梁滿，沈一，劉永惠，沈悅，張旭堯，陳志德

（江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院經(jīng)濟(jì)作物研究所，南京 210014）

間套作種植模式是我國傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓，能強(qiáng)化農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能，實(shí)現(xiàn)作物產(chǎn)量提高和資源高效利用[1]。花生（Arachis hypogaeaL.）是重要的植物油脂和蛋白質(zhì)來源[2]，因具有較強(qiáng)的耐瘠能力和固氮能力，被廣泛用于和其他作物進(jìn)行間作套種。在大部分間套作系統(tǒng)中玉米是常見的搭配組成作物之一，近年來玉米花生帶狀復(fù)合種植模式也在我國花生主產(chǎn)區(qū)得到了大面積推廣[3]。糧豆間作系統(tǒng)的產(chǎn)量優(yōu)勢在各種間作模式中表現(xiàn)明顯，該模式能夠充分發(fā)揮作物邊際效應(yīng)和花生生物固氮雙重優(yōu)勢，提高玉米對(duì)強(qiáng)光和花生對(duì)弱光的吸收利用能力，促進(jìn)對(duì)光能的高效利用，最終影響作物群體的生長發(fā)育與產(chǎn)量形成[4-5]。間作體系下玉米花生帶狀復(fù)合種植的行比、行距決定了群體空間結(jié)構(gòu)，合理的空間布局能夠調(diào)控兩種作物的受光比例，進(jìn)而決定作物生長發(fā)育、光合產(chǎn)物積累和分配，促進(jìn)間作優(yōu)勢，因此研究帶型行比對(duì)玉米花生間作群體的影響，對(duì)優(yōu)化間作結(jié)構(gòu)具有重要的理論指導(dǎo)價(jià)值[6]。

合理的種植方式通過改善作物冠層結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)作物與生長環(huán)境之間的相互作用，最終影響作物群體的生長發(fā)育、光合效率和產(chǎn)量形成[7]。前人研究發(fā)現(xiàn)，玉米大豆帶狀間作模式下增加帶寬會(huì)減輕玉米對(duì)大豆的遮蔭程度，但一味追求帶寬的增加會(huì)降低大豆密度進(jìn)而導(dǎo)致減產(chǎn)[8]。張昆等[9]在不同帶寬配置的玉米花生間作模式研究中發(fā)現(xiàn)，玉米花生2∶6模式、3∶6模式下花生葉片均保持較高的光合效率，土地當(dāng)量比大于1，具有增產(chǎn)效應(yīng)。孟維偉等[10]發(fā)現(xiàn)玉米花生3∶4模式能夠提高玉米凈面積穗數(shù)和凈面積產(chǎn)量，與其他間作模式相比，該模式能夠在穩(wěn)定玉米產(chǎn)量的同時(shí)增加花生產(chǎn)量。然而，前人有關(guān)玉米花生帶狀間作模式的研究多集中于不同帶寬配置的行比，但等帶寬玉米花生間作不同種植行比對(duì)花生的光合特性和系統(tǒng)產(chǎn)量的影響研究較少。本試驗(yàn)在相同帶寬條件下設(shè)置不同玉米花生種植模式，研究不同行比對(duì)花生生長發(fā)育、光合特性及綜合產(chǎn)量的影響，以期在等帶寬的條件下明確玉米花生帶狀間作模式適宜行比，為玉米花生間作生產(chǎn)提供理論指導(dǎo)和技術(shù)支持。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)與材料

試驗(yàn)于2022年6—10月在江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院六合試驗(yàn)基地進(jìn)行，前茬作物為小麥，供試土壤為馬肝土，播前土壤（0～20 cm）土層有機(jī)質(zhì)含量為11.34 g/kg，全氮0.87 g/kg，全磷0.51 g/kg，全鉀8.69 g/kg，速效氮63.61 mg/kg，速效磷17.45 mg/kg，速效鉀96.38 mg/kg，pH 7.48。

