武晶，陳夢，汪直華，楊繼芝，李燕麗，吳雨珊，楊文鈺

帶狀間作不同帶間距對玉米光能利用的影響

武晶1，陳夢1，汪直華1，楊繼芝1，李燕麗2，吳雨珊1，楊文鈺1

1四川農(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)與耕作重點實驗室/四川省作物帶狀復(fù)合種植工程技術(shù)研究中心，成都 611130；2資陽市農(nóng)業(yè)農(nóng)村局科教站，四川資陽 641399

【目的】探究玉米單株生長環(huán)境一致情況下，不同玉米帶間距離對帶狀間作玉米光能利用的影響?！痉椒ā坑?021—2022年，以傳統(tǒng)間作（1M1S、2M1S）和玉米-大豆帶狀間作（2M2S、2M3S、2M4S）為研究對象，設(shè)置5種玉米帶間距離，分別為1 m（1M1S，1行玉米﹕1行大豆）、1.2 m（2M1S，2行玉米﹕1行大豆）、1.6 m（2M2S，2行玉米﹕2行大豆）、2 m（2M3S，2行玉米﹕3行大豆）、2.4 m（2M4S，2行玉米﹕4行大豆），另外設(shè)2種單作玉米為對照，單作玉米行距分別為80 cm（M80）和40 cm（M40），分析光環(huán)境的差異對玉米光能截獲和光能利用率（RUE）的影響?！窘Y(jié)果】與單作玉米相比，帶狀間作改善了玉米冠層中下部的透光率，顯著提高玉米的葉面積和光能利用率，增加玉米干物質(zhì)積累，使玉米葉片保持較高的凈光合速率，促進產(chǎn)量的增加。隨著玉米帶間距離的增加，玉米中下部的透光率升高，帶狀間作2M2S、2M3S和2M4S處理較單作M80和M40處理分別升高30.67%、20.62%、10.10%和112.70%、96.35%、79.23%。2M4S處理由于玉米占地面積最少，導(dǎo)致單位土地面積上玉米光能截獲最小，分別低于單作M80和M40處理44.72%和53.54%，但2M4S處理的單株光能利用率分別是單作M80和M40的1.14和2.16倍。帶狀間作2M2S、2M3S、2M4S處理的產(chǎn)量較單作M80和M40處理分別提高4.97%、10.47%、13.43%和50.05%、57.08%、61.31%。【結(jié)論】在玉米單株生長環(huán)境一致時，玉米帶間距離的增大改善了玉米冠層中下部的透光性，增大了玉米的葉面積，使葉片保持著較高的凈光合速率和光合產(chǎn)物的累積，進而提高了玉米的光能利用率。2M4S處理玉米中下部透光率最大，玉米的凈光合速率和干物質(zhì)積累最高，導(dǎo)致光能利用率和產(chǎn)量優(yōu)勢最高。

