陳國(guó)鵬，王小春，蒲 甜，曾 紅，陳 誠(chéng)，彭 霄，丁國(guó)輝，王 銳，楊文鈺

(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 溫江 611130)

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玉米—大豆帶狀套作中田間小氣候與群體產(chǎn)量的關(guān)系

陳國(guó)鵬，王小春*，蒲 甜，曾 紅，陳 誠(chéng)，彭 霄，丁國(guó)輝，王 銳，楊文鈺

(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(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，四川 溫江 611130)

以玉米—大豆帶狀套作為研究對(duì)象，設(shè)置玉米不同寬行行距(A1: 1.2m、A2: 1.3m、A3: 1.4m、A4: 1.5m、A5: 1.6m、A6: 1.7m、A7: 1.8m)和相同窄行行距(0.4m)處理，以玉米凈作為對(duì)照，研究了玉米田間小氣候?qū)Ξa(chǎn)量的影響。結(jié)果表明：土壤溫度在玉米全生育期隨帶寬的增加呈先升后降趨勢(shì)，A4溫度最高(26.2℃)，較凈作高0.6℃；而田間溫度在玉米生長(zhǎng)中后期隨帶寬變化相反，A6的2年平均溫度最高(26.25℃)，較A4高1.15℃；吐絲期，帶寬處理對(duì)玉米行間透光率的影響較其他生育期更為顯著，A1的2年平均透光率最高，比凈作顯著提高11.2%；套作的光能利用率顯著高于凈作，光能利用率隨帶寬的增加呈先升后降趨勢(shì)，A5光能利用率最高，較對(duì)照、A7分別顯著提高26.52%、20.51%；A5總產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益達(dá)最大，分別較A7和對(duì)照提高14.35%、19.46%和16.77%、26.84%。影響玉米產(chǎn)量的主要因素有土壤水分含量、田間溫度、玉米冠層CO2濃度，對(duì)大豆產(chǎn)量產(chǎn)生影響的主要因素為土壤溫度、行間透光率。選擇適宜的帶寬協(xié)調(diào)氣候因子與玉米的相互作用關(guān)系，降低玉米大豆種類間競(jìng)爭(zhēng)，使氣候資源調(diào)配更合理，創(chuàng)造適宜玉米、大豆生長(zhǎng)的田間小氣候因子，提高玉米產(chǎn)量，兼顧大豆產(chǎn)量是玉米—大豆帶狀套作模式獲得高產(chǎn)的重要措施。

帶寬；田間小氣候；產(chǎn)量；玉米；玉米—大豆套作

玉米—大豆帶狀套作作為西南地區(qū)近幾年發(fā)展起來(lái)的一種新型玉米套作種植模式[1-3]，對(duì)于高效利用資源，緩解糧食供需矛盾，特別是解決大豆緊缺問(wèn)題起到了重要作用，已連續(xù)4年被農(nóng)業(yè)部定為主推技術(shù)。豆科與禾本科套作體系有效的共生固氮、氮轉(zhuǎn)移和更優(yōu)的邊際效益，促進(jìn)了玉米產(chǎn)量提升，同時(shí)增收了1季大豆，具有省工、節(jié)本、高產(chǎn)高效和利于產(chǎn)業(yè)化等優(yōu)點(diǎn)[4]。

