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辽西半干旱区玉米大豆间作模式对作物干物质积累分配、产量及土地生产力的影响

本站小编 Free考研考试/2021-12-26
蔡倩,1,3, 孙占祥,1,3, 郑家明1,3, 王文斌2, 白伟,1,3, 冯良山1,3, 杨宁1,3, 向午燕1,3, 张哲1,3, 冯晨1,31辽宁省农业科学院耕作栽培研究所,沈阳 110161
2辽宁省农业科学院作物研究所,沈阳 110161
3国家农业环境阜新科学观测实验站,辽宁阜新123100

Dry Matter Accumulation, Allocation, Yield and Productivity of Maize- Soybean Intercropping Systems in the Semi-Arid Region of Western Liaoning Province

CAI Qian,1,3, SUN ZhanXiang,1,3, ZHENG JiaMing1,3, WANG WenBin2, BAI Wei,1,3, FENG LiangShan1,3, YANG Ning1,3, XIANG WuYan1,3, ZHANG Zhe1,3, FENG Chen1,31Tillage and Cultivation Research Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161
2Crop Research Institute, Liaoning Academy of Agricultural Sciences, Shenyang 110161
3National Agricultural Experimental Station for Agricultural Environment, Fuxin 123100, Liaoning

通讯作者: 孙占祥,E-mail：sunzx67@163.com;白伟,E-mail：libai200008@126.com

责任编辑: 杨鑫浩
收稿日期:2020-05-31接受日期:2020-08-31网络出版日期:2021-03-01
基金资助:辽宁省博士科研启动基金.2019-BS-139
国家重点研发计划.2016YFD0300204
辽宁省“兴辽英才计划”项目.XLYC1807051
辽宁省“兴辽英才计划”项目.XLYC1908013
农业部来源项目“农业科研杰出人才其创新团队”
国家青年基金.41807388
辽宁省农业科学院学科建设计划项目.2019DD062010


Received:2020-05-31Accepted:2020-08-31Online:2021-03-01
作者简介 About authors
蔡倩,E-mail：caiqian2005@163.com












摘要
【目的】通过分析玉米大豆间作模式作物干物质积累与分配规律及种间竞争关系,探讨玉米大豆间作的增产机理,提出适合辽西半干旱区的最优玉米大豆间作模式。【方法】试验于2018—2019年在国家农业环境阜新科学观测实验站进行,采用田间试验方法,设置2行玉米2行大豆间作（MS2:2）、4行玉米4行大豆间作（MS4:4）、6行玉米6行大豆间作（MS6:6）、玉米单作（M）、大豆单作（S）等5种种植模式,研究作物的干物质积累分配特点、种间竞争力及其对产量和土地生产力的影响。【结果】3种间作模式均提高了玉米拔节期和灌浆期的干物质积累量,比单作玉米分别增加16.58%—20.32%和51.29%—52.56%;间作对大豆分枝期和鼓粒期的干物质积累影响较小,但分枝期MS2:2间作模式干物质积累量显著低于单作大豆。玉米干物质分配比率拔节期叶大于茎,灌浆期穗大于茎、叶,且3种间作模式穗的分配比率比单作玉米增加23.22%—31.70%;大豆干物质分配比率分枝期茎大于叶,鼓粒期茎、叶大于荚果,MS2:2和MS4:4间作模式大豆荚果分配比率比单作大豆分别降低19.30%、17.22%,MS6:6间作模式与单作大豆差异不显著。间作模式下玉米比大豆表现出了更强的种间竞争力（Ams>0）和产量营养竞争比率（CRms>1）。MS6:6和MS4:4间作模式土地当量比LER分别为1.16、1.07,土地生产力提高7%—16%,具有显著的间作优势;MS2:2间作模式土地当量比为0.97,具有间作劣势。【结论】玉米大豆间作模式土地生产能力的提高主要是通过改变作物干物质积累分配及种间竞争关系实现,MS6:6和MS4:4间作模式优势明显。表现最佳的是MS6:6间作模式,该模式能够显著提高土地生产力,在当地农业生产中具有很好的应用价值。
关键词： 玉米;大豆;种植模式;干物质积累与分配;种间竞争;产量;土地当量比（LER）

Abstract
【Objective】The study investigated the mechanism of overyielding in maize-soybean intercropping systems and optimized maize-soybean intercropping configurations in semi-arid western Liaoning province by analyzing the dry matter accumulation and allocation of crops and the competition relationship between species in maize-soybean intercropping systems.【Method】The experiment was carried out in 2018-2019 at National Agricultural Environmental Station for Agricultural Environment in Fuxin. The cropping systems were: maize-soybean strip intercropping with 2 rows of maize and 2 rows of soybean (MS2:2), maize-soybean strip intercropping with 4 rows of maize and 4 rows of soybean (MS4:4), maize-soybean strip intercropping with 6 rows of maize and 6 rows of soybean (MS6:6), sole maize (M) and sole soybean (S). The dry matter accumulation and allocation of crops, interspecies competitiveness and its impact on crop yields and land productivity were analyzed. 【Result】The dry matter of intercropped maize in all the 3 intercropping systems in jointing and grain filling stages was increased by 16.58%-20.32% and 51.29%-52.56%, respectively, compared with that of the sole maize system. The effect of intercropping on the dry matter accumulation of soybean in the branching and grain filling stages was not significant, however the dry matter of soybean in the MS2:2 intercrop in the branching stage was significantly lower than that of sole stands. The dry matter allocation ratio of maize leaf in jointing stage was greater than that of stem, and the ratio of maize ear in filling stage was greater than that of maize stem and leaf. The allocation ratio of intercropped maize ear was 23.22%-31.70% higher than that of sole maize. The dry matter allocation ratio of soybean stem in branching stage was greater than leaf, and the ratio of soybean stem and leaf in grain filling stage was greater than that pod. The allocation ratios of intercropped soybean pod in MS2:2 and MS 4:4 were 19.30% and 17.22% lower than that of soled soybean, while the ratio under MS6:6 was only 6.1% (not significant) lower than that of soled soybean. Maize had a stronger interspecific competitiveness (AMS>0) and yield nutrition competition ratio (CRMS>1) than soybean in intercropping systems. MS6:6 and MS4:4 intercropping systems had significant land use advantages and the land equivalent ratio (LER) were 1.16 and 1.07, respectively, indicating that intercropping increased the land productivity by 7%-16%. MS2:2 intercropping system didn’t have a significant land use advantages, and the LER was 0.97.【Conclusion】The maize-soybean intercropping systems affected crop yield and land productivity by changing dry matter accumulation and allocation ratios and interspecific competition. Intercropping systems with wider strip width had a more significant yield advantage. MS6:6 intercropping systems performed the best, which significantly improved the land productivity and might be an option of cropping system in maintaining regional agricultural sustainability.
Keywords：maize;soybean;planting configuration;accumulation and allocation of dry matter;interspecific competition;yield;land equivalent ratio (LER)


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本文引用格式
蔡倩, 孙占祥, 郑家明, 王文斌, 白伟, 冯良山, 杨宁, 向午燕, 张哲, 冯晨. 辽西半干旱区玉米大豆间作模式对作物干物质积累分配、产量及土地生产力的影响[J]. 中国农业科学, 2021, 54(5): 909-920 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.05.004
CAI Qian, SUN ZhanXiang, ZHENG JiaMing, WANG WenBin, BAI Wei, FENG LiangShan, YANG Ning, XIANG WuYan, ZHANG Zhe, FENG Chen. Dry Matter Accumulation, Allocation, Yield and Productivity of Maize- Soybean Intercropping Systems in the Semi-Arid Region of Western Liaoning Province[J]. Scientia Acricultura Sinica, 2021, 54(5): 909-920 doi:10.3864/j.issn.0578-1752.2021.05.004


