高硯亮，孫占祥，白偉，馮良山，楊寧，蔡倩,3，馮晨，張哲,3

?

遼西半干旱區(qū)玉米與花生間作對(duì)土地生產(chǎn)力和水分利用效率的影響

高硯亮1,2,3，孫占祥1，白偉1，馮良山1，楊寧1，蔡倩1,3，馮晨1，張哲1,3

（1遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院/遼寧省旱作節(jié)水工程技術(shù)中心，沈陽(yáng)110161；2內(nèi)蒙古烏拉特前旗第一中學(xué)，內(nèi)蒙古烏拉特前旗 014400；3沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院，沈陽(yáng) 110866）

【】通過(guò)對(duì)不同行比玉米與花生間作模式中作物產(chǎn)量、土地生產(chǎn)能力及水分利用效率的比較分析，探討間作模式提高土地生產(chǎn)能力和水分利用效率的機(jī)理，提出適合于遼西旱作農(nóng)業(yè)區(qū)的玉米與花生間作模式?！尽吭囼?yàn)于2015—2016年在農(nóng)業(yè)部阜新農(nóng)業(yè)環(huán)境與保育科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站進(jìn)行，設(shè)置2行玉米4行花生間作（2M:4P）、4行玉米4行花生間作（4M:4P）和玉米單作（S-M）、花生單作（S-P）4種種植模式，通過(guò)研究間作復(fù)合系統(tǒng)產(chǎn)量、土地當(dāng)量比、土壤水分分布和水分當(dāng)量比等指標(biāo)來(lái)分析玉米花生間作對(duì)土地生產(chǎn)力和水分利用效率的影響。【】受玉米行比設(shè)置和資源競(jìng)爭(zhēng)影響，玉米與花生間作中玉米和花生的產(chǎn)量較相對(duì)應(yīng)單作產(chǎn)量有不同程度降低；在系統(tǒng)整體收益衡量下，2M:4P和4M:4P間作模式的土地當(dāng)量比（）為1.10—1.24、1.12—1.16，表明間作具有優(yōu)化利用土地的功能，同時(shí)，間作系統(tǒng)中花生的偏土地當(dāng)量比（LER）達(dá)到0.41—0.57，顯示出豆科作物花生弱化了與禾本科作物玉米搭配間作的劣勢(shì)；間作復(fù)合系統(tǒng)土壤含水量呈單作花生＞間作花生＞間作玉米＞單作玉米的分布特征，表明間作玉米可能會(huì)吸收花生條帶的土壤水分，降低高耗水作物玉米對(duì)自身?xiàng)l帶土壤水分的過(guò)度消耗來(lái)改善間作玉米土壤水分利用環(huán)境；2M:4P間作模式的水分當(dāng)量比（）為1.12—1.23，4M:4P間作模式的WER為1.16—1.17，兩間作模式的WER均大于1，顯著提高了農(nóng)田水分利用效率?！尽坑衩着c花生間作能夠改善遼西旱作農(nóng)業(yè)區(qū)作物土壤水分利用環(huán)境，提高農(nóng)田土地和水分生產(chǎn)力。2M:4P間作模式在降雨較少年份（2015年）具有一定的土地生產(chǎn)力和水分利用效率優(yōu)勢(shì)，而4M:4P間作模式在遼西降雨較多年份（2016年）具有一定的土地生產(chǎn)力和水分利用效率優(yōu)勢(shì)，并且4M:4P間作模式在2015—2016年不同降雨變化干擾下的年際差異較小，具有穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的抗氣候變化干擾能力。綜合分析認(rèn)為，4M:4P間作模式更適合于遼西旱作農(nóng)業(yè)區(qū)。

玉米與花生間作；產(chǎn)量；土壤水分；土地當(dāng)量比；水分當(dāng)量比

0 引言

【研究意義】水是影響作物生長(zhǎng)發(fā)育不可或缺的自然資源，是促進(jìn)作物對(duì)資源循環(huán)和吸收利用的重要載體[1-2]。遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)生態(tài)環(huán)境承載能力較為脆弱，水分一直是該區(qū)域農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要限制因子，作物生育期內(nèi)降水變率大且水資源時(shí)空分配不均、作物水分利用低下及土壤風(fēng)蝕沙化等農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重制約了該地區(qū)的農(nóng)戶增產(chǎn)增收[3-4]。而間作種植具有較高的單位面積糧食產(chǎn)出和較強(qiáng)的資源利用效率，通過(guò)提高系統(tǒng)農(nóng)田土地生產(chǎn)力來(lái)實(shí)現(xiàn)間作種植優(yōu)勢(shì)，同時(shí)，帶狀間作還是農(nóng)牧交錯(cuò)帶的一種冬、春季節(jié)防風(fēng)固沙的重要生態(tài)措施，一直是旱作農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)較為常見(jiàn)的傳統(tǒng)種植模式[5]。因此，開(kāi)展以間作種植為基礎(chǔ)來(lái)提高農(nóng)田土地生產(chǎn)力和作物水分利用效率的研究對(duì)區(qū)域農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義。【前人研究進(jìn)展】間作是通過(guò)在同一田地上合理相間種植多種作物來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)合群體高效利用水分、養(yǎng)分、光照和土地等時(shí)空資源，降低因氣候和市場(chǎng)變化帶來(lái)的收益風(fēng)險(xiǎn)，提高農(nóng)田生產(chǎn)力的人工復(fù)合系統(tǒng)種植模式[6]。眾多研究表明，禾本科作物與豆科作物間作通過(guò)種間競(jìng)爭(zhēng)與互補(bǔ)協(xié)調(diào)作用改善農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，如玉米和蠶豆[7]、小麥和蠶豆[8]、玉米和大豆[9]、玉米和花生[10]等作物間作，促進(jìn)了作物產(chǎn)量提升，表現(xiàn)出較強(qiáng)的土地生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)。而對(duì)干旱和半干旱農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)小麥和玉米[11-12]、向日葵和馬鈴薯[13]、玉米和大豆[14-15]、豌豆和玉米[16]等間作生產(chǎn)實(shí)踐研究發(fā)現(xiàn)，間作可提高土壤水分含量、降低表層土壤水分蒸發(fā)和改善高耗水作物對(duì)土壤水分的過(guò)度消耗，提升了間作系統(tǒng)水分利用效率。因此，在合理搭配作物種類、種植密度及科學(xué)田間管理下，作物間作通過(guò)強(qiáng)化生態(tài)服務(wù)功能與功能機(jī)制可提升農(nóng)田生產(chǎn)力和水分利用效率?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)間作系統(tǒng)的研究已經(jīng)達(dá)到一定的廣度和深度，其中對(duì)玉米和花生作物搭配間作也進(jìn)行了大量研究，但多集中于光合作用[17]、養(yǎng)分利用[18]、根際微生物[19-20]及產(chǎn)量[21-22]等方面，對(duì)遼西地區(qū)玉米和花生間作群體影響研究報(bào)道較少，特別是在間作土地生產(chǎn)力和水分生產(chǎn)力等方面缺乏深入研究。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】開(kāi)展遼西風(fēng)沙半干旱區(qū)玉米和花生不同行比配置下的土地生產(chǎn)力、土壤水分分布及作物水分利用效率研究，探明不同間作配比模式對(duì)產(chǎn)量和水分時(shí)空損耗的關(guān)系來(lái)挖掘其間作優(yōu)勢(shì)，以期為構(gòu)建區(qū)域高產(chǎn)高效及生態(tài)環(huán)境保護(hù)的間作種植模式提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域概況

