晋中盆地不同玉米—大豆间作模式下作物产量研究

    王静 苏东涛 李娜娜

    

    

    

    摘要? ? 为探究不同玉米—大豆间作模式对晋中盆地玉米及大豆产量的影响，本试验采用单因素随机区组试验设计，设置大丰30—汾豆78、大丰26—汾豆78、华美468—汾豆78、福盛源1号—汾豆78等4个间作模式，测定玉米穗部性状、玉米产量、大豆荚部性状、大豆产量以及玉米和大豆的干物质。结果表明，在晋中盆地采用华美468—汾豆78和福盛源1号—汾豆78等2种间作模式有利于玉米产量的提升，而采用大丰30—汾豆78间作模式则有利于大豆产量的提升。

    关键词? ? 玉米;大豆;间作;产量;晋中盆地

    中图分类号? ? S5-33;S513;S565.1? ? ? ? 文献标识码? ? A

    文章编号? ?1007-5739（2020）21-0005-03? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 开放科学（资源服务）标识码（OSID）

    0006）

    耕地资源与粮食产量问题是当前国内外众多科学家及公众关注的焦点问题之一[1-4]，如何有效缓解该问题至关重要。随着全球人口逐年增加而耕地面积不断减少[5]，间作这种在时间和空间上能更有效地利用一种或多种资源的种植方式被广泛应用[6]。间作系统中，豆科和禾本科作物间作是传统农业中应用最为广泛的一个组合[7]，同时玉米是晋中盆地的主要粮食作物，也是该区重要的饲料和工业原料。加快当地玉米生产发展，保障其有效供给，已成为稳定该区粮食生产的迫切任务之一[8]。大豆作为我国重要的粮油作物之一，也是获得植物蛋白的重要来源[9]。有研究表明，玉米和大豆的农艺性状及产量受不同品种间作模式影响较大[9]。冷志杰等[10]通过对数学模型的研究指出，大豆、玉米间作既有竞争现象又有互利现象，可通过改变玉米和大豆的品种实现增产、增收的效果。众多研究表明，产量的形成与干物质积累量密切相关[11]。干物质的积累能影响作物的生长发育状况，不同间作模式能够影响作物的干物质积累，进而影响作物产量[12]。目前，国内外关于不同玉米—大豆间作模式下产量及干物质的研究很多，但关于晋中盆地不同玉米—大豆间作模式下产量及干物质的影响鲜有报道。本研究对不同玉米—大豆间作模式下玉米产量、大豆产量以及玉米干物质和大豆干物质等指标进行系统分析，以期为该地区玉米及大豆的高效优质栽培提供参考。

    1? ? 材料与方法

    1.1? ? 试验地概况

    本试验于2019年度在山西省孝义市东盘粮村（东经111°21′～111°56′，北纬36°56′～37°18′）进行，气候隶属于温带季风性气候，平均海拔750 m，年平均温度10.1 ℃，年降雨量472.6 mm，雨季主要集中于7—9月，以小量降水居多。全年太阳日照时数平均为2 640.7 h，辐射总量为616.18 kJ/cm2，年平均无霜期195 d，年平均蒸发量为1 957.8 mm，属典型的黄土高原旱作农业区。供试土壤为黏土，肥力较差，耕层土壤有机质含量14.6 g/kg、全氮0.42 g/kg、速效氮70.8 mg/kg、速效磷11.3 mg/kg、速效钾126.2 mg/kg，pH值7.89。

    1.2? ? 试验材料

    玉米品种选用大丰30、大丰26、华美468、福盛源1号，均为山西省农业科学院经济作物研究所选育，属强抗旱、高抗旱品种，紧凑型株型;大豆品种选用汾豆78，为山西省农业科学院经济作物研究所选育，株型收敛，无限结荚习性品种。

    1.3? ? 试验设计

    本试验采用单因素随机区组试验设计，设置4种玉米—大豆间作模式，分别为大丰30—汾豆78（CS1）、大丰26—汾豆78（CS2）、华美468—汾豆78（CS3）、福盛源1号—汾豆78（CS4）。3次重复，共12个小区，小区面积为0.667 hm2，垄宽65 cm。间作玉米种植密度均为8.25万株/hm2，行距为50 cm;间作大豆种植密度均为18万株/hm2，行距为40 cm，带型配比为1∶1，南北走向种植，均于当年10月初进行收获。所有试验田管理措施与传统种植方式一样，均进行机械种植和病虫草害管理，肥料施用量（折纯量）为纯N 240 kg/hm2、P2O5 150 kg/hm2、K2O 225 kg/hm2。

