羅萬宇，唐莊峻，任永福，楊文鈺，王小春

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)部西南作物生理生態(tài)與耕作重點實驗室/作物生理生態(tài)及栽培四川省重點實驗室，成都 611130）

目前我國鮮食玉米種植面積為127 萬hm2，70%以上種植在光熱資源豐富的南方，且多采用單作種植[1]。在可用土地面積減少的情況下，通過間套作擴大玉米播種面積、提高作物產(chǎn)量具有十分廣闊的前景。玉米-大豆間套作是我國西南地區(qū)主推的一種旱地種植模式， 該模式集禾本科與豆科為一體，有效提高了光照、水分和養(yǎng)分等資源利用效率，在保證玉米產(chǎn)量的同時，增收了一季大豆，具有高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、降低成本、提高經(jīng)濟效益等優(yōu)點[2-4]。

帶寬行比配置對于間套作體系中作物生長和群體產(chǎn)量效益具有重要的作用。大量研究表明，合理的帶寬行比配置可以提高作物葉面積指數(shù)，延緩葉片衰老進程；能夠增加間套作系統(tǒng)中作物的干物質(zhì)積累量， 并促進干物質(zhì)更多的分配到籽粒當(dāng)中；利于養(yǎng)分的吸收利用，進而促進養(yǎng)分積累；同時利于土地當(dāng)量比的提高，實現(xiàn)群體產(chǎn)量和經(jīng)濟效益的最大化；但這些研究大多集中在粒用玉米與粒用大豆間套作方面，目前西南地區(qū)粒用玉米套作粒用大豆以帶寬200 cm、 玉豆行比2∶2， 間作區(qū)以帶寬220 cm，玉豆行比 2∶3 較宜[5-15]。而與粒用玉米等相比，鮮食玉米、鮮食大豆生育期縮短，高產(chǎn)高效的帶寬和行比配置缺乏相應(yīng)的研究，制約了成都平原日趨增加的鮮食玉米間作鮮食大豆高效種植模式經(jīng)濟效益的發(fā)揮。因此本試驗旨在分析比較，不同帶寬行比配置對鮮食玉米間作鮮食大豆體系葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累、產(chǎn)量及經(jīng)濟效益等的影響，明確與成都平原地區(qū)生態(tài)條件和生產(chǎn)水平相適應(yīng)的鮮食玉米間作鮮食大豆最佳帶寬行比配置，以期為該地區(qū)鮮食玉米和大豆協(xié)調(diào)高產(chǎn)的空間配置提供科學(xué)依據(jù)與技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 供試材料

鮮食玉米品種川單甜3 號（四川川單種業(yè)有限責(zé)任公司提供）和鮮食大豆品種科鮮2 號（開原市雨農(nóng)種業(yè)有限公司提供）。

1.2 試驗設(shè)計

試驗于2017年在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)崇州現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研發(fā)基地進行， 采用兩因素隨機區(qū)組設(shè)計， 因素A為鮮食玉米間作鮮食大豆帶寬，3 個水平，A1：200 cm（160 cm+40 cm；寬行 160 cm，窄行 40 cm），A2：220 cm（180 cm+40 cm），A3：240 cm（200 cm+40 cm），因素B 為玉豆行比，2 個水平，B1：2∶2（2 行玉米和 2 行大豆），B2：2∶3（2 行玉米和 3 行大豆），單作鮮食玉米（MM）和鮮食大豆（MS）為對照，共 8 個處理，每個處理3 次重復(fù)， 共24 個小區(qū)。鮮食玉米間作鮮食大豆，每個小區(qū)種植3 帶，帶長5 m，單作玉米采用生產(chǎn)常規(guī)的70 cm 等行距種植，單作大豆采用生產(chǎn)常規(guī)的50 cm 等行距種植（處理田間配置圖見圖1 所示）。鮮食玉米種植密度均為52 500 株/hm2，鮮食大豆種植密度均為105 000 株/hm2，均穴植雙株。