遼寧省西北部地區(qū)屬北溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū)，四季較為分明，年平均氣溫能夠達(dá)到7—8℃，5至9月份日照時(shí)數(shù)為1 200—1 300 h；雨熱同期，多年平均降雨量為350—500 mm，并且降雨月份相對(duì)集中，且降雨變率較大，干旱災(zāi)害發(fā)生頻繁；同時(shí)，該區(qū)域冬、春季起風(fēng)天氣十分頻繁。境內(nèi)多山地丘陵，耕地多為坡耕地，土地養(yǎng)分較為貧瘠。

1.2 試驗(yàn)地概況

本研究于2015—2016年在農(nóng)業(yè)部阜新農(nóng)業(yè)環(huán)境與耕地保育科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站（遼寧省阜新市阜新蒙古族自治縣，42°8′34″N，121°45′11″E）進(jìn)行。試驗(yàn)地田間地形相對(duì)較為平坦，土壤基本理化性狀為pH 6.95，全氮0.78 g·kg-1，全磷0.58 g·kg-1，全鉀18.87 g·kg-1，堿解氮48.24 mg·kg-1，速效磷18.46 mg·kg-1，速效鉀74.47 mg·kg-1，容重1.45 g·cm-3。2015年作物生育期內(nèi)降雨量為203.2 mm，屬于干旱年份，生育期內(nèi)平均氣溫為22.2℃；2016年作物生育期內(nèi)降雨量為468.7 mm（7月21日，單日降雨對(duì)生育期降雨量的構(gòu)成起顯著影響），屬豐水年份，生育期內(nèi)平均氣溫為23.6℃（圖1）。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本試驗(yàn)采用完全隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，共4種種植模式，包括2行玉米和4行花生間作（2M:4P），該模式帶寬為3 m；4行玉米和4行花生間作（4M:4P），帶寬為4 m；單作玉米（S-M）和單作花生（S-P）。每處理4次重復(fù)，玉米的株距均為4.5株/m，花生株距均為15株/m，花生采用一穴雙粒種植，單、間作玉米和花生的行間距均為0.5 m（圖2）。各小區(qū)行長(zhǎng)為8 m，小區(qū)寬為12 m，面積為96 m2。采用南北向均一化條帶種植，2M:4P間作玉米的行長(zhǎng)密度（row length density，RLD：為單作或間作系統(tǒng)中單位寬度上所種植的作物行數(shù)）為0.67 m/m2（或行/m），4M:4P間作玉米的行長(zhǎng)密度為1 m/m2，S-M的行長(zhǎng)密度為2 m/m2；2M:4P間作花生的行長(zhǎng)密度為1.33 m/m2（或行/m），4M:4P間作花生的行長(zhǎng)密度為1 m/m2，S-P的行長(zhǎng)密度為2 m/m2。

圖1 試驗(yàn)地2015—2016年作物生育期內(nèi)日平均降雨量和溫度

（a）黑色圓點(diǎn)處為2M:4P間作系統(tǒng)由花生中心壟溝到玉米中心條帶（P1-P6）土壤水分取樣位置；（b）黑色圓點(diǎn)處為4M:4P間作系統(tǒng)由花生中心壟溝到玉米中心條帶（P1-P7）土壤水分取樣位置。下同

1.4 供試品種及試驗(yàn)管理

供試品種：玉米為耐密品種“鄭單958”，花生為“白沙1016”，均為適合干旱地區(qū)間作種植品種。

4種種植模式的肥料分配和施用相同，播前一次性施入磷酸二銨（N-P-K 18-15-0）150 kg·hm-2和三元復(fù)合肥（N-P-K 15-15-15）150 kg·hm-2作為底肥，后期未進(jìn)行追肥處理。玉米和花生于同期播種和收獲，2015年于5月14日播種，9月29日收獲，2016年于5月12日播種，9月27日收獲。

1.5 項(xiàng)目測(cè)定與方法

土壤水分測(cè)定：于2015年和2016年玉米抽雄期（花生結(jié)莢期），用土鉆以每10 cm為一層采集土壤樣本，玉米和花生條帶取樣深度為100 cm。在間作系統(tǒng)中以花生中心壟溝為P1取樣位置，依次至玉米中間條帶壟溝為P6（2M:4P）、P7（4M:4P）取樣位置點(diǎn)（圖2），按烘干法測(cè)定土壤含水量。

生物產(chǎn)量測(cè)定：于作物成熟期，單、間作（間作分邊行）玉米隨機(jī)選取5 m行長(zhǎng)玉米植株，單、間作（間作分邊行）花生隨機(jī)選取0.5 m行長(zhǎng)花生植株，單、間作均3次重復(fù)。之后將植株樣本置于105℃烘箱中殺青，75℃下烘干稱干重。

產(chǎn)量測(cè)定：取樣條帶和方法同生物產(chǎn)量取樣。收獲后掛置于風(fēng)干棚內(nèi)晾曬至玉米籽粒含水率為14%時(shí)，花生籽粒為15.5%時(shí)進(jìn)行稱重（用水分測(cè)定儀測(cè)定籽粒含水率），按常規(guī)方法測(cè)定產(chǎn)量構(gòu)成因素。

1.6 計(jì)算方法

單、間作中玉米和花生的種植密度都采用均一化種植密度，計(jì)算公式如下[23]：

HD=×RLD

式中，HD表示單、間作作物的均一化種植密度，株/m2；P為作物的株距密度，株/m，在本試驗(yàn)中各花生種植模式的株距密度為15株/m，玉米種植模式的株距密度為4.5株/m；RLD為作物在單作和間作中的行長(zhǎng)密度；行長(zhǎng)密度為單作或間作系統(tǒng)中單位寬度上所種植的作物行數(shù)，行/m或m/m2，2M:4P間作玉米的為0.67 m/m2（或行/m）、4M:4P間作玉米的為1 m/m2、S-M的為2 m/m2，2M:4P間作花生的為1.33 m/m2（或行/m）、4M:4P間作花生的為1 m/m2、S-P的為2 m/m2。

