不同間作方式對谷子間作大豆群體結構的影響

陳 宇，袁宏安，韓 芳，鄭太波，張 強，王海龍

（延安市農業科學研究所，陜西 延安 712100）

谷子（Setaria italica）是半干旱區的優勢作物，是以群體穗數爭取產量的作物，密植是谷子增產的方向［1］，合理密植能夠提高土壤養分利用效率和單位面積光合效率，具有明顯的增產作用，密植春谷定苗密度在37.5萬株/hm2，地力水平和施肥水平較高的情況下留苗密度可增大到45.0萬株/hm2。谷子密植后株間光照遮蔽，透光性降低，田間通風性減弱，濕度增大，倒伏和病害頻發，谷子小穗和弱穗增多，谷子穗長穗粗降低，紅葉病、谷瘟等病害增加，造成減產和品質下降。谷子間作模式通過合理配置群體，改善密植谷子的通風透光條件，降低谷子發病率，發揮2種作物株高差異調整群體空間結構，形成復合群體，充分滿足谷子需要的強光，提高了光照資源的利用率，提高土地當量比，改變田間小氣候，增加葉面積和光合勢，提高光合速率和凈同化率［2］。

谷子間作大豆，變單作頂部平面用光為分層交替用光，提高光能利用率，充分發揮谷子邊行的增產優勢，提高效益。間作作物根系在土壤中形成不同分布范圍，吸收不同土層土壤水分和養分，培肥地力，提高水分和養分的利用率［3-5］，對實現谷子間作大豆群體增收、增效具有重要意義。

前人關于谷子的研究集中在谷子密植增產［6，7］、機械化栽培［8］、抗旱農藝措施［9］等研究上，黑龍江省農業科學院嫩江農業科學研究所采用谷子和綠豆分帶種植技術，谷子光合速率比單作谷子提高32.4%，氣孔導度提高42.2%，谷子水分利用效率比單作谷子提高31.9%，分帶種植大豆光合速率比單作大豆提高56.1%、氣孔導度提高148.9%，大豆水分利用效率比單作大豆提高7.0%［9-11］。密植谷子增產增效，開展密植谷子和大豆間作增效集成研究具有很強的實效性。本研究分析了不同谷子間作大豆模式對谷子、大豆植株不同葉層受光條件和植株生長的影響，并分析了間作模式對谷子和大豆光合產物積累、分配的影響，以期為密植谷子間作大豆合理的栽培方式提供理論依據［12］。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試谷子品種為長生07和大豆品種為中黃30。

1.2 試驗方法

試驗于2018年在延安市寶塔區延安市農業科學研究所后山試驗基地進行，地力中等，黃綿土，前茬為大豆。采用兩因素隨機區組設計，間作方式分別是谷子2行大豆1行（M2S1）、谷子2行大豆2行（M2S2）、谷子3行大豆2行（M3S2）、谷子3行大豆3行（M3S3），單作方式為谷子單作（M）、大豆單作（S），3次重復，以單作處理作為對照。小區長5 m，寬4 m，面積為20 m2，谷子行距25 cm，株距10 cm，大豆行距40 cm，株距14 cm。

播種期是5月15日，收獲期是10月12日。在前茬作物收獲后的休閑期利用農業廢棄物拌入磷酸二胺、尿素制作堆肥，在3月施入土壤作為基肥，每立方米堆肥拌入尿素180 kg、磷酸二胺150 kg，每公頃地施15 m3堆肥。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 光合有效輻射強度（PAR）的測定 采用往返觀測法，設定距離試驗小區5 m的空曠地作為對照觀測點測定太陽光合有效輻射，采用3415F光量子儀（美國SPECTRUM公司），在8月谷子灌漿期晴天的10：00、12：00、14：00、16：00時測定谷子行間上部、中部、下部的光合有效輻射強度和大豆行間上部和下部的光合有效輻射強度，依次在谷子行間的冠層上方0.15 m向上測量光合有效輻射冠層入射量（PARci）、向下測量光合有效輻射冠層反射量（PARcr）；置于谷子冠層地面下方距離地面0.15 m處，在此處向上測量光合有效輻射冠層入射量（PARgi），向下測量光合有效輻射地面反射量（PARgr）；在大豆鼓粒期在行間的冠層上方0.15 m處向上測量光合有效輻射冠層入射量（PARci）、向下測量光合有效輻射冠層反射量（PARcr），置于大豆冠層地面下方距離地面0.15 m處，在此處向上測量光合有效輻射入射量（PARgi），向下測量光合有效輻射地面反射量（PARgr）。計算反射率和透射率。

入射的光合有效輻射達到冠層時，部分被反射，部分穿過植株到達地表再次吸收一部分，反射一部分，因此，通過測定冠層光合有效輻射值（PARci）、冠層光合有效輻射反射值（PARcr）、距離地面15 cm高度光合有效輻射值（PARgi）、此處光合有效輻反射值（PARgr）計算冠層吸收的光合輻射有效值（APAR）。

APAR=PARci-PARcr-PARgi+PARgr（3）

1.3.2 生長動態測定 在谷子的苗期、拔節期、孕穗期、抽穗期、成熟期和大豆的苗期、11節期（V11）、盛花期（R2）、盛莢期（R4）、成熟期（R7）分別選擇長勢均勻的植株5株，測定干物質量積累、株高（大豆株高指的是主莖長）、葉面積指數。用長寬系數法測定植株葉面積，葉面積指數計算公式為LAI=AI/AS，AI為植株葉面積，AS為植株所占的土地面積。

