摘要:為研究玉米大豆間作對大豆生長發(fā)育及質(zhì)量品質(zhì)的影響,以兩個福建省春大豆品種泉豆5號(D1)、泉豆12號(D2)和玉米品種金百甜15(Y)為試驗材料,在玉米大豆間作和單作(為對照)兩種種植模式下分析比較大豆的生長動態(tài)、農(nóng)藝性狀、品質(zhì)產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)值。結(jié)果表明:全生育期內(nèi),間作模式大豆植株較單作模式總體上表現(xiàn)出株高、葉片葉綠素含量和莖占比增大,葉面積指數(shù)和各干物質(zhì)含量降低的規(guī)律;隨著生育期的推進,不同種植模式下泉豆5號和泉豆12號的株高、葉綠素含量、葉面積指數(shù)、根干重和葉干重均呈現(xiàn)出先增長后減小的趨勢,在鼓粒期達到峰值;莖干重、莢果干重和各干物質(zhì)總量均在成熟期達到最大值;莖占比表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,在開花期達到最大值。間作模式大豆株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、蛋白質(zhì)含量和脂肪含量均高于單作模式,但有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重均低于單作模式;間作模式顯著降低玉米產(chǎn)量和大豆產(chǎn)量,但顯著提高了總產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)值。與玉米單作相比,YD1、YD2間作模式中玉米產(chǎn)量分別減產(chǎn)了2.43%、4.19%,玉米大豆總產(chǎn)量分別提高了11.23%、8.14%,經(jīng)濟產(chǎn)值分別增收5206.51元·hm?2(24.28%)、4272.69元·hm?2(19.93%);與大豆單作相比,YD1、YD2間作模式中大豆產(chǎn)量分別減產(chǎn)了38.26%、41.57%,玉米大豆總產(chǎn)量分別提高了402.98%、412.46%,經(jīng)濟產(chǎn)值分別增收17370.07元·hm?2(187.26%)、16860.81元·hm?2(190.49%)。兩個間作模式的土地當(dāng)量比均大于1,說明間作具有明顯優(yōu)勢。綜上,泉豆5號植株較矮、底莢高度低,單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重大,莖占比小,間作種植的總產(chǎn)量、經(jīng)濟產(chǎn)值和土地當(dāng)量比(LER)大,更適合作為泉州地區(qū)間作種植的大豆品種。
關(guān)鍵詞:玉米;大豆;間作;生長動態(tài);產(chǎn)量;農(nóng)藝性狀;品質(zhì);經(jīng)濟產(chǎn)值
中圖分類號:S525.1文獻標(biāo)志碼:A文章編號:0253?2301(2024)04?0065?08
DOI:10.13651/j.cnki.fjnykj.2024.04.012
Effects of the Intercropping of Maize with Soybean on the Growth, Development,and Quality of Soybean
SHI Ying-ying,LV Mei-qin,LIN Wen-lei,LI Ming-song,KANG Rong-rong,ZENG Hong-ying
(Quanzhou Institute of Agricultural Sciences, Quanzhou, Fujian 362212, China)
Abstract: In order to study the effects of the intercropping of maize with soybean on the growth, development and quality of soybeans, two spring soybean varieties Quandou No.5(D1), Quandou No.12(D2)and maize variety Jinbaitian 15(Y)inFujianProvince were used as the experimental materials. The growth dynamics, agronomic traits, quality, yield and economic output value of soybeans were analyzed and compared under the two planting modes of