开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

0 引言

【研究意义】辽西半干旱区是水资源短缺、旱灾频发的雨养旱作农业区,干旱缺水是作物稳产的主要限制因素[1]。间作能够增加农田生物多样性[2,3,4],改善土地生产能力[5],提高农田光温水利用效率[6],与单一种植方式相比,具有明显的生物和经济产量优势[7,8]。辽宁省是全国13个粮食主产区之一,玉米、大豆一直是区域主要作物。禾本科与豆科作物间作在辽西北地区农业发展中具有非常重要的地位[9],其中玉米大豆间作模式是当地主要间作模式之一。研究玉米大豆间作模式中作物干物质积累与分配规律及种间竞争关系,明确其增产机理,建立适合辽西半干旱区的最优玉米大豆间作模式,对稳定提高土地生产能力和促进该区域旱作农业绿色可持续发展具有重要意义。【前人研究进展】有关禾本科与豆科间作对作物产量和土地生产能力的研究表明,由于间作作物生长发育阶段在时间、空间上的差异,改变了间作系统光、温、水等资源的空间分布和利用,进而影响间作作物的产量和土地生产能力[10,11,12,13]。如玉米碗豆[14]、谷子花生[15]、玉米大豆[16,17]、玉米花生[18]等间作模式均提高了禾本科作物产量,豆科作物产量则不同程度下降,但间作模式土地当量比均有提高,土地生产力表现出较强优势。干物质积累量是作物产量形成的物质基础,干物质向各器官转移、分配与产量密切相关[19,20],作物产量高低主要取决于干物质的积累及其向籽粒的分配比率[21]。张晓娜等[21]和王雪蓉等[22]对玉米大豆间作模式研究表明,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。高砚亮等[23]对玉米花生间作模式研究表明,间作提高了玉米果穗干物质积累量,降低了花生荚果干物质积累量。因此,禾本科与豆科作物在适宜间作行比和合理田间管理下,能够通过改变干物质积累分配和种间互补竞争关系提升农田生产力。【本研究切入点】前人对禾本科与豆科作物间作的研究已经有一定的基础[9,23],对玉米大豆间作研究也做了大量工作,主要集中在窄条带间作对作物种间竞争、产量及经济效益的影响[16,17]。在全球气候变化背景下,辽西半干旱地区“暖干化”趋势明显,关于新的气候条件下玉米大豆间作模式的研究报道较少,特别是宽条带间作对作物干物质积累分配、种间竞争关系和土地生产力等方面缺乏深入和系统研究。【拟解决的关键问题】本文利用国家农业环境阜新科学观测实验站玉米大豆间作定位试验,系统研究玉米大豆不同间作行比配置下作物干物质积累分配、种间竞争关系及其对产量和土地生产能力的影响,明确作物种间竞争和增产机制,确定适宜该区域的玉米大豆间作模式,为提高区域农田生产力和农业绿色可持续发展提供理论依据和技术支持。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018—2019年在国家农业环境阜新科学观测实验站（辽宁省阜新市阜新蒙古族自治县阜新镇沙扎兰村,42°06′N、121°75′E）进行,玉米大豆间作定位试验,始于2016年,本文选取2018—2019年数据进行分析。实验站为温带大陆性气候,年均气温7—8℃,年均降水量300—500 mm,旱灾频发[24]。试验区地势平坦,土壤为褐土;耕层土壤基本理化性状为pH 6.90,有机质11.58 g·kg-1,全氮0.68 g·kg-1、全磷0.53 g·kg-1、全钾2.64 g ·kg-1,速效氮104.51 mg·kg-1、有效磷82.45 mg·kg-1、速效钾102.55 mg·kg-1,容重1.35 g·cm-3。2018年作物生育期内降雨量为306 mm,灌溉1次、灌水量50 mm,平均气温为21.96℃;2019年作物生育期内降雨量376 mm,未进行灌溉,平均气温21.60℃。2个年度作物生育期内的逐日降雨量、平均气温如图1所示。

图1

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图12018—2019 年试验区作物生育期内降雨量和平均气温

Fig. 1Daily rainfall and mean air temperature during crop growth period of experimental station in 2018-2019



1.2 试验材料与设计

供试作物品种玉米为郑单958,大豆为辽豆15。玉米、大豆同时播种和收获,2018年5月10日播种,9月25日收获;2019年5月13日播种,9月24日收获。

试验采用完全随机区组设计,共设5种种植模式,分别为2行玉米2行大豆间作（MS2:2）、4行玉米4行大豆间作（MS4:4）、6行玉米6行大豆间作（MS6:6）、玉米单作（M）和大豆单作（S）。南北向种植,间作模式玉米和大豆面积各占50%,每种种植模式3次重复,共15个小区,每个小区面积60 m2（长5 m,宽12 m）。单、间作模式中玉米株距均为0.33 m,大豆株距均为0.13 m,玉米和大豆行距均为 0.5 m（图2）。

图2

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图2玉米和大豆间作种植模式田间示意图

M1、M2、M3分别表示玉米边1行、边2行、边3行,S1、S2、S3分别表示大豆边1行、边2行、边3行
Fig. 2Row arrangements of maize and soybean in field experiment

M1, M2 and M3 refer to the first, second and third row from the borderline of a maize strip. S1, S2 and S3 refer to the first, second and third row from the borderline of a soybean strip


单、间作模式玉米和大豆播种时肥料量相同,均施磷酸二铵（含N 18%,P2O5 46%）187 kg·hm-1 和三元复合肥（含N、P2O5、K2O 各15%）187 kg·hm-1作为种肥;玉米拔节期追施尿素（含N 46%）225 kg·hm-1,大豆不追肥。其他田间管理一致。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 地上干物质测定 在玉米拔节期（2019年7月11日）、灌浆期（2019年9月5日）,大豆分枝期（2019年7月11日）、鼓粒期（2019年9月5日）进行植株取样。每小区的单、间作玉米和大豆均按行取样（图2）,MS2:2间作模式玉米和大豆条带各取1行（边1行）,MS4:4间作模式玉米和大豆条带各取2行（边1行、边2行）,MS6:6间作模式玉米和大豆条带各取3 行（边1行、边2行、边3行）,M单作模式和S单作模式玉米和大豆各取1行。每行选取3株有代表性的植株,地上部植株取样后按茎、叶、穗（荚果）进行分离,并装入网袋中风干至恒重后测定干物质重。

1.3.2 产量测定 在作物成熟期,对单、间作模式各小区玉米和大豆按行取样,取样方法与干物质相似,其中玉米每行随机选取3.34 m行长玉米穗,大豆每行随机选取0.67 m行长大豆荚果进行产量测定。将采集的样品装入纱网袋内,放到风干棚内风干至恒重,脱粒,籽粒称重后用水分测定仪测定含水率,折算成含水率为14%的玉米、大豆产量[11]。

1.3.3 相关指标及其计算方法 单作和间作模式玉米和大豆的种植密度用均一化种植密度HDi 表示,计算公式如下[25,26]：

HDi=Pi×RLDi
式中,HDi 表示作物均一化种植密度,株/m2;Pi为作物株距密度,株/m;RLDi为作物行长密度,行/m或m·m-2,i表示玉米或大豆。本试验单、间作模式中玉米株距密度均为3.0株/m,大豆株距密度均为 7.5株/m;间作玉米和大豆的行长密度（RLD）均为1 m·m-2（或行/m）,单作玉米和大豆的行长密度均为2 m·m-2（或行/m）。

单作和间作模式作物产量用均一化产量 Yi表示,计算公式如下[25,26]：

Yi=PYi×HDi
式中,Yi 为作物的均一化产量,g·m-2;PYi表示作物的单株产量,g/株,i表示玉米或大豆。

土地当量比（LER）是衡量作物间作土地生产力的一项重要指标,计算公式如下[11,27]：

$LER=LER_{M}+LER_{S}=\frac{Y_{M,I}}{Y_{M}}+\frac{Y_{S,I}}{Y_{S}}$
式中,LERM、LERS分别为间作模式中玉米和大豆的相对土地当量比,又称偏土地当量比;YM、YM,I和YS、YS,I分别表示玉米和大豆的单作、间作均一化产量（g·m-2）。当LER<1时,表明该间作模式具有劣势;当LER=1时,表明该间作模式无优势;当LER>1时,则表明该间作模式具有优势,有一定的应用价值[11,27]。

种间相对竞争能力AMS 用公式（4）计算[28,29]：

$A_{M S}=\frac{Y_{M, I}}{Y_{M}}-\frac{Y_{S, I}}{Y_{S}}$
式中,AMS 表示在玉米大豆间作模式中玉米相对于大豆的竞争能力。AMS>0,表明玉米竞争能力强于大豆;AMS<0,表明玉米竞争能力比大豆弱。

产量营养竞争比率CRMS计算公式如下[28,29]：

$CR_{MS}=\frac{Y_{M,I}}{Y_{M}} \times \frac{Y_{S}}{Y_{S, I}}$
式中,CRMS为在玉米大豆间作模式中玉米相对于大豆产量的营养竞争比率。CRMS>1,表明玉米的产量营养竞争能力比大豆强;CRMS<1,表明玉米比大豆的营养竞争能力弱。

干物质分配比率DPRi用公式（6）计算[21]：

$DPR_{i}(\%)=\frac{D_{i}}{D} \times 100$
式中,DPRi表示作物不同器官的干物质分配比率,Di为作物i器官的干物质量,D为作物地上部干物质总量,i为作物地上部茎、叶、穗或荚果等器官。

1.4 数据分析

用Excel整理分析数据并作图;用SPSS20软件（SPSS Inc.Chicago,USA）对数据进行方差分析（ANOVA）,显著水平为a=0.05。

2 结果

2.1 间作对作物产量的影响

玉米大豆间作对玉米均一化产量（籽粒产量）影响显著（P<0.05）（表1）。2018年玉米产量表现为MS4:4<MS2:2<MS6:6<M,2019年玉米产量表现为MS2:2<MS4:4<MS6:6<M。单、间作模式玉米均一化种植密度分别为6 株/m2和3株/m2,间作模式玉米占地比例均为50%,MS2:2、MS4:4和MS6:6间作模式玉米2年均一化产量平均值分别为单作玉米的62.77%、62.40%和65.50%,说明在相同土地面积上间作玉米的产量高于单作,具有较强的产量优势。

