關(guān)鍵詞：玉米 大豆；品種混合；凈效應(yīng)；互補(bǔ)效應(yīng)；選擇效應(yīng)

中圖分類號(hào)：S565.1；S513 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2097-2172（2025）07-0654-06

doi ：10.3969/j.issn.2097-2172.2025.07.011

EffectsofDifferentSoybean VarietiesorMixtureofVarieties Intercropped with Maize on Diversity Effects of Maize Soybean Intercropping Systems

ZHAO Jianhua， SUN Jianhao， LI Weiqi， WU Kesheng， CHEN Liangzhi， YANG Xinqiang， HEXugang，YANG Mou， ZHENG Haofei （Institute of Soil Fertilizer and Water-saving Agriculture，Gansu Academy of Agricultural Sciences， Lanzhou Gansu 730070， China）

Abstract：Toclarifytheefectsof diferentsoybeanvarieties orvarietymixtureswith maize intercroppngondiversityffect ofmaize/soybeanintercroppingsystemsandtoprovideareferenceforrationalinterspecificconfigurationofmaize/soybean intercroppinginiigatedareasoftheHexiCoridor，afeldexperimentwascariedoutfrom2O21to2O22.6intercroppingsystems were established： maize Changnong CN15）， maize Longzhonghuang 601（M LZH601）， maize Longdou 78-1（M LD78-1）， maize Williams Williams82）， maize （LD78- ¹⁺ Williams82， M 2SM），and maize （CN15+LZH601+LD78-1+ Williams82， M 4SM）.Effetsofdierentintercroppingsytemsoncoyield，netectcomplementarityefctadselectionctwere investigated.Results showed that soybean yields in M LZH601 and M LD78-1 systems were significantly higher than those in other systems.Maize yield in M LZH601 was not significantly different from M|| CN15 but was significantly higher than those in the other intercropping systems.The average contributions to total mixed yield were 7.33% from soybean and 92.67% from maize. The 2-year average net effect was greater than O for all systems，with M LZH601 having the highest net effect of 3 768.0 kg/ha. The complementarity effects in Williams82，M 2SM， and M 4SM were negative，contributing nothing to diversity effect; by contrast， CN15， M LD78-1，and M LZH601 had positive complementarity effects，with contribution rates of selection effects to diversity effects listed as 66.9% ， 65.3% ，and 71.1% ， respectively. In conclusion， the yield advantage of maize/soybean intercropping mainly came from maize yield contribution.Diversity effct was primarily driven by selection effect.The M LZH601 system ensured stableyields forboth crops，whilevarietymixture intercroppng with maize wasnotconducivetoyieldadvantageexpression.

Key words： Maize soybean intercropping; Variety mixture; Net effect; Complementarity effect; Selection effect

間作是我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)的精髓，與傳統(tǒng)單一種植相比較，間作可增加農(nóng)田生物多樣性、提高作物產(chǎn)量、提升作物資源利用效率、控制病蟲草害等[1-4]。研究表明，間作種間配置是影響間作優(yōu)勢(shì)的因素之一，通過調(diào)整物種搭配、種植密度、種間距離等因素可改變間作體系物種的時(shí)空生態(tài)位，從而對(duì)間作物種產(chǎn)量以及間作體系生產(chǎn)力產(chǎn)生重要影響[5-7]。在間作研究中，土地當(dāng)量比已廣泛用于評(píng)價(jià)間作相對(duì)于單作的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)［8-9]。2001年，Loreau 等[10]提出了“Additive Partitioning\"計(jì)算方法，將間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)定義為凈效應(yīng)，且認(rèn)為凈效應(yīng)包括互補(bǔ)效應(yīng)和選擇效應(yīng)，這3種效應(yīng)被稱為多樣性效應(yīng)，也為間作體系產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)評(píng)價(jià)提供了新的思路。研究表明，間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)是互補(bǔ)效應(yīng)和選擇效應(yīng)共同作用的結(jié)果，互補(bǔ)效應(yīng)主要反映了間作物種時(shí)空生態(tài)位差異引起的競(jìng)爭(zhēng)及競(jìng)爭(zhēng)后的補(bǔ)償，而選擇效應(yīng)主要反映了間作體系中高產(chǎn)作物或低產(chǎn)作物在資源利用或產(chǎn)量增加上獲利情況「\"]。因此，深入地理解多樣性效應(yīng)在間作體系產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)中的地位，對(duì)于優(yōu)化間作種間配置，提高間作產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)意義重大。