maize-soybean intercropping and monoculture (as the control group). The results showed that during the whole growth period, the plant height, leaf chloroph7UAFVc+fUjTsRt0XhRQAfA==yll content and stem proportion of soybeans in the intercroppingpattern were higher than those in the monocropping pattern, but the leaf area index and dry matter content of soybeans in the intercropping pattern were lower than those in the monocropping pattern. With the development of growth period, the plant height,chlorophyll content, leaf area index, root dry weight and leaf dry weight of Quandou No.5 and Quandou No.12 under different planting patterns increased first and then decreased, reaching the maximum at the seed-filling stage. The stem dry weight, pod dry weight and total dry matter reached the maximum at the mature stage. The proportion of stem first increased and then decreased, reaching the maximum at the flowering stage. The plant height, bottom pod height, node number of main stem, protein content and fat content of soybeans in the intercropping pattern were higher than those in the monoculture pattern, but the effective branch number, effective pod number per plant, seed number per plant, seed weight per plant and the 100-seed weight were lower than those in the monoculture pattern. The intercropping pattern significantly reduced maize yield and soybean yield, but significantly increased the total yield and economic output value. Compared with the maize monoculture, the yield of maize in YD1 and YD2 intercropping patterns decreased by 2.43% and 4.19%, respectively; the total yield of maize and soybean increased by 11.23% and 8.14%, respectively, and the economic output value increased by 5206.51 yuan·hm?2(24.28%)and 4272.69 yuan·hm?2(19.93%), respectively. Compared with the soybean monoculture, the yield of soybean in YD1 and YD2 intercropping patternsdecreased by 38.26% and 41.57%, respectively,andthe total yieldof maizeandsoybean increased by 402.98% and 412.46%, respectively, and the economic output value increased by 17370.07 yuan·hm?2(187.26%)and 16860.81 