Table 1
表1
表1玉米大豆间作对作物产量的影响
Table 1Effect of crop yield in maize- soybean intercropping systems
年份
Year		种植模式
Planting configuration		均一化产量 Grain yield (kg·hm-2)
玉米 Maize大豆 Soybean
2018单作 Sole8112.0±856.0a2474.5±203.5a
MS2:25268.0±316.2b766.4±78.4c
MS4:45123.0±490.1b1086.7±232.7b
MS6:65628.7±390.1b1227.2±50.7b
2019单作 Sole10228.2±829.3a3378.7±433.0a
MS2:26245.0±263.0b1235.2±177.7c
MS4:46321.5±290.1b1498.8±115.1bc
MS6:66384.3±140.0b1692.3±148.6b
平均值
Mean		单作 Sole9170.1±844.1a2926.6±318.3a
MS2:25756.5±210.6b1000.8±108.5c
MS4:45722.3±267.6b1292.7±115.7b
MS6:66006.5±167.5b1459.7±87.0b
P种植模式 Planting configuration0.0000.000
年份 Year0.0010.003
种植模式×年份 Planting configuration×Year0.5220.457
表中每竖列不同字母表示同一年度种植模式在 0.05 水平差异显著。下同
Different small letters indicate significant difference between planting configuration within same year at 0.05 level. The same as below

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玉米大豆间作对大豆均一化产量影响亦达到显著水平（P<0.05）,2018年和2019年大豆产量均表现为MS2:2<MS4:4<MS6:6<S。单、间作模式大豆均一化种植密度分别为15株/m2和7.5株/m2,间作模式大豆占地比例与玉米相同,但MS2:2、MS4:4和MS6:6间作模式大豆2年均一化产量平均值分别为单作大豆的34.20%、44.17%和49.88%。可见在相同面积上间作大豆产量小于单作,大豆产量在间作模式中表现出劣势,该劣势随着间作带宽的增加而降低,且MS2:2间作模式大豆产量显著低于MS6:6模式（P<0.05）。

另外,方差分析结果还表明,玉米、大豆均一化产量受种植模式、年份的影响显著（P<0.05）,而受种植模式和年份交互作用的影响不明显（P>0.05）。

2.2 间作对土地生产力的影响

玉米和大豆间作模式土地当量比方差分析结果表明（表2）,不同间作模式对玉米偏土地当量比（LERM）影响较小,2018年和2019年3种间作模式间LERM差异不显著（P>0.05）,MS2:2、MS4:4和MS6:6间作模式2年LERM平均值分别为0.63、0.62、0.66。间作模式对大豆偏土地当量比（LERS）有较大影响,2018年MS6:6和MS4:4间作模式LERS与MS2:2间作模式差异显著（P<0.05）,2019年MS6:6间作模式LERS与MS2:2间作模式差异显著（P<0.05）;LERS 2年平均值表现为MS6:6>MS4:4>MS2:2,分别为0.50、0.44、0.34。整个间作系统的土地当量比（LER）变化特征与LERS相似,2018年和2019年土地当量比（LER）均表现为MS6:6>MS4:4>MS2:2,其2年平均值分别为1.16、1.07、0.97,MS6:6和MS4:4间作模式LER>1,而MS2:2间作模式LER<1,说明MS6:6和MS4:4间作模式提高了土地生产力,间作优势明显;MS2:2间作模式则降低了土地生产力。间作模式、年份、间作模式和年份交互作用对LERM的影响不显著（P>0.05）;间作模式对LERS和LER影响达到显著水平（P<0.05）。

Table 2
表2
表2玉米和大豆不同种植模式土地当量比
Table 2Land equivalent ratios in different maize-soybean cropping systems
年份 Year种植模式 Planting configurationLERMLERSLER
2018MS2:20.65±0.04a0.31±0.03b0.96±0.07b
MS4:40.63±0.06a0.44±0.09a1.07±0.11ab
MS6:60.69±0.05a0.50±0.02a1.19±0.03a
2019MS2:20.61±0.03a0.37±0.05b0.98±0.05b
MS4:40.62±0.03a0.44±0.03ab1.06±0.02a
MS6:60.62±0.01a0.50±0.04a1.13±0.04a
平均值
Mean		MS2:20.63±0.02a0.34±0.04b0.97±0.06b
MS4:40.62±0.04a0.44±0.06a1.07±0.05ab
MS6:60.66±0.03a0.50±0.02a1.16±0.03a
P种植模式 Planting configuration0.6470.0390.027
年份 Year0.2990.6480.730
种植模式×年份 Planting configuration×Year0.7690.9060.796
表中LERM、LERS 和 LER 分别为间作玉米、大豆和间作系统的土地当量比
LER indicates land equivalent ratio. LERM and LERS indicate partial LER of maize and soybean respectively

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2.3 间作对作物干物质积累与分配的影响

2.3.1 玉米 玉米干物质积累量方差分析结果表明,玉米大豆间作模式对玉米干物质积累量影响显著（P<0.05）（表3）。拔节期不同种植模式玉米干物质积累量表现为MS2:2>MS4:4>MS6:6>M,间作模式分别比单作增加20.32%、19.10%、16.58%;灌浆期玉米干物质积累量表现为MS4:4>MS6:6>MS2:2>M,间作模式分别比单作增加52.56%、51.70%、51.29%。说明玉米大豆间作可显著增加玉米关键生育期的干物质积累量。

Table 3
表3
表3单作及间作玉米单株干物质积累与分配比率
Table 3Above-ground dry matter accumulation and allocation rate of maize in sole and maize-soybean intercropping systems
种植模式Planting configuration单株干物质积累
Dry matter accumulation per plant (g/plant)		干物质分配比率
Dry matter partitioning ratio (%)
拔节期
Jointing stage		灌浆期
Filling stage		拔节期 Jointing stage灌浆期 Filling stage
茎 Stem叶 Leaf茎 Stem叶 Leaf穗 Ear
M64.97±5.85b277.67±14.30b40.05±1.05a59.95±1.05a40.25±3.62a18.58±1.11a41.17±3.38b
MS2:278.17±4.77a420.10±19.43a41.25±1.90a58.75±1.90b31.60±1.16c15.74±0.44b52.66±0.84a
MS4:477.38±5.26a423.62±17.62a40.57±0.48a59.43±0.48a35.55±1.16ab13.72±0.73c50.73±1.25a
MS6:675.74±2.93a421.22±21.27a41.32±0.67a58.68±0.67b32.21±2.26bc13.57±0.61c54.22±1.95a

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玉米拔节期干物质分配特点是“茎少、叶多”,茎分配比率为40.05%—41.32%,叶分配比率为58.68%—59.65%。拔节期茎分配比率间作模式与单作差异不显著（P>0.05）;MS6:6和MS2:2间作模式的叶分配比率与单作差异显著（P<0.05）,表现为单作模式大于间作模式。说明间作模式可增加拔节期玉米干物质向茎分配,减少向叶分配。灌浆期玉米干物质分配特点为“穗最多、茎次之、叶最少”,穗分配比率为41.17%—54.22%,茎分配比率为31.60%—40.25%,叶分配比率为13.57%—18.58%;3种间作模式玉米各器官干物质分配比率与单作模式之间差异显著（P<0.05）,穗分配比率表现为MS6:6>MS2:2>MS4:4>M,间作模式分别比单作增加31.70%、27.91%、23.22%;茎分配比率表现为MS2:2<MS6:6<MS4:4<M,间作模式分别比单作减少21.49%、19.98%、11.68%;叶分配比率表现为MS6:6<MS4:4<MS2:2<M,间作模式分别比单作减少15.29%、26.15%、26.96%。由此可见,间作减少了灌浆期玉米干物质向茎、叶的分配,增加了向穗分配,有利于玉米单株产量提高。

2.3.2 大豆 大豆干物质积累量方差分析结果表明（表4）,分枝期3个间作模式大豆干物质积累量均有所下降,其大小顺序为MS2:2<MS4:4<MS6:6<S,间作模式分别比单作降低27.05%、13.88%、8.61%,但只有MS2:2间作模式与单作差异显著（P<0.05）,而鼓粒期单、间作模式大豆干物质积累差异均不显著（P>0.05）。说明分枝期MS2:2间作模式大豆干物质积累量明显降低,而鼓粒期3种间作模式对大豆干物质积累量影响均较小。