供試玉米品種為瑞華117，株型半緊湊，抗倒伏能力強(qiáng)；花生品種為蘇農(nóng)花1號(hào)，株型緊湊，抗旱性強(qiáng)，適宜機(jī)械化生產(chǎn)。兩者均為江蘇省具有代表性的品種。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)5個(gè)處理，以玉米單作CKM、花生單作CKP為對(duì)照，設(shè)置玉米花生2∶6（M2P6）、玉米花生4∶4（M4P4）和玉米花生6∶2（M6P2）3種間作模式（圖1～3），間作帶寬均為3.6 m。其中，單作玉米行距55 cm，株距30 cm，種植密度為60 000株/hm2；間作玉米行距40 cm，株距15 cm，種植密度分別為：37 000株/hm2（M2P6）、74 000株/hm2（M4P4）、110 000株/hm2（M6P2）。花生壟作種植，壟底寬80 cm，壟面寬45 cm，每壟播2行，行距25 cm，穴距18 cm，每穴播3粒留2苗，單作種植密度為140 000穴/hm2；間作花生播種規(guī)格同單作，種植密度分別為93 000穴/hm2（M2P6）、620 00穴/hm2（M4P4）和31 000穴/hm2（M6P2）。

圖1 玉米花生間作2/6模式田間種植示意圖Figure 1 Field layout of maize and peanut intercropping with 2/6 lines ratio

圖2 玉米花生間作4/4模式田間種植示意圖Figure2 Field layout of maize and peanut intercropping with 4/4 lines ratio

圖3 玉米花生間作6/2模式田間種植示意圖Figure 3 Field layout of maize and peanut intercropping with 6/2 lines ratio

試驗(yàn)地選擇無遮陰、地勢平坦、排灌方便和前茬一致的地塊，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，各小區(qū)底肥為復(fù)合肥（氮磷鉀含量15∶15∶15） 750 kg/hm2，所用肥料在整地起壟時(shí)作為底肥施入。玉米在大喇叭口期追施尿素（N46.7%）120 kg/hm2，花生不追肥，田間管理措施同一般常規(guī)栽培。玉米和花生于2022年6月9日同時(shí)播種，玉米9月22日收獲，花生10月11日收獲。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 干物質(zhì)積累

分別于花生花針期、結(jié)莢期、飽果期和收獲期每個(gè)處理選取代表性樣株10株，分成營養(yǎng)體（根、莖和葉）和生殖體（果針和莢果）兩部分，105 ℃殺青1 h，80 ℃烘至恒質(zhì)量，計(jì)算干物質(zhì)積累。

1.3.2 葉面積及葉面積指數(shù)

采用鮮樣打孔稱重質(zhì)量法測花生單株葉面積，單株葉面積(cm2) = 單株葉片重(g)×圓片總面積(cm2)/小圓片葉總重(g)[11]，單株葉面積與單株所占土地面積比值，即為葉面積指數(shù)。

1.3.3 葉片SPAD值

干物質(zhì)取樣的同時(shí)，采用SPAD-502型葉綠素測定儀，選取花生倒三葉進(jìn)行SPAD值測定，每個(gè)重復(fù)30片，求其平均值。

1.3.4 光合氣體交換參數(shù)

采用便攜式光合測定儀LI-COR 6800于飽果期每個(gè)處理選取長勢均勻的5株花生，重復(fù)3次，測定倒三葉光合參數(shù)。

1.3.5 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素

玉米成熟期每小區(qū)取2行2 m樣段調(diào)查玉米穗數(shù)，風(fēng)干脫粒后測籽粒產(chǎn)量，取代表性10穗調(diào)查穗粒數(shù)并測百粒重；花生成熟期取2壟2 m樣段，測花生莢果產(chǎn)量，取代表性10株調(diào)查單株飽果數(shù)，莢果晾曬后測百果重并計(jì)算出仁率[10]。

1.3.6 土地當(dāng)量比

（LER）計(jì)算公式為：LER=Yim/Ysm+Yip/Ysp。

式中，Yim和Yip分別指間作總面積上玉米和花生的產(chǎn)量；Ysm和Ysp分別指單作總面積上玉米和花生的產(chǎn)量，當(dāng)LER>1時(shí)，表明有間作優(yōu)勢；當(dāng)LER<1時(shí)，表明無間作優(yōu)勢[10]。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