yuan·hm?2(190.49%),respectively. Thelandequivalent ratioof the two intercropping patterns was greater than 1, indicating that the intercropping pattern had obvious advantages. In summary, compared with the two soybean varieties, Quandou NO.5 had shorter plant height, lower bottom pod height and stem proportion, larger effective pod number per plant, seed number per plant and seed weight per plant, while the proportion of stems was small, and the total yield, economic output value and land equivalent ratio (LER) of intercropping were large, so it was more suitable for intercropping as the local soybean varieties in Quanzhou area.
Key words: Maize; Soybean ;Intercropping ; Growth dynamics ;Yield; Quality ;Agronomic character ;Economic output value
大豆是我國繼玉米、水稻、小麥、馬鈴薯之后的第五大糧食作物,不僅是人們生活中蛋白質(zhì)和食用油的主要來源,也是畜牧業(yè)飼料、食品添加劑、醫(yī)藥和化學(xué)工業(yè)等方面的原料。隨著國內(nèi)市場需求的不斷增加和種植面積的日益萎縮,供需矛盾日益突出,目前,我國大豆年種植面積約1020萬 hm2,總產(chǎn)量約2000萬 t ,大豆進口率達到85%以上[1]。提高單產(chǎn)和擴大種植面積成為緩解國內(nèi)大豆自給不足的重要途徑[2],大力發(fā)展間套作大豆是我國南方地區(qū)擴大大豆種植面積的主要方式,也是提高土地利用率、增加大豆生產(chǎn)的有效途徑。間作種植模式是指在同一塊土地上,根據(jù)一定行數(shù)比例,在同一時期以成行或成帶(多行)的形式種植2種或以上相似生長期的作物。當(dāng)前,玉米大豆間作作為我國典型的間作模式,具有共生固氮、防治雜草和降低二氧化碳排放量等優(yōu)勢[3],這種間作模式推動了大豆種植面積的迅速增加,在提高大豆總產(chǎn)量、穩(wěn)定區(qū)域糧食生產(chǎn)方面發(fā)揮了重要作用[4]。
玉米-大豆帶狀復(fù)合種植模式下,低位作物大豆的冠層光環(huán)境發(fā)生明顯改變,紅光/遠(yuǎn)紅光比例下降和光合有效輻射的減少嚴(yán)重影響了大豆植株生長和株型構(gòu)建[5]。在間作模式中,大豆長時間與玉米共生,由于兩種作物的株高差異,大豆在對后期產(chǎn)量形成最為重要的開花期和鼓粒期受玉米植株蔭蔽程度較大,嚴(yán)重限制了光合物質(zhì)的積累和豆莢的形成。因此,合理配置玉米大豆的行數(shù)和行距,篩選合適的大豆間作品種對玉米大豆間作模式中作物的生長、產(chǎn)量構(gòu)成和群體效益具有重要意義[6]。目前,國內(nèi)外學(xué)者對于玉米大豆間作的研究重點主要集中在栽培技術(shù)的優(yōu)化和產(chǎn)量的提升方面[7?9],對大豆具體性狀的研究較少。對玉米大豆間作的研究中,只分析農(nóng)藝性狀[10]、產(chǎn)量性狀[11]和品質(zhì)性狀[12]等單一性狀或者部分性狀,可能導(dǎo)致篩選出的大豆品種的產(chǎn)量和品質(zhì)不能同步提高,影響間作模式的推廣。因此,本研究選擇兩個春大豆品種開展玉米大豆間作試驗,研究間作和單作兩種種植模式下大豆的生長動態(tài)、農(nóng)藝性狀、產(chǎn)量和品質(zhì)等的差異,并對大豆品種的產(chǎn)量和適應(yīng)性做出評價,篩選出適合間作種植的大豆品種,這對進一步推廣大豆玉米間作種植模式具有重要意義。
1材料和方法
1.1試驗場地概況
本試驗于福建省泉州市晉江市紫帽鎮(zhèn)紫星村下溪園(24°53'N ,118°29'E)進行,當(dāng)?shù)貫閬啛釒Ъ撅L(fēng)氣候,試驗地土質(zhì)為紅黃壤土,地勢平坦,肥力中等,前茬種植的作物為甘薯。
1.2試驗材料
玉米品種為金百甜15,大豆品種為泉豆5號和泉豆12號。
1.3試驗設(shè)計
