姬忠明，羅萬(wàn)宇，王小春

（四川農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部西南作物生理生態(tài)與耕作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/四川省作物帶狀復(fù)合種植工程技術(shù)研究中心，成都 611130）

目前我國(guó)鮮食玉米種植面積為147萬(wàn)hm2，鮮食大豆種植面積為15 萬(wàn)hm2，四川省鮮食玉米常年種植面積為8 萬(wàn)hm2，且多采用單作種植，栽培技術(shù)的研究落后于生產(chǎn)，導(dǎo)致鮮食玉米和鮮食大豆產(chǎn)量低而不穩(wěn)，商品品質(zhì)差[1-2]。玉米大豆帶狀復(fù)合種植模式正在我國(guó)大面積推廣，該模式通過(guò)采用寬窄行田間配置，利用作物種植生態(tài)位互補(bǔ)，充分利用多種環(huán)境資源，在改良土壤、提高產(chǎn)量和肥料利用、提高經(jīng)濟(jì)效益等[3-6]方面具有重要作用。

干物質(zhì)積累是作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，在一定范圍內(nèi)，作物產(chǎn)量與干物質(zhì)積累量呈正相關(guān)關(guān)系。研究表明粒用玉米與粒用大豆帶狀套作，玉米干物質(zhì)積累量隨帶寬增加而減少，大豆干物質(zhì)積累量則增加，當(dāng)帶寬高于200 cm，大豆干物質(zhì)積累量減少，帶寬200 cm為最佳配置，群體產(chǎn)量最高[7]。在玉米凈作中，增加種植密度是作物提高群體干物質(zhì)積累的主要途徑之一[8]，玉米產(chǎn)量隨密度增加先增后降。我國(guó)西南地區(qū)由于氣候等綜合影響，目前玉米密度較低，仍有提升空間[9]。

但這些研究大多集中在粒用玉米與粒用大豆間套作或凈作方面，而鮮食玉米、鮮食大豆生育期縮短，其生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量形成規(guī)律有所不同，且鮮食玉米間作鮮食大豆的研究主要集中在我國(guó)南部沿海地區(qū)[10-12]，西南地區(qū)缺乏對(duì)高產(chǎn)高效帶寬密度配置的相應(yīng)研究。因此本試驗(yàn)以兩類株高差異較大的鮮食玉米品種為試驗(yàn)材料，以粒用玉米為參照，分別設(shè)置高產(chǎn)和高效兩種帶寬，研究在此條件下不同種植密度對(duì)鮮食玉米鮮食大豆帶狀間作群體產(chǎn)量、物質(zhì)積累分配的影響，以明確不同帶寬密度配置下鮮食玉米間作鮮食大豆物質(zhì)積累分配與群體產(chǎn)量的變化特征，以期為鮮食玉米和鮮食大豆協(xié)調(diào)高產(chǎn)的田間配置提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 研究地概況與試驗(yàn)材料

試驗(yàn)田位于四川農(nóng)業(yè)大學(xué)崇州實(shí)驗(yàn)基地，東經(jīng)103°38'34"，北緯30°33'27"。無(wú)較長(zhǎng)霜期，年平均氣溫15.9 ℃，年平均日照時(shí)數(shù)為1 161.5 h，年平均降雨量1 012.4 mm。試驗(yàn)于2018—2019年進(jìn)行，選用兩種株高類型鮮食玉米和鮮食大豆作為試驗(yàn)材料，鮮食玉米：兩種株高類型品種，株型較矮玉米品種，2018 年申白甜糯1 號(hào)，平均株高203.5 cm，穗位高83.3 cm；2019 年農(nóng)科玉368，平均株高214.0 cm，穗位高84.1 cm；株型較高品種，榮玉甜9號(hào)，平均株高258.93 cm，穗位高95.84 cm。鮮食大豆：奎鮮2號(hào)，株型收斂，株高35.6 cm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

采用兩因素裂區(qū)設(shè)計(jì)，2018年主區(qū)因素A為帶寬，A1：200 cm、A2：240 cm，副區(qū)因素B 為密度，B1：37 500 株/hm2、B2：45 000 株/hm2、B3：52 500 株/hm2；2019 年主區(qū)因素A 帶寬不變，副區(qū)因素B 密度調(diào)整為B1：45 000 株/hm2、B2：52 500 株/hm2、B3：60 000株/hm2。共12個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，共36個(gè)小區(qū)，每個(gè)小區(qū)2帶，帶長(zhǎng)10 m。