Table 4
表4
表4单作及间作大豆单株物质积累与分配比率
Table 4Above-ground dry matter accumulation and allocation rate of soybean in sole and maize-soybean intercropping systems
种植模式Planting configuration单株干物质积累
Dry matter accumulation per plant (g/plant)		干物质分配比率
Dry matter partitioning ratio (%)
分枝期
Branching stage		鼓粒期
Pod filling stage		分枝期 Branching stage鼓粒期 Pod filling stage
茎 Stem叶 Leaf茎 Stem叶 Leaf荚果 Pod
S9.87±1.47a44.07±1.65a55.71±0.77b44.29±0.77a40.45±0.89c36.43±1.66a23.11±0.83a
MS2:27.20±0.83b43.67±6.77a57.73±0.82a42.27±0.82b43.83±1.76ab37.52±2.64a18.65±2.62b
MS4:48.50±1.09ab44.52±7.02a56.72±1.27ab43.28±1.27ab44.64±1.26a36.23±2.14a19.13±1.48b
MS6:69.02±1.05ab47.09±7.27a54.99±1.12b45.01±1.12a42.24±1.02bc36.06±1.74a21.70±2.37ab

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大豆分枝期干物质分配特点是“茎多、叶少”,茎分配比率为54.99%—57.73%,叶分配比率为42.27%—45.01%。分枝期茎分配比率表现为MS2:2>MS4:4>S>MS6:6,叶分配比率为MS2:2<MS4:4<S<MS6:6,且只有MS2:2间作模式的茎和叶分配比率与单作差异显著（P<0.05）,说明分枝期MS2:2间作模式大豆干物质向茎的分配增加,向叶的分配减少。鼓粒期大豆干物质分配特点为“茎>叶>荚”,茎分配比率为40.45%—44.64%,叶分配比率为36.06%—37.52%,荚果分配比率为18.65%—23.11%。不同种植模式茎分配比率表现为MS4:4>MS2:2>MS6:6>S,间作模式分别比单作增加10.36%、8.36%、4.43%,且MS2:2和MS4:4间作模式与单作模式间差异显著（P<0.05）;叶分配比率间作模式与单作差异不显著（P>0.05）;荚果分配比率表现为MS2:2<MS4:4<MS6:6<S,间作模式分别比单作减少19.30%、17.22%、6.10%,且MS2:2和MS4:4间作模式与单作差异显著（P<0.05）。结果说明,间作能够增加鼓粒期大豆干物质向茎分配,减少向荚果分配,不利于大豆单株产量提高。

2.4 作物种间竞争力

间作模式玉米大豆种间竞争能力分析结果表明（图3）,2018年MS6:6、MS4:4间作模式玉米相对大豆的种间竞争能力（AMS）和产量营养竞争比率（CRMS）与MS2:2间作模式差异显著（P<0.05）;2019年MS6:6间作模式AMS和CRMS与MS2:2间作模式差异也达显著水平（P<0.05）。AMS和CRMS 2年平均值均表现为MS2:2>MS4:4>MS6:6,分别为0.29、0.18、0.16和1.93、1.58、1.38,且AMS>0,CRMS>1。表明在玉米大豆间作模式中玉米的竞争能力强于大豆,即玉米为优势作物而大豆为劣势作物。

图3

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图3玉米大豆间作两作物的种间竞争力（AMS）及产量营养竞争比率（CRMS）的比较

Fig. 3Interspecific competition(AMS) and nutrient competition ratio of yield (CRMS) of different maize-soybean intercropping systems



3 讨论

3.1 作物产量和土地生产力

玉米大豆间作对作物产量影响较大,但玉米和大豆表现各不相同。本研究中MS2:2、MS4:4和MS6:6间作模式玉米和大豆产量与单作之间差异显著（P<0.05）,间作中玉米、大豆占地比例各为50%,间作玉米产量相当于单作产量的62.77%—65.50%,间作大豆产量仅相当于单作产量的34.20%—49.88%,说明间作使玉米产量明显提高,大豆产量降低。刘洋等[10]和高砚亮等[23]分别对玉米大豆间作、玉米花生间作研究表明,高秆作物对矮秆作物有遮阴影响,导致矮秆作物光合作用降低,进而影响大豆和花生的产量。还有****指出C4作物和C3作物间作在光、水、养分等资源利用上存在竞争和互补效应,认为C4作物与C3作物间作是弱竞争复合体系[21]。本研究结果也表明,随着间作带宽的增加,大豆产量劣势减小,大豆和玉米两作物之间也表现出竞争和互补并存的弱竞争效应。

土地当量比是衡量土地生产力的重要指标[30],多数研究认为间作能够提高土地当量比和土地生产力,但在不同生态类型区,不同作物、不同带宽间作导致土地生产力提高的幅度也不同。高砚亮等[9]玉米（M）花生（P）间作模式研究表明,2M:4P和4M:4P间作系统的土地当量比为1.10—1.24,表现出明显间作优势。苟芳等[11]对向日葵和马铃薯、莜麦和马铃薯、莜麦和豆类间作模式研究表明,基于经济产量的土地当量比为1.05—1.12,土地生产力提高了5%—12%。本研究结果表明,2018—2019年MS4:4和MS6:6间作模式土地当量比为1.07和1.16,土地生产力提高7%和16%,具有间作优势;MS2:2间作模式土地当量比为0.97,土地生产力降低,表现出间作劣势。说明玉米大豆间作选择适宜的间作带宽十分重要,原因可能是在窄条带的间作模式中,与高秆作物玉米截光量的优势相比,玉米对矮秆作物大豆遮阴劣势的影响更大,在水分和养分竞争方面大豆也处于严重的劣势地位[11,31]。在带宽较大的间作系统中,随着带宽加大,高秆作物玉米对矮秆作物大豆的遮阴作用及水分和养分的竞争减小[26],玉米边行截光量优势能够弥补大豆受遮阴及水分和养分等方面的竞争形成的劣势[2]。

3.2 作物干物质积累与分配

干物质积累与分配能够反映出作物的生长发育状况,间作能够通过影响干物质积累分配特征影响作物产量[22]。本研究表明,间作对拔节期和灌浆期玉米干物质积累量影响显著,与单作相比分别增加了16.58%—20.32%和51.29%—52.56%,而对大豆分枝期和鼓粒期干物质积累量影响较小;3种间作模式均使玉米灌浆期干物质向穗的分配比率明显增加,使大豆鼓粒期干物质向荚果的分配比率降低。干物质积累与器官分配比例变化说明间作有利于玉米产量提高而不利于大豆产量形成。随着间作带宽的增加,大豆干物质向荚果分配比率增加,表明适宜的间作带宽可以降低对大豆产量的不利影响。间作能够改变玉米和大豆干物质积累与分配,从种间竞争角度来看,原因可能是间作模式中玉米对光、水、养分的竞争力比大豆更强[31],因此,间作有利于玉米干物质向穗分配,不利于大豆干物质向荚果分配。从作物根系特点角度考虑,玉米根系比大豆根系发达,根系表面积和根长也优于大豆,因此,间作模式中玉米根系吸收的水分和养分更多,使大豆吸收的水分和养分减少,从而影响玉米和大豆茎、叶对籽粒形成的贡献,最终导致玉米产量增加,大豆产量降低[21]。

3.3 作物种间竞争关系

玉米大豆间作玉米表现出更强的种间竞争优势。本研究表明,玉米相对于大豆的竞争能力为0.16—0.29（AMS>0）、产量营养竞争比率为1.38—1.93（CRMS>1）,表明玉米竞争能力和产量营养竞争能力均强于大豆,说明在玉米大豆间作存在禾本科与豆科作物的种间竞争,且玉米为优势作物,大豆为劣势作物[32]。其原因在于高秆作物（玉米）和矮秆作物（大豆）间作,玉米地上光截获量增加[33]和地下养分、水分利用效率提高所致[9];大豆的生物学特征与玉米不同,在对土壤水分和养分吸收竞争及对光截获争夺中处于不利地位[34,35,36],其生长发育及荚果干物质积累受到影响必然造成大豆产量的降低。

4 结论

辽西半干旱地区玉米大豆间作模式对作物干物质积累、器官分配及土地生产力影响显著。4行玉米4行大豆（MS4:4）和6行玉米6行大豆（MS6:6）间作模式土地生产力提高,表现为间作优势,2行玉米2行大豆（MS2:2）间作模式土地生产力降低,表现为间作劣势;3种间作模式的玉米干物质积累量明显增加,向穗分配比率提高,而大豆干物质积累量虽然变化较少,但向荚果分配比率明显减小;玉米的种间竞争能力和产量营养竞争能力均强于大豆,为竞争优势作物,而大豆则为竞争劣势作物。综合间作模式作物干物质积累与分配特点、种间竞争关系、土地生产力水平等因素,可以认为MS6:6间作模式是辽西半干旱区适宜的高效种植模式。

