黃淮地區玉米與大豆不同間作模式的產量和效益比較

林平，龐成民，海濤，張濤

（1.菏澤市農業科學院，山東 菏澤 274000；2.菏澤市牡丹區農業局，山東 菏澤 274000；3.山東科源種業有限公司，山東菏澤 274000）

菏澤市地處黃淮腹地，現有人口約800萬人，耕 地70萬hm2左右，是典型的農業大市和全國重要的糧油生產基地之一。近年來，隨著工業的快速發展，耕地面積逐年減少。大豆由于產量低、效益差[1]，種植面積逐年被玉米代替。隨著生活水平的不斷提高，人們對大豆的需求迅速提升[2，3]，目前全國約85%的大豆需求依賴于進口，已嚴重威脅到國家食用油安全供給。因此，充分利用土地和光熱資源，在確保糧食安全供給的前提下，擴大大豆種植面積，提高油料供應水平，增加單位面積整體產量和效益，實現農業的可持續、高產、高效發展，已成為農技人員必須研究的新課題。

玉米是菏澤市第二大糧食作物，大豆是第三大糧油兼用作物，在當地農業生產中玉米與大豆間作有著悠久的種植歷史。該種植模式可以利用不同植物在生長過程中形成的空間差和時間差，有效地發揮光、肥、水、氣、熱等有限農業資源的生產潛力，彌補單作的不足。玉米與大豆間作所形成的鑲嵌結構，不僅有利于光照在群體中的均勻分布與充分利用，還能夠充分利用地力和空間以及大豆的固氮功能，成為一個良好的群體組合[4～6]。研究玉米與大豆不同間作模式[7]對玉米和大豆產量以及單位面積經濟效益的影響，確定合理的配置模式，形成高功能、髙效益的間作體系，在保證玉米基本不減產的情況下大幅度提高大豆產量，可以確保國家糧油安全供給，并創造良好的綜合經濟效益。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

參試玉米品種為鄭單958，大豆品種為菏豆13。

1.2 試驗方法

1.2.1 試驗設計 試驗于2019年在菏澤市牡丹區種子資源開發保護中心進行。試驗地為黏質土壤，地勢平坦，地力較好，排灌方便。前茬作物為小麥，產量水平為9 000 kg/hm2左右。

試驗采取隨機區組排列，設玉米純作（處理Ⅰ）、大豆純作（處理Ⅱ）、2行玉米與2行大豆間作（處理Ⅲ）、2行玉米與3行大豆間作（處理Ⅳ）、2行玉米與4行大豆間作（處理Ⅴ）、2行玉米與5行大豆間作（處理Ⅵ）、2行玉米與6行大豆間作（處理Ⅶ）7個處理，每處理均重復3次。玉米純作采用60 cm等行距栽培，播種密度為67 500株/hm2；大豆純作采用40 cm等行距栽培，播種密度為19.5萬～22.5萬株/hm2。間作處理下，不同種植模式的種植帶寬和作物種植密度不同：處理Ⅲ～Ⅶ的種植帶寬依次為1.8、2.2、2.6、3.0和3.4 m；玉米小行距40 cm，玉米與大豆間距50 cm，大豆行距40cm；玉米種植密度依次為63 000、60 000、57 000、54 000和51 000株/hm2，大豆播種密度為10.5萬～18.0萬株/hm2。試驗田南北向種植，小區長7 m。純作處理每小區播種9行；間作處理每小區播種5個種植帶。

2019年6月9日滅茬旋耕，并撒施三元復合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%）500kg/hm2做底肥；6月11日人工開溝播種，6月14日微噴1遍，6月17日出苗；6月25日噴灑4.5%高效氯氰菊酯乳油1 500倍液防治紅蜘蛛、蚜蟲、灰飛虱、薊馬等；6月27日對玉米和大豆進行間苗、定苗；7月22日玉米追施三元復合肥（N含量30%，P2O5、K2O含量均為5%） 600 kg/hm2，大豆不追肥；6月30日、7月26日各中耕除草1次；7月30日噴灑殺蟲劑20%氯蟲苯甲酰胺懸浮劑2 000倍液防治玉米螟、豆莢螟等；9月26日收獲大豆，9月27日收獲玉米。

1.2.2 測定項目與方法

1.2.2.1 株高和干物質積累量。分別在玉米拔節期（7月15日）、抽雄期（7月28日） 和灌漿期（8月18日），測量玉米株高；分別在大豆分枝期（7月19日）、花莢期（7月29日）和鼓粒期（8月27日），測量大豆株高。同時，在小區非計產行（邊行除外）隨機選擇連續植株5株，測定其干物質積累量。

