玉米大豆4∶4 間作品種密度配置對農(nóng)藝、產(chǎn)量性狀及經(jīng)濟效益的影響研究

王 賀 孫嘉興 卜秀艷 付詩文 馬天智 楊玲輝 姜 楠

（1.沈陽市鄉(xiāng)村振興發(fā)展中心 遼寧沈陽 110034；2.沈陽市農(nóng)業(yè)科學院 遼寧沈陽 110091；3.撫順市農(nóng)業(yè)特產(chǎn)學校 遼寧撫順 113123）

近年來，隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們的生活水平和消費水平不斷提高， 對大豆的需求量也日益增大。 2022 年我國大豆產(chǎn)量達到2 028 萬t，同比增長23.7%，大豆播種面積也超過1.5 億畝，比2021 年增加2 730 萬畝，增幅約為21.0%，但大豆的自給率僅占18.5%，還有81.5%的缺口依靠進口。 我國耕地面積有限， 依靠不斷增加面積來滿足大豆產(chǎn)能需要是不可能的，大幅度提高大豆單產(chǎn)也比較困難，但現(xiàn)階段可以通過間套作種植模式來提高復種指數(shù)，從而擴大大豆種植面積，增加大豆產(chǎn)量。 間套作種植模式是2 種或2 種以上的作物搭配種植的復合群體，在沒有增加土地面積的前提下， 通過增加作物播種面積來獲得產(chǎn)量效益。 在我國，玉米是第一大作物，種植面積大，覆蓋地區(qū)廣。 玉米稈高，喜光照；大豆稈矮，耐蔭蔽，玉米—大豆間套作既有現(xiàn)實意義又有生物學理論基礎。 因此，玉米—大豆間套作便成為一種值得探索和研究的種植模式。

針對國內(nèi)大豆面積增加困難、生產(chǎn)效益低、農(nóng)戶種植積極性不高等問題，本研究通過比較玉米—大豆間作系統(tǒng)中不同玉米品種、大豆密度配置下農(nóng)藝、產(chǎn)量性狀及經(jīng)濟效益等指標，探討適宜遼沈地區(qū)種植的玉米—大豆間作模式，對提高土地利用率、發(fā)展大豆產(chǎn)業(yè)、增加農(nóng)民經(jīng)濟效益、改善土壤環(huán)境具有重要意義。

1 材料與方法

1.1 供試材料

玉米采用不同熟期的3 個品種， 分別為中晚熟品種優(yōu)迪769（M1）、中熟品種先玉335（M2）、晚熟品種沈玉21（M3）；大豆選用沈豆5 號。

1.2 試驗設計

試驗于2020 年5-9 月在沈陽農(nóng)業(yè)科學院院內(nèi)試驗地進行。 采用玉米品種與大豆密度二因素隨機區(qū)組設計。 設置玉米—大豆間作（MS） 種植模式為4∶4，玉米單作（MM）和大豆單作（SS）作為對照，南北行向種植，每個處理設3 次重復。 玉米種植密度按各品種適宜密度種植， 即優(yōu)迪769 為5 000 株/畝、先玉335 為4 000 株/畝、沈玉21 為4 500 株/畝。大豆種植密度設置3 個梯度， 分別為7 000 株/畝（S1）、9 000 株/畝（S2）和11 000 株/畝（S3），每穴留苗2 株。小區(qū)行長6 m，8 行區(qū)，行距0.6 m，小區(qū)面積28.8 m2。5 月1 日播種，人工點播，正常田間管理。

玉米不同品種與大豆不同種植密度間作種植組合的試驗設計見表1。

表1 玉米品種與大豆種植密度間作種植組合的試驗設計

1.3 測定項目及方法

1.3.1 玉米測定項目及方法 玉米成株后選取有代表性的連續(xù)3 株測定株高、穗位，成熟后全區(qū)收獲測產(chǎn)，每個小區(qū)選取有代表性的5 個果穗考種，調查性狀包括穗長、穗粗、穗行數(shù)、百粒重。

1.3.2 大豆測定項目及方法 大豆成熟后及時進行田間收獲和室內(nèi)考種，全區(qū)收獲測產(chǎn)。 每個小區(qū)選擇有代表性的3 株考種，調查性狀包括株高、莖基粗、首節(jié)長、底莢高度、主莖節(jié)數(shù)、分枝數(shù)、每節(jié)莢數(shù)、每節(jié)粒數(shù)、單株莢數(shù)、單株粒數(shù)、單株粒重、百粒重。

1.3.3 計算產(chǎn)量 將小區(qū)全部玉米果穗風干后脫粒稱量，再折算為14%標準含水量的畝產(chǎn)；大豆產(chǎn)量計算同理，其標準含水量為13.5%。產(chǎn)量計算公式如下：