为进一步优化玉米大豆间作模式,未来将深入探讨单位面积间作与单作玉米种植株数相同条件下,玉米大豆间作模式对作物产量和土地生产力的影响,从而实现更高的土地生产力。

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【目的】通过对不同行比玉米与花生间作模式中作物产量、土地生产能力及水分利用效率的比较分析,探讨间作模式提高土地生产能力和水分利用效率的机理,提出适合于辽西旱作农业区的玉米与花生间作模式。【方法】试验于2015—2016年在农业部阜新农业环境与保育科学观测试验站进行,设置2行玉米4行花生间作（2M:4P）、4行玉米4行花生间作（4M:4P）和玉米单作（S-M）、花生单作（S-P）4种种植模式,通过研究间作复合系统产量、土地当量比、土壤水分分布和水分当量比等指标来分析玉米花生间作对土地生产力和水分利用效率的影响。【结果】受玉米行比设置和资源竞争影响,玉米与花生间作中玉米和花生的产量较相对应单作产量有不同程度降低；在系统整体收益衡量下,2M:4P和4M:4P间作模式的土地当量比（LER）为1.10—1.24、1.12—1.16,表明间作具有优化利用土地的功能,同时,间作系统中花生的偏土地当量比（LERP）达到0.41—0.57,显示出豆科作物花生弱化了与禾本科作物玉米搭配间作的劣势；间作复合系统土壤含水量呈单作花生>间作花生>间作玉米>单作玉米的分布特征,表明间作玉米可能会吸收花生条带的土壤水分,降低高耗水作物玉米对自身条带土壤水分的过度消耗来改善间作玉米土壤水分利用环境；2M:4P间作模式的水分当量比（WER）为1.12—1.23,4M:4P间作模式的WER为1.16—1.17,两间作模式的WER均大于1,显著提高了农田水分利用效率。【结论】玉米与花生间作能够改善辽西旱作农业区作物土壤水分利用环境,提高农田土地和水分生产力。2M:4P间作模式在降雨较少年份（2015年）具有一定的土地生产力和水分利用效率优势,而4M:4P间作模式在辽西降雨较多年份（2016年）具有一定的土地生产力和水分利用效率优势,并且4M:4P间作模式在2015—2016年不同降雨变化干扰下的年际差异较小,具有稳产增产的抗气候变化干扰能力。综合分析认为,4M:4P间作模式更适合于辽西旱作农业区。
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WANG Y Y, WANG H F, LI Z, DUAN H K, HUANG S S. Influences of millet-peanut intercropping on photosynthetic characteristics and yield of millet
Journal of Agricultural Science and Technology, 2020,22(5):153-165. (in Chinese)
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LIU S, YANG J Y, ZHANG X Y, DRURY C F, REYNOLDS W D, HOOGENBOOM G. Modelling crop yield, soil water content and soil temperature for a soybean-maize rotation under conventional and conservation tillage systems in Northeast China
Agricultural Water Management, 2013,123(10):32-44.
DOI:10.1016/j.agwat.2013.03.001URL [本文引用: 2]

张亦涛, 任天志, 刘宏斌, 雷秋良, 翟丽梅, 王洪媛, 刘申, 尹昌斌, 张继宗. 玉米大豆间作降低小麦玉米轮作体系土壤氮残留的效应与机制
中国农业科学, 2015,48(13):2580-2590.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.010URL [本文引用: 2]
【目的】阐明夏播玉米大豆间作对小麦玉米轮作体系产量、吸氮量、土壤含水量和硝态氮残留的影响,明确间作地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献率,为优化资源配置、提高土地生产力提供科学依据。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水县代表性农田设置玉米单作（T1）、大豆单作（T2）、玉米与大豆间作根部不分隔（T3）、玉米与大豆间作根部分隔（T4）4个处理,并对关键生育时期的作物生长、土壤水分和硝态氮含量进行实时观测。【结果】相对作物单作种植模式,间作产量优势明显,玉米大豆间作种植的土地当量比（LER）大于1,间作模式总吸氮量（256.1 kg·hm-2）显著高于玉米单作种植（159.7 kg·hm-2）。玉米大豆间作主要通过促进玉米生长和氮素吸收来提高间作系统生产能力,其中地上部因素对间作玉米生物量、产量和吸氮量提高的贡献率分别为81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的贡献率仅为18.4%、16.6%和24.3%。间作玉米条带土壤含水量显著低于单作玉米,隔根间作玉米土壤含水量显著低于不隔根间作玉米,单作大豆与间作大豆土壤含水量无显著差异,隔根对间作大豆土壤含水量无显著影响。相对单作种植,间作系统降低了玉米收获后各层土壤硝态氮含量,而提高了大豆条带土壤硝态氮含量；相对不隔根处理,间作隔根对玉米土壤硝态氮含量影响不大,但降低了间作大豆土壤硝态氮含量。夏季无论是单作种植还是间作种植,其后茬小麦产量和吸氮量均无显著差异,但间作可以显著降低小麦收获后土壤硝态氮残留量（P<0.05）,相对玉米单作,间作种植的后茬小麦收获后0—100 cm土层硝态氮残留量降低了87.2 kg·hm-2,其中地上部因素贡献率为77.5%,地下部因素对此贡献仅为22.5%。【结论】夏播间作种植产量优势明显,间作模式整体吸氮量高于玉米单作,其中地上部因素对间作优势的贡献大于地下部因素,并且夏播间作种植对后茬小麦产量和吸氮量均无显著影响。相对单作种植,间作种植降低了玉米条带土壤含水量而对大豆条带无显著影响,间作玉米条带土壤硝态氮含量显著降低而大豆条带土壤硝态氮含量显著提高,但间作系统当季及后茬作物收获后的整体土壤硝态氮残留显著降低。
ZHANG Y T, REN T Z, LIU H B, LEI Q L, ZHAI L M, WANG H Y, LIU S, YIN C B, ZHANG J Z. Effect and mechanism of maize intercropping with soybean on reducing soil nitrogen residue in wheat-maize rotation
Scientia Agricultura Sinica, 2015,48(13):2580-2590. (in Chinese)
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2015.13.010URL [本文引用: 2]
【目的】阐明夏播玉米大豆间作对小麦玉米轮作体系产量、吸氮量、土壤含水量和硝态氮残留的影响,明确间作地上部和地下部因素对间作优势的相对贡献率,为优化资源配置、提高土地生产力提供科学依据。【方法】2011年6月至2012年10月,在河北省徐水县代表性农田设置玉米单作（T1）、大豆单作（T2）、玉米与大豆间作根部不分隔（T3）、玉米与大豆间作根部分隔（T4）4个处理,并对关键生育时期的作物生长、土壤水分和硝态氮含量进行实时观测。【结果】相对作物单作种植模式,间作产量优势明显,玉米大豆间作种植的土地当量比（LER）大于1,间作模式总吸氮量（256.1 kg·hm-2）显著高于玉米单作种植（159.7 kg·hm-2）。玉米大豆间作主要通过促进玉米生长和氮素吸收来提高间作系统生产能力,其中地上部因素对间作玉米生物量、产量和吸氮量提高的贡献率分别为81.6%、83.4%和75.7%,而地下部因素的贡献率仅为18.4%、16.6%和24.3%。间作玉米条带土壤含水量显著低于单作玉米,隔根间作玉米土壤含水量显著低于不隔根间作玉米,单作大豆与间作大豆土壤含水量无显著差异,隔根对间作大豆土壤含水量无显著影响。相对单作种植,间作系统降低了玉米收获后各层土壤硝态氮含量,而提高了大豆条带土壤硝态氮含量；相对不隔根处理,间作隔根对玉米土壤硝态氮含量影响不大,但降低了间作大豆土壤硝态氮含量。夏季无论是单作种植还是间作种植,其后茬小麦产量和吸氮量均无显著差异,但间作可以显著降低小麦收获后土壤硝态氮残留量（P<0.05）,相对玉米单作,间作种植的后茬小麦收获后0—100 cm土层硝态氮残留量降低了87.2 kg·hm-2,其中地上部因素贡献率为77.5%,地下部因素对此贡献仅为22.5%。【结论】夏播间作种植产量优势明显,间作模式整体吸氮量高于玉米单作,其中地上部因素对间作优势的贡献大于地下部因素,并且夏播间作种植对后茬小麦产量和吸氮量均无显著影响。相对单作种植,间作种植降低了玉米条带土壤含水量而对大豆条带无显著影响,间作玉米条带土壤硝态氮含量显著降低而大豆条带土壤硝态氮含量显著提高,但间作系统当季及后茬作物收获后的整体土壤硝态氮残留显著降低。

