孔瑋琳 薛燕慧 李進(jìn) 李冬 梅沛沛 夏海勇

摘要：試驗采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為4個施氮水平（N0、N1、N2、N3），副區(qū)為4個種植模式，分別為：玉米單作（行距60 cm，株距分別為20 cm和30 cm）、大豆單作、玉米大豆間作（行比2∶2）， 以此研究氮肥和種植模式對玉米、大豆農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：在該種植體系下，僅就作物所占凈面積而言，玉米為優(yōu)勢作物，間作比單作增產(chǎn)顯著；大豆為劣勢作物，間作模式下減產(chǎn)顯著。對整個種植體系來說，土地當(dāng)量比>1，說明玉米大豆間作是一種對提高整體產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益有益的種植模式。

關(guān)鍵詞：玉米；大豆；間作；氮肥梯度；產(chǎn)量；農(nóng)藝性狀

中圖分類號：S344.2文獻(xiàn)標(biāo)識號：A文章編號：1001-4942（2018）07-0116-05

Abstract The effect of nitrogen fertilizer and planting mode on yield and agronomic characters of maize and soybean was studied by using split plot design. Four nitrogen levels （N0， N1， N2， N3） were set as main plot， and four planting modes were treated as subplot， which were maize single cropping with the line spacing of 60 cm and the plant spacing of 20 cm and 30 cm respectively， soybean single cropping， summer maize and summer soybean intercropping with the line ratio as 2∶2. The results showed that under the planting system， maize was the dominant crop only concerning the net area of crop， and the yield of intercropping increased significantly than that of single cropping. Soybean was the inferior crop， and the reduction of yield under intercropping pattern was significant. For the whole planting system， the land equivalent ratio was more than 1， indicating that intercropping of maize and soybean was beneficial to increasing the overall yield and economic benefits.

Keywords Maize； Soybean； Intercropping； Nitrogen fertilizer gradient； Yield； Agronomic traits

氮素是維持作物生理和代謝的基本元素之一，是作物生長必不可少的元素[1] 。對禾本科玉米來說，氮是對其生長發(fā)育影響最大的元素。對豆科大豆來說，它與根瘤菌共生，而大豆根瘤菌的生長狀況與氮肥的施用有關(guān)，施氮過多，根瘤數(shù)目減少，固氮能力降低，同時還會引起大豆?fàn)I養(yǎng)生長過旺、生殖生長受到抑制，所以氮肥對大豆也至關(guān)重要。

隨著經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展，工業(yè)用地規(guī)模不斷擴(kuò)大，可用耕地面積持續(xù)下降，從而導(dǎo)致糧油爭地矛盾日漸凸顯。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，糧油作物間作，改一年一熟為兩熟制或多熟制，提高單位面積內(nèi)的土地利用率，能有效緩解這一矛盾。且國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了農(nóng)業(yè)科技水平的不斷提高，間作種植模式越來越規(guī)范合理，增產(chǎn)增收的效果顯著。間作模式作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的一種有效種植模式，已被大部分農(nóng)民所接受。

近幾年針對間作模式的技術(shù)性提高與適應(yīng)性研究也越來越多。例如專家們已經(jīng)對禾本科和豆科種植模式進(jìn)行了研究，如蠶豆間作小麥、玉米、大麥[2-7] 等，表明禾本科與豆科作物間套作不僅能夠充分合理地利用氣候條件、水利條件和土地資源，解決糧油矛盾[8]，還能有效地提高禾本科作物產(chǎn)量和土壤肥力，從而為開發(fā)利用有限和潛在的農(nóng)業(yè)再生資源以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展拓寬了前景[9，10]。研究表明禾本科與豆科作物從土壤中吸收營養(yǎng)物質(zhì)的種類和能力各不相同，禾本科作物對氮和硅的吸收量較多，而對鈣的吸收量較少；豆科作物吸收大量的鈣，而吸收硅的數(shù)量極少還能固氮[11]。劉朝茂等[12]研究認(rèn)為，與凈作玉米相比，與大豆間作種植的玉米能延緩葉片衰老，增加葉片壽命，有利于群體產(chǎn)量的提高。因此兩類作物間作種植，可以保證土壤養(yǎng)分的均衡利用，避免其片面消耗。

本試驗通過研究間作種植模式和施氮水平對夏玉米、夏大豆農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量及其構(gòu)成要素的影響，揭示其中的規(guī)律，為開發(fā)作物高效間作模式、提高農(nóng)田生物多樣性和單位面積產(chǎn)出效益提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗于2017年在山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院濟(jì)陽試驗基地進(jìn)行。供試玉米品種為先玉335，大豆品種為齊黃34。