帶狀間作；玉米；帶間距離；光能利用；產(chǎn)量

0 引言

【研究意義】間套作作為中國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精華，能夠提高耕地復(fù)種指數(shù)，增加糧食產(chǎn)量，提高農(nóng)民收入，適合人多地少的國家，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展中起著重要作用[1]。然而，傳統(tǒng)間套作長期存在田間配置不合理，不能輪作倒茬，且協(xié)同施肥和病蟲草害防控技術(shù)匱乏，生產(chǎn)效率低，經(jīng)濟效益低等問題[2]。帶狀復(fù)合種植模式符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的需要，是一種在時間和空間上實現(xiàn)種植集約化的栽培方式，能有效提高光能利用率（RUE），充分利用水、肥、光、熱等資源，提高單位面積的產(chǎn)出效率[2]。玉米-大豆帶狀復(fù)合種植是傳統(tǒng)間套作的創(chuàng)新升級，是保障國家玉米產(chǎn)能，增加大豆生產(chǎn)的有效途徑。玉米、大豆高矮錯落排列，可使群體通風(fēng)能力得到提高，更有利于玉米中下層葉片對光能的截獲，增加群體受光面，提高光能利用率[3]?！厩叭搜芯窟M展】合理的田間配置可以使間套作玉米充分利用不同層次的光源，讓玉米群體內(nèi)光分布更加合理。間作的產(chǎn)量優(yōu)勢主要是由于作物更大的光截獲和利用效率[4]。與單作玉米相比，間作玉米表現(xiàn)出較大的光截獲優(yōu)勢，光截獲高于單作玉米23.40%[5]。Wu等[6]在APSIM模型中通過對玉米-大豆間作作物的光截獲、葉面積指數(shù)（LAI）動態(tài)、生物量生長和產(chǎn)量等參數(shù)的模擬發(fā)現(xiàn)，光能利用率會隨著行距和配置的變化而變化。Raza等[7]在玉米-大豆帶狀間作種植模式下研究發(fā)現(xiàn)，在固定帶寬為2 m時，改變玉米窄行行距對系統(tǒng)的光能利用率影響很大，（20+180）cm處理的光能利用率最高，為3.26 g·MJ-1，在此配置下，大豆競爭比（CR）增加，而玉米CR減少，在保持玉米產(chǎn)量的情況下顯著提高了大豆的產(chǎn)量。Liu等[8]在固定帶寬2 m的玉米-大豆間作中發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)間作相比，帶狀間作玉米穗位葉的光合有效輻射（PAR）增加了1.02（（60+140）cm）、1.11（（40+160）cm）和1.12（（20+180）cm）倍，（20+180）cm處理中關(guān)鍵位置的PAR增加，使玉米穗位葉的光合速率（n）和光能利用率分別提高1.08和1.09倍。當(dāng)帶寬小于2 m時，玉米和大豆行間的距離具有主導(dǎo)作用。而陳國鵬等[9]在玉米-大豆套作中研究表明，當(dāng)帶寬從1.6 m增至2.2 m時，玉米的光能利用率先上升后下降，在帶寬2 m時達到最大，比單作提高了20.00%。當(dāng)間作大豆的帶寬大于2 m時，作物間距具有主導(dǎo)作用。前人針對帶狀復(fù)合種植田間配置中帶寬、行距以及玉米-大豆間距對作物產(chǎn)量的影響進行了大量研究，提出在相同的種植密度下，帶狀間作玉米的產(chǎn)量隨著帶寬的減少而增加，在相同的帶寬下，隨著玉米窄行行距的增加而增加[10]。【本研究切入點】前人關(guān)于帶狀復(fù)合種植的田間配置研究主要集中在改變帶寬或行距，研究光環(huán)境變化對系統(tǒng)生產(chǎn)力及玉米邊行優(yōu)勢的影響，但玉米株距也會隨著帶寬或行距的改變而改變，因此不能清楚解釋玉米邊行的優(yōu)勢是來自帶寬還是株距的改變。當(dāng)玉米處于小株距且單株生長環(huán)境一致時，不同帶間距會造成何種光環(huán)境差異、玉米對其如何響應(yīng)及單株生產(chǎn)潛力尚不清楚?！緮M解決的關(guān)鍵問題】在玉米小株距且單株生長環(huán)境一致條件下，設(shè)置不同的玉米帶間距，研究光環(huán)境的差異對玉米光截獲、光能利用率和單株生產(chǎn)力的影響，以期為玉米-大豆帶狀間作田間配置設(shè)計提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

試驗于2021—2022在四川省崇州市四川農(nóng)業(yè)大學(xué)現(xiàn)代研發(fā)基地（30°41′N，103°42′E）進行。該區(qū)屬于亞熱帶濕潤性季風(fēng)氣候，多年平均氣溫17.5 ℃，無霜期年平均285 d，年平均日照時數(shù)1 161.5 h，年平均降水量1 112.4 mm，降雨集中在每年7—9月，8月最多。土壤類型為黃壤土，pH 5.9，土壤有機質(zhì)含量27.27 g·kg-1，全氮含量1.7 g·kg-1，速效磷含量15.77 mg·kg-1，速效鉀含量139.7 mg·kg-1。

1.2 試驗設(shè)計

采用單因素隨機區(qū)組設(shè)計，分別為玉米-大豆傳統(tǒng)間作1M1S（1行玉米﹕1行大豆），玉米帶間距離1 m；2M1S（2行玉米﹕1行大豆），帶間距離1.2 m，玉米-大豆帶狀間作2M2S（2行玉米﹕2行大豆），帶間距離1.6 m；2M3S（2行玉米﹕3行大豆），帶間距離2 m；2M4S（2行玉米﹕4行大豆），帶寬2.4 m；另外設(shè)置2個單作玉米（M80和M40）作為對照，共7個處理（圖1），每個處理重復(fù)3次，共21個小區(qū)，每個小區(qū)種植3帶，帶長6 m。玉米-大豆株行距、密度見表1。