WANG R N, SUN Z X, ZHANG L Z, YANG N, FENGL S, BAI W, ZHANG D S, WANG Q, EVERS J B, LIU Y, REN J H, ZHANG Y, VAN DER WERF W. Border-row proportion determines strength of interspecific interactions and crop yields in maize/peanut strip intercropping
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刘浩, 左青松, 刘婧怡, 周佳琳, 丁立, 杨晨. 盐分浓度对油菜干物质积累分配、农艺性状及品质的影响
中国农学通报, 2017,33(22):19-23.
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LIU H, ZUO Q S, LIU J Y, ZHOU J L, DING L, YANG C. Effects of salt-ion content on dry matter accumulation and distribution, agronomic traits and quality of rapeseed
Chinese Agricultural Science Bulletin, 2017,33(22):19-23. (in Chinese)
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赵建华, 孙建好, 陈亮之, 李伟绮. 玉米行距对大豆/玉米间作作物生长及种间竞争力的影响
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ZHAO J H, SUN J H, CHEN L Z, LI W Q. Growth and interspecific competition of crops as affected by maize row spacing in soybean/ maize intercropping system
Soybean Science, 2019, 38(2):229-235. (in Chinese)
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张晓娜, 陈平, 庞婷, 杜青, 付智丹, 周颖, 任建锐, 杨文钰, 雍太文. 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
四川农业大学学报, 2017,35(4):484-490.
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ZHANG X N, CHEN P, PANG T, DU Q, FU Z D, ZHOU Y, REN J R, YANG W Y, YONG T W. The effects of dry matter accumulation, distribution and yield in the maize/soybean and maize/peanut intercropping system
Journal of Sichuan Agricultural University, 2017,35(4):484-490. (in Chinese)
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王雪蓉, 张润芝, 李淑敏, 许宁, 牟尧, 张春怡. 不同供氮水平下玉米/大豆间作体系干物质积累和氮素吸收动态模拟
中国生态农业学报, 2019,27(9):1354-1363.
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WANG X R, ZHANG R Z, LI S M, XU N, MU Y, ZHANG C Y. Simulation of dry matter accumulation and nitrogen absorption in a maize/soybean intercropping system supplied with different nitrogen levels. Chinese Journal of
Eco-Agriculture, 2019,27(9):1354-1363. (in Chinese)
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高砚亮, 孙占祥, 白伟, 冯良山, 蔡倩, 冯晨, 张哲. 玉米‖花生间作系统作物产量及根系空间分布特征的影响
玉米科学, 2016,24(6):79-87.
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GAO Y L, SUN Z X, BAI W, FENG L S, CAI Q, FENG C, ZHANG Z. Spatial distribution characteristics of root system and the yield in maize‖peanut intercropping system
Journal of Maize Sciences, 2016,24(6):79-87. (in Chinese)
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白伟, 孙占祥, 张立祯, 郑家明, 冯良山, 蔡倩, 向午燕, 冯晨, 张哲. 耕层土壤虚实结构优化春玉米根系形态提高水分利用效率
农业工程学报, 2019,35(21):88-97.
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BAI W, SUN Z X, ZHANG L Z, ZHENG J M, FENG L S, CAI Q, XIANG W Y, FENG C, ZHANG Z. Furrow loose and ridge compaction plough layer structure optimizing root morphology of spring maize and improving its water use efficiency
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2019,35(21):88-97. (in Chinese)
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白伟, 孙占祥, 郑家明, 杜桂娟, 蔡倩, 冯良山, 杨宁. 东北风沙半干旱区仁用杏作物间作对作物产量和土地生产力的影响
生态学杂志, 2017,36(9):2521-2528.
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BAI W, SUN Z X, ZHENG J M, DU G J, CAI Q, FENG L S, YANG N. Effect of apricot and crop intercropping on yield and land productivity in a semi-arid area of Northeast China
Chinese Journal of Ecology, 2017,36(9):2521-2528. (in Chinese)
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董宛麟, 张立祯, 于洋, 苟芳, 赵沛义, 妥德宝, 潘学标. 向日葵和马铃薯间作模式的生产力及水分利用
农业工程学报, 2012,28(18):127-133.
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本研究通过对不同间作模式中作物水分吸收和利用的分析比较，探讨间作提高产量的机理，提出适合当地生态环境的最优间作模式，并提供一定理论依据。于2009年和2010年在内蒙古武川进行了大田试验，研究马铃薯/向日葵不同间作模式水分吸收和利用，结果表明，马铃薯/向日葵2种间作模式：2行马铃薯:2行向日葵（2P:2S）和4行马铃薯：4行向日葵（4P:4S）的土地当量比LER为1.2～1.3，都具有较强的间作产量优势。其中，4P:4S间作体系2年平均的LER为1.26，间作优势最大。4P:4S间作马铃薯的农田蒸散量ET与单作马铃薯的ET相比差异不显著。单作向日葵和间作向日葵的农田蒸散量ET无显著差异。虽然，2P:2S间作模式和4P:4S间作模式的马铃薯水分利用效率WUE比单作分别降低了81%和66%，但2种间作模式下向日葵的水分利用效率与单作相当。因此，在马铃薯和向日葵间作模式中，整体的水分利用效率提高了，水分当量比WER在1.2～1.3，其中4P:4S间作系统的水分当量比2a均为1.3，说明该体系具有显著的水分利用优势。综合分析认为，马铃薯/向日葵间作特别是4P:4S间作模式有利于提高土地生产力和农田水分的利用效率，在可持续雨养农业发展中具有很好的应用价值。
DONG W L, ZHANG L Z, YU Y, GOU F, ZHAO P Y, TUO D B, PAN X B. Productivity and water use in sunflower intercropped with potato
Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering, 2012,28(18):127-133. (in Chinese)
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本研究通过对不同间作模式中作物水分吸收和利用的分析比较，探讨间作提高产量的机理，提出适合当地生态环境的最优间作模式，并提供一定理论依据。于2009年和2010年在内蒙古武川进行了大田试验，研究马铃薯/向日葵不同间作模式水分吸收和利用，结果表明，马铃薯/向日葵2种间作模式：2行马铃薯:2行向日葵（2P:2S）和4行马铃薯：4行向日葵（4P:4S）的土地当量比LER为1.2～1.3，都具有较强的间作产量优势。其中，4P:4S间作体系2年平均的LER为1.26，间作优势最大。4P:4S间作马铃薯的农田蒸散量ET与单作马铃薯的ET相比差异不显著。单作向日葵和间作向日葵的农田蒸散量ET无显著差异。虽然，2P:2S间作模式和4P:4S间作模式的马铃薯水分利用效率WUE比单作分别降低了81%和66%，但2种间作模式下向日葵的水分利用效率与单作相当。因此，在马铃薯和向日葵间作模式中，整体的水分利用效率提高了，水分当量比WER在1.2～1.3，其中4P:4S间作系统的水分当量比2a均为1.3，说明该体系具有显著的水分利用优势。综合分析认为，马铃薯/向日葵间作特别是4P:4S间作模式有利于提高土地生产力和农田水分的利用效率，在可持续雨养农业发展中具有很好的应用价值。

MAO L L, ZHANG L Z, LI W Q, VAN DER WERF W, SUN J H, SPIERTZ H, LI L. Yield advantage and water saving in maize /pea intercrop
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DOI:10.1016/j.fcr.2012.09.019URL [本文引用: 2]

YANG W, LI Z, WANG J, WU P, ZHANG Y. Crop yield, nitrogen acquisition and sugarcane quality as affected by interspecific competition and nitrogen application
Field Crops Research, 2013,146(3):44-50.
DOI:10.1016/j.fcr.2013.03.008URL [本文引用: 2]