作物的生長(zhǎng)發(fā)育與氣候變化密切相關(guān)[5-6]，近年來(lái)隨著對(duì)氣候特征的深入研究，局部小氣候越來(lái)越受到重視[7-10]。溫度對(duì)玉米的生長(zhǎng)和發(fā)育起關(guān)鍵作用[11]，決定著玉米頂端分生組織的發(fā)育速率，溫度每提高1℃，出苗率提高17%，但溫度過(guò)高會(huì)加快灌漿速率，縮短灌漿持續(xù)期，造成籽粒數(shù)減少、千粒重降低[12]。玉米是喜光作物[13]，光照充足與否對(duì)玉米的生長(zhǎng)發(fā)育至關(guān)重要，灌漿期增強(qiáng)光照可以增加玉米干物質(zhì)積累量，提高最大灌漿速率，提高產(chǎn)量，光照不足會(huì)降低玉米籽粒產(chǎn)量，降低幅度與遮光時(shí)期和程度有關(guān)[14]。CO2是植物光合作用重要的底物[15]，王慧等[16]認(rèn)為CO2濃度高影響花針茅的光合特性，增加花針茅總?cè)~面積，并促進(jìn)總生物量的提高；孟凡超等[17]研究表明，CO2濃度升高提高了玉米最大凈光合速率、光飽和點(diǎn)和干物質(zhì)積累量，增加了產(chǎn)量。郭峰等[18]研究了寬幅麥田套種田間小氣候發(fā)現(xiàn)，套作地表光照強(qiáng)度、冠層頂部平均溫度低于單作田，地溫高于單作田。余利等[19]對(duì)行距與田間小氣候的關(guān)系進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，行距增大，玉米群體內(nèi)部光照強(qiáng)度、風(fēng)速均增大，相對(duì)濕度則下降。有關(guān)玉米—大豆帶狀復(fù)合種植模式中田間小氣候的研究較少，明確田間小氣候?qū)Ξa(chǎn)量的影響對(duì)指導(dǎo)生產(chǎn)實(shí)踐具有重要意義。在生產(chǎn)實(shí)踐中，玉米—大豆帶狀復(fù)合種植模式下傳統(tǒng)的田間配置也存在帶寬過(guò)大、田間漏光多、光熱資源利用率不高、作物種內(nèi)和種間競(jìng)爭(zhēng)激烈等影響作物生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量水平的問(wèn)題。因此，本實(shí)驗(yàn)研究了西南丘陵地區(qū)玉米—大豆帶狀復(fù)合種植模式下群體產(chǎn)量對(duì)田間小環(huán)境的響應(yīng)機(jī)制，以提高玉米—大豆帶狀復(fù)合模式的群體質(zhì)量和產(chǎn)量為目標(biāo)，明確田間小氣候?qū)Ξa(chǎn)量的影響，尋找合理的田間配置模式，使玉米—大豆套作群體種類間的矛盾趨于最小，為玉米—大豆套作廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料與試驗(yàn)地概況

玉米供試品種為川單418(由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米所提供)，半緊湊型；大豆品種為適宜套作的夏大豆品種貢選1號(hào)，由自貢農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供，緊湊型，直立抗倒伏。

試驗(yàn)于2012年3月至2013年11月在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)雅安校區(qū)教學(xué)農(nóng)場(chǎng)示范基地進(jìn)行，該地區(qū)位于四川盆地西部邊緣，103°E和29°N，中低山地帶，海撥516m，亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年均氣溫16.2℃，年均降雨量1732mm，年均雨日218d，年均日照1030.1h。玉米生育期內(nèi)空氣溫度、降雨量變化如圖1所示。2012年，玉米于3月29日育苗，4月5日移栽，8月2日收獲；2013年，玉米于4月1日育苗，4月8日移栽，8月8日收獲。2012和2013年，大豆均于6月上旬免耕直播，10月下旬收獲。玉米、大豆共生期60d左右。

圖1 玉米生育時(shí)期空氣溫度、降雨量的變化Fig.1 Changes of air temperature and rainfall in maize growth period

采用單因素隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，因素為不同寬行行距，7個(gè)水平，A1：1.2m、A2：1.3m、A3：1.4m、A4： 1.5m、A5：1.6m、A6：1.7m、A7：1.8m，玉米窄行行距均為0.4m(圖2)，以玉米等行距(0.7m)凈作為對(duì)照，8個(gè)處理，重復(fù)3次，共24個(gè)小區(qū)，每個(gè)處理3帶，帶長(zhǎng)6m。玉米密度為60000株·hm-2，不同帶寬密度通過(guò)穴距來(lái)調(diào)整，穴植單株。

玉米底肥每hm2配施豬糞水600擔(dān)(每40kg，含N：0.18%，P2O5：0.12%，K2O：0.08%)，過(guò)磷酸鈣600kg(含P2O5：12%)，氯化鉀150kg(含K2O：60%)，全生育期共施純氮240kg·hm-2，按底肥∶穗肥為5∶5施用。大豆于6月上旬在玉米寬行內(nèi)免耕直播2行，大豆窄行行距40cm，種植密度為120000株·hm-2，不同帶寬處理密度通過(guò)穴距來(lái)調(diào)整。大豆基肥配施尿素75kg·hm-2、

圖2 帶狀套作種植模式示意圖Fig.2 Diagrammatic sketch of maize and soybean relay strip intercropping