鮮食玉米、 鮮食大豆于4 月11 日同時點播，7月11 日同時收獲。鮮食玉米底肥每公頃配施純氮120 kg、過磷酸鈣600 kg（含P2O512%）、氯化鉀 150 kg（含K2O 60%），而后分別于拔節(jié)期和大喇叭口期追施拔節(jié)肥（150 kg/hm2尿素）和攻苞肥（750 kg/hm2碳酸氫銨）。鮮食大豆底肥每公頃配施氯化鉀60 kg，過磷酸鈣600 kg，其他管理同大田。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 葉面積指數(shù)和植株形態(tài)

圖1 玉米-大豆帶狀間作及單作田間配置圖Figure 1 Field arrangement diagram of maize-soybean relay strip intercropping and monoculture

鮮食玉米：每小區(qū)選取5 株生長發(fā)育一致、健康的植株掛牌標(biāo)記， 在播后 45、60、75、90 d 時測定葉片長寬。單葉葉面積=葉長×葉寬×0.75，葉面積指數(shù)=單株葉面積×單位土地面積內(nèi)株數(shù)/單位土地面積。于播后90 d 測定掛牌植株的株高和莖粗。

鮮食大豆：每小區(qū)選取3 株生長發(fā)育一致、健康的植株掛牌標(biāo)記， 與玉米同一時間測定葉片長寬。單葉葉面積=葉長×葉寬×0.65。于播后90 d 測定掛牌植株的株高和莖粗。

1.3.2 干物質(zhì)積累

分別于鮮食玉米拔節(jié)期（播后45 d）、吐絲期（播后60 d）、成熟期（播后90 d）和鮮食大豆開花期（播后 60 d）、成熟期（播后 90 d），取生長發(fā)育一致的植株地上部，每處理5 株，將莖稈、葉片、籽粒等器官分開，置于105 ℃烘箱殺青1 h，85 ℃烘干至恒重，分別稱取玉米、大豆地上部分干物質(zhì)重。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

鮮食玉米：小區(qū)實收帶苞葉鮮穗折算實際產(chǎn)量，考察每個小區(qū)玉米果穗總數(shù)，并根據(jù)均重法選取10 個果穗考察穗部性狀（穗長、穗粗、禿尖長、穗粒數(shù)、百粒重及單穗重）。

鮮食大豆：小區(qū)實收鮮豆莢折算實際產(chǎn)量，考察每個小區(qū)大豆植株總數(shù)，并選取每個小區(qū)中間區(qū)域連續(xù)10 株大豆植株進行考種（單株有效夾數(shù)、一粒夾數(shù)、二粒夾數(shù)、三粒夾數(shù)、百粒重）。

1.3.4 土地當(dāng)量比

土地當(dāng)量比（land equivalent ratio，LER）是衡量間混作比單作增產(chǎn)程度的一項指標(biāo)。LER 為兩種或兩種以上作物間混作與相應(yīng)單作產(chǎn)量比值的總和。計算公式為 LER=YIM/YMM+YIS/YMS， 其中，YIM和 YIS分別代表間作玉米和大豆產(chǎn)量，YMM和YMS分別代表單作玉米和大豆的產(chǎn)量[16]。

1.3.5 相關(guān)計算

營養(yǎng)器官花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率（%）=（開花期營養(yǎng)器官干重-成熟期營養(yǎng)器官干重）/開花期營養(yǎng)器官干重×100%

營養(yǎng)器官花前干物質(zhì)對籽粒的貢獻率（%）=（營養(yǎng)器官花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量/成熟期籽粒干重）×100%

花后干物質(zhì)同化量=成熟期籽粒干重-營養(yǎng)器官花前干物質(zhì)轉(zhuǎn)運量

收獲指數(shù)=籽粒產(chǎn)量/地上部生物量[17]

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Microsoft Excel 2010 軟件整理試驗數(shù)據(jù)，使用DPS 7.5 軟件分析數(shù)據(jù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 帶寬、行比對鮮食玉米和鮮食大豆葉面積指數(shù)的影響