1.2.2.2 產量及其構成因素。玉米、大豆純作處理，每小區收獲中間5行計產；間作處理，每小區收獲中間3個種植帶計產。依據各小區的實際收獲面積和產量折算單位面積產量。統計玉米結實性、穗粒數、千粒重等。采集大豆連續植株10株，統計有效分枝數、結莢數、單株子粒數和百粒重等。

1.2.2.3 經濟效益。物資投入為肥料、種子和農藥的成本，用工投入包括播種、噴藥、除草、收獲、晾曬的用工成本。按照大豆價格4元/kg、玉米價格1.7元/kg計、人工費用50元/（人·d），計算各處理作物的總產量（玉米產量＋大豆產量）、總收入（玉米收入＋大豆收入）、總投入（物資投入＋用工投入） 和經濟效益（總收入－總投入）。

1.2.3 數據處理與分析 利用Excel軟件對試驗數據進行方差分析和多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同間作模式對作物植株性狀的影響

2.1.1 對株高的影響 玉米拔節期，所有處理的株高均差異不顯著；抽雄期和灌漿期，間作處理的株高均顯著＞純作處理，但不同間作模式處理的指標值差異均不顯著（表1）。表明玉米與大豆間作可明顯促進抽雄期和灌漿期玉米的株高生長，但不同間作模式的作用效果差別不大。

大豆分枝期，所有處理的株高均差異不顯著。花莢期和鼓粒期，間作處理的大豆株高均＞純作處理，其中處理Ⅲ、Ⅳ和Ⅴ的指標值與純作處理差異均達到了顯著水平；不同間作模式處理的株高差異顯著，其中，處理Ⅲ指標值最高、處理Ⅳ次之，二者差異不顯著，但均顯著＞其他處理，而其他3個間作模式處理的株高差異均不顯著。表明玉米與大豆間作可促進花莢期和鼓粒期大豆的株高生長，其中處理Ⅲ和Ⅳ效果較好，處理Ⅴ次之，三者效果均明顯優于純作處理。

表1 不同種植模式對玉米和大豆各生育期株高的影響Table 1 Effects of different planting modes on plant height of maize and soybean in different growth periods （cm）

2.1.2 對干物質積累的影響 玉米拔節期，所有處理的干物質積累量均差異不顯著（表2）。抽雄期和灌漿期，不同間作模式處理的干物質積累量差異顯著，其中，處理Ⅲ和Ⅳ的干物質積累量均＞純作處理，且除處理Ⅳ抽雄期外其他指標值與其純作處理差異均達到了顯著水平；其他間作模式處理的株高差異均不顯著，但均＜純作處理，其中僅處理Ⅵ和Ⅶ灌漿期的指標值與其純作處理差異達到了顯著水平。表明處理Ⅲ可明顯促進抽雄期和灌漿期玉米的干物質積累，處理Ⅳ可明顯促進灌漿期玉米的干物質積累。

表2 不同種植模式對玉米和大豆各生育期干物質積累的影響 （g/株）Table 2 Effects of different planting modes on dry matter accumulation of maize and soybeans in different growth periods

大豆分枝期，所有處理的干物質積累量均差異不顯著。花莢期和鼓粒期，間作處理的大豆干物質積累量均＜純作處理，指標值隨大豆行數的增加而逐漸增加，其中處理Ⅶ的指標值與純作處理差異均不顯著，處理Ⅵ花莢期的指標值與純作處理差異也不顯著；不同間作模式處理的干物質積累量差異顯著，其中，花莢期處理Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ三者差異不顯著但均顯著＞其他2個間作模式處理，鼓粒期處理Ⅶ的指標值最高且顯著＞其他間作模式處理。表明玉米與大豆間作均對花莢期和鼓粒期大豆的干物質積累有所抑制，其中處理Ⅶ的抑制效應不顯著，大豆干物質積累量與純作處理基本相當。

2.2 不同間作模式對作物產量性狀和產量的影響

2.2.1 對玉米產量性狀的影響 所有處理的玉米穗粗、禿尖長度和千粒重差異均不顯著（表3）。表明種植形式對玉米穗粗、禿尖長度和千粒重均無顯著影響。

間作處理的玉米穗長與純作處理差異不顯著；但不同間作模式處理的穗長差異達到了顯著水平，其中處理Ⅲ指標值最大、處理Ⅳ次之，二者差異不顯著，但均顯著＞除處理Ⅴ之外的其他2個間作模式處理，而處理Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ的穗長差異均不顯著。表明處理Ⅲ和Ⅳ有利于玉米穗長的增大。