過(guò)磷酸鈣600kg·hm-2、氯化鉀60kg·hm-2，追肥為初花后施尿素75kg·hm-2，其他管理同大田。

1.2 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.2.1 田間小氣候測(cè)定

在玉米關(guān)鍵生育時(shí)期，拔節(jié)期(jointing stage，JS)、吐絲期(silking stage，SS)、灌漿期(filling stage，F(xiàn)S，花后20d)、成熟期(ripening stage，RS)，于每天上午10：00～12：00測(cè)定田間小環(huán)境各項(xiàng)指標(biāo)。溫濕度的測(cè)定，在寬行內(nèi)分別距玉米20、40cm處測(cè)定，每個(gè)測(cè)定處均勻選取5點(diǎn)，將J207-2型干濕溫度計(jì)懸掛于支撐架上，干濕溫度計(jì)距地面1.5m，連續(xù)測(cè)定3d，計(jì)算2測(cè)定處(20、40cm)平均值。CO2濃度的測(cè)定，選擇晴朗無(wú)風(fēng)的天氣，在上午10：00～12：00，于寬行中部用GXH-3010E1型便攜式紅外線分析儀測(cè)定玉米冠層(離地面1.5m)CO2濃度，連續(xù)測(cè)定3d，計(jì)算其平均值。選擇晴朗天氣，在寬行內(nèi)距玉米20、40cm處，均勻選取5點(diǎn)，用LAI-2000Datalogger(美國(guó)LI-COR公司)測(cè)定玉米冠層光合有效輻射(I)，冠層正上方光合有效輻射(I0)，透光率=I/I0×100%，計(jì)算2個(gè)測(cè)定處的平均值。

1.2.2 土壤溫、濕度

測(cè)定時(shí)期與田間小氣候的測(cè)定一致，測(cè)定位置為寬行，分別距玉米20和40cm處測(cè)定，在每個(gè)測(cè)定處選取0、5、10、15、20cm土層混合，采用烘干法測(cè)定土壤含水量。每個(gè)測(cè)定處均勻選點(diǎn)埋入地溫計(jì)，分別觀測(cè)深度為5、10、15、20、25cm處的地溫，于上午10：00～12：00連續(xù)測(cè)定3d，記錄0～25cm土壤溫度求其平均值。

1.2.3 光能利用率的計(jì)算

光能利用率用公式E=h×M/Q計(jì)算[20]。式中：M為作物籽粒產(chǎn)量；h為作物籽粒產(chǎn)熱率，玉米為16.3mJ·kg-1，大豆為35.5mJ·kg-1；Q為玉米和大豆生育期間，照射到該面積上的總輻射量(mJ·hm-2)，雅安市為12556666.7mJ·hm-2。

1.2.4 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

成熟期考察每小區(qū)玉米空稈數(shù)，按均重法選取20個(gè)果穗，分別考察穗粒數(shù)、穗長(zhǎng)、千粒重，分小區(qū)單收單曬測(cè)實(shí)產(chǎn)。大豆在成熟期測(cè)產(chǎn)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)采用Origin 8.0，統(tǒng)計(jì)分析采用DPS 7.05及Excel等進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同帶寬對(duì)玉米田間土壤水分含量的影響

由圖3-A可知，含水量隨帶寬增加大致呈先增后降的趨勢(shì)，帶寬過(guò)大或過(guò)小都會(huì)降低土壤含水量。在玉米關(guān)鍵生育時(shí)期SS期和FS期平均土壤含水量為37.05%、38.36%，其中，A4處理2年的平均土壤含水量最高，分別為41.67%、44.95%，比對(duì)照分別高12.49%、17.18%；A5處理的平均土壤水分含量分別為40.13%、42.60%，比對(duì)照分別高8.3%、11.12%；JS期，套作處理的土壤水分含量均高于凈作，其中，A2、A5處理的平均土壤含水量分別比對(duì)照高6.21%、6.84%。在四川西南地區(qū)，降雨集中在夏季(玉米灌漿期)，在玉米生育前期降雨較少，前期較高持水量利于玉米的生長(zhǎng)發(fā)育，而在生育后期較高的土壤含水量不僅會(huì)影響玉米根部呼吸，而且會(huì)引發(fā)倒伏。因此，通過(guò)調(diào)整帶寬來(lái)控制土壤水分含量，有可能減輕干旱、水澇對(duì)玉米的脅迫。

