD值）、叶面积指数（LAI）、光合指标，包括光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）、胞间CO2浓度（Ci）、气孔导度（Gs）。收获期测定鲜食玉米穗位高，穗位高为植株根部到第一果穗着生节的高度。

1.3.2 鲜食玉米品质指标的测定

收获期，各品种随机采收果穗30枚，标记好后带回实验室，放于 -20 ℃ 冰箱中保存，用于食用品质各项指标测定，可溶性糖、淀粉含量的测定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量采用考马斯亮蓝G-250法进行测定［15］。

1.3.3 果穗性状

鲜食玉米采收期，每个品种取中间2行果穗，摘掉苞叶后称鲜重，并计算鲜果穗产量（kg/hm2）。之后随机取其中10穗，主要调查项目包括穗长、穗粗、穗行数、行粒数、秃尖长和百粒鲜重等指标。

1.3.4 大豆农艺性状

测量大豆的株高、主茎分枝、主茎节数、荚长、单株荚数、百粒重及产量。

1.3.5 土地当量比

土地当量比（LER）是衡量间混作比单作增产程度的一项指标，LER为2种或2种以上作物间混作与相应单作产量比值的总和，通过计算各个模式及单作土地当量比来分析经济效益最佳的模式。

LER=Yis/Yms+Yic/Ymc。（1）

式中：Yis和Yic分别代表间作系统的大豆、鲜食玉米产量，Yms和Ymc分别代表单作的大豆、鲜食玉米产量。LER＞1，为间作优势；LER＜1，为间作劣势。

1.4 数据分析

采用Office 2016对试验中数据进行统计分析与整理，并利用SPSS 25.0进行差异显著性分析、相关性分析。

2 结果与分析

2.1 鲜食玉米不同品种生育进程

由表1可知，12个鲜食玉米品种的生育期在 82～99 d之间，生育期内有效积温在1 026.4～1 287.6 ℃·d 之间。各品种播种—出苗时间为 13～16 d，白优 1 号出苗最早，甜玉米出苗最晚；L-1 从拔节至抽雄仅需12 d，而万糯2018和万糯2000均需26 d；各品种吐丝—收获时间在21～28 d之间。

2.2 带状复合种植下鲜食玉米不同品种的生理指标比较

2.2.1 带状复合种植与单作鲜食玉米品种叶面积指数比较

如图1所示，鲜食玉米-大豆带状复合种植下苗期各品种的LAI在1.64～2.91之间，此时期白优 1号的LAI最大，万糯1号次之，万糯12最小；拔节期各品种的LAI在4.76～8.74之间，LAI最大的为万糯1号；抽雄期各品种的LAI在5.92～16.19之间，此时期万糯1号的LAI最大；收获期各品种的LAI在5.58～13.75之间，万彩糯6号的LAI最大，万糯2018次之，甜玉米最小。带状复合种植下苗期—拔节期—抽雄期各品种的LAI都呈增大的趋势，且大部分品种拔节期至抽雄期为叶面积指数最快增长期。抽雄期至收获期各品种变化趋势不一致，其中彩糯1号、万糯1号、万糯11、甜玉米和L-2等5个品种的LAI开始下降，其余品种依然呈上升趋势。

单作鲜食玉米品种苗期各品种的LAI在 2.82～4.47之间，此时期澳早60的LAI最大，L-1次之，甜玉米最小；拔节期各品种的LAI在6.07～8.71之间，LAI最大的依然为白优1号；抽雄期各品种的LAI在6.24～13.18之间，此时期万彩糯6号的LAI最大；收获期各品种的LAI在5.24～19.14之间，万糯12的LAI最大，万彩糯6号次之，甜玉米最小。

2.2.2 带状复合种植与单作鲜食玉米品种的光合特性比较

叶片SPAD值、Pn、Tr、Ci和Gs是评价植物光合性能的重要指标。由图2可知，带状复合种植苗期至收获期各品种叶片SPAD值在41.47～55.17之间，单作鲜食玉米各品种苗期至收获期叶片SPAD值在45.07～58.90之间。带状复合种植收获期叶片SPAD值最大的品种为彩糯1号，其次为万糯11、甜玉米、万糯12，叶片SPAD值最小的品种为L-1。带状复合种植苗期—拔节期大部分品种的叶片SPAD值呈逐渐增大的趋势，且拔节期—抽雄期增长幅度较大；抽雄期—收获期万糯1号、万彩糯6号的叶片SPAD值开始下降，其余品种依然呈上升趋势。12个鲜食玉米各生育时期叶片的Pn、Tr、Ci和Gs动态变化如图3所示，整个生育期，各品种叶片的Pn在2.15～15.83 μmol/（m2·s）

