不同密度對玉米馬鈴薯套種產量和效益的影響

王星醒，景玉川，王 毅，韓啟亮，張浩楠，王建雄

（山西農業大學玉米研究所，山西 忻州 034000）

晉西北地處山西高原西北邊緣，生態環境復雜，晝夜溫差大[1]。改革開放以來，通過國家對該地區農業新政策的實施和科技部門對新品種、新技術的推廣應用，當地農民的思想觀念和農作物的種植結構發生了很大變化，農作物單產獲得了較大幅度的提升。但隨著人口數量總趨勢的增大，耕地面積的縮小，導致人均耕地面積減少，為保證種植效率，確保農民增產增收，還需要不斷提高土地利用率和農作物復種指數，來增加土地單產和產值。

玉米、馬鈴薯套種是一種利用作物間互利關系和光照、溫度、水、肥等資源，通過提高土地時空利用率，充分發揮土地生產率，從而既提高單位面積糧食產量，增加經濟效益，又增加了農產品種類，優化種植業結構的栽培措施[2，3]。五寨縣屬于晉西北高寒冷涼區域，海拔高、氣溫低，耕作制度單一，玉米、馬鈴薯是當地重要的糧食作物和經濟作物。為轉變傳統種植觀念，因地制宜變換種植模式，山西農業大學玉米研究所五寨試驗站科研人員于2019 年、2020 年在五寨縣進行了高寒區玉米、馬鈴薯帶型密度套種試驗，目的是研究在不同套種密度下對玉米、馬鈴薯產量和效益的影響，選出適合當地推廣的玉米、馬鈴薯套種密度和栽培技術措施。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西省五寨縣前所村，該地區屬于晉西北丘陵地的平川區，海拔1 398.8 m，年均降水量478.5 mm，主要集中于7 月—9 月，日平均氣溫4.9℃，年日照時數2 872 h，冬季長而寒冷，夏季短而無酷暑，屬亞寒帶大陸性氣候，無霜期110～130 d[4]。

試驗田土質疏松，透氣性好，播種前經土壤養分測試，土壤有機質22.1 g/kg，全氮0.62 g/kg，有效磷18.29 mg/kg，速效鉀210.9 mg/kg，屬中等地力。

1.2 試驗材料

馬鈴薯選用早熟品種希森6號，生育期90 d，玉米品種選用并單16 號，生育期116 d。試驗田在播種前統一施農家肥（雞糞）300 kg/0.067 hm2、脲甲醛控釋復合肥50 kg/0.067 hm2（N 26%，P2O510%，K2O 12%），其余同大田，收獲時按小區全部收獲計產。

1.3 試驗設計

試驗小區面積40 m2（小區寬4 m，長10 m），3 次重復，隨機區組排列，玉米覆膜播種，馬鈴薯起壟人工點播，嚴格按試驗方案種植（見表1），試驗共設5 個處理，處理代號：D1、D2、D3、D4、D5；D1、D2、D3為帶型套種模式，玉米、馬鈴薯雙行套雙行2 m為一帶，每小區種植2帶，即每小區玉米共種植4行，馬鈴薯共種植4 行，設3 種密度；D4、D5為玉米、馬鈴薯單作，作為套種模式對照，密度參照大田，即玉米4 500 株/0.067 hm2，馬鈴薯3 300 株/0.067 hm2，玉米單作每小區種植8 行，馬鈴薯單作每小區種植8行，小區周圍設2 m保護行，小區間設0.5 m走道。

表1 試驗方案Tab.1 Test scheme

1.4 數據處理

數據分析用DPSv 7.05和Excel 2007軟件。

2 結果分析

2.1 產量結果分析

根據試驗產量結果數據，對D1、D2、D3不同密度套種模式處理的產量結果和D4、D5玉米、馬鈴薯單作處理的產量結果進行對比及方差分析，分析在不同密度套種模式下對玉米、馬鈴薯產量的影響。

通過對比試驗產量結果數據（見表2、表3），D1處理下玉米折單產1 063.0 kg/0.067 hm2較D4處理單種玉米折單產838.8 kg/0.067 hm2，增產26.7%；馬鈴薯折單產2 114.9 kg/0.067 hm2，較D5處理單種馬鈴薯折單產2 102.7 kg/0.067 hm2，增產0.6%；D2處理下，玉米折單產867.1 kg/0.067 hm2，較D4處理單種玉米折單產838.8 kg/0.067 hm2，增產3.4%，馬鈴薯折單產2 073.8 kg/0.067 hm2，較D5處理單種馬鈴薯折單產2 102.7 kg/0.067 hm2，減產1.4%；D3處理下，玉米折單產740.4 kg/0.067 hm2，較D4處理單種玉米折單產838.8 kg/0.067 hm2，減產11.7%，馬鈴薯折單產2 071 kg/0.067 hm2，較D5處理單種馬鈴薯折單產2 102.7 kg/0.067 hm2，減產1.5%。