由圖2 可知，鮮食玉米和大豆各處理葉面積指數(shù)（LAI）變化規(guī)律均表現(xiàn)為隨播后天數(shù)增加呈先升高后降低的趨勢，在播后60 d，鮮食玉米和大豆LAI均達最大值。帶寬增加，鮮食玉米LAI 減小，A1處理的最大LAI 值較A2和A3處理高3.85%和11.11%，不同行比配置表現(xiàn)為B1處理的最大LAI 值較B2處理高3.56%， 從播后60～90 d 玉米葉面積降低速率來看，帶寬處理以A1降幅最小為9.79%，行比處理以B1處理最低為12.32%；鮮食大豆LAI 變化趨勢與玉米相反，A3處理的最大LAI 值高于A1和A2處理14.01%和7.19%， 且在播后90 d，A3處理的LAI降幅最低為12.88%，不同行比配置下，則以B2處理最低為15.73%。由此可見，合理的帶寬行比配置有利于提高作物葉面積指數(shù)， 且葉面積下降較緩慢，從而有利于光合源的擴大。

圖2 帶寬、行比對植株葉面積指數(shù)的影響Figure 2 Effects of bandwidth and row ratio on leaf area index of plant

2.2 帶寬、行比對鮮食玉米和大豆植株形態(tài)指標(biāo)的影響

由表1 可以看出，鮮食玉米株高隨帶寬的增加而增加，莖粗則降低，其中A1處理株高顯著低于A3處理3.51%，莖粗顯著高于A3處理12.09%。而鮮食大豆株高、莖粗變化趨勢相反，A3較A1處理株高顯著降低11.90%，莖粗顯著增加14.22%，不同行比配置表現(xiàn)為B2處理莖粗顯著高于B1處理7.05%。采取合理的帶寬行比配置可以構(gòu)建適宜的作物形態(tài)特征，增強對逆境的抵抗力，成為高產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。

2.3 帶寬、行比對鮮食玉米干物質(zhì)積累與轉(zhuǎn)運的影響

2.3.1 干物質(zhì)積累

從表2 可知，帶寬、行比配置對拔節(jié)后各生育時期鮮食玉米單株干物質(zhì)積累量的影響達顯著水平。不同帶寬配置下，鮮食玉米干物質(zhì)積累在各生育時期均表現(xiàn)A1處理最高，A3處理最低，不同行比配置表現(xiàn)為B1＞B2處理。A1處理在成熟期的單株干物質(zhì)積累量比A2和A3處理高出11.80%和19.58%，B1處理在成熟期的干物質(zhì)積累量比B2處理高出4.53%， 表明間作條件下帶寬行比配置直接影響玉米地上部分的生長。

2.3.2 干物質(zhì)轉(zhuǎn)運

表3 表明，不同帶寬配置下，鮮食玉米莖稈干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移率和貢獻率均以A1處理最大，顯著高于A2和 A3處理 25.37%、28.56%和 26.73%、27.01%；葉片干物質(zhì)的轉(zhuǎn)移率和貢獻率則與莖稈相反，以A3處理最大， 顯著高于A1和A2處理52.05%、22.33%和72.17%、26.40%。而行比配置對莖稈和葉片的干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率及貢獻率影響差異不顯著。

鮮食玉米花后干物質(zhì)同化量隨帶寬增加而逐漸減少， 帶寬配置對其影響達極顯著水平，A1處理的花后干物質(zhì)同化量較A2和A3處理高10.04%和23.93%，且A1處理的收獲指數(shù)高于A3處理4.26%。表明合理的田間配置有利于促進花后干物質(zhì)同化量的積累， 并促進玉米花前干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移，利于提高花后干物質(zhì)同化量和干物質(zhì)轉(zhuǎn)移率對籽粒的貢獻率。

表1 帶寬、行比對植株形態(tài)指標(biāo)的影響Table 1 Effects of bandwidth and row ratio on plant morphological targets