本試驗(yàn)所有數(shù)據(jù)應(yīng)用Microsoft Excel 2016進(jìn)行整理，并采用IBM SPSS Statistics 26.0軟件進(jìn)行差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同玉米花生間作模式對(duì)花生干物質(zhì)積累的影響

自開花下針期起，花生營養(yǎng)體干物質(zhì)量迅速積累，飽果期后趨減，不同處理對(duì)花生各生育期單株干物質(zhì)的影響見表1。各處理的營養(yǎng)體干物質(zhì)在花針期差異不顯著，而結(jié)莢期、飽果期和收獲期的CKP營養(yǎng)體干物質(zhì)量均顯著高于間作處理，其中M2P6和M4P4差異不顯著，均低于M6P2處理，說明增加玉米帶行比會(huì)造成花生的植株莖稈徒長，導(dǎo)致花生營養(yǎng)體干物質(zhì)的增加。

表1 不同處理對(duì)花生單株干物質(zhì)的影響Table 1 Effect of different treatments on the dry matter mass per plant of peanut

花生生殖體隨著生育期的推進(jìn)和營養(yǎng)體生長并進(jìn)，CKP單株干物質(zhì)在結(jié)莢期、飽果期和成熟期均顯著高于間作處理，其中結(jié)莢期的M2P6和M4P4差異不顯著，與M6P2相比提高29.79%和18.89%；自飽果期至成熟期的營養(yǎng)體基本停止積累，轉(zhuǎn)為生殖體生長，果針數(shù)量隨之增加，花生莢果發(fā)育膨大，此時(shí)間作模式各處理下的生殖體干物質(zhì)量均表現(xiàn)為M2P6>M4P4>M6P2。

2.2 不同玉米花生間作模式對(duì)花生葉面積指數(shù)的影響

葉面積指數(shù)是反映作物群體生長狀況的一個(gè)重要指標(biāo)，由圖4可以看出，不同種植模式使花生生育期葉面積指數(shù)產(chǎn)生差異，與間作花生相比，CKP葉面積指數(shù)在不同生育期都表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢。間作模式各處理葉面積指數(shù)在花針期的差異不明顯，結(jié)莢期、飽果期和收獲期的M2P6均顯著高于M4P4和M6P2，其中收獲期的M2P6較M4P4和M6P2分別提高30.07%和44.19%，說明適當(dāng)增加花生的帶寬行比能提高其生育后期的單株葉面積，從而提高該處理的花生葉面積指數(shù)。

圖4 不同處理對(duì)花生葉面積指數(shù)的影響Figure 4 Effect of different treatments on the leaf area index of peanut

2.3 不同玉米花生間作模式對(duì)花生葉片SPAD值的影響

各處理花生葉片中SPAD值隨生育期的推進(jìn)呈先升高后降低的趨勢，均在飽果期達(dá)到最大值（圖5）?；ㄡ樒诘母魈幚鞸PAD值差異不顯著，單作花生CKP在花針期后開始表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢。間作種植各處理隨生育時(shí)期的推移，呈現(xiàn)出不同的趨勢，結(jié)莢期差異不顯著，M2P6在飽果期和收獲期處于優(yōu)勢地位，SPAD值表現(xiàn)為M2P6>M4P4>M6P2，表明玉米花生2∶6模式下通過壓縮玉米行比可以增強(qiáng)花生通風(fēng)透光條件，提高花生葉片中的葉綠素含量。

圖5 不同處理對(duì)花生葉片SPAD值的影響Figure5 Effect of different treatments on the SPAD values of peanut leaves

2.4 不同玉米花生間作模式對(duì)花生葉片光合參數(shù)的影響

圖6可以看出，間作處理下花生葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率明顯低于單作花生，不同間作模式之間的凈光合速率表現(xiàn)為M2P6>M6P2>M4P4，其中M4P4的凈光合速率處于較低水平，較M2P6和M6P2分別降低46.61%和23.11%。M4P4和M6P2的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率之間差異不顯著，均顯著低于M2P6。間作顯著提高了胞間CO2濃度，表現(xiàn)為M6P2>M4P4>M2P6>CKP，說明玉米花生6∶2的帶寬行比對(duì)花生光合效率影響較大。