供試品種為登海605（玉米）和南豆25（大豆），玉米穴播2粒，穴留1株；大豆穴播3粒，穴留2株。2021年6月4日進行玉米、大豆播種，9月13日進行玉米收獲，10月17日進行大豆收獲；2022年5月26日進行玉米、大豆播種，9月4日進行玉米收獲，11月6日進行大豆收獲。玉米單株施肥，需純氮量4.5 g，供試肥料為復(fù)合肥（15-15-15），其中，1M1S、2M1S、2M2S、2M3S、2M4S、M40、M80施肥量分別為300、375、300、250、214、750、375 kg·hm-2。播種出苗后在玉米行10 cm處開溝對應(yīng)每株玉米施肥，大豆不施肥，其他管理同大田。

圖1 田間設(shè)計圖

表1 田間配置密度、行距和株距

1.3 取樣方法與項目測定

1.3.1 取樣時期 2021年于玉米的拔節(jié)期、抽雄期、吐絲期和灌漿期取樣，2022年于玉米的苗期、拔節(jié)期、吐絲期和灌漿期取樣。

1.3.2 株高和葉面積 于玉米生育時期（1.3.1）選取具有代表性的植株3株，株高測量植株地表到雄穂頂端的高度。測定玉米每片葉長度和中部寬度，計算單株葉面積，單葉葉面積=長×寬×0.75。

1.3.3 葉夾角 于玉米的吐絲期和灌漿期各小區(qū)選取具有代表性的植株3株，使用量角器測量棒三葉（穗位葉、穗位上葉、穗位下葉）的莖葉夾角。

1.3.4 干物質(zhì)積累 于玉米生育時期（1.3.1）每個小區(qū)選擇3株生長發(fā)育一致的植株取樣，按器官分樣，經(jīng)烘箱105 ℃殺青60 min，80 ℃烘干至恒重，稱重用于測定植株干物質(zhì)積累量。

1.3.5 凈光合速率 于玉米拔節(jié)期、吐絲期和灌漿期，選取能夠代表小區(qū)生長狀況的玉米5株，在晴朗無云的天氣，上午9：00—11：30，用美國產(chǎn)LI—6400X便攜式光合測定系統(tǒng)測定玉米寬行（靠近大豆側(cè)）和窄行（靠近玉米側(cè)）穗位的凈光合速率。

1.3.6 光合有效輻射 選擇晴天無云天氣，在11：30—14：30，采用SunScan冠層分析儀進行測定，移動手柄，采集探棒上64個傳感器的瞬時讀數(shù)，并且每個位點記錄3次，以其平均值作為該位點的光合有效輻射。水平方向上，在一帶中從左到右每隔20 cm設(shè)點測定，垂直方向上，從玉米底部到冠層每隔20 cm設(shè)點測定。并在各位點測定過程中同時記錄與玉米冠層頂部相同高度的自然光強值。測定位點如圖2所示，并通過origin2022模擬光分布圖。

圖2 光合有效輻射測定位點圖

1.3.7 產(chǎn)量 玉米成熟期收獲前考察有效株數(shù)，收取各小區(qū)未曾取樣的完整帶中所有玉米果穂（除去小區(qū)兩端的），根據(jù)均重法另選取20苞果穗將其帶回實驗室，當(dāng)樣本的果穗風(fēng)干至恒重時，分別測定穂行數(shù)（行）、行粒數(shù)（粒）。人工脫粒后測定千粒重。

1.4 計算方法

1.4.1 單位土地面積上玉米光能截獲率 單作光能截獲率：計算單作群體光能截獲時，一般可假定作物葉片在冠層內(nèi)均勻分布，單作群體的光能截獲率[11-12]計算公式：

F=1-exp(-kLAI) （1）

式中，F(xiàn)為光能截獲率，k和LAI分別為作物的消光系數(shù)和葉面積指數(shù)。

帶狀間作玉米光能截獲率：帶狀間作玉米冠層被分為兩層（上層和下層）。上層從較高作物冠層頂部到較矮作物冠層頂部，而下層由兩種作物的組成。光截獲計算公式[13]：

LAIcompr=LAI×（3）

式中，R為間作玉米條帶寬度，P為間作玉米的路徑寬度，Hm為玉米株高，Hs為大豆株高，LAIm_upper為玉米上層的葉面積，LAIm_lower為玉米下層的葉面積。