試驗采用兩因素隨機區(qū)組設(shè)計,因素一:大豆品種,泉豆5號(D1)、泉豆12號(D2);因素二:不同種植模式,玉米單作(YY)、泉豆5號單作(DD1)、泉豆12號單作(DD2)、泉豆5號與玉米間作(YD1)、泉豆12號與玉米間作(YD2)。每個處理4次重復(fù),共20個小區(qū),每個小區(qū)面積12 m2(長6 m ,寬2 m),第4個重復(fù)用于不同大豆生育時期考種取樣。單作模式中玉米和大豆各種植4行,玉米株距0.3 m ,大豆株距0.2 m ,玉米和大豆的行距均為0.5 m 。間作模式中玉米和大豆的種植規(guī)格為2︰2型(即2行玉米,2行大豆),玉米的株距為0.15 m ,大豆的株距為0.1 m ,玉米和大豆的行距均為0.5 m ,玉米和大豆的間距為0.6 m 。玉米穴留苗1株,大豆穴留苗2株,單作和間作模式中玉米的種植密度均為66666.7株·hm?2,大豆的種植密度均為200000株·hm?2。
玉米采用育苗移栽方式,于2023年3月12日育苗,3月27日人工移栽。大豆采用直播方式,于3月12日播種。玉米施用復(fù)合肥300 kg·hm?2作為基肥,苗期追施尿素150 kg·hm?2,大喇叭口期追施尿素150 kg·hm?2;大豆施用復(fù)合肥225 kg·hm?2作為基肥,2葉期追施復(fù)合肥75 kg·hm?2。
1.4測量項目
1.4.1株高和葉綠素含量測定大豆苗期在每個處理的前3個小區(qū)中分別挑選連續(xù)的、無缺株的、具有代表性的3個植株掛牌定株,分別測量苗期、開花期、鼓粒期和成熟期4個生育時期的株高和葉綠素含量。用米尺測量株高;用葉綠素測定儀 KONICA MINOLTA SPAD-502 Plus 測量植株倒數(shù)3片復(fù)葉的葉綠素含量,每張葉片各測量3次取其平均值。
1.4.2各器官干物質(zhì)量和葉面積指數(shù)測定在測量株高和葉綠素含量的同時,在每個處理的第4個小區(qū)中分別挑選連續(xù)的、無缺株的、具有代表性的5個植株,用電子天平分別測量根、莖、葉、莢果(鼓粒期和成熟期)的鮮重;用拍照式葉面積測量儀 LD-YMJ-P1測量無蟲孔、無病斑葉片的面積,再用電子天平稱量已測葉片面積的葉片鮮重,按以下公式計算葉面積指數(shù)[13];將根、莖、葉、莢果分別用報紙打包,做好標(biāo)記并置于105℃烘箱殺青30 min ,80℃烘干至恒重,稱取各器官的干物質(zhì)重量,按以下公式計算莖占比。
葉面積指數(shù)(Leaf Area Index; LAI)=小小區(qū)面積(區(qū)葉片總面)積=單株葉小區(qū)面積(面積根?。﹨^(qū)株數(shù)
單株葉面積=測量已測葉面積的葉片鮮重(的葉片葉面積根單株葉片)鮮重
莖占比=莖干重= 莖干重
干物質(zhì)總重根干重+莖干重+葉干重+莢干重
1.4.3農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量性狀測定大豆成熟后在各個小區(qū)中分別選取連續(xù)的、無缺株的、具有代表性的10個植株進行室內(nèi)考種,考種項目有株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)、單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重等性狀。
1.4.4品質(zhì)測定每個小區(qū)挑選無破損、籽粒大小均勻的種子用波通近紅外分析儀 DA7250進行品質(zhì)測定,測定蛋白質(zhì)及脂肪含量(干基),每個處理測定3次取其平均值。
1.4.5產(chǎn)量、間作土地當(dāng)量比和經(jīng)濟產(chǎn)值計算大豆成熟后,每個小區(qū)單獨收獲,曬干后脫粒,單獨測產(chǎn),分別計算單作玉米產(chǎn)量、單作大豆產(chǎn)量、間作玉米產(chǎn)量、間作大豆產(chǎn)量、間作玉米大豆總產(chǎn)量,并折算成每公頃產(chǎn)量。
土地當(dāng)量比(LER)常用來衡量間作優(yōu)勢,按照以下公式計算:土地當(dāng)量比 LER= Yic/ Yib +Ymc/ Ymb [14],公式中Yic和 Yib 分別為間作玉米和間作大豆產(chǎn)量,Ymc和Ymb分別為單作玉米和單作大豆的產(chǎn)量。當(dāng) LER>1時表明間作為優(yōu)勢,當(dāng) LER<1時表明間作為劣勢。
單位面積產(chǎn)值比較,根據(jù)公頃產(chǎn)量和平均市場單價計算產(chǎn)值,平均市場單價參考國家統(tǒng)計局當(dāng)月市場監(jiān)測數(shù)據(jù),玉米按2.3元· kg?1,大豆按4.5元· kg?1,分別計算及比較單位面積上單作玉米、單作大豆、鮮食玉米-大豆間作3種種植模式的產(chǎn)值。