2.2 不同帶寬對(duì)玉米田間土壤溫度的影響

土壤溫度的變化與水分含量相似，隨玉米帶寬增大呈先升后降趨勢(shì)(圖3-B)，而這種變化趨勢(shì)在2013年FS期不明顯。這說(shuō)明帶寬在1.4m(A3處理)以下時(shí)，由于寬行玉米的行距較小，葉片相互遮擋將大部分太陽(yáng)光反射，透過(guò)葉片間隙的太陽(yáng)光相對(duì)較少，當(dāng)行距增大時(shí)，地面光照量增加，溫度升高，當(dāng)帶寬增至1.4m以上時(shí)，種間競(jìng)爭(zhēng)減弱，玉米長(zhǎng)勢(shì)旺盛，地面透光減少，溫度下降。A5、A4處理全生育時(shí)期的2年平均田間土壤溫度分別為25.00、25.30℃，均高于其他處理，且分別比對(duì)照高0.30、0.60℃；A1處理的平均溫度最低，為23.20℃；SS期和FS期A4處理的平均溫度分別比對(duì)照高1.01、0.60℃，A5處理的平均溫度分別比對(duì)照高0.32、0.23℃。整個(gè)玉米生育時(shí)期，JS期溫度最低，此時(shí)較高地溫有利于植株生長(zhǎng)發(fā)育，JS期A4處理土壤溫度最高，A5次之，A7最低。

2.3 不同帶寬對(duì)玉米田間溫度的影響

由圖3-C可以看出，JS期各處理玉米田間溫度差異不顯著，SS期田間溫度隨帶寬增加先降低后升高，A6處理的2年平均溫度最高(26.25℃)，其次為A7、A1處理，分別為26.01和25.94℃，A4處理的溫度最低；FS期套作處理的溫度隨帶寬的增加呈先下降后升高趨勢(shì)，但各處理田間溫度均低于對(duì)照；A1、A7處理的2年平均溫度分別為26.35、25.12℃，高于其他處理，但分別比對(duì)照低1.25、2.35℃，A5處理最低(24.63℃)；RS期玉米田間溫度隨帶寬的變化規(guī)律與FS期相似。JS期2013年田間最高溫度比2012年高10.72℃，主要是2013年玉米生育期平均空氣溫度高于2012年(圖1)，另外與測(cè)定當(dāng)天的氣溫也有關(guān)系。

JS，拔節(jié)期；SS，吐絲期；FS，灌漿期；RS，成熟期；CK，對(duì)照。同一生育期無(wú)相同小寫(xiě)字母表示在0.05水平差異顯著。下同JS，Jointing stage; SS，Silking stage; FS，F(xiàn)illing stage; RS，Ripening stage; CK，Control.Values without the same lower letters at the same growth stage are significantly different at the 5% level.The same as the figures and tables below

2.4 不同帶寬對(duì)玉米田間相對(duì)濕度的影響

帶寬為1.5m(A4處理)時(shí)，田間相對(duì)濕度在各時(shí)期均高于其他處理；JS、RS期，帶寬小于1.5m的處理，其田間平均相對(duì)濕度高于帶寬大于1.5m的處理，而SS期與RS變化規(guī)律與之相反，帶寬大于1.5m的處理，其相對(duì)濕度高于帶寬小于1.5m的處理(圖4-A)。JS期各處理的相對(duì)濕度為A4>A3>A5，2年平均值分別為69.56%、66.88%、65.96%，分別比對(duì)照高16.89%、12.38%、10.84%，A6處理田間相對(duì)濕度最低，為57.87%；FS期，A1、A3、A4、A5處理田間相對(duì)濕度分別為62.34%、70.81%、69.21%、69.11%，對(duì)照為69.21%，A1比對(duì)照低6.87%，其他處理與對(duì)照間差異不顯著。FS期各處理的平均相對(duì)濕度高于其他時(shí)期，RS期次之，SS期各處理的平均相對(duì)濕度最低。因此，帶寬越大玉米獲得的氣候資源和水肥資源相對(duì)越多，其長(zhǎng)勢(shì)越好，減弱太陽(yáng)對(duì)地面的直射，進(jìn)而避免水分過(guò)快蒸發(fā)。帶寬過(guò)大太陽(yáng)光會(huì)直射到地面，導(dǎo)致水分快速蒸發(fā)，平均相對(duì)濕度降低。

圖4 不同帶寬對(duì)田間相對(duì)濕度、玉米冠層CO2相對(duì)濃度的影響Fig.4 Effects of different bandwidths on relative humidity and CO2 concentration of maize canopy