雍太文, 刘小明, 宋春, 周丽, 李星辰, 杨峰, 王小春, 杨文钰. 种植方式对玉米/大豆套作体系中作物产量、养分吸收和种间竞争的影响
中国生态农业学报, 2015,23(6):659-667.
URL [本文引用: 2]
为探寻玉米大豆套作体系下作物间的资源竞争关系, 揭示玉米大豆套作系统的增产机理, 本研究以玉米大豆套作系统(简称玉豆套作)为对象, 通过2 a大田定位试验, 研究了玉豆套作带状连作(A1)、玉豆套作带状轮作(A2)、玉豆套作等行距种植(A3)、玉米单作(A4)、大豆单作(A5)5种种植方式对玉米、大豆的产量、养分吸收及种间竞争能力的影响。结果表明, 与单作和等行距种植相比, 带状种植的玉米产量降低、大豆产量显著增加, A2的大豆产量分别比A5和A3高25.5%和89.2%。与带状连作相比, 带状轮作促进玉米增产和对N、P、K的吸收, 玉米籽粒产量及植株N、P、K的吸收总量分别提高7.5%、18.5%、9.1%、14.1%。与大豆单作相比, 带状套作显著增加了大豆的经济系数和养分收获指数, A2的经济系数和植株N、P、K收获指数分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%。带状种植方式下, 玉米对N、P、K的竞争力弱于大豆(Ams<0,CRms<1), 但带状轮作提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。玉米大豆套作体系下, 相对带状连作和等行距种植, 带状轮作种植有利于玉米与大豆间的和谐共生, 促进了玉米、大豆对养分的吸收, 提高了系统的产量和土地当量比率(LER)。
YONG T W, LIU X M, SONG C, ZHOU L, LI X C, YANG F, WANG X C, YANG W Y. Effect of planting patterns on crop yield, nutrients uptake and interspecific competition in maize-soybean relay strip intercropping system. Chinese Journal of
Eco-Agriculture, 2015,23(6):659-667. (in Chinese)
URL [本文引用: 2]
为探寻玉米大豆套作体系下作物间的资源竞争关系, 揭示玉米大豆套作系统的增产机理, 本研究以玉米大豆套作系统(简称玉豆套作)为对象, 通过2 a大田定位试验, 研究了玉豆套作带状连作(A1)、玉豆套作带状轮作(A2)、玉豆套作等行距种植(A3)、玉米单作(A4)、大豆单作(A5)5种种植方式对玉米、大豆的产量、养分吸收及种间竞争能力的影响。结果表明, 与单作和等行距种植相比, 带状种植的玉米产量降低、大豆产量显著增加, A2的大豆产量分别比A5和A3高25.5%和89.2%。与带状连作相比, 带状轮作促进玉米增产和对N、P、K的吸收, 玉米籽粒产量及植株N、P、K的吸收总量分别提高7.5%、18.5%、9.1%、14.1%。与大豆单作相比, 带状套作显著增加了大豆的经济系数和养分收获指数, A2的经济系数和植株N、P、K收获指数分别增加40.9%、11.9%、20.6%、39.9%。带状种植方式下, 玉米对N、P、K的竞争力弱于大豆(Ams<0,CRms<1), 但带状轮作提高了玉米的种间竞争力和营养竞争比率。玉米大豆套作体系下, 相对带状连作和等行距种植, 带状轮作种植有利于玉米与大豆间的和谐共生, 促进了玉米、大豆对养分的吸收, 提高了系统的产量和土地当量比率(LER)。

高砚亮, 孙占祥, 白伟, 郑家明, 冯良山, 杨宁, 蔡倩, 冯晨, 张哲. 玉米花生间作效应研究进展
辽宁农业科学, 2016(1):41-46.
[本文引用: 1]

GAO Y L, SUN Z X, BAI W, ZHENG J M, FENG L S, YANG N, CAI Q, FENG C, ZHANG Z. The research progress on the interspecific interaction of the peanut-maize intercropping system
Liaoning Agricultural Sciences, 2016(1):41-46. (in Chinese)
[本文引用: 1]

林松明, 孟维伟, 南镇武, 徐杰, 李林, 张正, 李新国, 郭峰, 万书波. 玉米间作花生冠层微环境变化及其与荚果产量的相关性研究
中国生态农业学报, 2020,28(1):31-41.
[本文引用: 2]

LIN S M, MENG W W, NAN Z W, XU J, LI L, ZHANG Z, LI X G, GUO F, WAN S B. Canopy microenvironment change of peanut intercropped with maize and its correlation with pod yield
Chinese Journal of Eco-Agriculture, 2020,28(1):31-41. (in Chinese)
[本文引用: 2]

赵乾旭, 史静, 夏运生, 张乃明, 宁东卫, 岳献荣, 杨海宏. AMF与隔根对紫色土上玉米||大豆种间氮竞争的影响
中国农业科学, 2017,50(14):2696-2705.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.006URL [本文引用: 1]
【目的】旨在探究紫色土上接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungus,AMF）和不同间作模式对玉米（Zea mays L.）和大豆（Glycine max L.）作物种间相对竞争能力及氮（N）营养竞争比率的影响,为AMF调控菌根作物间的养分资源利用和竞争作用提供科学依据。【方法】论文通过温室内盆栽试验,设置3种不同间作模式（不分隔、尼龙网分隔、塑料布分隔）和不同AMF处理（不接种(NM)、接种Glomus etunicatum (G.e)）,分析比较了玉米和大豆植株生长和氮营养状况,量化AMF和间作模式对玉米和大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率的影响。【结果】相同间作条件下,玉米始终具有较强的竞争优势,大豆处于竞争劣势,其中G.e不分隔处理下,玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率最大。无论接种与否,玉米植物氮含量、氮吸收量和根系生物量在3种间作模式下均表现为不分隔模式>尼龙网分隔模式>塑料布分隔模式,大豆恰恰表现出相反的趋势。与NM处理相比,接种AMF显著提高玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率,其中,不分隔模式下,玉米地上部和根系生物量分别增加20.48%和23.50%,玉米地上部和根系氮吸收量分别提高64.20%和37.60%。对于根际土壤碱解氮而言,G.e-不分隔处理显著提高了玉米和大豆植物对土壤有效氮的吸收,而显著降低了其根际土壤碱解氮含量,减少了土壤碱解氮残留。【结论】不同间作模式下的玉米和大豆竞争能力有所不同,但玉米对氮的竞争能力始终大于大豆,且外源AMF也显著提高了玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率。表明AMF在调控间作植物间的资源利用和维持农田作物多样性方面具有重要的生态学意义。
ZHAO Q X, SHI J, XIA Y S, ZHANG N M, NING D W, YUE X R, YANG H H. Effect of AMF inoculation on N uptake of interspecific competition between maize and soybean growing on the purple soil
Scientia Agricultura Sinica, 2017,50(14):2696-2705. (in Chinese)
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2017.14.006URL [本文引用: 1]
【目的】旨在探究紫色土上接种丛枝菌根真菌（arbuscular mycorrhizal fungus,AMF）和不同间作模式对玉米（Zea mays L.）和大豆（Glycine max L.）作物种间相对竞争能力及氮（N）营养竞争比率的影响,为AMF调控菌根作物间的养分资源利用和竞争作用提供科学依据。【方法】论文通过温室内盆栽试验,设置3种不同间作模式（不分隔、尼龙网分隔、塑料布分隔）和不同AMF处理（不接种(NM)、接种Glomus etunicatum (G.e)）,分析比较了玉米和大豆植株生长和氮营养状况,量化AMF和间作模式对玉米和大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率的影响。【结果】相同间作条件下,玉米始终具有较强的竞争优势,大豆处于竞争劣势,其中G.e不分隔处理下,玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率最大。无论接种与否,玉米植物氮含量、氮吸收量和根系生物量在3种间作模式下均表现为不分隔模式>尼龙网分隔模式>塑料布分隔模式,大豆恰恰表现出相反的趋势。与NM处理相比,接种AMF显著提高玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率,其中,不分隔模式下,玉米地上部和根系生物量分别增加20.48%和23.50%,玉米地上部和根系氮吸收量分别提高64.20%和37.60%。对于根际土壤碱解氮而言,G.e-不分隔处理显著提高了玉米和大豆植物对土壤有效氮的吸收,而显著降低了其根际土壤碱解氮含量,减少了土壤碱解氮残留。【结论】不同间作模式下的玉米和大豆竞争能力有所不同,但玉米对氮的竞争能力始终大于大豆,且外源AMF也显著提高了玉米相对大豆的种间竞争能力和氮营养竞争比率。表明AMF在调控间作植物间的资源利用和维持农田作物多样性方面具有重要的生态学意义。

WANG Q, ZHANG D S, ZHANG L Z, HAN S, VAN DER WERF W, EVERS J, SU Z C, ANTEN P R N. Spatial configuration drives complementary capture of light of the understory cotton in young jujube plantations
Field Crops Research, 2017,213:21-28.
DOI:10.1016/j.fcr.2017.07.016URL [本文引用: 1]