2018 年鮮食玉米于4 月1 日播種，2019 年于4 月17 日播種，采用寬窄行種植模式，玉米窄行行距為40 cm，鮮食大豆在同一時(shí)間點(diǎn)播于寬行內(nèi)，玉豆行比均為2∶3，大豆行距30 cm，種植密度為105 000株/hm2，鮮食玉米和大豆均穴植雙株。鮮食玉米全生育期共施純氮240 kg/hm2，按底肥∶拔節(jié)肥∶攻苞肥=3∶2∶5 比例施用，底肥每公頃另配施過(guò)磷酸鈣600 kg（含P2O512%）、氯化鉀150 kg（含K2O 60%），鮮食大豆底肥每公頃配施氯化鉀60 kg，過(guò)磷酸鈣600 kg，尿素75 kg，追肥為初花后施尿素75 kg/hm2，其他管理同大田。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

1.3.1 干物質(zhì)積累

鮮食玉米：于吐絲期、成熟期取生長(zhǎng)發(fā)育一致的植株地上部，每處理5株，將莖稈、葉片、果穗等器官分開，置于105 ℃烘箱殺青30 min，85 ℃烘干至恒重，稱取玉米各器官干物質(zhì)重。

鮮食大豆：于開花期和成熟期取生長(zhǎng)發(fā)育一致的植株地上部，每處理5 株，將莖稈、葉片和豆莢等器官分開，置于105 ℃烘箱殺青30 min，85 ℃烘干至恒重，稱取大豆各器官干物質(zhì)重。

1.3.2 灌漿過(guò)程的模擬

鮮食玉米：選長(zhǎng)勢(shì)一致植株吐絲期掛牌，自吐絲后5 d起，每5 d取標(biāo)記植株3穗，取穗中部100粒，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重，稱重。

鮮食大豆：選長(zhǎng)勢(shì)一致植株花期掛牌標(biāo)記，自灌漿后5 d 起，每5 d 取標(biāo)記植株5 株，每株人工脫粒，105 ℃殺青30 min，80 ℃烘至恒重，將籽粒混勻，隨機(jī)選取100粒稱重。

以吐絲（灌漿）后天數(shù)t為自變量，吐絲（灌漿）后每5 d百粒干重為因變量W，用Logistic方程W=A/（1+Be-ct）模擬籽粒灌漿動(dòng)態(tài)。通過(guò)Cvxpt 32軟件進(jìn)行擬合，得到Logistic 方程參數(shù)A、B和C，并計(jì)算灌漿特征參數(shù)[13]。

1.3.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成

鮮食玉米于最佳采收期，小區(qū)實(shí)收折算實(shí)際產(chǎn)量，并考察每小區(qū)的有效穗數(shù)，并用均重法每小區(qū)選取10個(gè)果穗，測(cè)定10個(gè)果穗的穗粒數(shù)，粒重。

鮮食大豆于最佳采收期，小區(qū)實(shí)收折算實(shí)際產(chǎn)量，并考察每小區(qū)的有效株數(shù)；選取小區(qū)中間區(qū)域連續(xù)10株鮮食大豆，測(cè)定粒數(shù)、百粒重。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

采用Microsoft Excel 2019 進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，SPSS 27.0軟件統(tǒng)計(jì)和分析數(shù)據(jù)，Curve Expert Professional進(jìn)行曲線擬合。

2 結(jié)果與分析

2.1 帶寬、玉米密度對(duì)群體干物質(zhì)積累的影響

2.1.1 群體成熟期物質(zhì)積累

從表1可以看出，帶寬增加，矮稈型和高稈型品種均表現(xiàn)為鮮食玉米干物質(zhì)積累量下降，鮮食大豆干物質(zhì)積累量顯著上升；玉米密度增加，兩品種鮮食玉米干物質(zhì)均呈先升后降，鮮食大豆物質(zhì)積累量下降顯著，帶寬和密度互作效應(yīng)對(duì)鮮食玉米干物質(zhì)積累影響極顯著。群體干物質(zhì)積累的規(guī)律與鮮食玉米相同，200 cm 帶寬群體物質(zhì)積累在52 500 株/hm2密度下達(dá)到最高，高稈型和矮稈型群體分別增加7.60%、6.24%，240 cm 帶寬群體物質(zhì)積累在45 000、52 500株/hm2密度下最高，兩群體分別增加5.33%、6.36%，帶寬和密度的互作效應(yīng)對(duì)群體物質(zhì)積累影響極顯著。

表1 帶寬、玉米密度對(duì)成熟期鮮食玉米-鮮食大豆帶狀間作群體干物質(zhì)積累的影響Table 1 Effects of bandwidth and maize density on population dry matter accumulation of fresh maize-fresh soybean strip intercropping system during maturity kg·hm-2