玉米上層的光截獲計算公式：

fm_upper=fhomo_m_upper×m_upper+fcompr_m_upper×(1-m_upper)（6）

m_upper=(Wm,Ws,Hm-Hs,LAIm_upper,km) （7）

式中，Wm為玉米占比，Ws為大豆占比，SP為光在玉米條帶之間和通過條帶傳輸?shù)酱蠖沟谋壤?，SR為透過玉米上層冠層的光透射率。

玉米下層的光截獲計算公式：

SRm_upper=SR(Wm,Hm-Hs,LAIm_upper,km) （11）

玉米總光截獲計算公式：fm=fm_upper+fm_lower（12）

1.4.2 光能利用率[13]

式中，ADM是作物積累的干物質(zhì)（g·m-2），Io是當(dāng)?shù)貧庀缶秩湛傒椛溆涗洠∕J·m-2），F(xiàn)值代表某日玉米截獲率。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用Excel2021進行數(shù)據(jù)整理，SPSS19進行數(shù)據(jù)方差分析，以LSD法檢驗差異顯著性，用Origin2022繪圖。

2 結(jié)果

2.1 不同帶間距對玉米光能截獲的影響

2.1.1 光分布 不同帶間距下玉米-大豆群體內(nèi)正午光分布如圖3所示，1M1S和2M1S群體光分布呈現(xiàn)開口向上的“V”字型，2M2S、2M3S和2M4S群體光分布呈現(xiàn)“U”字型，隨著玉米帶間距的增大，“U”字型橫截面積逐漸增大。1M1S、2M1S、2M2S、2M3S、2M4S、M80、M40的玉米穗位葉（高度：100 cm）光合有效輻射（PAR）強度分別為922.88、632.73、895.32、942.26、1 092.16、1 243.70、376.37 μmol·m-2·s-1。隨著帶間距的增大，玉米冠層中下部（高度：0—100 cm）的透光率變大（圖4），2M4S（69.32%）＞2M3S（63.99%）＞2M2S（58.41%）＞M80（53.05%）＞1M1S（47.69%）＞2M1S（38.25%）＞M40（32.59%）。

2.1.2 葉夾角 隨著生育期的推進，穗位葉的葉夾角逐漸增大。與單作M80處理相比，間作2M2S、2M3S和2M4S處理在吐絲期分別降低3.20%、4.14%和4.20%，與單作M40差異不顯著。2M4S處理較1M1S、2M1S處理降低7.30%、3.31%，而與其他間作處理差異不顯著。間作1M1S、2M1S、2M2S、2M3S和2M4S處理的穗位葉葉夾角較單作M80處理相比，在灌漿期分別降低7.51%、8.18%、8.27%、9.23%和10.30%，較單作M40處理分別提高14.71%、13.80%、13.69%、12.28%和12.00%。帶間距對間作玉米的葉夾角影響差異不顯著（圖4）。

2.1.3 光能截獲率 玉米帶間距對玉米光能截獲率的影響差異顯著，單位土地面積上玉米光能截獲率隨著玉米帶間距的增大逐漸減小，兩年均表現(xiàn)為2M1S＞1M1S＞2M2S＞2M3S＞2M4S。間作2M4S處理玉米的光能截獲率較單作M80、M40處理顯著降低44.72%、53.54%。拔節(jié)期，2M4S處理顯著低于間作1M1S、2M1S、2M2S、2M3S處理37.13%、43.66%、35.63%、9.62%；吐絲期，2M4S處理顯著低于間作1M1S、2M1S、2M2S、2M3S處理25.09%、31.52%、25.71%、17.88%；灌漿期，2M4S處理顯著低于間作1M1S、2M1S、2M2S、2M3S處理34.49%、36.16%、32.31%、17.62%（圖5）。

圖3 光合有效輻射的空間分布

同一組數(shù)據(jù)中標(biāo)以不同小寫字母表示處理間在P＜0.05水平差異顯著。下同

2.1.4 株高和葉面積 各處理的玉米株高隨著生育期的推進呈單峰曲線，拔節(jié)期到吐絲期迅速增大，在吐絲期達到最高后保持水平。間作各處理較單作M40顯著提高，與單作M80差異不顯著。吐絲期以后，2M4S處理的株高較M40提高14.66%—16.27%（圖6-A、6-B）。