柴强, 杨彩红, 黄高宝. 交替灌溉对西北绿洲区小麦间作玉米水分利用的影响
作物学报, 2011,37(9):1623-1630.
DOI:10.3724/SP.J.1006.2011.01623URL [本文引用: 1]
受水资源不足的严重制约，西北绿洲区以间作套种为主体的多熟种植面积被持续压缩，使单位耕地产出率和光能利用率明显下降，间作节水理论和技术研究亟待开展。交替灌溉技术节水和提高水分利用效率的作用已得到大量验证，但该技术应用到间作中能否产生节水、增效作用，缺乏理论依据。2006&mdash;2008年，在甘肃河西走廊干旱荒漠绿洲区进行田间试验，探讨了交替灌溉对小麦间作玉米产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明，与单作相比，交替灌溉小麦间作玉米可显著提高土地利用效率(LER)，LER达到1.22~1.52。交替灌溉与传统灌溉间作相比，LER差异不显著；对间作小麦的产量效应不显著，但使间作玉米的产量提高11.4%~36.4%，混合产量平均提高12.9%。与传统灌溉间作相比，交替灌间作未显著增加作物的耗水量，与单作小麦、单作玉米的加权平均相比高1.2%~19.4%。交替灌溉小麦间作玉米的WUE较单作小麦高12.0%~71.4%、较单作玉米高10.6%~37.8%、较传统灌小麦间作玉米高0.9%~22.5%。在河西绿洲灌区，小麦间作玉米上应用交替灌溉技术具有节水和提高WUE的可行性。
CHAI Q, YANG C H, HUANG G B. Water use characteristics of alternately irrigated wheat/maize intercropping in oasis region of northwestern China
Acta Agronomica Sinica, 2011,37(9):1623-1630. (in Chinese)
DOI:10.3724/SP.J.1006.2011.01623URL [本文引用: 1]
受水资源不足的严重制约，西北绿洲区以间作套种为主体的多熟种植面积被持续压缩，使单位耕地产出率和光能利用率明显下降，间作节水理论和技术研究亟待开展。交替灌溉技术节水和提高水分利用效率的作用已得到大量验证，但该技术应用到间作中能否产生节水、增效作用，缺乏理论依据。2006&mdash;2008年，在甘肃河西走廊干旱荒漠绿洲区进行田间试验，探讨了交替灌溉对小麦间作玉米产量、耗水量和水分利用效率的影响。结果表明，与单作相比，交替灌溉小麦间作玉米可显著提高土地利用效率(LER)，LER达到1.22~1.52。交替灌溉与传统灌溉间作相比，LER差异不显著；对间作小麦的产量效应不显著，但使间作玉米的产量提高11.4%~36.4%，混合产量平均提高12.9%。与传统灌溉间作相比，交替灌间作未显著增加作物的耗水量，与单作小麦、单作玉米的加权平均相比高1.2%~19.4%。交替灌溉小麦间作玉米的WUE较单作小麦高12.0%~71.4%、较单作玉米高10.6%~37.8%、较传统灌小麦间作玉米高0.9%~22.5%。在河西绿洲灌区，小麦间作玉米上应用交替灌溉技术具有节水和提高WUE的可行性。

焦念元, 李亚辉, 杨潇, 尹飞, 马超, 齐付国, 刘领, 熊瑛. 玉米/花生间作行比和施磷对玉米光合特性的影响
应用生态学报, 2016,27(9):2959-2967.
URL [本文引用: 1]
试验于2014—2015年设玉米/花生间作2∶2(R1)、2∶4(R2)和2∶8(R3)三种间作模式,研究了间作行比和施磷对玉米冠层光照日变化、功能叶的SPAD值、光合-光强响应曲线和光合CO2响应曲线的影响,以探究间作玉米适应强光的光合机理.结果表明: 间作玉米冠层日均光照表现为R3>R2>R1;大口期至灌浆期,间作玉米穗位叶的SPAD值、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、光饱和时的最大净光合速率(LSPn)、羧化效率(CE)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tr)和净光合速率(Pn)均表现为R3>R2>R1,胞间CO2浓度(Ci) 则为R1>R2>R3;蜡熟期R3间作玉米的AQY、LSPn、gs、CE、Jmax和TPU均低于R2间作玉米;施磷能提高AQY、LSPn、CE、Vc max、Jmax和TPU等光合参数.这说明间作玉米gs、AQY、CE、Vc max、Jmax和TPU随着光强增加逐渐提高是其增强利用强光能力的关键,但超过一定光强易早衰,施磷肥有助于增强玉米对强光的利用和延缓叶片衰老.
JIAO N Y, LI Y H, YANG X, YIN F, MA C, QI F G, LIU L, XIONG Y. Effect of maize/peanut intercropping row ratio and phosphate fertilizer on photosynthetic characteristics of maize
Chinese Journal of Applied Ecology, 2016,27(9):2959-2967. (in Chinese)
URL [本文引用: 1]
试验于2014—2015年设玉米/花生间作2∶2(R1)、2∶4(R2)和2∶8(R3)三种间作模式,研究了间作行比和施磷对玉米冠层光照日变化、功能叶的SPAD值、光合-光强响应曲线和光合CO2响应曲线的影响,以探究间作玉米适应强光的光合机理.结果表明: 间作玉米冠层日均光照表现为R3>R2>R1;大口期至灌浆期,间作玉米穗位叶的SPAD值、表观量子效率(AQY)、光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)、光饱和时的最大净光合速率(LSPn)、羧化效率(CE)、最大电子传递速率(Jmax)、磷酸丙糖利用率(TPU)、气孔导度(gs)、蒸腾速率(Tr)和净光合速率(Pn)均表现为R3>R2>R1,胞间CO2浓度(Ci) 则为R1>R2>R3;蜡熟期R3间作玉米的AQY、LSPn、gs、CE、Jmax和TPU均低于R2间作玉米;施磷能提高AQY、LSPn、CE、Vc max、Jmax和TPU等光合参数.这说明间作玉米gs、AQY、CE、Vc max、Jmax和TPU随着光强增加逐渐提高是其增强利用强光能力的关键,但超过一定光强易早衰,施磷肥有助于增强玉米对强光的利用和延缓叶片衰老.

张绪成, 王红丽, 于显枫, 侯慧芝, 方彦杰, 马一凡. 半干旱区全膜覆盖垄沟间作种植马铃薯和豆科作物的水热及产量效应
中国农业科学, 2016,49(3):468-481.
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.006URL [本文引用: 1]
【目的】间套作是克服马铃薯连作障碍、提高降水利用效率和农田生产力的有效途径,但在半干旱旱作区发展间套作,必须选择基于水分承载力的模式。【方法】依托4年大田定位试验,测定全膜覆盖垄沟种植马铃薯单作（PM）、马铃薯蚕豆间作（PF）、马铃薯豌豆间作（PS）和马铃薯扁豆间作（PH）的土壤温度、土壤贮水量、作物产量等指标,计算耗水量、经济收益和水分经济收益率,明确其产量和水分效应,并评价其农田水分持续性。【结果】间作有利于缓解6—7月份的高温胁迫,在2012—2014年,PF、PS和PH处理在该时期0—25 cm土层的土壤温度较PM处理下降0.8—3.6℃、0.4—2.8℃和0.8—1.8℃。间作促进作物利用深层土壤水分,在干旱和平水年的耗水深度达200 cm。与马铃薯单作相比,PF处理使花前耗水增加41.6—131.7 mm,而使干旱（2011）和平水年份（2012）的花后耗水分别减少48.6 mm和34.3 mm；PH同样增加了花前耗水,但花后耗水量和单作处理无显著差异；PS的花前花后耗水量介于二者之间。PH的经济收益和水分经济收益率最高,分别较马铃薯单作增加了29.8%—51.4%和19.8%—24.0%。4个处理0—200 cm土层土壤贮水量在4年期间增加了100 mm以上,表明全膜覆盖条件下马铃薯和豆科作物间作种植,对土壤水分的年际平衡无显著负影响。【结论】PH能够降低6—7月高温期间0—25 cm土层的土壤温度,增加马铃薯花后耗水量,增产效果显著,并对土壤水分持续性无明显负面影响,可作为西北黄土高原半干旱区较为理想的间作模式推广应用。
ZHANG X C, WANG H L, YU X F, HOU H Z, FANG Y J, MA Y F. The study on the effect of potato and beans intercropping with whole field plastics mulching and ridge-furrow planting on soil thermal-moisture status and crop yield on semi-arid region
Scientia Agricultura Sinica, 2016,49(3):468-481. (in Chinese)
DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.006URL [本文引用: 1]
【目的】间套作是克服马铃薯连作障碍、提高降水利用效率和农田生产力的有效途径,但在半干旱旱作区发展间套作,必须选择基于水分承载力的模式。【方法】依托4年大田定位试验,测定全膜覆盖垄沟种植马铃薯单作（PM）、马铃薯蚕豆间作（PF）、马铃薯豌豆间作（PS）和马铃薯扁豆间作（PH）的土壤温度、土壤贮水量、作物产量等指标,计算耗水量、经济收益和水分经济收益率,明确其产量和水分效应,并评价其农田水分持续性。【结果】间作有利于缓解6—7月份的高温胁迫,在2012—2014年,PF、PS和PH处理在该时期0—25 cm土层的土壤温度较PM处理下降0.8—3.6℃、0.4—2.8℃和0.8—1.8℃。间作促进作物利用深层土壤水分,在干旱和平水年的耗水深度达200 cm。与马铃薯单作相比,PF处理使花前耗水增加41.6—131.7 mm,而使干旱（2011）和平水年份（2012）的花后耗水分别减少48.6 mm和34.3 mm；PH同样增加了花前耗水,但花后耗水量和单作处理无显著差异；PS的花前花后耗水量介于二者之间。PH的经济收益和水分经济收益率最高,分别较马铃薯单作增加了29.8%—51.4%和19.8%—24.0%。4个处理0—200 cm土层土壤贮水量在4年期间增加了100 mm以上,表明全膜覆盖条件下马铃薯和豆科作物间作种植,对土壤水分的年际平衡无显著负影响。【结论】PH能够降低6—7月高温期间0—25 cm土层的土壤温度,增加马铃薯花后耗水量,增产效果显著,并对土壤水分持续性无明显负面影响,可作为西北黄土高原半干旱区较为理想的间作模式推广应用。
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