作物產(chǎn)量都采用均一化產(chǎn)量Y表示，計(jì)算公式如下：

式中，Y為復(fù)合系統(tǒng)中作物的均一化產(chǎn)量，g·m-2；PY表示作物的單株產(chǎn)量，g/株。

間作在單位面積內(nèi)較單作的土地利用優(yōu)勢(shì)由土地當(dāng)量比（land equivalent ratio，LER）計(jì)算所得[24]：

式中，LER、LER分別表示間作中玉米和花生的相對(duì)土地當(dāng)量比；Y,I、Y,S，Y,I、Y,S分別表示間作、單作玉米均一化后的產(chǎn)量和間作、單作花生均一化后的產(chǎn)量，g·m-2。當(dāng)某種間作模式的＜1時(shí)，則認(rèn)為該間作在相對(duì)區(qū)域土地利用需求體系內(nèi)降低了土地生產(chǎn)力，具有間作劣勢(shì)；當(dāng)=1時(shí)，該體系無(wú)間作優(yōu)勢(shì)；當(dāng)＞1時(shí)，則認(rèn)為該體系具有間作優(yōu)勢(shì)，有一定的應(yīng)用價(jià)值。

作物耗水量（evapotranspiration of field，ET）是指作物從播種至收獲整個(gè)生育期農(nóng)田水分消耗的總和。試驗(yàn)過(guò)程中未對(duì)作物進(jìn)行人為灌溉，同時(shí)，試驗(yàn)地較為平坦、地下水位較深，故忽略不計(jì)地表徑流和地下水補(bǔ)充，簡(jiǎn)化后的作物耗水公式如下：

式中，為作物耗水量，mm；為全生育期降雨量，mm；S為播前土壤儲(chǔ)水量，mm；S為收獲后土壤儲(chǔ)水量，mm。

作物水分利用效率（water use efficiency，WUE）是指作物單位耗水量所生產(chǎn)出的產(chǎn)量，通常用作物產(chǎn)量和耗水量的比值來(lái)計(jì)算：

式中，為作物產(chǎn)量，g·m-2：為作物耗水量（或?qū)嶋H蒸散量），mm。

間作系統(tǒng)水分利用優(yōu)勢(shì)由水分當(dāng)量比（water equivalent ratio，WER）表達(dá)，其定義與上式中類似[25]：

式中，WER、WER為間作系統(tǒng)中玉米、花生的相對(duì)水分利用效率；WUE,I、WUE,S，WUE,I、WUE,S分別表示間作、單作玉米水分利用效率和間作、單作花生水分利用效率。在間作復(fù)合系統(tǒng)中的同樣采用衡量值1來(lái)評(píng)估與單作在單位面積內(nèi)的耗水量，當(dāng)＜1時(shí)，說(shuō)明間作相對(duì)于單作降低了水分利用效率；當(dāng)＞1時(shí)，說(shuō)明間作提高了系統(tǒng)農(nóng)田水分利用效率。

1.7 數(shù)據(jù)分析

采用Excel進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，用Surfer 10.0進(jìn)行水分分布制圖，用SPSS 17.0進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)方差分析（LSD為0.05水平下）。

2 結(jié)果

2.1 作物生物產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量

2.1.1 生物產(chǎn)量 對(duì)2015年和2016年間作作物生物產(chǎn)量分析表明（表1），間作種植對(duì)作物生物產(chǎn)量影響顯著（＜0.05）。在不同種植模式玉米均一化生物產(chǎn)量比較中，2M:4P和4M:4P間作玉米的生物產(chǎn)量較單作降低，達(dá)到顯著性差異（＜0.05），2M:4P間作玉米的生物產(chǎn)量為單作玉米（S-M）的38.71%—42.14%；4M:4P間作玉米的生物產(chǎn)量為單作產(chǎn)量的48.52%—51.39%；4M:4P間作玉米的生物產(chǎn)量高于2M:4P間作模式，較2M:4P間作生物產(chǎn)量提高15.14%—32.78%。單、間作種植模式的玉米生物產(chǎn)量2016年（豐水年）顯著高于2015年（干旱年）的生物產(chǎn)量（＜0.05），較2015年的生物產(chǎn)量平均提高18.52%，主要與兩年生育期內(nèi)不同降雨量密切相關(guān)。

玉米和花生間作對(duì)花生生物產(chǎn)量產(chǎn)生較大影響（＜0.05）。2M:4P間作花生的生物產(chǎn)量為單作花生（S-P）的52.80%—58.62%；4M:4P間作花生生物產(chǎn)量為單作生物產(chǎn)量的45.42%—47.09%；4M:4P間作模式花生的生物產(chǎn)量較2M:4P間作模式降低10.82%—22.52%。單、間作種植模式2016年花生的生物產(chǎn)量較2015年提高31.51%。

2.1.2 經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量 玉米和花生間作種植模式對(duì)作物的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量（籽粒產(chǎn)量）也產(chǎn)生較大影響，2種間作模式的玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與單作玉米均達(dá)到顯著性差異（＜0.05）。2M:4P間作均一化種植密度為3株/m2，4M:4P間作均一化種植密度為4.5株/m2，這兩種種植模式下玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量分別為單作玉米（均一化種植密度為9株/m2）經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的59.24%—67.05%和67.05%—72.31%；4M:4P間作模式的玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量要高于2M:4P間作模式，但并未達(dá)到顯著性差異（＜0.05）；3種單、間作種植模式下，2016年的玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較2015年平均提高36.88%，玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量年際變化差異顯著（＜0.05）。

間作花生的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與單作花生也有顯著性差異（＜0.05），2M:4P間作模式中花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為單作花生的56.57%—47.39%；4M:4P間作模式中花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為單作花生的43.21%—41.42%；2M:4P間作模式花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量顯著高于4M:4P間作模式（＜0.05），較4M:4P間作模式提高14.44%—30.94%。2016年的花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較2015年提高85.77%，年際差異變化較為明顯（＜0.05）。