    1.4? ? 測定内容及方法

    1.4.1? ? 玉米穗部性状。在玉米成熟期，各小区玉米品种选取10株进行室内考种，测量穗长、穗重、穗粒数、穗粒重、秃尖长度、穗粗、穗轴粗、穗轴重和百粒重。

    1.4.2? ? 大豆荚部性状。在大豆成熟期，各小区大豆选取10株进行室内考种，测量单株荚数、无效荚、1粒荚、2粒荚、3粒荚、4粒荚、单株粒数、粒荚比和百粒重。

    1.4.3? ? 玉米及大豆干物质。在玉米及大豆成熟期，每个小区随机取代表性植株5株，所有样品均在105 ℃下杀青20 min，然后在80 ℃下烘干至恒重，测定干物质量。

    1.4.4? ? 玉米及大豆产量测定。玉米及大豆成熟期时，各小区取6 m2脱粒称重测产，质量记为M。采用PM-8188NEW谷物水分测定仪测定收获时玉米及大豆含水量。计算公式如下：

    產量（kg/hm2）=

    1.5? ? 统计分析

    本文采用SPSS 16.0进行单因素方差分析（One-Way ANOVA），用最小显著差异（LSD）法进行多重比较（显著水平为P<0.05），各指标的相关性采用person相关分析，并采用Microsoft Excel 2016制作图表。

    2? ? 结果与分析

    2.1? ? 不同间作模式对玉米穗部性状的影响

    由表1可知，处理CS4玉米穗长分别较处理CS1、CS2显著增加了7.71%和6.92%;对于玉米穗重和玉米穗粒重，处理CS2显著低于处理CS1、CS3、CS4，处理CS1、CS3、CS4之间无显著差异;处理CS4玉米穗轴粗显著低于处理CS1、CS2、CS3，处理CS1、CS2、CS3之间无显著差异;处理CS1穗轴重显著高于处理CS2、CS3、CS4，处理CS2、CS3、CS4之间无显著差异;不同间作模式下玉米百粒重表现为处理CS1>处理CS4>处理CS3>处理CS2;对于玉米穗粒数、玉米秃尖长度和玉米穗粗，4种间作模式均不存在显著差异。

    2.2? ? 不同间作模式对大豆荚部性状的影响

    由表2可知，处理CS1大豆单株荚数显著高于处理CS2、CS3、CS4。处理CS2大豆无效荚显著高于处理CS4。对于大豆1粒荚，处理CS2显著高于处理CS1、CS3、CS4;对于大豆2粒荚，处理CS1显著高于处理CS2;对于大豆3粒荚、4粒荚和单株粒数，处理CS1显著高于处理CS2、CS3、CS4。处理CS2豆荚比显著低于处理CS1、CS3、CS4，处理CS1、CS3、CS4之间无显著差异。对于大豆百粒重，4种间作模式之间均不存在显著差异。

    2.3? ? 不同间作模式对籽粒产量及干物质的影响

    由表3可知，不同间作模式下玉米产量表现为处理CS4>处理CS3>处理CS1>处理CS2，其中处理CS4、CS3显著高于处理CS1、CS2，而4种不同间作模式之间玉米干物质无显著差异。不同间作模式下大豆产量表现为处理CS1>处理CS3>处理CS4>处理CS2，大豆干物质为处理CS1显著高于处理CS3。