不同間作模式處理的玉米穗粒數、穗粒重和產量差異顯著，且與純作處理差異也達到了顯著水平。間作模式下，隨著大豆行數的增加，玉米穗長逐漸縮短，穗粒數逐漸減少，穗粒重和產量逐漸降低。就穗粒數而言，處理Ⅲ和Ⅳ的穗粒數略＞純作處理，與處理Ⅴ和Ⅵ差異均不顯著，但顯著＞處理Ⅶ；其他3個間作模式處理的穗粒數均＜純作處理，其中處理Ⅶ的指標值差異達到了顯著水平。就穗粒重而言，處理Ⅲ的穗粒重最大，處理Ⅳ次之，二者差異不顯著，但均顯著＞其他處理；處理Ⅴ的穗粒重略＜純作處理，二者差異不顯著；處理Ⅵ與Ⅶ的穗粒重差異不顯著，但均顯著＜其他處理。玉米產量順序為處理Ⅲ＞處理Ⅰ＞處理Ⅳ＞處理Ⅴ＞處理Ⅵ＞處理Ⅶ，且不同處理間的差異均達到了顯著水平。表明除處理Ⅲ能夠顯著提高玉米產量外，其他處理的玉米產量均較純作處理明顯降低。

表3 不同種植模式對玉米產量性狀的影響Table 3 Effects of different planting modes on yield traits of maize

2.2.2 對大豆產量性狀和產量的影響 間作處理的大豆有效分枝數、單株結莢數、單株粒數、百粒重、單株粒重和產量均＜純作處理，除處理Ⅴ、Ⅵ和Ⅶ的百粒重與純作處理差異不顯著外，其他指標值與純作處理差異均達到了顯著水平（表4）。表明間作對大豆產量性狀的抑制作用均較大。間作模式下，大豆產量性狀指標值均隨大豆行數的增加而逐漸增加，且不同間作模式處理的指標值差異顯著。就百粒重而言，處理Ⅵ和Ⅶ的百粒重較大，二者差異不顯著，但顯著＞除處理Ⅴ之外的其他處理；處理Ⅴ的百粒重與處理Ⅳ差異不顯著，但顯著＞處理Ⅲ；處理Ⅲ的百粒重最低，僅與處理Ⅳ差異不顯著。

2.3 不同間作模式對作物總產量和經濟效益的影響

2.3.1 對總產量的影響 玉米和大豆的總產量順序為處理Ⅲ＞處理Ⅳ＞處理Ⅴ＞處理Ⅰ＞處理Ⅵ＞處理Ⅶ＞處理Ⅱ，其中，處理Ⅲ的總產量為10 317 kg/hm2，顯著＞其他處理；處理Ⅴ、Ⅵ和Ⅰ三者差異不顯著；處理Ⅵ的總產量與處理Ⅶ差異不顯著，但二者均與處理Ⅱ差異達到了顯著水平（表5）。

2.3.2 對經濟效益的影響 不同間作模式處理的總收入和總投入均＞純作處理（表6），最終經濟效益均顯著＞玉米或大豆純作處理。其中，處理Ⅶ的經濟效益（12 413元/hm2）最高，與除處理Ⅲ（11 915元/hm2）之外的其他處理差異均達到了顯著水平；處理Ⅲ的經濟效益次之，與其他間作處理差異均不顯著；其他3個間作模式處理的指標值差異均不顯著。表明玉米與大豆不同間作模式處理均可以顯著提高經濟效益，其中處理Ⅶ的經濟效益最高，處理Ⅲ次之。

表5 不同種植模式對玉米和大豆產量和經濟效益的影響Table 5 Effects of different planting modes on yield and economic benefits of maize and soybean

表6 不同種植模式的物資和用工投入Table 6 Materials and labor input for different planting modes

3 結論與討論

本研究結果表明，與玉米或大豆純作相比，玉米與大豆不同間作模式均可以顯著提高經濟效益，其中處理Ⅶ（2行玉米與6行大豆間作）的經濟效益最高，處理Ⅲ（2行玉米與2行大豆間作）的經濟效益次之。處理Ⅲ（2行玉米與2行大豆間作）的作物總產量最高，但該模式下大豆產量及其構成因素明顯低于大豆純作以及其他間作模式，原因是單位面積大豆株數少、株距小，而且玉米中后期遮光等；該模式下玉米產量明顯高于玉米純作，原因可能是間作條件下通風透光條件好、邊行優勢強、株距及密度適中，其具體機理仍需進一步研究。

為緩解玉米與大豆之間的爭地矛盾，建議黃淮夏玉米、大豆主產區在條件允許的情況下，盡量擴大玉米與大豆間作模式的種植面積。以玉米生產為主的地區，盡量采用2行玉米與2行大豆間作模式，這樣既增加了玉米產量，又增收了大豆產量，同時還能培肥地力；以夏大豆生產為主的地區，盡量采用2行玉米與6行大豆間作模式，這樣在確保一定大豆產量的同時，還能增加玉米產量，提高種植業的整體效益。對于遭受自然災害的年份，玉米與大豆間作種植的優勢會更加顯著。