1.2 試驗設(shè)計與方法

采用裂區(qū)設(shè)計，主區(qū)為4個施氮水平（N0、N1、N2、N3），副區(qū)為4個種植模式，分別為：玉米單作（株距20 cm和30 cm）、大豆單作、玉米大豆間作。玉米大豆間作行比2∶2。小區(qū)面積50 m2，重復(fù)3次。具體見表1。

玉米單作：行距50 cm，株距20 cm，密度10.0萬株/hm2；行距50 cm，株距30 cm，密度6.7萬株/hm2。大豆單作：行距50 cm，株距20 cm。玉米大豆間作：玉米行距50 cm，株距20 cm；大豆行距50 cm，株距20 cm，留苗2株/穴。玉米與大豆間作距離：50 cm。間作帶幅寬：200 cm。種植模式見圖1。

1.3 田間管理

播前均勻基施P2O5 120 kg/hm2（施過磷酸鈣，P2O5含量16%），K2O 100 kg/hm2（施硫酸鉀，K2O含量50%），施N 0、60、80、100 kg/hm2（施尿素，N含量46%）；玉米拔節(jié)期、大喇叭口期追施氮肥，具體見表1。肥料施于玉米行間和玉米大豆行間，施肥點靠近玉米處，大豆不追肥。及時澆水、除草、防治病蟲害，并適時鋤地松土。

1.4 收獲

2017年6月26日，玉米和大豆同時播種，10月7日收獲玉米，10月12日收獲大豆。

玉米取2行，每行長5 m，測產(chǎn)面積為5.0 m2；大豆取2行，每行長1 m，測產(chǎn)面積為1.0 m2。

1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

數(shù)據(jù)用Microsoft Excel 2007 和SPSS 18.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理夏玉米夏大豆農(nóng)藝性狀分析

由表2中不同處理夏玉米農(nóng)藝性狀結(jié)果分析可知，在同一氮梯度下，玉米增密處理（株距20 cm）與不增密處理（株距30 cm），除N3梯度下穗位高、N1梯度下行粒數(shù)外其它各農(nóng)藝性狀間差異不顯著（P>0.05）。相同株距下（20 cm），除N2梯度外，單作株高和穗位高均高于間作；N1梯度夏玉米單作的莖粗略高于單作，其它情況下莖粗、穗粗、穗長、行粒數(shù)間作均大于單作。同氮梯度下，對于穗行數(shù)、軸粗、百粒重而言單作與間作差異不顯著（P>0.05）。由各農(nóng)藝性狀數(shù)據(jù)知，相比于單作模式，間作模式下玉米的外觀性狀和商品價值并不比單作差，有的反而更好。

由表3不同處理大豆農(nóng)藝性狀結(jié)果分析可知，在各氮肥梯度、各種植模式下，大豆的總株數(shù)和單株分枝數(shù)差異均不顯著（P>0.05）。N1、N2各氮肥梯度內(nèi)單間作株高差異顯著（P<0.05），間作分別高于單作20.15%和18.64%。而同氮肥梯度內(nèi)百粒重相差較小，結(jié)莢數(shù)間作明顯低于單作。

2.2 不同處理夏玉米夏大豆生物量及產(chǎn)量分析

由表4可知，隨施氮量的增加，各梯度單作種植模式，玉米籽粒凈面積產(chǎn)量差異不顯著（P>0.05），間作種植模式，玉米籽粒凈面積產(chǎn)量N0明顯低于加施氮肥的N1、N2和N3，但N1、N2和N3三個梯度內(nèi)差異不顯著（P>0.05）。單作種植模式下，增密處理（株距20 cm），籽粒凈面積產(chǎn)量隨氮肥梯度的增大而降低；不增密處理（株距30 cm），在氮肥前三個梯度下（N0/N1/N2）籽粒凈面積產(chǎn)量隨氮肥梯度的增大而增大；在玉米單作施氮量300 kg/hm2（N3）最大時，單作玉米籽粒產(chǎn)量最低。玉米生物量趨勢與產(chǎn)量趨勢相同，即氮肥施加對生物量增產(chǎn)無明顯效果，反而在施氮量最大的處理中，生物量呈下降趨勢。在施氮量相同、株距相同（株距20 cm）、種植模式不同的情況下，玉米間作的凈面積產(chǎn)量﹥玉米單作，增幅分別為19.51%、57.08%、58.83%、91.49%；凈面積生物量>玉米單作，增幅分別為25.00%、68.87%、59.99%、84.00%。對于玉米單作來說，同氮肥梯度下，本試驗增密處理（株距20 cm）和不增密處理（株距30 cm）凈面積產(chǎn)量、凈面積生物量差異不顯著（P>0.05）。在N0、N1和N2三個梯度下，增密處理產(chǎn)量和生物量均高于不增密處理（N2處理的玉米籽粒產(chǎn)量除外）；施氮量最大（N3）時，不增密處理產(chǎn)量和生物量均高于增密處理。