2.2 不同種植模式的土地生產(chǎn)力

通過(guò)對(duì)玉米和花生間作土地當(dāng)量比的方差分析結(jié)果表明（表2），在激烈種間資源競(jìng)爭(zhēng)下受作物行比設(shè)置的影響，2M:4P間作玉米的偏土地當(dāng)量比（LER）為0.63—0.67，4M:4P間作玉米的LER為0.71—0.72；4M:4P間作模式的LER較2M:4P的LER高7.46%—12.69%。2M:4P間作花生的偏土地當(dāng)量比（LER）為0.47—0.57，4M:4P間作花生的LER為0.41—0.43；4M:4P間作模式的LER顯著低于2M:4P間作模式（＜0.05），較2M:4P的LER降低12.77%—24.56%。就整個(gè)間作系統(tǒng)而言，2M:4P間作系統(tǒng)的為1.10—1.24，4M:4P間作系統(tǒng)的為1.12—1.16，兩間作系統(tǒng)的均大于1，說(shuō)明玉米和花生系統(tǒng)具有一定的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)。2種間作系統(tǒng)土地生產(chǎn)力有明顯的年際差異變化，在2015年，2M:4P間作模式的較4M:4P間作模式高6.89%；在2016年，2M:4P間作模式的較4M:4P間作模式降低1.82%。

表1 玉米和花生不同種植模式下的生物和經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量

表中每豎列不同字母表示處理在0.05水平達(dá)到顯著；SE為各處理間的平均標(biāo)準(zhǔn)誤差。下同

Values followed by different small letters within a column are significantly different at 0.05 level; SE represent the mean standard error handling. The same as below

表2 玉米和花生不同種植模式土地當(dāng)量比

LER、LER和分別為間作玉米、花生和間作系統(tǒng)的土地當(dāng)量比

indicates land equivalent ratio,LER,LERindicate intercropped maize and peanut, respectively

2.3 不同種植模式對(duì)土壤水分動(dòng)態(tài)分布特征的影響

從玉米（抽雄期）的土壤水分分布圖可以看出（圖3），在0—100 cm土壤垂直分布層次內(nèi)，各單、間作玉米種植模式在不同時(shí)期的土壤含水量都表現(xiàn)為隨土壤深度的增加而增加的動(dòng)態(tài)變化。比較2015年和2016年玉米條帶土壤水分后發(fā)現(xiàn)，上、下層土壤水分差異顯著（＜0.05），2M:4P間作、4M:4P間作和單作（S-M）下層（60—100 cm）土壤含水量較上層（0—50 cm）高34.10%—38.36%、22.71%—35.59%和38.47%—57.36%。而比較間作與單作玉米土壤水分含量發(fā)現(xiàn)，間作模式中玉米的土壤含水量均高于單作。在上層（0—50 cm）土壤水分比較中，2M:4P和4M:4P間作玉米分別較單作玉米條帶土壤水分高5.11%—53.90%、2.24%—84.18%；在下層（60—100 cm）比較中，2M:4P和4M:4P間作玉米分別較單作高1.79%—35.31%、0.12%—43.62%，單、間作上層土壤水分差異大于下層，說(shuō)明上層是水分消耗較為激烈的區(qū)域，也是間作種植模式對(duì)土壤水分影響較為顯著的層次。對(duì)2M:4P和4M:4P兩個(gè)間作玉米土壤含水量上、下層的比較中發(fā)現(xiàn)，受2015年和2016年作物生育時(shí)期不同降雨量的影響，上層的差異要大于下層，2M:4P間作模式的土壤水分在2015年比4M:4P間作高1.67%—2.81%，而在2016年可能受降雨和玉米行比設(shè)置遮陰的影響，2M:4P間作較4M:4P間作模式低5.79%—16.44%。

a為2M:4P間作模式（a-1表示2015年；a-2表示2016年）；b為花生單作（b-1表示2015年；b-2表示2016年）；c為玉米單作（c-1表示2015年；c-2表示2016年）；d為4M:4P間作模式（d-1表示2015年；d-2表示2016年）

通過(guò)花生（結(jié)莢期）土壤水分分布圖可以看出（圖3），間作種植模式對(duì)花生土壤含水量的時(shí)空分布產(chǎn)生較大影響。在垂直方向上，單、間作種植模式的土壤含水量都隨土層深度的增加而增加，0—50 cm層次為土壤含水量變化差異比較大的層次；在60—100 cm土壤層次中，土壤含水量差異逐漸變小。對(duì)單、間作土壤水分的分層比較中，在上層（0—50 cm）土壤中，2M:4P和4M:4P間作模式土壤水分含量較單作花生（S-P）分別降低9.54%—14.87%、19.01%—26.43%，說(shuō)明間作玉米能夠從花生條帶土壤中吸取水分；而在土壤水分下層（60—100 cm）比較中，2M:4P和4M:4P間作模式要較單作分別提高0.43%—3.59%、0.09%—4.74%；2015—2016年作物生育時(shí)期不同降雨量同樣對(duì)間作系統(tǒng)中花生條帶產(chǎn)生一定的影響，結(jié)莢期2M:4P間作條帶花生上層、下層土壤水分含量分別較4M:4P間作模式高3.05%和8.94%。

2.4 玉米和花生間作對(duì)水分利用效率和水分當(dāng)量比的影響

通過(guò)玉米和花生間作系統(tǒng)的水分利用效率方差分析表明（表3），單、間作玉米在均一化種植密度下的水分利用效率之間差異顯著（＜0.05）。2M:4P間作玉米和4M:4P間作玉米的水分利用效率均顯著低于單作玉米（＜0.05），分別較單作玉米降低35.18%—37.75%、27.71%—28.01%；4M:4P間作玉米的WUE較2M:4P間作高11.06%—16.13%；

方差分析表明，2M:4P和4M:4P間作花生的水分利用效率與單作花生達(dá)到顯著差異（＜0.05）。2M:4P間作和4M:4P間作花生的WUE顯著低于單作花生（＜0.05），分別降低42.86%—49.25%、55.56%—56.72%；2M:4P間作花生的WUE顯著高于4M:4P間作花生（＜0.05），提高17.24%—28.57%。

水分當(dāng)量比（）可較為直觀的表達(dá)間作種植模式較單作種植模式農(nóng)田水分利用能力增減的程度。如表3所示，2年間作比較中，4M:4P間作玉米的水分當(dāng)量比（WER）要顯著高于2M:4P間作（＜0.05），提高10.77%—12.50%；而4M:4P間作花生的WER要顯著低于2M:4P間作（＜0.05），降低13.73%—22.41%。從整個(gè)間作系統(tǒng)的來(lái)看，2M:4P間作系統(tǒng)和4M:4P間作系統(tǒng)的均大于1并且接近1.2；受2015和2016年作物生育期內(nèi)不同降雨量的影響，2015年2M:4P間作系統(tǒng)的較4M:4P高5.13%，2016年2M:4P間作系統(tǒng)較4M:4P低3.45%。

表3 玉米和花生不同種植模式水分利用效率和水分當(dāng)量比

WUE和WUE為間作系統(tǒng)中玉米和花生的水分利用效率；WER、WER和分別為間作中玉米、花生和間作系統(tǒng)的水分當(dāng)量比

WUEandWUEindicate water use efficiency of maize and peanut in different intercropping systems.WER,WERandindicate partial water equivalent ratio of intercropped maize and peanut and water equivalent ratio of intercropping systems, respectively