2.5 不同帶寬對(duì)玉米冠層CO2濃度的影響

由圖4-B可以看出，2012—2013年，A6、A7處理的玉米冠層平均CO2濃度比其他處理高，分別為0.0361%、0.0363%，比對(duì)照(0.0348%)高3.7%、4.1%；A5處理的平均CO2濃度為0.0340%，與對(duì)照差異不顯著；SS、FS、RS期，隨著帶寬的增加，玉米冠層CO2濃度逐漸增大，在SS期，CO2濃度最大值(A6)與最小值(A1)2年的平均差值為0.004%，在RS期，A6、A1的CO2濃度差值為0.003%，A6處理的CO2濃度最高，其次為A7>A5>A4>A3，A1、A2最低。

2.6 不同帶寬對(duì)玉米行間透光率的影響

由表1看出，玉米田間透光率隨著生育時(shí)期的推進(jìn)，呈現(xiàn)先減小后增大的趨勢(shì)。JS期，隨著寬行的增大透光率逐漸降低；SS期，A6、A7的透光率顯著小于其他處理，A1處理透光率最高，2年平均值比對(duì)照高11.2%，A5處理比對(duì)照低5.8%。FS和RS期，透光率隨帶寬的增加呈“V”型變化。RS期，玉米的長(zhǎng)勢(shì)和帶寬會(huì)影響玉米行間的通風(fēng)透光。

表1 不同帶寬對(duì)玉米透光率的影響
Table 1 Effect of different bandwidths on light transmittance of maize(%)

處理Treatment2012年2012yearJSSSFSRS2013年2013yearJSSSFSRSA155.50b40.05a31.33a57.67a55.83b45.89a34.60b54.95aA254.67b37.67b30.67a56.43ab50.47c39.61b32.60b51.83abA352.33b38.50b21.67b56.33ab51.04bc34.37bc32.58b39.91cA450.05b36.78bc20.50b50.95b53.94b32.34bc35.67ab46.9bA550.25b36.50c15.67c46.33bc52.41b36.28b32.04b47.83bA642.33c28.67e17.33c49.50b49.33c29.53c41.08a57.32aA742.67c30.50d19.50b57.67a48.43c29.95c46.64a58.01aCK76.50a38.20b30.50a56.67ab76.29a39.09b39.49ab49.06ab

2.7 不同帶寬對(duì)光能利用率的影響

由圖5可知，套作的光能利用率明顯高于對(duì)照，隨著帶寬的增加，光能利用率先升高后降低。與對(duì)照相比，2012和2013年A5處理光能利用率分別提高20.45%、29.45%；與A1、A7處理相比，2012和2013年A5處理的光能利用率平均提高12.98%、20.51%。

圖5 不同帶寬對(duì)光能利用率的影響Fig.5 Effect of different bandwidths on light use efficiency

2.8 不同帶寬對(duì)玉米、大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成因素的影響

由表2可知，部分處理穗粒數(shù)、千粒重差異顯著，隨著帶寬增大玉米產(chǎn)量呈逐漸減小的趨勢(shì)，A1>A2>CK>A3>A4，A5>A6>A7；大豆產(chǎn)量隨著帶寬的增加呈先增加后減小的趨勢(shì)。其中，A5處理的大豆產(chǎn)量最高，總產(chǎn)量也最大，2年平均經(jīng)濟(jì)效益最高，為20357.2元；其次為A4處理19575.73元，A7處理總產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益最低，與A7處理相比，A5的經(jīng)濟(jì)效益平均高出20.30%。A3、A4處理的穗粒數(shù)大于對(duì)照及其他處理，A6、A7處理穗粒數(shù)較低，其差異不顯著；空稈率隨帶寬的增大呈逐漸增大的趨勢(shì)，表明在種植密度相同的條件下，擴(kuò)大玉米行距，縮小株距，空稈率增加，A1處理空稈率最小，A7處理空稈率最大。

2.9 田間氣候因子與產(chǎn)量的相關(guān)性分析

相關(guān)性分析表明(表3)，JS期土壤水分含量、田間溫度、玉米冠層CO2濃度與玉米產(chǎn)量分別呈極顯著正相關(guān)、極顯著負(fù)相關(guān)和顯著正相關(guān)，說(shuō)明玉米生育前期土壤較高的持水量和冠層高濃度CO2對(duì)玉米具有增產(chǎn)效應(yīng)。在SS期，土壤溫度、田間溫度與玉米產(chǎn)量和大豆產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)和極顯著正相關(guān)，行間透光率與大豆產(chǎn)量呈極顯著負(fù)相關(guān)。FS期，玉米產(chǎn)量與土壤水分含量、土壤溫度呈極顯著正相關(guān)，與玉米冠層CO2濃度呈極顯著負(fù)相關(guān)；大豆產(chǎn)量與玉米冠層CO2濃度呈極顯著正相關(guān)，與行間透光率呈極顯著負(fù)相關(guān)。RS期，玉米產(chǎn)量與土壤水分含量和玉米冠層CO2濃度呈顯著負(fù)相關(guān)，與田間溫度呈顯著正相關(guān)；大豆產(chǎn)量與土壤水分含量、行間透光率呈顯著正相關(guān)。結(jié)果表明，玉米生育前期田間溫度過(guò)高，不利于玉米產(chǎn)量的增加；吐絲期較高的田間溫度利于大豆幼苗生長(zhǎng)和產(chǎn)量的提高；冠層CO2濃度低，玉米光合能力強(qiáng)，光合產(chǎn)物增加，產(chǎn)量增加。