玉米 大豆是河西走廊灌區(qū)常見的間作種植模式之一。然而，由于玉米和大豆同種同收，共生期內(nèi)玉米長(zhǎng)期占據(jù)競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，造成大豆嚴(yán)重減產(chǎn)，從而降低了體系的生產(chǎn)力［12-13]。因此，優(yōu)選合適的大豆品種對(duì)甘肅河西走廊灌區(qū)玉米 大豆體系的高產(chǎn)至關(guān)重要。為此，本研究選用了河西走廊灌區(qū)常見的4個(gè)大豆品種，研究不同大豆品種以及不同品種混合與玉米間作對(duì)玉米 大豆體系生產(chǎn)力、作物產(chǎn)量、間作體系多樣性效應(yīng)的影響，以期為河西走廊灌區(qū)玉米 大豆合理種間配置提供參考。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

本研究于2021—2022年在甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院張掖節(jié)水農(nóng)業(yè)試驗(yàn)站（ 38^°56^′N， 100^°26^′E 進(jìn)行，當(dāng)?shù)睾０?1570m ，年均日照時(shí)數(shù) 3085h ，晝夜溫差 13.00～16.07^°C ，年均氣溫 7% ， 積溫 3388^°C ， ?10% 積溫 2896^°C ，無(wú)霜期 153d 年降水量 130mm ，年均蒸發(fā)量 2075mm 。土壤類型為砂壤土， 0～200cm 土壤容重為 1.376g/cm³ 含有機(jī)質(zhì) 22.6g/kg 、水解氮 100.0mg/kg 、速效磷53.6mg/kg 、速效鉀 111.0mg/kg ， pH8.33 。

1.2 試驗(yàn)材料

供試大豆品種長(zhǎng)農(nóng)15由長(zhǎng)春市農(nóng)業(yè)科學(xué)院大豆研究所選育，隴中黃601、隴豆78-1由甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所選育，Williams82為美國(guó)大豆品種，以上大豆品種均由國(guó)家作物種質(zhì)資源庫(kù)甘肅分庫(kù)提供。玉米品種先玉335購(gòu)自山東登海先鋒種業(yè)有限公司。供試氮肥為尿素（ N?46% ），購(gòu)自甘肅劉化（集團(tuán)）有限責(zé)任公司；磷肥為重過磷酸鈣（P₂O₅?43% ），購(gòu)自云南磷化集團(tuán)海口磷業(yè)有限公司。

1.3試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)6個(gè)間作模式，分別為玉米 長(zhǎng)農(nóng) ）、玉米 隴中黃 ）玉米Ⅱ隴豆78-1（M [∥LD78-1] 、玉米 Williams82（M Williams82）、玉米 （隴豆 78-1+Williams82 、玉米 （長(zhǎng)農(nóng) ¹⁵⁺ 隴中黃 601+ 隴豆78-1+ Williams82， ）。大豆品種混合時(shí)，每個(gè)品種籽粒數(shù)量相等。

種植方式包括玉米 大豆、大豆單作和玉米單作3種，均等行距種植，行距 50cm 、株距20cm （圖1）。大豆單作和玉米單作種植密度10萬(wàn)株 / hm² ；玉米』大豆種植行比為 2：2 ，即2行大豆，2行玉米，間作帶幅 2.0m ，種植密度5萬(wàn)株 /hm² 。試驗(yàn)隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，小區(qū)面積 24m²（6 m×4m） ，小區(qū)間隔 50cm 。作物均東西向種植。

各處理施肥量相同，施用量為 N300kg/hm² P₂O₅90kg/hm² ，其中 50% 氮肥和 100% 磷肥基施，剩余 50% 氮肥在玉米大喇叭口期追施。灌水方式為傳統(tǒng)灌溉，生育期灌水4次，單次灌水量1200m³/hm² 。人工除草，其他管理措施均保持一致。

1.4測(cè)定項(xiàng)目及方法

1.4.1作物產(chǎn)量作物成熟時(shí)，收獲2行作物籽粒，待晾干脫粒后計(jì)算產(chǎn)量。

1.4.2多樣性效應(yīng)凈效應(yīng)（Neteffect，NE），NEgt;0表示多樣性對(duì)間作體系生產(chǎn)力產(chǎn)生正效應(yīng)；NElt;0表示產(chǎn)生負(fù)效應(yīng)?；パa(bǔ)效應(yīng)（Complementarityef-fect，CE），較高的互補(bǔ)效應(yīng)表示間作體系中有競(jìng)爭(zhēng)的補(bǔ)償， CEgt;0 ，表明間作相對(duì)于對(duì)應(yīng)的單作生產(chǎn)力更具優(yōu)勢(shì)。選擇效應(yīng)（Selectioneffect，SE），SEgt;