2.1.2 群體成熟期物質(zhì)分配

從圖1可以看出，帶寬增加，鮮食玉米干物質(zhì)籽粒分配比無(wú)明顯變化，鮮食大豆干物質(zhì)籽粒分配比呈上升趨勢(shì)，240 cm 帶寬下，籽粒干物質(zhì)分配兩年平均值較200 cm 高4.61%；密度增加，鮮食大豆干物質(zhì)籽粒分配比變化不明顯，高稈和矮稈品種鮮食玉米干物質(zhì)籽粒分配比均呈先升后降，兩品種均在45 000、52 500 株/hm2密度下達(dá)到最高,其中矮稈品種兩年平均高4.27%，高稈品種兩年平均高4.58%。

圖1 帶寬、玉米密度對(duì)成熟期鮮食玉米-鮮食大豆帶狀間作群體干物質(zhì)分配比例的影響Figure 1 Effects of bandwidth and corn density on dry matter allocation ratio of fresh corn-soybean zonal intercropping population at maturity

2.2 帶寬、玉米密度對(duì)群體籽粒灌漿的影響

2.2.1 群體籽粒灌漿特征參數(shù)

從表2、表3 可知，帶寬增加，鮮食玉米灌漿速率最大時(shí)的生長(zhǎng)量（Wmax）和活躍灌漿期（P）顯著下降，240 cm帶寬矮稈型和高稈型鮮食玉米分別降低16.95%、11.48%和11.75%、7.15%，鮮食大豆各階段粒重增量、階段灌漿速率和平均灌漿速率則呈上升趨勢(shì)。密度增加，高稈型和矮稈型品種鮮食玉米灌漿速率最大時(shí)的生長(zhǎng)量（Wmax）分別下降2.94 g/100粒和3.41 g/100 粒，活躍灌漿期（P）分別降低8 d 和6.46 d，鮮食大豆平均灌漿速率下降均可達(dá)0.06 g/d，兩年趨勢(shì)一致。

表2 鮮食玉米在不同帶寬和密度下的灌漿特征參數(shù)Table 2 Characteristic parameters of grain filling of maize under different bandwidth and density

表3 帶寬、密度對(duì)鮮食大豆籽粒灌漿階段特征參數(shù)的影響Table 3 Effects of bandwidth and density on filling parameters in each phase of fresh soybean

2.3 帶寬、玉米密度對(duì)群體產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

2.3.1 群體產(chǎn)量

從圖2可知，帶寬增加，矮稈品種和高稈品種鮮食玉米產(chǎn)量均顯著下降，鮮食大豆產(chǎn)量則上升；鮮食玉米密度增加，200 cm帶寬下兩品種玉米產(chǎn)量均先升后降，兩類間作鮮食大豆產(chǎn)量無(wú)明顯變化；240 cm帶寬下兩類玉米產(chǎn)量隨密度增加而升高，兩類間作鮮食大豆產(chǎn)量則顯著下降。兩類群體產(chǎn)量變化與鮮食玉米相同，矮稈型間作群體在200 cm、52 500株/hm2，240 cm、52 500株/hm2，高稈型間作群體在200 cm、52 500株/hm2，240 cm、45 000株/hm2配置下最高。

圖2 帶寬、玉米密度對(duì)鮮食玉米-鮮食大豆帶狀間作群體產(chǎn)量的影響Figure 2 Effects of bandwidth and corn density on population yield of strip intercropping of fresh corn and fresh soybean

2.3.2 產(chǎn)量構(gòu)成

由表4、表5 可知，隨帶寬增加，鮮食玉米穗粒數(shù)顯著降低，鮮食大豆粒重顯著增加。隨鮮食玉米密度增加，鮮食玉米有效穗數(shù)顯著增加，兩類玉米有效穗數(shù)均在52 500 株/hm2下達(dá)到最高，兩類品種分別增加26.51%、29.07%，；與矮稈玉米間作的鮮食大豆粒重顯著降低，而與高稈玉米間作的鮮食大豆粒重在密度小于52 500株/hm2范圍內(nèi)無(wú)明顯變化。

2.3.3 群體產(chǎn)量的相關(guān)性分析

由表6 可得，矮稈群體的群體產(chǎn)量與玉米有效穗數(shù)、玉米穗粒數(shù)、大豆粒數(shù)、大豆粒重呈正相關(guān)關(guān)系，其中與玉米有效穗數(shù)顯著正相關(guān)，與大豆粒重極顯著正相關(guān)；高稈群體的群體產(chǎn)量與玉米有效穗數(shù)、玉米粒重、大豆粒數(shù)、大豆粒重正相關(guān)，其中玉米粒重、大豆粒重顯著正相關(guān)。

表6 鮮食玉米及大豆群體產(chǎn)量與產(chǎn)量構(gòu)成因素的偏相關(guān)分析Table 6 Partial correlation analysis between population yield and yield components of fresh corn and soybean