隨著玉米帶間距的增大，單株葉面積逐漸增大，2M4S處理的最大，顯著高于單作M80和M40處理14.43%和29.34%。處理2M2S、2M3S和2M4S的單株葉面積在拔節(jié)期、吐絲期和灌漿期較1M1S處理分別提高2.71%、7.40%和16.17%。吐絲期之前，間作2M4S處理與其他處理差異不顯著。吐絲期，間作2M4S顯著高于2M1S、2M2S處理29.11%、5.73%。灌漿期，2M4S處理高于2M1S處理16.44%，與其他間作處理無明顯差異（圖6-C、6-D）。

圖6 不同帶間距下玉米株高和葉面積

2.2 不同帶間距對玉米光能利用的影響

2.2.1 凈光合速率 帶狀間作提高了玉米寬行的凈光合速率，且寬行玉米穗位葉的凈光合速率隨帶間距的增大而增大，間作2M4S處理顯著高于單作M80、M40處理12.52%、32.08%。隨著生育時期的推進，寬行的凈光合速率呈現(xiàn)遞增趨勢，在各生育時期，間作各處理寬行的凈光合速率差異顯著。拔節(jié)期，間作2M4S處理的凈光合速率顯著高于1M1S、2M1S、2M2S處理，較1M1S、2M1S、2M2S處理分別提高25.36%、9.14%、7.81%，與2M3S處理無明顯差異。吐絲期，間作2M4S處理較1M1S、2M1S、2M2S、2M3S分別提高19.64%、17.73%、7.70%、7.92%。灌漿期的寬行凈光合速率與吐絲期的表現(xiàn)一致，間作2M4S處理顯著高于其他間作處理（圖7）。

帶間距對間作各處理的窄行穗位葉凈光合速率影響差異顯著，隨著帶間距的改變，窄行各處理的凈光合速率表現(xiàn)為間作處理低于兩個單作處理。拔節(jié)期，與兩個單作處理（M80、M40）相比，2M4S處理分別降低25.68%、11.49%，較1M1S處理降低19.66%，較2M1S、2M2S處理分別提高39.27%、5.30%，與2M3S處理無明顯差異。吐絲期的窄行凈光合速率與拔節(jié)期的表現(xiàn)一致。灌漿期，2M4S處理的凈光合速率顯著低于單作M80處理33.00%，與單作M40處理差異不顯著，較1M1S處理降低11.27%，較2M2S、2M3S處理分別提高13.88%、11.30%（圖7）。

寬行Wide row：玉米葉片靠近大豆側(cè)the maize leaf near the soybean row direction；窄行narrow row：玉米葉片靠近玉米側(cè)the maize leaf near the maize row direction

2.2.2 干物質(zhì) 各處理的玉米單株干物質(zhì)隨生育期的進行呈逐漸遞增趨勢。單株干物質(zhì)量隨玉米帶間距的增加而增大，2M4S的單株干物質(zhì)達到124.84 g/株，顯著高于單作M80、M40處理8.12%、73.32%。苗期，間作2M4S處理顯著高于1M1S、2M1S、2M2S、2M3S處理9.12%、7.41%、7.15%、6.50%。拔節(jié)期，2M4S處理較2M1S、1M1S處理分別提高17.55%、36.34%，與2M2S、2M3S處理無明顯差異。吐絲期和灌漿期的單株干物質(zhì)表現(xiàn)一致，均為2M4S處理的單株干物質(zhì)顯著高于2M2S、2M1S、1M1S，而與2M3S處理差異不顯著（圖8）。

2.2.3 光能利用率 玉米光能利用率隨生育時期的推進呈增大趨勢。從單株光能利用率來看（圖9-A、9-B），與兩個單作處理（M80、M40）相比，帶狀間作顯著提高了玉米的光能利用率，1M1S、2M1S、2M2S、2M3S、2M4S處理較單作M80分別顯著提高21.72%、19.95%、48.22%、90.88%和114.80%，較單作M40分別顯著提高117.74%、109.65%、152.21%、222.31%和271.37%。

圖8 不同帶間距下玉米干物質(zhì)

A、B：單株玉米的光能利用率the RUE of single maize plant；C、D：群體玉米的光能利用率The RUE of group maize

帶間距離對玉米光能利用率的影響存在差異，隨著玉米帶間距的增加光能利用率提高。兩年數(shù)據(jù)表明，灌漿期2M4S單株光能利用率較1M1S顯著提高71.50%，群體光能利用率顯著提高22.49%（圖9-C、9-D）。