單作玉米（SM） 單作大豆（SS） 玉米 大豆（M|S）

0表示高產(chǎn)物種在間作中增產(chǎn)，并高于低產(chǎn)物種的產(chǎn)量增加； SElt;0 表示低產(chǎn)物種在間作中增產(chǎn)[14]

NE=（Y_il+Y_im）-（Y_sl×P_l+Y_sm×P_m）

SE=NE-CE

式中， Y_u 和 Y_im 分別為間作大豆和玉米的產(chǎn)量； Y_sl 和 Y_sm 分別為單作大豆和玉米的產(chǎn)量。 P_l 和 P_m 分別表示大豆和玉米在間作體系中的面積占比，本研究大豆和玉米的面積占比均為0.50。

1.4.3多樣性效應(yīng)貢獻(xiàn)率多樣性效應(yīng)貢獻(xiàn)率反映間作體系中互補(bǔ)效應(yīng)和選擇效應(yīng)對(duì)凈效應(yīng)的貢獻(xiàn)率，由于互補(bǔ)效應(yīng)值有正有負(fù)，當(dāng)互補(bǔ)效應(yīng)值為負(fù)時(shí)，將貢獻(xiàn)率定義為0，相對(duì)應(yīng)的選擇效應(yīng)貢獻(xiàn)率即為 100% [15]

1.5 數(shù)據(jù)分析

使用Excel2016軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理，采用R

4.4.2軟件進(jìn)行圖形繪制和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1不同間作體系的作物產(chǎn)量

年份和種植體系對(duì)大豆產(chǎn)量、玉米產(chǎn)量和體系混合產(chǎn)量均有顯著影響（表1）。整體來看，2022年各間作體系大豆產(chǎn)量均高于2021年，2022年間作體系大豆平均產(chǎn)量為 1137.7kg/hm² ，而2021年僅為 741.0kg/hm² 。不同間作體系間大豆2a平均產(chǎn)量存在顯著差異，其中 平均產(chǎn)量最高，為 1286.6kg/hm² ； 較高，為1217.0kg/hm² ， 與 差異不顯著，均顯著高于其他體系（ Plt;0.05 ）。2021年各間作體系玉米產(chǎn)量均高于2022年，2022年間作體系玉米2a平均產(chǎn)量為 10486.9kg/hm² ，低于2021年的13176.4kg/hm² 。其中， 玉米2a平均產(chǎn)量最高，為 13464.6kg/hm² ，與 差異不顯著，顯著高于其他間作體系（ Plt;0.05 ； Williams82最低，為 10 074.6kg/hm² ，與 2SM差異不顯著，均顯著低于其他體系（ ?Plt;0.05 。另外， 2SM和M 4SM中大豆和玉米2a平均產(chǎn)量均顯著低于M （ Plt;0.05） 。2021年各間作體系混合產(chǎn)量均高于2022年，其中 a平均混合產(chǎn)量最高，為 14751.2kg/hm² ，顯著高于其他體系（Plt;0.05 ），分別較 Williams82、M 、MⅡ4SM、M CN15、 提高 33.9% 、 28.8% 、17.1% 、 10.5% 、 9.5% 。

表1不同間作體系對(duì)作物產(chǎn)量及混合產(chǎn)量的影響

大豆產(chǎn)量對(duì)間作體系混合產(chǎn)量的2a平均貢獻(xiàn)率為 7.33% ，其中 、M|LZH601和 Williams82大豆產(chǎn)量對(duì)體系混合產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率顯著高于M 、M 4SM和 。玉來產(chǎn)量對(duì)間作體系混合產(chǎn)量2a平均貢獻(xiàn)率為92.67% ，其中M 、 4SM和M CN15顯著高于 M|LD78-1 、 LZH601和 Williams82L （Plt;0.05 ）。

2.2不同間作體系對(duì)生物多樣性效應(yīng)的影響

2.2.1凈效應(yīng)由圖2可以看出，年份和間作體系對(duì)凈效應(yīng)分別有顯著和極顯著影響，各間作體系2a平均凈效應(yīng)值均大于0。除 Williams82外，其余間作體系2021年凈效應(yīng)均高于2022年，2021年凈效應(yīng)平均值為 2402.2kg/hm² ，2022年為2 020.6kg/hm² 。2021年凈效應(yīng)值除 Williams82為 -116.6kg/hm² 外，其他體系凈效應(yīng)值均大于0;2022年所有間作體系的凈效應(yīng)值均大于0。2a凈效應(yīng)平均值以M 最高，為 3768.0kg/hm² M Williams82最低，為 221.7kg/hm² 。 凈效應(yīng)值顯著低于M|LZH601和 。