表2 帶寬、行比對鮮食玉米單株干物質(zhì)積累量的影響Table 2 Effects of bandwidth and row ratio on maize dry matter accumulation per plant g·plant-1

2.4 帶寬、行比對鮮食大豆干物質(zhì)積累與分配的影響

由圖3 可知，從開花期到成熟期，鮮食大豆單株各器官干物質(zhì)積累量增加，不同生育時期各器官干物質(zhì)積累變化趨勢一致， 隨帶寬的增加而增加，表現(xiàn)為 A1＜A2＜A3，不同行比配置表現(xiàn)為 B2＞B1。A3處理在成熟期的莖稈、葉片、籽粒干物質(zhì)積累量分別顯著高于A1處理25.49%、38.44%和34.82%， 顯著高于 A2處理 13.71%、18.09%和 20.83%， B2處理在成熟期的莖稈、葉片和籽粒平均干物質(zhì)積累量顯著高于 B1處理 9.65%、14.70%和 15.04%， 且 B2處理的籽粒干物質(zhì)分配比例顯著高于B1處理5.31%，而莖稈干物質(zhì)分配比例則為B1處理顯著高于B2處理4.75%， 葉片干物質(zhì)分配比例在不同行比配置下差異不顯著，各器官干物質(zhì)分配比例在不同帶寬配置下差異均不顯著。

2.5 帶寬、行比對群體產(chǎn)量及作物產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表4 可知，帶寬和行比對兩作物產(chǎn)量影響各處理間差異顯著，隨著帶寬變寬，鮮食玉米產(chǎn)量逐漸降低， A1處理玉米產(chǎn)量較A2和A3處理高16.97%和53.11%， 行比配置表現(xiàn)為B1處理玉米產(chǎn)量顯著高于B2處理10.72%。鮮食大豆產(chǎn)量變化趨勢與玉米相反，A3處理大豆產(chǎn)量顯著高于A1和A2處理31.10%和13.69%；行比配置下B2處理大豆產(chǎn)量顯著高于B1處理12.73%， 帶寬和行比兩因素對鮮食大豆產(chǎn)量的交互影響顯著，帶寬加大，行比增加到3行對大豆的增產(chǎn)作用更明顯。

表3 帶寬、行比對鮮食玉米各器官干物質(zhì)轉(zhuǎn)運的影響Table 3 Effects of bandwidth and row ratio on dry matter transport in organs of fresh maize

不同帶寬行比配置下鮮食玉米產(chǎn)量差異的主要原因是穗粒數(shù)和百粒重的差異。隨著帶寬逐漸增加，穗粒數(shù)和百粒重逐漸降低，帶寬對穗粒數(shù)的影響達極顯著水平，對百粒重的影響達顯著水平，A1處理較A2和A3處理每穗粒數(shù)及百粒重分別高5.86%、9.62%和1.79%、6.13%；不同行比配置對每穗粒數(shù)和百粒重的影響表現(xiàn)為B1＞B2， 但處理間差異未達顯著水平；鮮食大豆產(chǎn)量變化的主要原因是單株粒數(shù)和百粒重的差異，其中A3處理單株粒數(shù)顯著高于A1和A2處理52.85%和27.97%，百粒重顯著高于A1和A2處理3.39%和2.50%， 不同行比配置下，B2處理單株粒數(shù)顯著高于B1處理6.56%。

2.6 帶寬、行比對鮮食玉米和大豆產(chǎn)量性狀的影響

如表5 所示，不同田間配置下，鮮食玉米的穗長、穗粗和禿尖長差異不顯著。3 種帶寬下，以A1處理的單穗重最高，平均達224.42 g，顯著高于A2和A3處理 11.51%和 25.90%，2 種行比下，B1處理單穗重顯著高于B2處理4.78%。帶寬配置對鮮食大豆各級莢率的影響達顯著水平， 其中A3處理的單株莢數(shù)、 二粒莢率和三粒莢率較A1處理高35.17%、13.25%和 27.88%， 較 A2處理高 19.14%、7.45%和12.33%；而行比配置對其影響差異未達顯著水平。表明帶寬縮小，玉米種間競爭減小利于提高玉米單穗果重，但大豆由于遮陰嚴(yán)重，商品性會受到顯著影響。