圖6 不同處理對(duì)花生光合參數(shù)的影響Figure 6 Effect of different treatments on photosynthetic parameters of peanut

2.5 不同間作模式對(duì)玉米和花生產(chǎn)量構(gòu)成的影響

由表3看出，等寬間作模式下的玉米公頃穗數(shù)隨花生占地面積的增大而顯著提高，不同間作模式下玉米穗數(shù)、穗粒數(shù)和百粒重均顯著低于單作，間作模式中M2P6處于優(yōu)勢地位。間作花生的單株飽果數(shù)和百果重均低于單作，不同間作模式之間的單株飽果數(shù)表現(xiàn)為M2P6>M4P4>M6P2，M4P4和M6P2在出仁率和百果重上無明顯差異，而M2P6同樣在出仁率和百果重上具有優(yōu)勢，表明2行玉米6行花生的種植模式較適宜。

表3 不同處理對(duì)玉米和花生產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 3 Effect of different treatments on yield components of maize and peanut

2.6 不同間作模式對(duì)玉米和花生產(chǎn)量及土地當(dāng)量比的影響

由表4看出，復(fù)合種植模式下的玉米和花生產(chǎn)量均顯著低于單作，間作玉米之間的產(chǎn)量無顯著差異，間作花生產(chǎn)量則隨著占地面積的減少呈降低趨勢，表現(xiàn)為M2P6>M4P4>M6P2。4行玉米4行花生和6行玉米2行花生的系統(tǒng)產(chǎn)量差異不顯著，但均低于2行玉米6行花生的種植模式。3種間作模式的土地當(dāng)量比均大于1，以M2P6模式最高，為1.58。本試驗(yàn)下M2P6獲得最高系統(tǒng)產(chǎn)量和土地當(dāng)量比，能在滿足穩(wěn)糧增油的前提下提高土地利用率。

表4 不同處理對(duì)玉米和花生產(chǎn)量及土地當(dāng)量比的影響Table 4 Effect of different treatments on maize and peanut yield and land equivalent ratio

3 討論

間作能使作物群體在生育后期保持較高光合源，促進(jìn)干物質(zhì)量的積累，提高光能利用率和作物的光合性能[12]。作物的干物質(zhì)積累是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量的基礎(chǔ)，也是衡量植物有機(jī)物積累的一個(gè)重要指標(biāo)[13-14]。弱光環(huán)境下花生的莖、葉生長旺盛，可能是在光合產(chǎn)物供應(yīng)不足時(shí)，營養(yǎng)物質(zhì)優(yōu)先分配到地上部分，地下部的根及莢果獲得的營養(yǎng)物質(zhì)會(huì)相應(yīng)減少。本試驗(yàn)中，花生營養(yǎng)體干物質(zhì)量自花針期后迅速積累，飽果成熟期后趨減，生殖體隨著生育期的推進(jìn)和營養(yǎng)體生長并進(jìn)，間作處理的干物質(zhì)量均小于單作，間作花生生殖體干物質(zhì)量以2行玉米6行花生的種植模式占優(yōu)。葉面積指數(shù)能夠反映作物群體的生長情況，是評(píng)價(jià)作物養(yǎng)分狀況的重要指標(biāo)[15]，合理的葉面積指數(shù)能增加光能截獲量，提高光合效率，從而促進(jìn)同化物的積累與運(yùn)輸最終影響產(chǎn)量[16-17]。前人研究發(fā)現(xiàn)，棉花花生間作系統(tǒng)可以通過調(diào)節(jié)花生的光系統(tǒng)和最大葉面積指數(shù)來提高作物生產(chǎn)力[18]。在玉米花生3∶4種植模式下，間作花生單株葉面積在生育后期較單作顯著增加[19]。本試驗(yàn)中，間作降低了花生的葉面積指數(shù)，2∶6種植模式在花生生育后期維持在一個(gè)較高的水平，說明玉米比花生提前收獲后，玉米較少行比的帶狀復(fù)合群體漏光大，有利于花生形成較大的葉面積。葉片葉綠素含量和凈光合速率是植物光合作用的關(guān)鍵指標(biāo)，能夠反映植株光合生產(chǎn)能力的強(qiáng)弱[20]，葉綠素作為植物光合作用的主要色素，它的合成受到外在環(huán)境的影響，光照不足或光照過強(qiáng)均會(huì)抑制葉綠素合成[21]。本試驗(yàn)條件下2∶6間作模式相較于其他種植處理，通過減少玉米行比，一定程度上增強(qiáng)了花生行間的透光條件，提高花生葉片中的SPAD值，促進(jìn)葉綠素的合成。葉片氣體交換參數(shù)可以反映植物光合性能，本研究中間作處理降低了花生葉片的凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率，這與錢必長等[17]設(shè)置不同棉花花生間作模式研究對(duì)花生光合特性的研究結(jié)果相似。本試驗(yàn)間作體系下的花生行比較大時(shí)，能產(chǎn)生更大的間作優(yōu)勢，2∶6間作模式下的花生凈光合速率、氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率顯著高于其他兩種間作模式，說明通過提高間作體系下的矮稈作物帶寬行比可以增加其葉綠素含量和凈光合速率，保持花生葉片較高的光合能力，從而獲得產(chǎn)量優(yōu)勢[9,12]。因此，合理搭配作物和選擇適宜的調(diào)控措施，可進(jìn)一步強(qiáng)化群體光合生理基礎(chǔ)，進(jìn)而提升間作優(yōu)勢。