2.3 不同帶間距對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響

帶狀間作玉米單株產(chǎn)量存在顯著差異，與單作M40相比，間作各處理的單株產(chǎn)量均顯著提高；隨著玉米帶間距的增加，單株產(chǎn)量逐漸提高，間作2M4S處理的單株產(chǎn)量最高，2021年達到117.56 g/株，顯著高于1M1S、2M1S處理10.27%、6.08%（表2）。

不同間作處理的穗粒數(shù)差異不顯著。玉米帶間距顯著影響了千粒重，隨玉米帶間距的增加，千粒重呈遞增趨勢，2M4S處理較1M1S、2M1S、2M2S分別顯著提高11.44%、7.07%、6.09%，與2M3S處理差異不顯著（表2）。

表2 不同帶間距下玉米單株產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

3 討論

3.1 帶間距對玉米光截獲率的影響

本研究中，單作的光截獲率高于帶狀間作，這與之前的研究結(jié)果不同[14-15]。大部分研究發(fā)現(xiàn)，在保證密度一致時，間作的產(chǎn)量優(yōu)勢主要是由于更高的光截獲和利用效率[16]，特別是不同的田間配置可以改變作物群體冠層內(nèi)的光環(huán)境，從而對作物生長和產(chǎn)量有著重要影響[17]。原因可能是密度對光能截獲的影響很大，單作玉米的密度高于帶狀間作，玉米密度的增加，增加了單作玉米的光截留量[18-19]。在本研究中，隨著玉米帶間距離的增加，間作玉米的光能截獲率減少。帶狀間作下作物光截獲的決定因素受作物密度、作物高度和行距的影響[20]。本研究在玉米單株生長環(huán)境保持一致時，間作玉米由于葉面積指數(shù)和上部冠層空間占比的增加，表現(xiàn)出更大的截光優(yōu)勢[18]。隨著玉米帶間距的增加，玉米冠層中下部的透光率提高，造成了光損失[20]。并且在單位土地面積上大豆條帶間距增加，因而玉米占地面積減少，也會造成玉米光能截獲的減少。在間作條件下，高密度玉米的貢獻增加了生物量生產(chǎn)、導(dǎo)致高的冠層覆蓋，從而導(dǎo)致高的光截獲，盡管光截獲隨著植物密度的增加而增加，但通過采用最佳的作物種植密度和田間配置改善作物的冠層，可以實現(xiàn)更高的光截獲和利用效率[21-23]。

3.2 帶間距對玉米光能利用率的影響

作物的生長和最終產(chǎn)量主要取決于光截獲量和作物對其利用的效率[24]。本研究結(jié)果表明，間作玉米的光能利用率顯著高于單作，且隨著玉米帶間距的增加，玉米光能利用率提高。原因是帶狀間作兩行玉米均處于邊際優(yōu)勢，隨著玉米帶間距的增加，透光率增大，冠層中下部光強的增加增強了葉片的光捕獲，從而增強了光合產(chǎn)物的累積，進而提高了玉米的光能利用率[25]，且玉米密度隨著帶間距的增加而降低，密度的增加使玉米個體的通風(fēng)受光條件、營養(yǎng)狀況變差，造成個體間競爭加劇，帶間距小的處理，凈光合速率下降，導(dǎo)致玉米的光能利用率降低。這與玉米-木薯間作中研究結(jié)果一致，低密度玉米的光能利用率高于高密度玉米，在冠層排列中，玉米冠層主要占據(jù)上層，木薯主要占據(jù)下層，這可能是由于低密度玉米間作增加了冠層中下部的透光量，減少上部位置的光飽和浪費葉片，增加下部不飽和葉片的可見光，從而提高了低密度玉米的光能利用率[21]。

3.3 帶間距對玉米產(chǎn)量的影響

玉米產(chǎn)量受許多因素的影響，除了品種自身的影響因素外，氣象因子、環(huán)境條件、栽培條件等也會對其產(chǎn)生一定影響[26]。本研究結(jié)果表明，間作提高了玉米單株產(chǎn)量，隨著玉米帶間距的增加，玉米單株產(chǎn)量逐漸提高，原因是間作有利于改善高位作物冠層光照條件，增大了光的透射，增強了穗位葉的光合作用，進而影響帶狀間作的玉米籽粒產(chǎn)量[27]。但不同帶間距的玉米干物質(zhì)積累量和穗位葉的凈光合速率存在明顯差異，隨著玉米帶間距的增加，干物質(zhì)積累量和穗位葉的凈光合速率提高，由于寬窄行協(xié)調(diào)了玉米行距，優(yōu)化了植株生長空間，帶間距的增加提高了光的透射，有利于提高玉米的光能利用率，從而促進干物質(zhì)的積累，增強了穗位葉的光合作用，進而提高了玉米的單株產(chǎn)量。2022年玉米單株產(chǎn)量低可能是由于降水量少、水分不足導(dǎo)致。