圖2不同間作體系的凈效應(yīng)

2.2.2互補(bǔ)效應(yīng)由圖3可以看出，間作體系對(duì)互補(bǔ)效應(yīng)有極顯著影響。 CN15、M LD78-1和M LZH601互補(bǔ)效應(yīng)值大于0，而MⅡ2SM、M 4SM和 Williams82互補(bǔ)效應(yīng)值小于 0 2021年互補(bǔ)效應(yīng)值以M CN15最高，為2332.8kg/hm² ， LZH601次之，為 1536.4kg/hm² ，與 CN15無(wú)顯著性差異。2022年互補(bǔ)效應(yīng)以 （LD78-1最高，為 923.7kg/hm² ，與 2SM、M （24SM、M CN15、 LZH601差異不顯著，顯著高于 Williams82 （Plt;0.05） ）。2a平均互補(bǔ)效應(yīng)值以 CN15最高，為 1403.6kg/hm² ；M （204號(hào)LD78-1、M LZH601較高，分別為1152.5、981.1kg/hm² ，與 差異不顯著； Williams82最低，為 -1595.5kg/hm² 。

圖3不同間作體系的互補(bǔ)效應(yīng)

2.2.3選擇效應(yīng)由圖4可以看出，間作體系對(duì)選擇效應(yīng)有極顯著影響，各間作體系選擇效應(yīng)值均大于0。2021年選擇效應(yīng)值以M LZH601最高，為 3501.4kg/hm² ，與 4SM差異不顯著，顯著高于M 2SM、M CN15、 和 Williams82（ 1lt;0.05 ）。2022年各間作體系無(wú)顯著性差異。2a平均選擇效應(yīng)值以M LZH601最高，為 2615.5kg/hm² 最低，為 1439.9kg/hm² 。

圖4不同間作體系的選擇效應(yīng)

2.3互補(bǔ)效應(yīng)和選擇效應(yīng)對(duì)不同間作體系生物多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率

由圖5可以看出，M 2SM、M|4SM和MI

圖5不同間作體系的多樣性效應(yīng)貢獻(xiàn)率

Williams82選擇效應(yīng)對(duì)多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率均為100% ，互補(bǔ)效應(yīng)對(duì)多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率均為0;M CN15、M LD78-1、M LZH601選擇效應(yīng)對(duì)多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別為 66.9% 、 65.3% ！71.1% ，互補(bǔ)效應(yīng)對(duì)多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別為33.1% 、 34.7% 、 28.9% 。

3討論與結(jié)論

種間配置直接影響間作作物生產(chǎn)力，當(dāng)玉米與不同作物配置，其生產(chǎn)力表現(xiàn)各異，原因在于不同作物間作玉米后在時(shí)間、空間、資源利用等方面形成了生態(tài)位分離，導(dǎo)致作物對(duì)玉米的資源競(jìng)爭(zhēng)發(fā)生改變，從而導(dǎo)致玉米產(chǎn)量分異［16-17]。本研究的玉米與不同品種大豆間作體系中，玉米 隴中黃601體系中玉米產(chǎn)量顯著高于玉米 隴豆78-1和玉米 Williams82體系，與玉米 長(zhǎng)農(nóng)15體系差異不顯著，一方面是因?yàn)殡]中黃601相對(duì)于玉米的資源競(jìng)爭(zhēng)力較弱[18]；另一方面，隴中黃601相對(duì)其他品種株高較矮（ 63.5～86.3cm ，株型緊湊，直立生長(zhǎng)[9]，這些生物學(xué)特性可能利于大豆條帶對(duì)光的有效利用。玉米 隴中黃601、玉米 隴豆78-1體系中大豆產(chǎn)量顯著高于玉米 Williams82、玉米 長(zhǎng)農(nóng)15體系?？梢?，在玉米 （20大豆體系中，大豆生物學(xué)特性影響了間作大豆產(chǎn)量形成。研究表明，玉米間作大豆后，大豆產(chǎn)量相對(duì)單作會(huì)大幅下降，這也是導(dǎo)致玉米 大豆體系間作優(yōu)勢(shì)不明顯的原因之一［20-23]。本研究中，大豆和玉米對(duì)間作體系的平均產(chǎn)量貢獻(xiàn)分別為 7.33% ！92.67% ，表明玉米 大豆體系產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)的主要來源是玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)。