之间，Tr在3.5～9.3 mmol/（m2·s）之间，Ci在 144.38～340.30 μmol/mol之间，Gs在0.21～0.67 mol/（m2·s） 之间。各鲜食玉米品种叶片的Pn在整个生育期呈先升高后下降的单峰曲线变化趋势，苗期—拔节期叶片Pn逐渐升高，大多到抽雄期达到最大值，抽雄至收获期叶片Pn开始下降。各品种叶片的Tr和Gs在拔节期达到最大值，拔节期之后开始下降。各品种叶片的Ci呈先下降后上升的变化趋势，拔节期叶片的Ci最低，拔节期之后逐渐升高。12个鲜食玉米品种中万糯1号、万彩糯6号、彩糯1号、万糯2018叶片的SPAD值、Pn、Tr和Gs较高，Ci较低，光合性能优于其他品种。

2.3 带状复合种植和单作不同鲜食玉米品种品质特性比较

2.3.1 带状复合种植和单作不同鲜食玉米品种籽粒可溶性糖含量的比较

由图4可知，带状复合种植下各品种籽粒的可溶性糖含量在2.76%～22.27%之间，大小顺序为L-1＞万糯12＞彩糯1号＞万糯2018＞万彩糯6号＞万糯1号＞澳早 60＞万糯11＞甜玉米＞白优1号＞万糯2000＞L-2，12个鲜食玉米品种中，L-1籽粒的可溶性糖含量最高，与其他品种存在显著性差异（P＜0.05，下同）。对照各品种的可溶性糖含量在3.76%～16.41%之间，可溶性糖含量最高的品种依然是L-1，与其他品种呈显著性差异。

2.3.2 带状复合种植和单作不同鲜食玉米品种可溶性蛋白含量的比较

由图5可知， 带状复合种植下不同鲜食玉米品种籽粒可溶性蛋白含量在 4.96～7.64 mg/g之间，大小顺序为万糯 11＞万糯1号＞澳早60＞万糯2018＞白优1号＞甜玉米＞万彩糯6号＞万糯12＞彩糯1号＞L-1＞L-2＞万糯2000，不同品种间籽粒可溶性蛋白含量存在差异。单作不同鲜食玉米品种籽粒可溶性蛋白含量在6.17～8.54 mg/g之间，其中可溶性蛋白含量最高的品种为万糯11，与其他品种存在显著性差异。

2.3.3 带状复合种植与单作不同鲜食玉米品种籽粒淀粉含量的比较

由图6可知，带状复合种植各品种籽粒的淀粉含量在20.51%～64.42%之间，大小顺序为万糯1号＞万糯2018＞彩糯1号＞澳早60＞万彩糯6号＞L-2＞万糯2000＞甜玉米＞白优1号＞万糯11＞万糯12＞L-1，淀粉含量最高的为万糯1号，与其他品种间存在显著差异。单作玉米品种的淀粉含量在26.79%～70.56%之间， 含量最高的品种为万糯2000，高达70.56%，不同品种之间存在显著性差异。

2.4 不同鲜食玉米品种果穗产量

由表2可知，12个鲜食玉米品种的穗长在18.83～25.33 cm之间，万彩糯6号的穗最长，白优1号的穗最短；穗粗在4.17～5.07 cm之间，其中万糯1号的穗最粗；穗行数在13～21行之间，万糯1号的穗行数最多，甜玉米的穗行数最少，15行左右的品种占比最大；行粒数在33.33～52.00粒/行之间，不同品种间行粒数存在差异，万彩糯6号的行粒数较多；百粒鲜重在24.00～45.12 g之间，其中万糯1号的较大；万糯1号、万彩糯6号、澳早60、万糯2018、万糯2000这5个品种没有秃尖，其余品种的秃尖长在.93～1.97 cm之间。