1.5數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析
用 Excel 2013進行數(shù)據(jù)整理,用DPSv 7.05進行數(shù)據(jù)分析。本研究將株高、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、有效分枝數(shù)歸為農(nóng)藝性狀,將單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重歸為產(chǎn)量性狀,將蛋白質(zhì)含量、脂肪含量歸為品質(zhì)性狀。
2結(jié)果與分析
2.1不同種植模式對大豆不同生長動態(tài)的影響
2.1.1不同種植模式對大豆株高的影響由圖1可知,兩種種植模式下泉豆5號和泉豆12號的株高隨著生育期的進行均呈現(xiàn)出先增長后減小的趨勢,在鼓粒期達到最大值。其中苗期到開花期,大豆植株處于營養(yǎng)生長階段,株高增長最為迅速;開花期到鼓粒期,大豆植株由營養(yǎng)生長轉(zhuǎn)為生殖生長,光合作用合成的有機物及根系從土壤吸收的養(yǎng)分大部分用于供應(yīng)莢果生長所需,株高增長速度減慢;鼓粒期到成熟期,該階段植株開始衰老,株高變矮。間作模式下,大豆苗期由于玉米植株不高,大豆群體的遮陰效應(yīng)主要是群體內(nèi)部植株互相遮陰造成的,各處理間大豆株高差異較??;大豆開花期后玉米植株快速生長,對大豆植株的遮陰效應(yīng)明顯增大,大豆為接受更多光照,向上生長明顯,表現(xiàn)為株高較單作大豆明顯增高。
2.1.2不同種植模式對大豆葉綠素含量的影響由圖2可知,兩種種植模式下泉豆5號和泉豆12號的葉片葉綠素含量隨著生育期的進行逐漸增高,在鼓粒期達到頂峰后逐漸降低。苗期到開花期,葉綠素含量增長緩慢,說明此階段光合作用弱,植株生長所需營養(yǎng)主要依靠根部從土壤吸收養(yǎng)分供給;開花期到鼓粒期,葉綠素含量增長迅速,說明該階段光合作用強度增大,植株通過根部吸收土壤養(yǎng)分和光合作用合成有機物共同滿足該階段植株生長和莢果生長所需;鼓粒期到成熟期,葉綠素含量快速下降,說明植株成熟后養(yǎng)分需求減少、葉片變黃。在同一生育時期內(nèi),間作模式均顯著提高兩個品種的葉綠素含量。全生育期內(nèi),同一種植模式下泉豆5號的葉片葉綠素含量均高于泉豆12號。
2.1.3不同種植模式對大豆葉面積指數(shù)的影響由圖3可知,兩種種植模式下泉豆5號和泉豆12號的葉面積指數(shù)隨著生育期的進行逐漸增高,在鼓粒期達到頂峰后逐漸降低。在苗期到開花期以及開花期到鼓粒期兩個階段,葉面積指數(shù)均快速增長,說明這兩個階段植株葉片在快速生長;鼓粒期到成熟期,葉面積指數(shù)快速下降,說明植株開始衰老,葉片變黃脫落。在兩種種植模式下,各個生育時期內(nèi)間作大豆的葉面積指數(shù)均低于單作大豆的葉面積指數(shù)。間作模式下,苗期玉米植株較矮,對大豆遮陰效果較小,因此苗期兩種種植模式的葉面積指數(shù)差異較小。開花期后玉米迅速生長,遮陰效果明顯,不利于大豆葉片生長,因此開花期后兩種種植模式的葉面積指數(shù)差異變大。全生育期內(nèi),同一種植模式下泉豆5號的葉面積指數(shù)高于泉豆12號。
2.1.4不同種植模式對大豆干物質(zhì)量的影響由表1可知,兩種種植模式下泉豆5號和泉豆12號隨著生育期的進行根干重和葉干重均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,并在鼓粒期達到最大值;莖干重、莢果干重和各干物質(zhì)總量均在成熟期達到最大值,其中莖干重在鼓粒期之前增長迅速,鼓粒期之后增長速度變慢;莖占比表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,在開花期達到最大值。從苗期到開花期,根干重增長緩慢,莖干重和葉干重增長迅速,說明該階段植株吸收土壤養(yǎng)分,僅有少數(shù)供應(yīng)根系生長,大部分用于供應(yīng)莖稈和葉片生長;開花期到鼓粒期,根干重、莖干重和葉干重均迅速增長,該階段植株生長旺盛,光合作用增強,合成大量有機物,與植株從土壤中吸收的養(yǎng)分共同供應(yīng)根系、莖稈、葉片和莢果生長;鼓粒期到成熟期,根干重和葉干重減小,莖干重增長減慢,莢果干重迅速增大,說明此階段植株成熟,根系衰老,葉片脫落,莖部生長緩慢,莢果鼓粒變大。在各個生育時期內(nèi),間作大豆各物質(zhì)的干重均低于單作大豆,而其莖占比高于單作大豆,說明間作模式下大豆總干物質(zhì)量減少,分配到莖部分的干物質(zhì)量增多,相反分配到莢果部分的干物質(zhì)量減少,進而導(dǎo)致大豆減產(chǎn)。全生育期內(nèi),同一種植模式下,泉豆5號各干物質(zhì)量均高于泉豆12號,而其莖占比均低于泉豆12號,說明泉豆5號的總干物質(zhì)量較高,分配到莢果部分的干物質(zhì)量也較高,有利于提高產(chǎn)量。