3 討論

合理的帶寬、種植密度能夠達(dá)到顯著增產(chǎn)的目的[13-14]，矮稈型間作群體在200 cm、52 500 株/hm2，240 cm、52 500 株/hm2，高稈型間作群體在200 cm、52 500 株/hm2，240 cm、45 000 株/hm2下產(chǎn)量最優(yōu)。矮稈群體玉米有效穗數(shù)和大豆粒重是調(diào)節(jié)群體產(chǎn)量的關(guān)鍵因素，高稈群體則是玉米粒重和大豆粒重。前人研究表明[15]，玉米產(chǎn)量隨玉米密度增加，呈先增后減的趨勢(shì)，玉米的合理密植可通過(guò)增加有效穗數(shù)提高玉米產(chǎn)量，在本試驗(yàn)中矮稈群體通過(guò)增加有效穗數(shù)，改良群體結(jié)構(gòu)，協(xié)調(diào)個(gè)體與群體之間的關(guān)系進(jìn)而提高群體產(chǎn)量。前人研究表明[16]，隨玉米密度的增加，粒用大豆鮮百粒重降低，在鮮食大豆與鮮食玉米帶狀間作條件下有相似的結(jié)論，玉米粒重和大豆粒重隨密度增加至60 000株/hm2后顯著降低，其他密度變化不顯著。帶寬對(duì)大豆粒重影響顯著，帶寬增加，粒重提高，這是因?yàn)殡S帶寬增加，遮陰程度減弱，干物質(zhì)分配比例提高，籽粒灌漿也因此提高。

干物質(zhì)的積累與分配是作物產(chǎn)量形成的物質(zhì)基礎(chǔ)，增加干物質(zhì)量并提高干物質(zhì)向籽粒的分配比例是增產(chǎn)的基本途徑[15-20]。本試驗(yàn)兩類品種鮮食玉米的物質(zhì)積累與分配均隨玉米增密先增后減。隨玉米增密，玉米的群體優(yōu)勢(shì)彌補(bǔ)了單株生產(chǎn)力的不足，使玉米群體干物質(zhì)量增加，同時(shí)玉米向籽粒中的分配比例提高，有助于群體產(chǎn)量的提升，這與宋振偉等[21]的結(jié)果相類似。同時(shí)，間作群體中玉米干物質(zhì)增加量遠(yuǎn)高于增密導(dǎo)致的大豆物質(zhì)積累減少量，間作群體干物質(zhì)積累量也增加。帶寬和密度兩因素中，帶寬對(duì)鮮食大豆單株各器官干物質(zhì)積累及分配的影響更大，擴(kuò)大帶寬更利于高稈品種籽粒干物質(zhì)積累并促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒分配。擴(kuò)大帶寬緩解了玉米對(duì)鮮食大豆的弱光脅迫程度，提高了大豆的光合特性，促進(jìn)鮮食大豆合成更多的光合產(chǎn)物，并將光合產(chǎn)物更多地分配在籽粒當(dāng)中，與龐婷等[22]適當(dāng)增加玉豆間距，有利于套作大豆干物質(zhì)向莢果中分配的研究結(jié)果相一致。表明合理的帶寬、密度配置有利于植株干物質(zhì)積累，并促進(jìn)干物質(zhì)向籽粒中的分配，為產(chǎn)量形成奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。

籽粒灌漿特性與粒重形成密切相關(guān)[23-24]，陳傳信等[25]在凈作條件下的研究表明，灌漿速率、灌漿持續(xù)期顯著影響大豆粒重。在本試驗(yàn)條件下，鮮食大豆的籽粒灌漿積累量、灌漿速率及灌漿各階段粒重增量均隨玉米密度增加而減少。鮮食玉米密度的增加使鮮食大豆的種間競(jìng)爭(zhēng)能力進(jìn)一步下降，大豆花后干物質(zhì)積累量減少，在一定程度上降低了大豆籽粒灌漿能力。但增密使玉米的灌漿持續(xù)期縮短，鮮食玉米收獲期提前，可為后期鮮食大豆的粒重形成提供更好的條件。

4 結(jié)論

本試驗(yàn)結(jié)果表明矮稈群體玉米有效穗數(shù)和大豆粒重與群體產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)，高稈群體玉米粒重和大豆粒重與群體產(chǎn)量呈顯著正相關(guān)。密度對(duì)鮮食玉米籽粒物質(zhì)分配的影響程度大于帶寬，而帶寬對(duì)鮮食大豆籽粒物質(zhì)分配影響更大。本試驗(yàn)表明兩類間作群體在不同帶寬下的最優(yōu)密度配置分別為200 cm、52 500 株/hm2，240 cm、52 500 株/hm2，高稈型間作群體200 cm、52 500 株/hm2，240 cm、45 000株/hm2為最優(yōu)配置。