2.7 帶寬、行比對群體效益及土地當(dāng)量比的影響

從表6 可以看出，鮮食玉米間作鮮食大豆各處理土地當(dāng)量比均大于1，表現(xiàn)出明顯的生產(chǎn)優(yōu)勢，其中A1B2處理下土地當(dāng)量比最高，達1.31，間作經(jīng)濟效益為4.21 萬元/hm2，較單作鮮食玉米和鮮食大豆分別增值15.98%和60.69%，經(jīng)濟效益顯著。

3 討論與結(jié)論

3.1 討論

圖3 帶寬、行比對鮮食大豆單株各器官干物質(zhì)積累量和分配比例的影響Figure 3 Effects of bandwidth and row ratio on dry matter accumulation and distribution proportion per plant in different organs of fresh soybean

合理的田間配置方式可以提高作物群體的光截獲量，增大群體受光面積，改善群體通風(fēng)透光條件[18-21]，并進一步促進植株干物質(zhì)的積累與分配，利于產(chǎn)量潛力的發(fā)揮[22]，對于實現(xiàn)鮮食玉米間作鮮食大豆體系中最大群體產(chǎn)量和經(jīng)濟效益具有重要的作用。

LAI 是衡量作物群體光合能力的重要指標(biāo)[23-24]，焦念元等[9，25]研究表明，玉米/花生間作行比減小，可以使玉米中后期仍保持較高的LAI， 延緩玉米葉片衰老，從而保持后期較高的光合速率。劉永紅等[26]研究結(jié)果表明，擴大帶距對套作玉米單株葉面積有一定促進作用，利于群體有效葉面積率的提高。在本研究中，鮮食玉米和大豆LAI 均表現(xiàn)為隨播后天數(shù)增加呈先增大后降低的趨勢，最大值出現(xiàn)在播后60 d， 其中鮮食玉米的LAI 隨帶寬行比增加逐漸降低，鮮食大豆LAI 變化趨勢則相反。玉米-大豆間作體系中，帶寬行比的增加，使玉米株距減小，增加了玉米植株間的相互競爭，葉片之間遮擋重疊程度變高，導(dǎo)致玉米群體光能截獲量降低，從而LAI 降低；大豆則隨帶寬行比的增加，減緩了被高位作物玉米蔭蔽的程度以及植株間的相互競爭，使群體光截獲量增加，從而 LAI 增加，這與王竹和于曉波等[6，27]人的研究結(jié)果相吻合。表明適宜的帶寬行比配置可以增大作物群體LAI 以捕獲更多的光能，為產(chǎn)量的形成提供充足源基礎(chǔ)。

表4 帶寬、行比對鮮食玉米和大豆產(chǎn)量構(gòu)成及產(chǎn)量的影響Table 4 Effects of bandwidth and row ratio on yield component and crops yield of fresh maize and fresh soybean

表5 帶寬、行比對鮮食玉米和大豆產(chǎn)量性狀的影響Table 5 Effects of bandwidth and row ratio on yield traits of fresh maize and fresh soybean

表6 帶寬、行比對群體效益及土地當(dāng)量比的影響Table 6 Effects of bandwidth and row ratio on group benefit and land equivalent ratio