2.2不同種植模式對大豆農(nóng)藝性狀的影響
由表2可知,間作模式顯著提高泉豆5號和泉豆12號的株高和底莢高度,其中株高分別增加了9.98%和10.27%,底莢高度分別增加了27.24%和36.51%;各處理間主莖節(jié)數(shù)差異并不顯著,間作模式下泉豆5號增加了2.76%,泉豆12號增加了4.10%;有效分枝數(shù)表現(xiàn)為間作模式顯著低于單作模式,間作模式下泉豆5號有效分枝數(shù)減少了13.25%,泉豆12號減少了11.19%。同一種植模式下,泉豆5號的株高、底莢高度和主莖節(jié)數(shù)均低于泉豆12號,而有效分枝數(shù)高于泉豆12號。
2.3不同種植模式對大豆產(chǎn)量性狀的影響
由表3可知,間作模式顯著降低了兩個大豆品種的單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重;其中,泉豆5號、泉豆12號的單株有效莢數(shù)分別降低了9.70%、11.16%,單株粒數(shù)分別降低了3.88%、4.84%,單株粒重分別降低了7.84%、9.69%,百粒重分別降低了3.97%、8.28%。間作模式下,泉豆5號各產(chǎn)量性狀的下降幅度均小于泉豆12號。同一種植模式下,泉豆5號的單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重均高于泉豆12號。
2.4不同種植模式對大豆品質(zhì)性狀的影響
由表4可知,間作模式顯著提高了兩個大豆品種的蛋白質(zhì)含量,泉豆5號和泉豆12號的蛋白質(zhì)含量分別增加了2.12%和1.21%。與蛋白質(zhì)含量變化規(guī)律一致,泉豆5號和泉豆12號的脂肪含量分別增加了0.97%和0.48%,但兩個品種不同種植模式間差異均不顯著。由此可見,間作模式可以提高大豆籽粒的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量。同一種植模式下泉豆5號的蛋白質(zhì)含量和脂肪含量均高于泉豆12號。
2.5不同種植模式對作物產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)值的影響由表5可知,間作模式顯著降低玉米產(chǎn)量和大豆產(chǎn)量,其中大豆產(chǎn)量的下降較為明顯。與玉米單作(YY ,下同)相比,YD1、YD2間作模式中玉米產(chǎn)量分別減產(chǎn)2.43%、4.19%;與大豆單作(DD1和 DD2,下同)相比,YD1、YD2間作模式中大豆產(chǎn)量分別減產(chǎn)38.26%、41.57%。盡管兩種間作模式下,玉米和大豆均有一定程度的減產(chǎn),但總產(chǎn)量均顯著高于單一作物單作產(chǎn)量。與玉米單作相比, YD1、YD2間作模式中總產(chǎn)量分別提高了11.23%、8.14%;與大豆單作相比,YD1、YD2間作模式中總產(chǎn)量分別提高了402.98%、412.46%。間作模式顯著提高了玉米和大豆的經(jīng)濟產(chǎn)值;與玉米單作相比, YD1、YD2間作模式的經(jīng)濟產(chǎn)值分別增收5206.51(24.28%)、4272.69元·hm?2(19.93%);與大豆單作相比,YD1、YD2間作模式的經(jīng)濟產(chǎn)值分別增收17370.07(187.26%)、16860.81元·hm?2(190.49%)。兩個間作模式的土地當(dāng)量比均高于1,說明間作具有明顯優(yōu)勢。綜合兩個間作模式的產(chǎn)量表現(xiàn)來看,YD1間作模式的玉米和大豆減產(chǎn)幅度較小,總產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)值顯著高于 YD2,土地當(dāng)量比(LER)較高,由此可見泉豆5號比泉豆12號更適合間作種植。
3結(jié)論與討論