3 討論

3.1 作物產(chǎn)量和土地生產(chǎn)力

研究結(jié)果表明，遼西旱作農(nóng)業(yè)區(qū)間作種植對(duì)玉米和花生的生物產(chǎn)量影響顯著（＜0.05）。在均一化種植密度下間作與單作的生物產(chǎn)量比較中，間作模式中各作物的生物產(chǎn)量受行比設(shè)置、系統(tǒng)資源和種間競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)的影響，較單作都有不同程度下降，其中2M:4P間作模式中玉米和花生的生物產(chǎn)量為單作生物產(chǎn)量的38.71%—42.14%和46.54%—48.12%；4M:4P間作模式中玉米和花生的生物產(chǎn)量達(dá)到單作產(chǎn)量的48.52%—51.39%和29.67%—38.03%。同時(shí)，受作物生育時(shí)期年際降雨量的影響，2016年（豐水年份）作物的生物產(chǎn)量顯著高于2015年干旱年份的生物產(chǎn)量，說(shuō)明在旱作農(nóng)業(yè)區(qū)水分對(duì)作物生長(zhǎng)發(fā)育起著重要作用。

玉米和花生間作同樣對(duì)玉米和花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量形成產(chǎn)生較大的影響。2M:4P和4M:4P間作中玉米的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量與單作玉米的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量間達(dá)到顯著差異（＜0.05），間作模式中玉米的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量為單作玉米產(chǎn)量的59.24%—72.31%；2M:4P和4M:4P間作花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量達(dá)到單作花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的41.42%—56.57%，間作花生經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較單作下降明顯。在兩個(gè)間作系統(tǒng)中玉米的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量較單作下降要少于花生，說(shuō)明玉米和花生間作存在禾本科與豆科作物的種間競(jìng)爭(zhēng)，并且玉米在此間作系統(tǒng)中屬資源競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)作物。張瑩[26]、劉洋等[27]對(duì)玉米和大豆間作，焦念元[28]、高硯亮等[29]對(duì)花生和玉米間作，張緒成等[30]對(duì)豆科作物和馬鈴薯間作研究表明，間作中高桿作物對(duì)矮桿作物有遮陰影響，導(dǎo)致矮桿作物的光合產(chǎn)量降低；同時(shí)，間作系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)作物對(duì)土壤水分和養(yǎng)分的爭(zhēng)奪，也降低了矮桿作物產(chǎn)量。李隆等[31]研究認(rèn)為C4作物和C3作物間作在時(shí)空資源利用上存在競(jìng)爭(zhēng)和互補(bǔ)效應(yīng)，使得C4作物與C3作物間作為弱競(jìng)爭(zhēng)復(fù)合體系。2015—2016年，間作玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量接近單作經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的60%—70%，間作花生的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量接近單作經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的50%左右，說(shuō)明花生在玉米和花生間作體系中的間作劣勢(shì)不是特別明顯，也表現(xiàn)為競(jìng)爭(zhēng)和互補(bǔ)并存的弱競(jìng)爭(zhēng)效應(yīng)[32]。

2種間作系統(tǒng)作物的相對(duì)產(chǎn)量（與單作相比較的產(chǎn)量）不同于實(shí)際產(chǎn)量，對(duì)相對(duì)產(chǎn)量的比較，只能局限地評(píng)價(jià)2種間作模式間的優(yōu)劣勢(shì)，并不能全面衡量土地生產(chǎn)力的優(yōu)劣。因此需要用評(píng)價(jià)間作系統(tǒng)優(yōu)劣的重要指標(biāo)土地當(dāng)量比（）來(lái)衡量[33]。在2015—2016年，2M:4P和4M:4P間作系統(tǒng)的分別為1.10—1.24和1.12—1.16，2種間作模式的均大于1，并且接近于1.2，說(shuō)明在遼西地區(qū)進(jìn)行玉米和花生種植能夠提高農(nóng)田土地利用效率。在2種間作模式的比較中，2015年（枯水年份）2M:4P間作系統(tǒng)的土地利用效率要高于4M:4P間作系統(tǒng)，而2016年（水分相對(duì)豐富的年份）4M:4P間作系統(tǒng)的土地利用效率要高于2M:4P間作系統(tǒng)。

3.2 土壤水分空間分布和水分利用效率

間作系統(tǒng)土壤水分分布的變化主要受降雨量、土壤類型及作物種類的影響，尤其降雨量對(duì)土壤含水量時(shí)空分布的規(guī)律性產(chǎn)生較大影響[34]。受降雨量年內(nèi)、年際差異的影響，2016年（豐水年份）玉米抽雄期（花生結(jié)莢期）的土壤含水量顯著高于2015年干旱年份。在玉米和花生間作系統(tǒng)中，土壤含水量呈單作花生＞間作花生＞間作玉米＞單作玉米的分布特征，表明間作能夠改善高耗水作物玉米對(duì)自身?xiàng)l帶土壤水分的過(guò)度消耗。同時(shí)，間作玉米可能存在吸收花生條帶的土壤水分，來(lái)改善了間作玉米土壤水分利用環(huán)境[35]。對(duì)2M:4P和4M:4P復(fù)合系統(tǒng)土壤水分垂直變化比較中發(fā)現(xiàn)，間作系統(tǒng)中玉米能夠?qū)ㄉ鷹l帶產(chǎn)生遮陰效果，可能減少了花生條帶表層土壤水分的蒸散損失。因此，合理進(jìn)行玉米和花生搭配間作可減少花生土壤水分的蒸散損失，同時(shí)能夠改善高耗水作物玉米對(duì)土壤水分的過(guò)度消耗[36-37]。

2M:4P間作和4M:4P間作系統(tǒng)中玉米和花生的均低于單作，但間作玉米（或花生）除產(chǎn)出相對(duì)應(yīng)單作的作物外，還多生產(chǎn)出一部分花生（或玉米），表明玉米和花生間作能夠提高水分利用效率。對(duì)間作系統(tǒng)中各作物與單作作物之間進(jìn)行比較，只能局限地評(píng)價(jià)間作中各作物的水分利用效率的優(yōu)劣，不能夠全面地評(píng)價(jià)間作的水分利用效率。因此，需要采用來(lái)評(píng)價(jià)在間作種植模式下農(nóng)田水分利用能力增減的程度[38-39]。Mao等[40]認(rèn)為C4作物與C3作物間作存在土壤水分利用互補(bǔ)形態(tài)，改善了間作系統(tǒng)的土壤水分供應(yīng)狀況，提高了間作系統(tǒng)的水分利用效率。2M:4P間作系統(tǒng)和4M:4P間作系統(tǒng)的分別為1.12—1.23、1.16—1.17，均大于1并且接近1.2，說(shuō)明玉米和花生系統(tǒng)能夠顯著提高遼西旱作農(nóng)田的水分利用效率。對(duì)2種間作模式在2015—2016年水分生產(chǎn)力的比較中發(fā)現(xiàn)，2015年（干旱年份）2M:4P間作模式水分生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)要高于4M:4P間作，而在2016年（豐水年份），可能受降雨、行比設(shè)置玉米遮陰、土壤水分蒸發(fā)等影響，4M:4P間作模式優(yōu)于2M:4P間作。