1.3.3 收獲期考種 在谷子和大豆的收獲期，每個處理隨機選取10株谷子植株和大豆植株進行考種，谷子測量穗長、穗粗、穗粒重、千粒重，大豆測量單株有效莢數、百粒重、單株粒數、單株粒重。

1.4 數據處理

采用SPSS19.0軟件進行數據處理。

2 結果與分析

2.1 不同間作模式對作物株高的影響

由圖1可知，間作模式谷子株高和單作谷子株高在苗期、拔節期、孕穗期、成熟期無顯著差異，在谷子抽穗期有3種間作模式谷子株高顯著高于單作谷子株高。M3S3間作模式、M3S2間作模式、M2S2間作模式谷子株高無顯著差異，但均顯著高于M2S1間作模式、M單作模式株高。

圖1 不同間作模式谷子株高的影響

由圖2可知，在大豆苗期，谷子間作大豆模式M2S1、M2S2、M3S2、M3S3處理大豆株高之間無顯著差異，間作模式大豆株高均低于單作大豆株高。在大豆11節期谷子處于拔節期，谷子株高達到80 cm左右，谷子的陰蔽作用對大豆生長造成影響，在株高上，谷子間作大豆模式M3S3處理>M3S2處理>M2S2處理>M2S1處理，說明M2S1間作模式在大豆營養生長期谷子對大豆株高的影響高于其他處理。在大豆盛花期、盛莢期、成熟期各處理表現相同。

圖2 不同間作模式對大豆株高（主莖長）的影響

2.2 不同間作模式對作物葉面積指數的影響

從圖3可見，在谷子苗期、拔節期、成熟期不同間作處理葉面積指數差異不顯著，在谷子孕穗期和抽穗期單作谷子模式葉面積指數顯著低于間作谷子處理。從圖4可見，在大豆苗期、11節期、盛花期、成熟期其葉面積指數差異不顯著，在大豆盛莢期單作谷子模式葉面積指數顯著低于3個間作谷子處理。

圖3 不同間作模式對谷子葉面積指數的影響

圖4 不同間作模式對大豆葉面積指數的影響

2.3 不同間作模式對作物冠層光合有效輻射的影響

由圖5、圖6、圖7可知，總體上來分析，在不同間作模式處理均表現為谷子冠層吸收的光合有效輻射較多，單作谷子、單作大豆冠層吸收的光合有效輻射高于間作模式各處理。不同間作模式影響2種作物冠層光合有效輻射的透射率、反射率，不同間作模式增加了谷子冠層光合有效輻射的透射率和反射率，對大豆冠層光合有效輻射的透射率和反射率影響較小。

圖5 不同間作模式對谷子冠層和大豆冠層吸收的光合有效輻射的影響

圖6 不同間作模式對谷子冠層和大豆冠層光合有效輻射透射率的影響

圖7 不同間作模式對谷子冠層和大豆冠層光合有效輻射反射率的影響

2.4 不同間作模式對作物干物質積累的影響

由圖8可知，在谷子抽穗期和成熟期，間作處理谷子干物質質量明顯高于單作處理谷子干物質質量，在各生育時期，M3S3處理谷子干物質質量最高，單作處理谷子干物質量最低。由圖9可知，在大豆盛花期、盛莢期、成熟期，單作處理大豆干物質質量最高，M2S1處理大豆干物質質量最低。

圖8 不同間作模式對谷子干物質質量積累的影響

圖9 不同間作模式對大豆干物質質量積累的影響

2.5 不同間作模式對作物產量構成因素的影響

從表1可見，谷子間作大豆M3S3處理谷子穗長最長，單作谷子處理穗長最短。不同間作模式谷子穗粗無顯著差異，表明不同間作模式對谷子穗粗無顯著影響。M3S3處理谷子千粒重和單穗重最高，表明間作模式下大豆行數越多，谷子千粒重越高。單作大豆處理單株有效莢數最低，M3S3模式豆子單株有效莢數最高。單作模式大豆百粒重最高，M2S1處理大豆百粒重最低。分析谷子和大豆的總產量，單作谷子處理總產量最高，達4 824.0 kg/hm2，M3S3間作處理產量次之，單作大豆處理的產量最低。M3S3間作處理保持了較高的總產量，提高了谷子單穗重。谷子間作大豆處理的優勢是間作后改善了田間通風透光，減少了谷子小穗數，提高了谷子單穗重，從而提高了谷子產量。

表1 不同間作模式對作物產量構成因素的影響

3 小結

試驗結果表明，旱地春谷與大豆間作理想的模式M3S3處理，即谷子3行大豆3行，谷子行距25 cm，株距10 cm，大豆行距40 cm，株距14 cm。結合不同間作模式谷子株高、大豆主莖長，谷子和大豆的生物量、產量等數據綜合分析，間作模式促進谷子干物質積累，提高穗長和單穗重，有利于谷子形成大穗，由于谷子的遮蔽作用，降低了大豆的干物質積累，降低了大豆的百粒重。M3S3間作處理總產量稍低于單作谷子產量，4種間作模式處理產量均高于單作大豆處理。說明谷子間作大豆處理相對于單作大豆具有較多的優勢，谷子間作大豆模式相對于單作谷子的產量優勢不大，需要通過提高谷子的品質來提高整體效益。