光是影響作物生長發(fā)育、光合生理和產(chǎn)量形成的重要因素[15]。玉米–大豆帶狀間作模式下,高位玉米對光的選擇吸收導(dǎo)致大豆冠層截獲光的光質(zhì)和光強發(fā)生明顯改變,嚴(yán)重影響大豆植株形態(tài)建成和產(chǎn)量積累。前人研究發(fā)現(xiàn),在大豆玉米間作模式中,大豆受到遮陰程度最大的生育時期自初花期或盛花期開始,至完熟期結(jié)束[16]。遮陰條件下會使光質(zhì)中的遠(yuǎn)紅光和紅光比例下降,藍光比例上升,主要吸收紅光的葉綠素 a 含量下降,吸收藍光的葉綠素 b 含量上升,而總?cè)~綠素含量會增加。本研究結(jié)果表明,全生育期內(nèi),間作模式下的兩個大豆品種的株高、葉綠素含量均高于單作大豆,而葉面積指數(shù)低于單作大豆。隨著生育期的發(fā)展,不同種植模式下的兩個大豆品種的株高、葉綠素含量和葉面積指數(shù)均呈現(xiàn)出先增長后減小的趨勢,在鼓粒期達到峰值。全生育期內(nèi),同一種植模式下泉豆5號的株高低于泉豆12號,而葉綠素含量和葉面積指數(shù)高于泉豆12號。
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)積累主要來源于開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[17]。遮陰會導(dǎo)致大豆產(chǎn)生弱光條件下的光適應(yīng),增加莖部干物質(zhì)的分配比例,減少葉部干物質(zhì)的分配比例,在大豆生育后期,大豆整體的氮代謝活性將下降,氮素向葉片中分配比例增加從而補償光合作用,分配給莢的干物質(zhì)比例下降,進而影響大豆整體產(chǎn)量[18]。本研究中,兩種種植模式下兩個大豆品種隨著生育期的發(fā)展,根干重和葉干重均呈現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,并在鼓粒期達到最大值;莖干重、莢果干重和各干物質(zhì)總量均在成熟期達到最大值;莖占比也表現(xiàn)出先增大后減小的趨勢,在開花期達到最大值。在全生育期,兩個大豆品種的各干物質(zhì)量均呈現(xiàn)間作低于單作的趨勢,這是由于間作模式下大豆植株株距近且受玉米植株蔭蔽程度大,地下部養(yǎng)分和光照有限,抑制了植株的生長。與干物質(zhì)總量變化規(guī)律相反,在全生育期,兩種種植模式下兩個大豆品種的莖占比呈現(xiàn)出間作高于單作的趨勢。莖占比越大,說明分配到莖部分的干物質(zhì)量越多,相應(yīng)的分配到莢部分的干物質(zhì)量就越少,進而造成大豆減產(chǎn)。同一種植模式下,同一生育期的泉豆5號各干物質(zhì)量均高于泉豆12號,而莖占比低于泉豆12號。
間作種植模式下,高位作物玉米對低位作物大豆產(chǎn)生遮陰效應(yīng),特別是在大豆開花期后玉米植株高大,遮陰效應(yīng)更加明顯,大豆需要更多的光能轉(zhuǎn)化能量來完成灌漿,植物的向光生長特性促使植株向上生長,與玉米競爭生長空間,農(nóng)藝性狀上表現(xiàn)為株高、底莢高度和主莖節(jié)數(shù)均有所增加,單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重和百粒重均顯著低于單作大豆。相反大豆的品質(zhì)性狀有所改善,間作大豆的蛋白質(zhì)含量、脂肪含量均高于單作大豆。兩種種植模式下,泉豆5號的株高均低于泉豆12號。植株越高,越容易倒伏,不利于大豆高產(chǎn),生產(chǎn)中應(yīng)選擇株高較矮的品種。
前人研究發(fā)現(xiàn)間作模式中,玉米和大豆各自的籽粒產(chǎn)量均低于玉米或大豆的單作產(chǎn)量[19],本研究結(jié)果表明,金百甜15與泉豆5號間作玉米產(chǎn)量減產(chǎn)了2.43%,與泉豆12號間作玉米產(chǎn)量減產(chǎn)了4.19%,間作的泉豆5號減產(chǎn)了38.26%,間作的泉豆12號減產(chǎn)了41.57%,與前人的研究結(jié)果一致。合理的種植模式可以使間作模式下玉米和大豆的實際種植密度與單作模式相同,且玉米和大豆分別利用不同空間高度的光照,能夠保證間作玉米光合能力不受影響;同時玉米、大豆間作能夠提升玉米對氮、磷元素的吸收和積累量,因此玉米的產(chǎn)量變化較小。而生長后期大豆受到玉米枝葉的遮陰影響,光合能力和對氮、磷元素的吸收量均表現(xiàn)降低[20],最終導(dǎo)致兩個大豆品種的產(chǎn)量降低幅度較玉米品種更明顯。雖然間作種植模式顯著降低玉米產(chǎn)量和大豆產(chǎn)量,但顯著提高了總產(chǎn)量和經(jīng)濟產(chǎn)值。YD1間作模式下的玉米產(chǎn)量、大豆產(chǎn)量、總產(chǎn)量和總經(jīng)濟產(chǎn)值均高于 YD2間作模式,說明泉豆5號更適合與玉米間作種植。
對比兩個大豆品種,泉豆5號植株較矮,底莢高度低,單株有效莢數(shù)、單株粒數(shù)和單株粒重大,莖占比小,間作種植的總產(chǎn)量、經(jīng)濟產(chǎn)值和土地當(dāng)量比(LER)大,更適合作為該地間作種植的大豆品種。
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