4 結(jié)論

在遼西旱作農(nóng)業(yè)區(qū)進(jìn)行玉米和花生間作，可明顯改善高耗水作物玉米對(duì)土壤水分的過(guò)度消耗，同時(shí)，玉米和花生間作能夠顯著提高農(nóng)田土地生產(chǎn)能力和水分利用效率。2015年干旱年份，2行玉米4行花生（2M:4P）間作模式的土地當(dāng)量比和水分當(dāng)量比均高于4行玉米4行花生（4M:4P）間作，顯示出2M:4P間作模式在遼西降雨較少的年份具有一定的土地生產(chǎn)力和水分利用效率優(yōu)勢(shì)；而在2016年豐水年份，4M:4P間作模式的土地當(dāng)量比和水分當(dāng)量比均高于2M:4P間作，顯示出4M:4P間作模式在遼西降雨較多的年份具有一定的土地生產(chǎn)力和水分利用效率優(yōu)勢(shì)，并且4M:4P間作模式在2015—2016年不同氣候變化干擾下的和的年際差異較小，具有穩(wěn)定增加農(nóng)田生產(chǎn)力的抗干擾能力。綜合間作土地生產(chǎn)力和水分利用效率年際差異優(yōu)勢(shì)、氣候擾動(dòng)及便于機(jī)械化作業(yè)等因素，認(rèn)為4M:4P間作模式更適合于在遼西旱作農(nóng)業(yè)區(qū)間作種植。

[1] 高陽(yáng), 段愛(ài)旺, 劉浩, 劉戰(zhàn)東, 申孝軍. 間作條件下水分在作物間的分配與利用研究進(jìn)展.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2007, 23(7): 281-285.

Gao Y, Duan A W, Liu H, Liu Z D, Shen X J. Research progress of water partitioning and use in intercropping systems., 2007, 23(7): 281-285. (in Chinese)

[2] 王旗, 丁留謙, 蘇志誠(chéng), 張文婷, 高輝, 張立禎. 基于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測(cè)平臺(tái)的農(nóng)林間作耗水特征和灌溉制度.節(jié)水灌溉, 2014(10): 1-5.

Wang Q, Ding L Q, Su Z C, Zhang W T, Gao H, Zhang L Z. Water consumption characteristic and irrigation scheduling in agroforestry systems., 2014(10): 1-5. (in Chinese)

[3] 賈微, 孫占祥, 白偉, 鄭家明, 杜桂娟, 馮良山, 楊寧, 呂林友. 科爾沁沙地南緣旱作農(nóng)田不同作物配置土壤水分效應(yīng)及作物響應(yīng)研究.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2014, 32(2): 91-98.

Jia W, Sun Z X, Bai W, Zheng J M, Du G J, Feng L S, YANG N, Lü L Y. Soil water content and crop response under intercropping of different crops in dry farmland of the southern Kerqin sandy land., 2014, 32(2): 91-98. (in Chinese)

[4] 李楠, 任亮, 劉江. 玉米花生間作復(fù)合模式防風(fēng)蝕技術(shù)研究.生物災(zāi)害科學(xué), 2013, 36(2): 213-216.

Li N, Ren L, Liu J. Technology of wind erosion resistance in maize/peanut intercropping., 2013, 36(2): 213-216. (in Chinese)

[5] 茍芳, 張立禎, 董宛麟, 于洋, 邸萬(wàn)通, 趙沛義, 妥德寶, 潘學(xué)標(biāo). 農(nóng)牧交錯(cuò)帶不同間套作模式的土地生產(chǎn)力.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2013, 29(6): 129-141.

Gou F, Zhang L Z, Dong W L, Yu Y, Di W T, Zhao P Y, Tuo D B, Pan X B. Productivity of strip intercropping systems in agro-pastoral ecotone., 2013, 29(6): 129-141. (in Chinese)

[6] 左元梅, 張立禎, 李隆. 西北干旱區(qū)利用間套作促進(jìn)能源植物的高產(chǎn)高效.生命科學(xué), 2014, 26(5): 447-450.

Zuo Y M, Zhang L Z, Li L. Intercropping for enhancing bioenergy crops productivity with efficient resource use in arid area of North-West China., 2014, 26(5): 447-450. (in Chinese)

[7] Fan F L, Zhang F S, Song Y N, Sun J H, Bao X G, Guo T W, Li L. Nitrogen fixation of faba bean(L.) interacting with a non-legume in two contrasting intercropping systems., 2006, 283(1): 275-286.

[8] Li Q Z, Sun J H, Wei X J, Christie P, Zhang F S, Li L. Overyielding and interspecific interactions mediated by nitrogen fertilization in strip intercropping of maize with faba bean, wheat and barley., 2011, 339(1): 147-161.

[9] 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., 2013, 123(10): 32-44.

[10] Zuo Y M, Zhang F S, Li X L, Cao Y P. Studies on the improvement in iron nutrition of peanut by intercropping with maize on a calcareous soil., 2000, 220(1/2): 13-25.

[11] 葉優(yōu)良, 肖焱波, 黃玉芳, 李隆. 小麥/玉米和蠶豆/玉米間作對(duì)水分利用的影響.中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2008, 24(3): 445-449.

Ye Y L, Xiao Y B, Huang Y F, Li L. Effect of wheat/maize and faba bean/maize inter cropping on water use., 2008, 24(3): 445-449. (in Chinese)

[12] 李來(lái)祥, 劉廣才, 李隆. 小麥/玉米間作優(yōu)勢(shì)及地上部與地下部因素的相對(duì)貢獻(xiàn)研究.干旱地區(qū)研究, 2008, 26(1): 74-80.

Li L X, Liu G C, Li L. Intercropping advantage and contribution of above-ground and under-ground interactions in wheat-maize intercropping., 2008, 26(1): 74-80. (in Chinese)

[13] Zhang L, Werf W V D, Zhang S, Li B, Spiertz H. Growth, yield and quality of wheat and cotton in relay strip intercropping systems., 2007, 103(3): 178-188.