玉米 長(zhǎng)農(nóng)15、玉米 隴豆78-1+Williams82、玉米』長(zhǎng)農(nóng) ¹⁵⁺ 隴中黃 601+ 隴豆 ^78-1+ Williams82體系中玉米產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率均高于玉米 隴豆78-1、玉米Ⅱ隴中黃601、玉米 Williams82體系，而大豆產(chǎn)量貢獻(xiàn)率則相反。其中，玉米 Williams82體系中玉米產(chǎn)量最低，原因可能是Williams82是晚熟品種，與玉米共生期長(zhǎng)于其他間作體系，共生期較長(zhǎng)加劇了對(duì)玉米的資源競(jìng)爭(zhēng)，致使玉米產(chǎn)量降低最嚴(yán)重。玉米與隴豆 78-1+Williams82. 、玉米 長(zhǎng)農(nóng) ¹⁵⁺ 隴中黃 601+ 隴豆 78-1+Williams82 體系生產(chǎn)力均不高，這說明大豆品種混合與玉米間作不利于大豆和玉米產(chǎn)量的提升，原因可能是不同的大豆品種混合播種增加了大豆的種內(nèi)競(jìng)爭(zhēng)，也增強(qiáng)了大豆相對(duì)于玉米的資源競(jìng)爭(zhēng)。

多樣性效應(yīng)表征了間作體系的間作優(yōu)勢(shì)，其值大于0表明間作體系相對(duì)于單作體系具有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)［24]。本研究中，各間作體系的2a平均凈效應(yīng)值均大于0，表明間作體系較單作均增產(chǎn)，其中玉米 隴中黃601體系凈效應(yīng)最高，為3768.0kg/hm² ，玉米 Williams82體系凈效應(yīng)最低，玉米 隴豆 78-1+Williams82 體系凈效應(yīng)也顯著低于玉米 隴中黃601體系，這種間作優(yōu)勢(shì)差異表明隴中黃601與玉米間作有利于間作優(yōu)勢(shì)發(fā)揮。多樣性效應(yīng)的互補(bǔ)效應(yīng)和選擇效應(yīng)是同時(shí)存在并發(fā)生的，他們彼此的消長(zhǎng)決定了體系的間作優(yōu)勢(shì)[25]，研究表明，玉米』大豆主要以選擇效應(yīng)為主，這表明此間作體系的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)主要來源于高產(chǎn)作物玉米的貢獻(xiàn)［26]。本研究中，玉米產(chǎn)量對(duì)間作體系綜合產(chǎn)量的平均貢獻(xiàn)率為 92.67% ，充分印證了這一點(diǎn)。玉米 長(zhǎng)農(nóng)15、玉米 隴豆78-1、玉米Ⅱ隴中黃601體系的互補(bǔ)效應(yīng)值均大于0，選擇效應(yīng)對(duì)多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別為 66.9% 了 65.3% 、 71.1% ，互補(bǔ)效應(yīng)對(duì)多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率分別為 33.1% ！34.7% 、 28.9% ，表明這3個(gè)間作體系較單作具有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，并存在大豆對(duì)玉米競(jìng)爭(zhēng)后的補(bǔ)償效應(yīng)。相反，玉米 隴豆 ^78-1+ Williams82、玉米 長(zhǎng)農(nóng)¹⁵⁺ 隴中黃 601+ 隴豆 78-1+Williams82 、玉米 Williams82體系的互補(bǔ)效應(yīng)值均小于0，對(duì)多樣性效應(yīng)的貢獻(xiàn)率均為0，說明這3個(gè)間作體系共生期內(nèi)均是選擇效應(yīng)占據(jù)主導(dǎo)地位，間作大豆相對(duì)單作減產(chǎn)，玉米是這3個(gè)體系的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)物種。

綜上所述，相對(duì)于玉米間作其他大豆品種，玉米 隴中黃601體系的大豆、玉米產(chǎn)量以及體系生產(chǎn)力均最高，大豆品種混合與玉米間作不能提升間作體系的生產(chǎn)力優(yōu)勢(shì)。玉米』隴豆 ^78-1+ Williams82、玉米 長(zhǎng)農(nóng) ¹⁵⁺ 隴中黃 601+ 隴豆^78-1+ Williams82、玉米 Williams82體系間作優(yōu)勢(shì)以選擇效應(yīng)主導(dǎo)，互補(bǔ)效應(yīng)小于0；玉米 長(zhǎng)農(nóng)15、玉米 隴豆78-1、玉米 隴中黃601體系間作優(yōu)勢(shì)來源于選擇效應(yīng)和互補(bǔ)效應(yīng)共同作用的結(jié)果，以選擇效應(yīng)主導(dǎo)，互補(bǔ)效應(yīng)大于0。

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