玉米產(chǎn)量（kg/畝）=小區(qū)玉米粒重×（1-玉米籽粒含水量）/（1-14%）/小區(qū)面積×667 m2

大豆產(chǎn)量（kg/畝）=小區(qū)大豆粒重×（1-大豆籽粒含水量）/（1-13.5%）/小區(qū)面積×667 m2

玉米—大豆間作系統(tǒng)產(chǎn)量（kg/畝）=系統(tǒng)內(nèi)玉米產(chǎn)量+系統(tǒng)內(nèi)大豆產(chǎn)量

1.3.4 經(jīng)濟效益 物資投入為肥料、 種子和農(nóng)藥的成本，用工投入包括播種、噴藥、除草、收獲、晾曬的用工成本。 按照大豆收購價格5.50 元/kg、玉米收購價格2.40 元/kg，計算各處理總產(chǎn)量（玉米產(chǎn)量＋大豆產(chǎn)量）、總收益（玉米收入＋大豆收入）、總投入（物資投入＋用工投入）和純收益（總收益－總投入）。

1.3.5 數(shù)據(jù)處理 采用Excel 2013 進行數(shù)據(jù)處理，用DPS 7.05 進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 間作模式對農(nóng)藝性狀的影響

2.1.1 間作模式對玉米植株農(nóng)藝性狀的影響 由表2可知， 在間作模式處理下不同玉米品種植株的農(nóng)藝性狀均表現(xiàn)不同。 間作玉米與其單作對照相比，株高、穗位高和莖粗的差異均未達到顯著水平，從而說明間作模式對玉米植株的農(nóng)藝性狀影響較小。

表2 間作模式處理下玉米植株農(nóng)藝性狀的比較

2.1.2 間作模式對大豆植株農(nóng)藝性狀的影響 大豆成熟后進行了農(nóng)藝性狀調查， 考察指標主要包括株高、莖基粗、首節(jié)長、底莢高度、有效分枝數(shù)和主莖節(jié)數(shù)等（表3）。方差分析結果表明，株高、莖基粗和有效分枝數(shù)受大豆種植密度影響差異顯著， 隨種植密度的增加大豆株高有增加趨勢， 底莢高度僅在單種模式下有增加的趨勢， 莖基粗和有效分枝數(shù)有下降的趨勢；間作大豆較單作大豆底莢高度有所增加；大豆首節(jié)長和和主莖節(jié)數(shù)各處理間無顯著差異。

表3 間作模式處理下大豆植株農(nóng)藝性狀的比較

2.2 間作模式對產(chǎn)量性狀的影響

2.2.1 間作模式對玉米產(chǎn)量性狀的影響 由表4 可知，不同玉米品種間各產(chǎn)量性狀表現(xiàn)不同；同一玉米品種間作處理與其單作對照相比，穗長、穗行數(shù)、穗粗和百粒重的差異均未達到顯著水平， 從而說明玉米—大豆間作模式對玉米的產(chǎn)量性狀影響較小。

表4 間作模式處理下玉米產(chǎn)量性狀的比較

2.2.2 間作模式對大豆百粒重的影響 由表5 可知，當密度增大時，大豆在單作模式下，百粒重有減小趨勢，而在間作模式下，百粒重有增加趨勢，但不同密度百粒重均值表現(xiàn)為無顯著影響； 與單作大豆相比，玉米—大豆間作模式下大豆百粒重有所增加；大豆間作不同玉米品種，大豆百粒重無顯著差異。

表5 不同模式下大豆百粒重的比較（單位：g）

2.3 間作模式產(chǎn)量及經(jīng)濟效益分析

2.3.1 間作模式的作物產(chǎn)量 在玉米—大豆間作模式下，大豆密度變化對大豆產(chǎn)量、玉米產(chǎn)量及玉米—大豆間作系統(tǒng)產(chǎn)量均無顯著影響。 不同間作玉米品種變化對大豆產(chǎn)量、 玉米產(chǎn)量及玉米—大豆間作系統(tǒng)產(chǎn)量均有顯著影響， 其中當間作玉米品種為M1時，大豆產(chǎn)量最高；間作玉米為M2 時，玉米產(chǎn)量及系統(tǒng)產(chǎn)量最高（表6）。