4 結(jié)論

在玉米小株距且單株生長環(huán)境一致的條件下，玉米帶間距的改變使得系統(tǒng)的光分布發(fā)生變化，改善了玉米群體的中下部結(jié)構(gòu)，增強了光的透射，使葉片保持較高的凈光合速率，從而增加了光合產(chǎn)物的累積，提高了玉米的光能利用率和產(chǎn)量。2M4S（2行玉米﹕4行大豆）處理的玉米光能利用率最高，顯著提高了單株生產(chǎn)潛力。

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Effect of different strip distances on light energy utilization in strip intercropping maize

1College of Agronomy, Sichuan Agricultural University/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs/Sichuan Engineering Research Center for Crop Strip Intercropping System, Chengdu 611130;2Education Station of Ziyang Agriculture and Rural Bureau, Ziyang 641399, Sichuan

【Objective】The objective of this study is to investigate the effect of different strip distances on light energy utilization of maize in maize-soybean strip intercropping, when the single maize plant was grown in the same environment.【Method】This experiment was conducted in 2021-2022 with traditional intercropping (1M1S, 2M1S) and maize-soybean strip intercropping (2M2S, 2M3S, 2M4S) as research objects, five maize strip distance treatments at 1 m (1M1S, 1 row maize﹕1 row soybean), 1.2 m (2M1S, 2 rows maize﹕1 row soybean), 1.6 m (2M2S, 2 rows maize﹕2 rows soybean), 2 m (2M3S, 2 rows maize﹕3 rows soybean), 2.4 m (2M4S, 2 rows maize﹕4 rows soybean) were set, and two monocropping maize treatments were conducted as controls with a row spacing of 80 cm (M80) and 40 cm (M40), respectively. The effect of the difference of light environment on light energy interception and radiation use efficiency (RUE) of maize was analyzed.【Result】Compared to monocropping maize, strip intercropping improved the light transmission at the lower and middle part of the maize canopy, which significantly increased the leaf area and light energy utilization of maize, increased the accumulation of maize dry matter, maintained a higher net photosynthetic rate of maize leaves, and promoted the increase of yield. With the increasing distance between maize strip, the light transmittance in the lower and middle part of maize increased by 30.67%, 20.62%, 10.10% and 112.70%, 96.35% and 79.23% for the 2M2S, 2M3S and 2M4S treatments, respectively. Compared to the monocropping M80 and M40 treatments, 2M4S treatment showed the 44.72% and 53.54% lower light energy interception of maize per unit land area due to the least occupied planting area, respectively, while the RUE of 2M4S treatment was 1.14 times higher than that of M80 and 2.16 times higher than that of M40. The yield of strip intercropping 2M2S, 2M3S and 2M4S treatments increased by 4.97%, 10.47%, 13.43% and 50.05%, 57.08% and 61.31% compared to that of M80 and M40 treatments, respectively.【Conclusion】When the growth environment of each single maize is consistent, the increase of the distance between maize strip improved the light transmission in the lower and middle part of the maize canopy, increased the leaf area of maize, and maintained a higher net photosynthetic rate and photosynthetic product accumulation in the leaves, which leads to the increase of maize RUE. The 2M4S treatment showed the highest light transmission in the lower and middle part of the maize, and the highest net photosynthetic rate and dry matter accumulation in maize, resulting in the highest light energy utilization and yield.

strip intercropping; maize; strip distance; light energy utilization; yield

10.3864/j.issn.0578-1752.2023.23.007

2023-04-30；

2023-07-10

國家自然科學(xué)基金（32001416）、國家重點研發(fā)計劃（2022YFD2300901）

武晶，E-mail：wjnlnl@163.com。通信作者楊文鈺，E-mail：mssiyangwy@sicau.edu.cn。通信作者吳雨珊，E-mail：yushan.wu@sicau.edu.cn

（責(zé)任編輯 岳梅）