干物質(zhì)是作物光合作用產(chǎn)物的最高形式，其積累水平?jīng)Q定了最終籽粒產(chǎn)量的高低，籽粒中干物質(zhì)積累主要來源于花后葉片光合作用的產(chǎn)物和營養(yǎng)器官貯存干物質(zhì)向籽粒轉(zhuǎn)移的部分[28-30]。本試驗中，鮮食玉米花后干物質(zhì)同化量呈隨帶寬行比增加逐漸減少的趨勢，在帶寬行比較小時，玉米株距較大，植株間通風(fēng)透光條件好，使得植株花后仍保持較高的葉面積指數(shù)，且下降幅度緩慢，有利于生產(chǎn)更多的花后光合產(chǎn)物。另外，玉米營養(yǎng)器官對籽粒貢獻率表現(xiàn)為莖稈＞葉片， 其中莖稈的花后干物質(zhì)轉(zhuǎn)運率和對籽粒貢獻率以帶寬200 cm、玉豆行比2∶2 處理最優(yōu)，較其他處理增幅分別為15.01%～30.46%和17.35%～47.71%， 說明適當(dāng)縮小帶寬行比有利于促進玉米花后干物質(zhì)積累，并增加莖稈花后干物質(zhì)向籽粒的分配，提高籽粒產(chǎn)量。間作鮮食大豆則隨著帶寬行比的增加，葉面積指數(shù)增加，促進光合產(chǎn)物的合成，顯著提高了籽粒的干物質(zhì)積累量，帶寬240 cm、玉豆行比2∶3 處理籽粒干物質(zhì)積累量最優(yōu)， 較其他處理增幅為24.70%～51.24%，這與楊春杰等[31]的研究結(jié)果相一致。表明合理的帶寬行比配置能夠協(xié)調(diào)個體與群體的發(fā)展， 促進干物質(zhì)的積累與分配，利于群體產(chǎn)量潛力的發(fā)揮。

合理的寬窄行種植方式有利于促進玉米穗粒數(shù)和百粒重的增加，提高產(chǎn)量[32]。本研究中，間作鮮食玉米產(chǎn)量隨帶寬行比的增加呈逐漸降低的趨勢，其穗粒數(shù)和百粒重變化趨勢與產(chǎn)量一致，表明相同密度下，帶寬行比配置主要通過影響玉米的穗粒數(shù)和百粒重影響其最終產(chǎn)量；而鮮食大豆產(chǎn)量則隨帶寬行比的增加呈逐漸升高的趨勢，主要原因可能是增加帶寬行比，玉米對大豆蔭蔽程度減弱，使大豆群體光截獲量增加，大豆的單株粒數(shù)和百粒重隨之增加，進而提高產(chǎn)量，朱星陶等[33]試驗也表明，玉米與大豆行比按2∶3 模式，并適當(dāng)增加玉豆行距，可提高復(fù)合產(chǎn)量與產(chǎn)值，與本研究結(jié)果一致。間作的目的是在空間上集約利用生產(chǎn)資源，實現(xiàn)土地資源的高效利用，土地當(dāng)量比（LER）是衡量間套作效益的重要指標(biāo)[34]。在本研究中，帶寬行比配置直接影響鮮食玉米-鮮食大豆間作系統(tǒng)群體產(chǎn)量和經(jīng)濟效益，各間作處理LER 均在1 以上， 經(jīng)濟效益和LER 最大值在帶寬200 cm、玉豆行比2∶3 處理。雖然間作條件下鮮食玉米和鮮食大豆產(chǎn)量均低于單作，但總體經(jīng)濟效益高于單作， 這一結(jié)果與李志賢等人[35]的報道結(jié)果相吻合。

3.2 結(jié)論

在鮮食玉米間作鮮食大豆系統(tǒng)中，帶寬、行比配置對兩作物葉面積指數(shù)、干物質(zhì)積累分配以及產(chǎn)量的影響各異，需要協(xié)調(diào)兩者之間的關(guān)系，選擇適宜的帶寬、行比，才能獲取群體高產(chǎn)。鮮食玉米間作鮮食大豆總體經(jīng)濟效益高于單一種植的玉米或大豆， 群體土地當(dāng)量比高于1， 最佳田間配置為帶寬200 cm、玉豆行比2∶3 的處理，土地當(dāng)量比為 1.31，且經(jīng)濟效益顯著。