表6 不同玉米品種和大豆密度對作物產(chǎn)量的影響（單位：kg/畝）

2.3.2 間作及單作模式下作物經(jīng)濟效益分析 測產(chǎn)結束后， 對試驗各處理產(chǎn)量及經(jīng)濟效益進行了統(tǒng)計分析， 結果產(chǎn)量表現(xiàn)為玉米單作＞玉米—大豆間作＞大豆單作， 玉米單作產(chǎn)量中MM2 處理產(chǎn)量最高，間作產(chǎn)量中M2S2 處理產(chǎn)量最高，大豆單作中SS3 處理產(chǎn)量最高； 玉米單作總收益和純收益明顯高于間作和大豆單作， 其中MM2 處理總收益和純收益最高，分別為1 768.81 元/畝和1 442.81 元/畝；間作和大豆單作各處理中，M2S2 處理總收益和純收益最高比總收益最低的SS2 處理高14.4%， 比純收益最低的M3S3 處理高16.8%（表7）。

表7 間作及單作模式下各處理產(chǎn)量及經(jīng)濟效益比較

3 討論與結論

間作會對玉米及大豆的產(chǎn)量和農(nóng)藝性狀有很大影響，這些影響程度因品種的不同而具有很大差異[1]。在玉米—大豆間作系統(tǒng)中，玉米環(huán)境有所改善，農(nóng)藝性狀變優(yōu)，而大豆環(huán)境變差，農(nóng)藝性狀指標下降[2]。 本研究表明，在玉米—大豆間作模式中，相同玉米品種各處理的株高、穗位高、莖基粗、穗長、穗行數(shù)、穗粗、百粒重和產(chǎn)量均無顯著差異， 從而說明間作模式中大豆的密度變化對玉米的生長發(fā)育沒有明顯影響；樊海潮等[3]的研究表明，隨著種植密度增加，大豆株高和底莢高度逐漸升高，而主莖節(jié)數(shù)、莖粗和有效分枝數(shù)逐漸降低。 本研究表明，在玉米—大豆間作模式下，隨著大豆種植密度增加，大豆株高逐漸升高，而莖基粗和有效分枝數(shù)逐漸降低；王甜[4]的研究表明，間作大豆比單作大豆百粒重增加。 本研究結果表明，與單作大豆相比，間作大豆百粒重有所增加，而間作各處理間大豆的百粒重并無明顯差異。

有研究表明，在玉米—大豆間作模式中，玉米對大豆產(chǎn)生的蔭蔽會使得大豆單株產(chǎn)量性狀及其產(chǎn)量降低[5]。 在本研究中，間作模式下大豆受到相鄰高稈作物玉米的蔭蔽后， 使間作大豆產(chǎn)量較相同面積單作大豆降低42.3%，但間作玉米產(chǎn)量卻比相同面積單作大豆高297.3%， 最終玉米—大豆間作產(chǎn)量比大豆單作產(chǎn)量高127.5%。 間作模式所形成的經(jīng)濟效益是評價其優(yōu)劣的重要指標之一[6]。 本研究表明，玉米—大豆間作系統(tǒng)純收益與單作大豆基本持平， 但仍遠低于單作玉米。 在不同間作處理中，M2S2 處理（玉米品種：先玉335，大豆密度：9 000 株/畝）的純收益最高，為1 277.07 元/畝，比玉米單作處理中純收益最低的MM1 處理（優(yōu)迪769）低7.1%。 因此，為了在增加大豆種植面積的同時， 保證玉米—大豆間作的經(jīng)濟效益不低于原種植模式， 間作品種的選配和密度的設置應從有益于玉米和大豆兩者皆高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)等多方面綜合考慮。

品種選配是玉米—大豆間作模式的關鍵技術，適宜間作的玉米品種應選擇耐密、抗倒、中矮稈、株型緊湊或半緊湊的高產(chǎn)品種， 大豆應選擇耐陰、抗倒、抗病、株高適中、高產(chǎn)優(yōu)質品種。 在本研究中，由于未采取擴間增光、縮株保密技術，導致玉米—大豆間作系統(tǒng)產(chǎn)量、經(jīng)濟效益均低于玉米單作，但根據(jù)試驗結果的綜合分析，玉米品種優(yōu)迪769、先玉335、沈玉21 均為株型收斂、抗倒伏，且玉米—大豆間作有降低其株高、穗位的趨勢，這樣也減小了玉米對大豆的蔭蔽影響， 從而有利于大豆的生長， 也是進行玉米—大豆間作的適合品種。

除采用適宜間作模式的良種外， 運用綜合措施也是確保玉米、大豆雙豐收的關鍵，如精量播種、精準施肥、化學控旺、病蟲害防治等環(huán)節(jié)，確保苗全、苗齊、苗壯，做到合理促控，達到壯而不旺。 另外，保持合理的復合群體結構也是奪取玉米、 大豆雙豐收的重要舉措。