[14] 高陽(yáng), 段愛(ài)旺, 劉戰(zhàn)東, 王和洲, 陳金平, 劉安能. 玉米/大豆間作條件下的作物根系生長(zhǎng)及水分吸收.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2009, 20(2): 307-313.

Gao Y, Duan A W, Liu Z D, Wang H Z, Chen J P, Liu A N. Crop root growth and water uptake in maize/soybean strip intercropping., 2009, 20(2): 307-313. (in Chinese)

[15] 謝運(yùn)河, 李小紅, 王業(yè)建, 李立, 周虹. 玉米大豆間作行比對(duì)早熟春大豆農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量的影響.湖南農(nóng)業(yè)科學(xué), 2011(5): 26-28.

Xie Y H, Li X H, Wang Y J, Li L, Zhou H. Influences of different intercropping row-ratios between maize and soybean on agronomic characters and yield of precocious spring soybean., 2011(5): 26-28. (in Chinese)

[16] 魏鎮(zhèn)澤, 柴強(qiáng), 黃鵬, 于愛(ài)忠. 玉米間作豌豆水分利用效率對(duì)供水水平和種植密度的響應(yīng).西北農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2012, 21(8): 135-138.

Wei Z Z, Chai Q, Huang P, Yu A Z. The Responses of WUE to irrigation and plant density level under maize pea intercropping., 2012, 21(8): 135-138. (in Chinese)

[17] 焦念元, 寧堂原, 楊萌珂, 付國(guó)占, 尹飛, 徐國(guó)偉, 李增嘉. 玉米花生間作對(duì)玉米光合特性及產(chǎn)量形成的影響.生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 33(14): 4324-4330.

Jiao N Y, Ning T Y, Yang M K, Fu G Z, Yin F, Xu G W, Li Z J. Effects of maize-peanut intercropping on photosynthetic characters and yield forming of intercropped maize., 2013, 33(14): 4324-4330. (in Chinese)

[18] 房增國(guó), 左元梅, 李隆, 張福鎖. 玉米-花生混作對(duì)系統(tǒng)內(nèi)氮營(yíng)養(yǎng)的影響研究.中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào), 2005, 13(3): 63-64.

Fang Z G, Zuo Y M, Li L, Zhang F S. Effects of mixed cropping of maize and peanut on the N nutrition in cropping system., 2005, 13(3): 63-64. (in Chinese)

[19] Ding H, Duan L, Wu H, Yang R, Ling H, Li W X, Zhang F. Regulation of ahfro1, an fe(Ⅲ)-chelate reductase of peanut, during iron deficiency stress and intercropping with maize., 2009, 136(3): 274-283.

[20] Zuo Y, Zhang F. Effect of peanut mixed cropping with gramineous species on micronutrient concentrations and iron chlorosis of peanut plants grown in a calcareous soil., 2008, 306(1): 23-36.

[21] 焦念元, 楊萌珂, 寧堂原, 尹飛, 徐國(guó)偉, 付國(guó)占, 李友軍. 玉米花生間作和磷肥對(duì)間作花生光合特性及產(chǎn)量的影響. 植物生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 37(11): 1010-1017.

Jiao N Y, Yang M K, Ning T Y, Yin F, Xu G W, Fu G Z, Li Y J. Effects of maize-peanut intercropping and phosphate fertilizer on photosynthetic characteristics and yield of intercropped peanut plants., 2013, 37(11): 1010-1017. (in Chinese)

[22] 左元梅, 李曉林. 玉米花生間作對(duì)花生鐵營(yíng)養(yǎng)的影響.植物營(yíng)養(yǎng)與肥料學(xué)報(bào), 1997, 3(2): 153-159.

Zuo Y M, Li X L. Effect of maize/peaunt intercropping on iron nutrition of peanut., 1997, 3(2): 153-159. (in Chinese)

[23] Zhang L, Spiertz H, Zhang S, Li B, Werf W V D. Nitrogen economy in relay intercropping systems of wheat and cotton., 2008, 303(1): 55-68.

[24] 董宛麟, 張立禎, 于洋, 茍芳, 趙沛義, 妥德寶, 潘學(xué)標(biāo). 向日葵和馬鈴薯間作模式的生產(chǎn)力及水分利用.農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2012, 28(18): 127-133.

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., 2012, 28(18): 127-133. (in Chinese).

[25] Yang F, Liao D, Wu X, Gao R, Fan Y, Raza M A, WANG X, YONG T, LIU W, LIU J, DU J, SHU K, YANG W. Effect of aboveground and belowground interactions on the intercrop yields in maize-soybean relay intercropping systems., 2017, 203(3): 16-23.

[26] 張瑩, 孫占祥, 李爽, 馮良山, 楊寧, 劉洋, 侯志研, 白偉, 文鳳. 遼西半干旱區(qū)玉米/大豆單間作田間耗水規(guī)律研究.干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究, 2010, 28(5): 43-46.

Zhang Y, Sun Z X, Li S, Feng L S, Yang N, Liu Y, Hou Z Y, Bai W, Wen F. Study on water consumption of corn and soybean in different cropping patterns on the semi-arid region of western Liaoning province., 2010, 28(5): 43-46. (in Chinese)

[27] 劉洋, 孫占祥, 白偉, 鄭家明, 侯志研, 張瑩, 文鳳. 玉米大豆間作對(duì)遼西地區(qū)作物生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響.大豆科學(xué), 2011, 30(2): 224-228.

Liu Y, Sun Z X, Bai W, Zheng J M, Hou Z Y, Zhang Y, Wen F. Effect of maize and soybean interplanting on crops growth and yield in western Liaoning province., 2011, 30(2): 224-228. (in Chinese)

[28] 焦念元, 李亞輝, 楊瀟, 尹飛, 馬超, 齊付國(guó), 劉領(lǐng), 熊瑛. 玉米/花生間作行比和施磷對(duì)玉米光合特性的影響.應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào), 2016, 27(9): 2959-2967.

Jiao N Y, Li Y H, Yang X, Yin F, Ma C, Qi F G, Liu L, Xiong Y. Effects of maize/peanut intercropping row ratio and phosphate fertilizer on photosynthetic characteristics of maize., 2016, 27(9): 2959-2967. (in Chinese)

[29] 高硯亮, 孫占祥, 白偉, 馮良山, 蔡倩, 馮晨, 張哲. 玉米‖花生間作系統(tǒng)作物產(chǎn)量及根系空間分布特征的影響.玉米科學(xué), 2016, 24(6): 79-87.

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., 2016, 24(6): 79-87. (in Chinese)

[30] 張緒成, 王紅麗, 于顯楓, 侯慧芝, 方彥杰, 馬一凡. 半干旱區(qū)全膜覆蓋壟溝間作種植馬鈴薯和豆科作物的水熱及產(chǎn)量效應(yīng).中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016, 49(3): 468-481.