不同施氮梯度下，大豆生物量和產(chǎn)量同種植模式下無顯著差異，同施氮梯度下單作與間作差異顯著（P<0.05）。本試驗體系下間作大豆的凈面積生物量和凈面積產(chǎn)量顯著減產(chǎn)，不同施氮梯度下減產(chǎn)幅度：N0為 46.35% 和 49.60%，N1為49.03%和55.26%，N2為 52.27%和 57.12%；N3為35.49%和 35.65%（表5）。

2.3 不同處理夏玉米夏大豆土地當(dāng)量比及收獲系數(shù)分析

由表6可知，偏土地當(dāng)量比—玉米（PLER—玉米），在玉米大豆間作體系下，玉米為本系統(tǒng)的優(yōu)勢作物（數(shù)值均>0.5），施氮量越大，玉米優(yōu)勢越明顯；在玉米大豆間作體系下，施氮量最大（200 kg/hm2）時，玉米偏土地當(dāng)量比為0.95，比其所占土地面積比F=0.50高出90%。數(shù)據(jù)顯示，相同玉米面積下，高施氮量的間作玉米比單作玉米有一定的產(chǎn)量優(yōu)勢。不同氮梯度及不同種植模式下，各處理間玉米收獲系數(shù)差異均不顯著。其中單作玉米以N2梯度、株距30 cm時收獲系數(shù)最大，為0.64；間作玉米以N3梯度、株距20 cm時收獲系數(shù)最大，為0.63。

由表7可知，偏土地當(dāng)量比—大豆（PLER—大豆），在該種植體系下，大豆為本系統(tǒng)弱勢作物（數(shù)值均<0.5），不同施氮梯度下，生物量和籽粒產(chǎn)量的PLER差異不顯著（P>0.05）。不同氮梯度同種植模式下各處理間大豆收獲系數(shù)也無顯著差異，但N1梯度下單作與間作種植模式的收獲系數(shù)差異顯著（P<0.05），其它梯度下單作與間作收獲系數(shù)差異不顯著。其中單作大豆以N2梯度下收獲系數(shù)最大，為0.57，間作大豆以N0梯度下最大，為0.52。

從兩作物生物量和產(chǎn)量PLER之和可知，除N0<1之外，其它氮梯度下均﹥1，可見玉米大豆間作體系可促進(jìn)玉米和大豆增產(chǎn)。

3 討論與結(jié)論

本試驗結(jié)果表明，在施氮量相同、株距相同（玉米株距20 cm）、種植模式不同情況下，玉米間作的凈面積籽粒產(chǎn)量>玉米單作，增幅為19.51%～91.49%；凈面積生物量>玉米單作，增幅為25.0%～84.0%。玉米的偏土地當(dāng)量比值均>0.5，玉米為優(yōu)勢作物，且間作比單作增產(chǎn)顯著。大豆在該體系下處于劣勢，大豆的偏土地當(dāng)量比值均<0.4，且間作模式顯著減產(chǎn)。對整個間作體系來說，土地當(dāng)量比>1，說明玉米大豆間作模式是一種對提高整體產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益有益的種植模式。

前人研究表明，在高產(chǎn)區(qū)隨著氮肥施用量的增加，夏玉米產(chǎn)量增產(chǎn)顯著，但當(dāng)?shù)视昧吭龅揭欢〝?shù)值后，其產(chǎn)量反而出現(xiàn)降低趨勢[13]。本研究設(shè)置了4個氮肥梯度處理，其中施氮量最大（300 kg/hm2）處理玉米單作的籽粒產(chǎn)量有降低趨勢，與前人研究結(jié)論一致。但在該試驗條件下，各施氮處理（不含N0）對間作玉米產(chǎn)量及農(nóng)藝性狀影響不顯著，其原因可能是：本試驗為第一年布置，且基礎(chǔ)地力肥沃，因此，外源施加氮肥對該種植體系影響不大。玉米增密間作體系（株距20 cm）的產(chǎn)量優(yōu)于玉米常規(guī)種植（株距30 cm），所以玉米大豆間作體系中玉米選取20 cm株距較為合理。

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