由表3可知，带状复合种植下各品种产量在 9 000～15 000 kg/hm2之间，其中万糯1号产量最高，其次为万糯2018，产量最低的品种为甜玉米。单作中各品种产量在10 634.50～16 786.27 kg/hm2之间，产量最高的品种为万彩糯6号。不同玉米品种的果穗产量之间存在显著差异，且带状复合种植模式下玉米果穗产量均低于对照。

2.5 不同小区大豆产量

由图7可知，12个小区大豆产量在1 438.50～1 491.00 kg/hm2 之间，不同小区间产量存在显著性差异，其中种植万糯1号玉米的小区大豆产量最高。大豆单作产量为2 587.50 kg/hm2。

2.6 带状复合种植下经济效益分析

与玉米和大豆的单作模式作对照，玉米－大豆带状复合种植模式下部分带状复合种植下鲜食玉米品种较单作相比产量明显降低，其中万糯1号与万糯2018的产量较高，且与单作相近。对应的土壤当量比（LER）分别为1.46、1.47，均大于1，说明该模式下增产明显［16］。总体看，玉米－大豆带状复合种植增加了玉米光合特性，提高了复种指数和土地产出率。

3 讨论与结论

3.1 带状复合种植下不同鲜食玉米品种的生育期及生产性能分析

光照是影响植物生长发育的重要环境因子之一，光合作用也是影响作物产量的决定因素［17-18］。Eskandari等的研究表明，不同模式对生物量影响的主要原因是光环境的变化，还指出复合种植提高了作物光合有效辐射截获以及养分吸收［19-20］；Baumann等的研究表明，复合种植可以提高弱竞争作物的光能截获，并有助于抑制杂草生长［21］；焦念元等研究了玉米和花生功能叶光合作用的光响应，结果表明复合种植提高了玉米和花生对于强弱光的利用率，可显著增产［22］。本次试验中，12个鲜食玉米品种中万糯1号、万彩糯6号、彩糯1号、万糯2018叶片的SPAD值、Pn、Tr和Gs较高，Ci较低，光合性能优于其他品种。

3.2 带状复合种植下鲜食玉米品质特性分析

前人的研究表明，乳熟期鲜食玉米的可溶性总糖含量最高。灌浆前期可溶性糖含量不断上升，随着成熟度的提高，乳熟期由于光合作用胚乳发育并开始贮藏大量营养物质，可溶性糖作为主要营养物质转化为淀粉贮存于种子，因此可溶性总糖含量又呈下降趋势［23-26］。甜玉米的食用口感与甜度呈极显著正相关，因此要在可溶性总糖含量达到最高时采收才能保证最好的口感［27-29］。本次试验的12个鲜食玉米品种可溶性糖含量大小顺序为L-1＞万糯12＞彩糯1号＞万糯2018＞万彩糯6号＞万糯1号＞澳早60＞万糯11＞甜玉米＞白优1号＞万糯2000＞L-2。

前人的研究表明，鲜食玉米籽粒蛋白质含量的变化趋势是：灌浆初期较高，随籽粒灌浆进程的延长，蛋白质含量的下降速率初期较快，中后期下降逐渐变慢［30］。鲜食玉米的食味品质与籽粒蛋白质含量呈显著正相关，籽粒蛋白质含量随采收期时间的延长呈显著下降的趋势，因此，越早采收鲜食玉米的蛋白含量越高，营养品质及食味品质越高［31］。本次试验中蛋白质含量大小顺序为万糯11＞万糯1号＞澳早60＞万糯2018＞白优1号＞甜玉米＞万彩糯6号＞万糯12＞彩糯1号＞L-1＞L-2＞万糯2000。

综上所述，鲜食玉米万糯1号和万糯2018这2个品种植株生产性能好，品质产量优，适宜作为鲜食玉米-大豆带状复合种植在冀西北地区推广种植。

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收稿日期：2023-07-19

基金项目：河北省现代农业产业技术体系项目

（编号：HBCT2023020202）；河北省创新能力提升计划（编号：20526401D）；张家口市科技局项目（编号：2311025C）。

作者简介：蒋 超（1999—），男，河北张家口人，硕士研究生，研究方向为作物高产栽培。E-mail：18031357308@163.com。

通信作者：黄智鸿，博士，研究员，主要从事作物高产栽培研究。E-mail：hbnuhzh@163.com。