    2.4? ? 不同间作模式下玉米穗部性状与产量的相关性

    由表4可知，玉米的产量与其穗长、穗粗、穗粒数、穗粒重、穗重和百粒重之间呈极显著正相关，与穗轴重呈显著正相关，与穗轴粗和秃尖长度不存在显著相关。

    2.5? ? 不同间作模式下大豆荚部性状与产量之间的相关性

    由表5可知，大豆产量与单株荚数、1粒荚、2粒荚、3粒荚、单株粒数和豆荚比呈极显著正相关。

    3? ? 结论与讨论

    适合的玉米间作品种直接关系到单位种植面积下的高产稳产，间作对于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[13]。本研究结果表明，不同间作模式下，同一大豆品种与不同玉米品种间作之间，在单株荚数、无效荚、1粒荚、2粒荚、3粒荚、4粒荚、单株粒数和豆荚比8个农艺性状上均存在显著差异;不同玉米品种和同一大豆品种间作，在穗长、穗重、穗粒重、穗轴粗、穗轴重和百粒重6个农艺性状上均存在显著性差异。这与前人研究结果相似[9，14]。本研究表明，玉米产量最高的为福盛源1号—汾豆78种植模式，该种植模式下玉米穗长、穗重和穗粒重均显著高于其他处理，而玉米穗轴粗和穗轴重均显著低于其他处理。大丰30—汾豆78种植模式虽然玉米百粒重显著高于其他处理，但其较短的玉米穗长导致其产量不高。说明良好的玉米穗部性状是玉米高产的原因之一。提高大豆单株荚数和单株粒数是提高大豆产量的原因之一[15]。大豆产量最高的大丰30—汾豆78种植模式的单株荚数和单株粒数显著高于其他处理。干物质积累能够反映出作物的生长发育状况并且也可以影响到作物的产量[12]。不同玉米—大豆间作模式下玉米干物质无显著差异，而大丰30—汾豆78种植模式下的大豆干物质显著高于华美468—汾豆78种植模式，这与大豆产量表现一致，其原因可能是大豆生育后期营养物质主要运输到大豆荚部，大豆荚部的干物质占比较大，所以大豆的干物质和大豆的产量差异性表现一致。

    综上所述，晋中盆地华美468—汾豆78和福盛源1号—汾豆78等2种间作种植模式通过提高玉米穗长、穗重和穗粒重进而提高了玉米产量，而大丰30—汾豆78间作种植模式是通过提高大豆单株荚数、单株粒数和大豆干物质进而提高大豆产量。

    4? ? 参考文献

    [1] FINGER R.Impacts of agricultural policy reforms on crop yields incidences des réformes de la politique agricole sur les rendements des cultures Auswirkungen von Agrarpolitikrefo-rmen auf die Ernteertr？覿ge[J].Euro Choices，2008，7（3）：24-25.

    [2] FINGER R，LAZZAROTTO P，CALANCA P.Bio-economic assessment of climate change impacts on managed grassland production[J].Agricultural Systems，2010，103（9）：666-674.

    [3] KALRA N，CHAKRABORTY D，SHARMA A，et a1. Effect of increasing temperature on yield of some winter crops in northwest India[J].Current Science，2008，94（1）：82-88.

    [4] PELTONEN-SAINIO P，JAUHIAINEN L，LAURILA I P.Cereal yield trends in northern European conditions：changes in yield potential and its realisation[J].Field Crops Research，2009，110（1）：85-90.

    [5] 程玉柱.玉/豆間作下品种和田间配置对玉米生长和产量形成的影响[D].南京：南京农业大学，2015.

    [6] 任媛媛，王志梁，王小林，等.黄土塬区玉米大豆不同间作方式对产量和经济收益的影响及其机制[J].生态学报，2015，35（12）：4168-4177.

    [7] OGINDO H O，WALKER S.Comparison of measured changes in seasonal soil water content by rainfed maize-bean intercrop and component cropping systems in a semi-arid region of southern Africa[J].Physics and Chemistry of the Earth，Parts A/B/C，2005，30（11）：799-808.

    [8] 韩健.AquaCrop模型在晋中盆地玉米栽培研究中的应用[D].太原：山西大学，2012.

    [9] 曹鹏鹏，任自超，高凤菊，等.鲁西北地区大豆/玉米间作适宜品种组合筛选[J].山东农业科学，2019，51（12）：31-35.

    [10] 冷志杰，徐中儒，贝丽霞，等.不同熟期大豆、玉米间作的产量产值数学模型的建立[J].吉林农业大学学报，1998，20（1）：16-19.

    [11] 刘浩，左青松，刘婧怡，等.盐分浓度对油菜干物质积累分配、农艺性状及品质的影响[J].中国农学通报，2017，33（22）：19-23.

    [12] 张晓娜，陈平，庞婷，等.玉米/豆科间作种植模式对作物干物质积累、分配及产量的影响[J].四川农业大学学报，2017，35（4）：484-490.

    [13] 孟凡凡，王博，刘宝泉，等.玉米—大豆带状间作下玉米品种产量和主要农艺性状比较分析[J].作物杂志，2014（3）：101-105.

    [14] 王淑彬，张鹏，杨文亭，等.红壤旱地玉米大豆间作模式适宜玉米品种筛选[J].江西农业大学学报，2020，42（1）：10-19.

    [15] 唐江华，苏丽丽，张永强，等.不同耕作方式对北疆夏大豆荚粒空间分布及产量的影响[J].干旱地区农业研究，2015，33（6）：113-116.

    基金项目? ?国家“十二五”农村领域国家科技计划课题（2015 BAD22B03-2）;山西省农科院农业科技创新课题（YCX2018408）。

    作者简介? ?王静（1979—），男，山西阳城人，硕士，副研究员，从事土地资源管理与农业资源利用研究工作。

    收稿日期? ?2020-06-23