表2 不同帶寬對(duì)玉米、大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量形成因素的影響
Table 2 Effects of different bandwidths on yield and yield components of maize and soybea

處理Treatments每穗粒數(shù)GrainNoperear千粒重1000-grainweight/g空稈率Bareplantrate/%玉米產(chǎn)量Maizeyield/(kg·hm-2)大豆產(chǎn)量Soybeanyield/(kg·hm-2)總產(chǎn)量Totalyield/(kg·hm-2)經(jīng)濟(jì)效益Economicre-sults/(yuan·hm-2)2012年2012yearA1572.43bc230.22a0.67c7306.84a381.86d7688.71a18044.20aA2585.00ab228.07a1.33b6938.28ab554.50c7492.78a17940.03abA3594.87ab224.32ab1.33b6728.48b588.95c7317.44b17612.67bA4606.30a212.5bc1.33b6611.07bc898.45a7509.52a18648.39aA5554.73c222.34ab2.63ab6664.89bc1032.67a7697.56a19333.21aA6550.66c219.95abc2.67a6219.22cd823.13b7042.35c17450.39bA7555.67c207.13c4.00a5936.89d847.70b6784.59c16918.34cCK593.07ab227.11ab5.33a6759.43b—6759.43c15208.71c2013年2013year A1417.67bc220.89a7.20c6329.85a706.95d7036.86a18585.00bcA2430.00b214.67ab7.33c6111.75a848.48c6960.23ab18740.90bA3450.33a219.47ab8.67c5803.65abc1011.57b6815.28ab18784.29bA4432.33ab197.46c15.33b5716.05abc1413.45a7129.50a20503.08bA5419.67bc207.01bc7.65c5865.15ab1521.84a7386.99a21381.19bA6407.33c208.75abc19.24a5308.65bc1281.28b6590.00b18890.90bA7405.33c195.67c27.33a5215.20c918.89c6134.00c16927.15cCK434.00ab215.49ab10.676073.95a—6073.95c14577.48d

表3 田間氣候因子與玉米產(chǎn)量、大豆產(chǎn)量之間的相關(guān)系數(shù)
Table 3 Correlation coefficient of field of climate factors，maize and soybean yield

氣候因子Climatefactors產(chǎn)量YieldJS玉米Maize大豆SoybeanSS玉米Maize大豆SoybeanFS玉米Maize大豆SoybeanRS玉米Maize大豆Soybean土壤水分含量Soilwatercontent0.820**—0.2010.1850.706**-0.46-0.612*0.581*土壤溫度Soiltemperature0.417—-0.688**0.718**0.700**-0.3420.2590.117田間相對(duì)濕度Fieldrelativehumidity0.31—0.0640.146-0.3920.4510.241-0.153田間溫度Fieldtemperature-0.733**—-0.801**0.673**0.093-0.1450.559*-0.211玉米冠層CO2濃度CO2concentrationofcano-py0.596*—-0.0970.035-0.877**0.688**-0.542*0.328行間透光率Lighttransmittanceofmaize0.523—0.514-0.667**0.38-0.555*0.4990.644*

3 討論

作物帶狀復(fù)合種植具有提高光能利用率、產(chǎn)量等優(yōu)勢(shì)，但田間配置的變化直接改變了作物群體的田間溫濕度、光能截獲等小氣候因子。協(xié)調(diào)帶狀套作模式中玉米帶寬配置，改善田間小氣候，對(duì)提高玉米—大豆套作系統(tǒng)效益具有重要意義。