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 area., 2016, 49(3): 468-481. (in Chinese)

[31] 柴強(qiáng), 楊彩紅, 黃高寶. 交替灌溉對(duì)西北綠洲區(qū)小麥間作玉米水分利用的影響.作物學(xué)報(bào), 2011, 37(9): 1623-1630.

Chai Q, Yang C H, HUang G B. Water use characteristics of alternately irrigated wheat/maize intercropping in Oasis region of Northwestern China., 2011, 37(9): 1623-1630. (in Chinese)

[32] 蘇本營(yíng), 陳圣賓, 李永庚, 楊文鈺. 間套作種植提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能.生態(tài)學(xué)報(bào), 2013, 33(14): 4505-4514.

Su B Y, Chen S B, Li Y G, Yang W Y. Intercropping enhances the farmland ecosystem services.2013, 33(14): 4505-4514. (in Chinese)

[33] 高硯亮, 孫占祥, 白偉, 鄭家明, 馮良山, 楊寧, 馮晨, 蔡倩, 張哲. 玉米花生間作效應(yīng)研究進(jìn)展.遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué), 2016(1): 41-46.

Gao Y L, Sun Z X, Bai W, Zheng J M, Feng L S, Yang N, Feng C, Cai Q, Zhang Z. The research progress on the interspecific interaction of the peanut-maize intercropping system., 2016(1): 41-46. (in Chinese)

[34] 云雷, 畢華興, 任怡, 馬雯靜, 田曉玲. 晉西黃土區(qū)核桃玉米間作界面土壤水分變化規(guī)律及其對(duì)玉米產(chǎn)量的影響.西北林學(xué)院學(xué)報(bào), 2010, 25(1): 47-51.

Yun L, Bi H X, Ren Y, Ma W J, Tian X L. Soil moisture distribution and the effects to grain production in walnut-maize agroforestry system on the Loess Plateau in West Shanxi province., 2010, 25(1): 47-51. (in Chinese)

[35] Sekiya N, Araki H, Yano K. Applying hydraulic lift in an agroecosystem: Forage plants with shoots removed supply water to neighboring vegetable crops., 2011, 341(1/2): 39-50.

[36] 趙雪嬌, 孫東寶, 王慶鎖. 玉米‖甘藍(lán)間作對(duì)土壤水分時(shí)空分布及水分利用效率的影響.中國(guó)農(nóng)業(yè)氣象, 2012, 33(3): 374-381.

Zhao X J, Sun D B, Wang Q S. Effect of intercropped models of maize and cabbage on the temporal and spatial distribution of soil moisture and water use efficiency., 2012, 33(3): 374-381. (in Chinese)

[37] 葉優(yōu)良, 李隆, 孫建好. 三種豆科作物與玉米間作對(duì)水分利用的影響.灌溉排水學(xué)報(bào), 2008, 27(4): 33-36.

Ye Y L, Li L, Sun J H. Effect of beans intercropped with maize on water use., 2008, 27(4): 33-36. (in Chinese)

[38] Zhang W P, Liu G C, Sun J H, Zhang L Z, Weiner J, Li L. Growth trajectories and interspecific competitive dynamics in wheat/maize and barley/maize intercropping., 2015, 397(1/2): 227-238.

[39] Xia H Y, Zhao J H, Sun J H, Bao X G, Christie P, Zhang F S, Li L. Dynamics of root length and distribution and shoot biomass of maize as affected by intercropping with different companion crops and phosphorus application rates., 2013, 150(15): 52-62.

[40] Mao L, Zhang L, Li W, Werf W V D, Sun J, Spiertz H, Li L. Yield advantage and water saving in maize/pea intercrop., 2012, 138(3): 11-20.

（責(zé)任編輯 楊鑫浩）

Productivity and Water Use Efficiency of Maize-Peanut Intercropping Systems in the Semi-Arid Region of Western Liaoning Province

GAO YanLiang1,2,3, SUN ZhanXiang1, BAI Wei1, FENG LiangShan1, YANG Ning1, CAI Qian1,3, FENG Chen1, ZHANG Zhe1,3

(1Liaoning Academy of Agricultural Sciences/Liaoning Province Dry Saving Water Engineering Center, Shenyang 110161;2No.1 High School in Wulate County, Wulate County 014400, Inner Mongolia;3College of Land and Environment, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110866)

【】In the experiments, the mechanism of maize-peanut intercropping in increase of land productivity and water use efficiency was studied through comparing yield, land equivalent ratio and water use efficiency, and the optimal maize-peanut intercropping systems in semi-arid region of western Liaoning province were proposed.【】Field experiments were conducted in 2015 and 2016 in Fuxin Scientific Observation Research Stations of Agricultural Environment and Cultivated Land Conservation. Four treatments were designed, 2 rows maize and 4 rows peanut (2M:4P), 4 rows maize and 4 rows peanut (4M:4P), sole maize (S-M) and sole peanut (S-P). Yield, land equivalent ratio, water distribution and water use equivalent ratio were calculated to analyze the positive effects on productivity and water use efficiency. 【】Yield of maize and peanut in intercropping system decreased compared with the sole system because of resource competition. But the land equivalent ratio () in 2M:4P and 4M:4P were, respectively, 1.10-1.24 and 1.12-1.23, indicating the advantage of intercropping. The partial land equivalent ratio () of peanut in intercropping was 0.41-0.57, suggesting that peanut can decrease the disadvantage of intercropping with cereal crops. Soil water content in peanut strip was higher than that of maize strip but lower than the sole peanut. This finding showed that intercropped maize absorbed water from peanut strip. Water use equivalent ratio () was 1.12-1.23 in 2M:4P intercropping system and 1.16-1.17 in 4M:4P intercropping system. Water use efficiency in intercropping system was increased.【】The results indicated that maize-peanut intercropping can increase land and use efficiency in the semi-arid region of western Liaoning province. 2M:4P intercropping system performed better in 2015 with less rain. But in 2016 with more rain, 4M:4P intercropping system had higher land and water use efficiency. And the yield of 4M:4P intercropping system remained stable between two years. So in the semi-arid region of western Liaoning province, 4M:4P intercropping system can decrease climate risk. The results of this study contribute to optimize the field configuration.

maize-peanut intercropping; yield; soil moisture;;

10.3864/j.issn.0578-1752.2017.19.007

2017-02-15；接受日期：2017-06-26

國(guó)家自然科學(xué)基金（31461143025）、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃（2016YFD0300204）、遼寧省科學(xué)事業(yè)公益研究基金（2015002001）

高硯亮，E-mail：gaoyanliang56@163.com。通信作者孫占祥，E-mail：sunzhanxiang@sohu.com