間作體系下花生的加入使玉米獲得更好的通風(fēng)透光環(huán)境，玉米處于優(yōu)勢地位，處于相對(duì)光照劣勢的花生光合產(chǎn)物減少，干物質(zhì)積累量下降，導(dǎo)致間作花生的單株果數(shù)和百仁重等產(chǎn)量性狀降低[10,22]。本試驗(yàn)條件下，間作降低了玉米的穗數(shù)、穗粒數(shù)、百粒重和花生的單株飽果數(shù)、百果重，間作玉米、花生的產(chǎn)量均顯著低于單作，不同種植模式下的玉米產(chǎn)量無顯著差異，花生產(chǎn)量表現(xiàn)為6行花生>4行花生>2行花生。玉米對(duì)花生的遮陰程度受到玉米行數(shù)的影響較大，不同行比玉米對(duì)花生的蔭蔽影響程度也不同，對(duì)于間作花生來說，高位作物玉米的蔭蔽導(dǎo)致花生冠層輻射減少，減小總?cè)~面積、干物質(zhì)積累和分配，最終減少產(chǎn)量[23]。本試驗(yàn)條件下，間作花生產(chǎn)量則隨著行比的增加而提高，系統(tǒng)產(chǎn)量以2行玉米6行花生的種植模式最高，為13 749.9 kg/hm2，該模式土地當(dāng)量比為1.58，有間作優(yōu)勢，且較其他兩種間作模式更能提高土地利用率。前人研究發(fā)現(xiàn)，高稈植物的遮蔭是造成矮稈植物減產(chǎn)的主要原因，玉米間作大豆中，增加一行大豆有利于系統(tǒng)增產(chǎn)[24]，通過增加矮稈作物帶寬行比，可以減輕蔭蔽負(fù)面影響，獲得較好的群體生產(chǎn)力。

4 結(jié)論

等帶寬間作體系下，不同行比的玉米產(chǎn)量沒有顯著差異，花生的產(chǎn)量隨著行比增加而有所提高，其中2行玉米6行花生的種植模式能夠創(chuàng)造良好的群體冠層內(nèi)部光環(huán)境，保障玉米產(chǎn)量穩(wěn)定的同時(shí)增加花生產(chǎn)量。生產(chǎn)上適當(dāng)擠出花生條帶能夠減輕玉米的蔭蔽影響，利于花生光合產(chǎn)物向果實(shí)的運(yùn)輸積累，提高玉米花生帶狀復(fù)合種植的系統(tǒng)產(chǎn)量和綜合效益。