本研究發(fā)現(xiàn)，玉米—大豆套作系統(tǒng)中，在玉米不同生育時(shí)期，同一田間小氣候因子對(duì)玉米、大豆產(chǎn)量的影響明顯不同。充足的水分是玉米正常生長(zhǎng)的必要條件之一，輕度的土壤水分脅迫有利于作物產(chǎn)量的提高[20]，灌漿期是千粒重形成的關(guān)鍵時(shí)期，此時(shí)土壤持水量不足將降低灌漿持續(xù)期，使千粒重降低[21]。本研究中玉米生育前期降水量較少(圖1)，此時(shí)一定量的土壤持水量可促進(jìn)玉米快速生長(zhǎng)，增加干物質(zhì)積累量，最終增加產(chǎn)量；灌漿期玉米需水量較大，降雨量達(dá)到最大(圖1)，相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)土壤含水量與玉米產(chǎn)量呈極顯著正相關(guān)，表明土壤水分含量并沒(méi)超過(guò)玉米需水上限，因此，通過(guò)調(diào)整帶寬增加土壤含水量，對(duì)玉米產(chǎn)量有積極效應(yīng)。

田間溫度是影響玉米生長(zhǎng)的重要因素，過(guò)高和過(guò)低都不利于玉米的生長(zhǎng)發(fā)育。有研究表明玉米莖稈生長(zhǎng)最適溫度為24～28℃，溫度過(guò)高莖稈生長(zhǎng)快、機(jī)械組織欠發(fā)達(dá)、易倒伏，降低產(chǎn)量[22-23]；灌漿期田間溫度過(guò)高，會(huì)增加敗育率、縮短灌漿持續(xù)時(shí)間、影響籽粒質(zhì)量[24]。本研究中，2012年生育前期(JS，SS期)田間溫度為23～25℃，處于最適溫度，而2013年生育前期溫度為29～33℃，持續(xù)高溫使玉米莖稈過(guò)快生長(zhǎng)，引發(fā)倒伏，空稈率增加，各處理玉米產(chǎn)量明顯低于2012年(表2)。灌漿期，2年平均田間溫度均在26℃左右，處于玉米最適生長(zhǎng)溫度范圍內(nèi)，此時(shí)田間溫度已不是影響玉米產(chǎn)量的主要?dú)夂蛞蜃?，相關(guān)性分析也證實(shí)田間溫度與玉米產(chǎn)量之間無(wú)顯著相關(guān)(表3)。

影響玉米冠層CO2濃度的主要因素為行間通風(fēng)狀況和玉米的碳同化速率，通風(fēng)狀況與種植方式密切相關(guān)[25]，CO2濃度倍增產(chǎn)量可提高10%[26]。梁濤等[27]研究發(fā)現(xiàn)，在生長(zhǎng)季玉米農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中CO2濃度低于空氣中CO2濃度，CO2通量最大值出現(xiàn)在12：00，為-1.19mg·m-2·s-1。本實(shí)驗(yàn)CO2濃度測(cè)定時(shí)間段為10：00—12：00，此時(shí)玉米同化速率較快，對(duì)CO2濃度與玉米產(chǎn)量進(jìn)行相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，從拔節(jié)期到成熟期CO2濃度與玉米產(chǎn)量依次呈顯著正相關(guān)、負(fù)相關(guān)、極顯著負(fù)相關(guān)和顯著負(fù)相關(guān)(表3)，表明冠層CO2濃度的高低受玉米碳同化速率影響，玉米生育前期植株形態(tài)矮小，后期葉片衰老，碳同化量少，此時(shí)冠層CO2濃度高低影響玉米產(chǎn)量，中期玉米葉面積達(dá)到最大，葉片活力最強(qiáng)，光合速率高，碳同化量大，冠層CO2濃度降低，光合產(chǎn)物積累量增加，產(chǎn)量增高。劉鐵東等[28]也發(fā)現(xiàn)，帶寬不同的寬窄行種植方式的凈光合速率差異顯著。

玉米—大豆帶狀復(fù)合種植模式下，影響玉米產(chǎn)量的主要因素是土壤水分含量、田間溫度、玉米冠層CO2濃度。充足的土壤水分，可促進(jìn)快速生長(zhǎng)，加大干物質(zhì)積累量，提高灌漿速率，延長(zhǎng)灌漿時(shí)間，增加粒重，最終影響產(chǎn)量；空氣中CO2濃度相對(duì)穩(wěn)定，帶寬變化影響玉米的光合能力，光合能力強(qiáng)，冠層CO2濃度降低，光合產(chǎn)物的積累量增加，產(chǎn)量提高。對(duì)大豆產(chǎn)量產(chǎn)生影響的主要因素為土壤溫度、行間透光率。在玉米、大豆共生期，玉米對(duì)大豆造成蔭蔽，地表溫度較低，光照不足，是限制大豆產(chǎn)量增加的主要因素。因此，通過(guò)調(diào)整帶寬，優(yōu)化栽培措施，協(xié)調(diào)玉米—大豆的種間競(jìng)爭(zhēng)，使氣候資源調(diào)配更合理，創(chuàng)造適宜玉米、大豆生長(zhǎng)的行間透光率、田間溫度、玉米冠層CO2濃度等氣候因子，增加玉米產(chǎn)量，同時(shí)兼顧大豆產(chǎn)量是玉米—大豆帶狀套作模式雙高產(chǎn)的重要措施。帶寬設(shè)置為2m時(shí)，形成的田間小氣候群體光能利用率最大，玉米具有較高產(chǎn)量，大豆、群體產(chǎn)量達(dá)到最大，經(jīng)濟(jì)效益最高。

本研究只對(duì)玉米寬行20、40cm處的小氣候進(jìn)行了分析，探討了田間小氣候與產(chǎn)量的關(guān)系，而大豆行內(nèi)小氣候?qū)Υ蠖购陀衩椎纳L(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量也具有重要意義，故今后需要進(jìn)一步探明玉米—大豆帶狀復(fù)合系統(tǒng)中大豆行內(nèi)小氣候與群體產(chǎn)量之間的關(guān)系。

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(責(zé)任編輯 侯春曉)

Relationship of field microclimate and population yield in maize-soybean relay strip intercropping system

CHEN Guo-peng，WANG Xiao-chun*，PU Tian，ZENG Hong，CHEN Cheng，PENG Xiao，DING Guo-hui，WANG Rui，YANG Wen-yu

(CollegeofAgronomy，SichuanAgriculturalUniversity/KeyLaboratoryofCropPhysiology，EcologyandCultivationinSouthwest，MinistryofAgriculture，Chengdu611130，China)

The main objective of this study was to evaluate the effects of different wide rows spacing (A1: 1.2m，A2: 1.3m，A3: 1.4m，A4: 1.5m，A5: 1.6m，A6: 1.7m，A7: 1.8m) at same rnarrow maize row spacing(0.4m) treatment on the field microclimate and crops total yield in maize-soybean relay strip intercropping system.The results indicated that soil temperature increased firstly and then decreased during the whole growth period of maize with increasing of strip width，and A4had the hightest temperature (26.2℃)，which was 0.6℃ higher than monoculture.On the contrary，field temperature decreased at first and then increased during the middle and later growth stage of maize，and A6had the highest temperature (26.25℃)，which was 1.15℃ higher than A4.Effect of strip width on transmittance at silking stage was highter than the other growth stages，A1had the hightest ransmittancet and significant increased by 11.2% compared with monoculture.Compared with monoculture，intercropping significant improved the light energy utilization rate，the transmittance increased firstly and then decreased with the increasing of strip width，and A5was the highest among all treatments，which was 26.52% and 20.51% highter than monoculture and A7，respectively.Total yield and economic benefit of A5were the hightest，and increased by 14.35%，19.46% and 16.77%，26.84% compared with A7and monoculture，respectively.Soil water content，field temperature and CO2concentration of maize canopy were main factors influencing maize grain yield，while soil temperature and transmittance of row middle was important factors for soybean.Selecting an adaptable strip width to coordinate the interaction between bandwidth and climate factor，reducing inter specific competition between maize and soybean，optimizing the climate resource allocation，creating the suitable field microclimate factors for maize and soybean growth were important for achieving high yield in maize-soybean strip intercropping system.

bandwidth; field microclimate; yield; maize; maize-soybean relay strip intercropping

10.3969/j.issn.1004-1524.2016.11.02

2016-03-16

國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(20150312705)；國(guó)家科技支撐項(xiàng)目(2012BAD04B13-2)；四川省育種攻關(guān)項(xiàng)目(2011NZ0098-15-2)

陳國(guó)鵬(1990—)男，甘肅武威人，碩士研究生，研究方向?yàn)樽魑锔弋a(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培理論與技術(shù)。E-mail：592930139@qq.com

*通信作者，王小春，E-mail：xchwang@sicau.edu.cn

S513；S565.1

A

1004-1524(2016)11-1812-10

浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)ActaAgriculturaeZhejiangensis，2016，28(11): 1812-1821

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陳國(guó)鵬，王小春，蒲甜，等.玉米—大豆帶狀套作中田間小氣候與群體產(chǎn)量的關(guān)系[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2016，28(11): 1812-1821.