表2 2019年、2020年小區產量Tab.2 The output of the plot in 2019 and 2020

表3 小區年平均產量、產值Tab.3 The average annual output and output value of the plot

根據表3中小區平均產量數據分別計算不同處理下的土地當量比（LER），D1處理下LER=1.11，D2處理下LER=1.0，D3處理下LER=0.93；套種增產率在D1處理下為11%，D2處理下為0，D3處理下為-7%；計算結果表明，在D1處理下套種增產率為11.1%。

通過對D1、D2、D33 個處理的玉米、馬鈴薯產量分別進行方差分析（見表4、表5），在不同密度套種模式下，D1處理的玉米、馬鈴薯產量差異達極顯著標準，D2、D3處理玉米、馬鈴薯產量未達到極顯著標準。

表4 D1、D2、D3方差玉米產量分析結果Tab.4 Analysis results of variance of D1,D2 and D3 maize yield

表5 D1、D2、D3馬鈴薯產量方差分析結果Tab.5 Results of variance analysis of potato yield D1,D2 and D3

通過對考種數據分析，在D1處理下玉米達到顯著增產，增產的主要原因是通過增加種植密度減少占地面積，發揮玉米株高優勢和邊行效應，充分利用生長空間，提高光合利用率，使玉米穗長平均增加1.5 cm，百粒質量平均增加3.1 g。馬鈴薯由于行距增加，通風透光好，因此套種產量較馬鈴薯單作產量沒有較大差異；D2處理下，玉米產量較單作玉米產量增加，馬鈴薯略有減產但不明顯，該處理之所以沒有達到顯著標準，與處理所采用的株、行距不同有很大關系；D3處理下種植密度很難實現玉米、馬鈴薯增產、增收。

2.2 效益分析

按照當地種植成本計算種子、肥料、地膜、人工投入，玉米330 元/0.067 hm2，馬鈴薯600 元/0.067 hm2。玉米產值按照2019 年、2020 年市場平均收購價2.2 元/kg 計算；在不同處理下，馬鈴薯商品薯率差異不顯著，計算時取2年考種數據平均值：商品薯率為85%，價格按市場平均收購價1 元/kg計算，小薯率為15%，價格按市場平均收購價0.4元/kg計算。

根據小區產值結果（見表3），D1處理凈產值1 599.1 元/0.067 hm2，較D4處理凈產值1 515.8 元/0.067 hm2提高5.5%，較D5處理凈產值1 213.5元/0.067 hm2提高31.8%；D2處理凈產值1 417.4 元/0.067 hm2，較D4處理凈產值1 515.8 元/0.067 hm2降低6.5%，較D5處理凈產值1 213.5 元/0.067 hm2提高16.8%；D3處理凈產值1 290.6元/0.067 hm2較D4處理單種玉米凈產值1 515.8 元/0.067 hm2降低14.9%，較D5單種馬鈴薯凈產值1 213.5元/0.067 hm2提高6.4%。

根據小區年平均產量結果計算小區年平均產值（見表6），然后進行多重比較，得出小區年平均產值多重比較結果（見表7），根據表5 分析結果，D1處理產值較其他處理達極顯著標準，D2、D3處理產值較其他處理不顯著。

表6 小區平均產量及產值Tab.6 Plot annual average output and output value

表7 小區年平均產值多重比較結果Tab.7 The result of multiple comparison of the average annual output value of the residential area

3 結論與討論

晉西北高寒山區日照充足，降雨量偏少，主要集中于每年的7 月—9 月，正常年份能夠滿足馬鈴薯、玉米的生長所需。玉米喜高溫，覆膜后生育期間≥10℃有效積溫可增加250℃～300℃，播種期可提前15～20 d，馬鈴薯耐低溫且喜陰，前期生長快，與玉米套種后可正常生長發育。馬鈴薯、玉米套種較馬鈴薯單作和玉米單作可充分提高對光照、積溫、降雨的利用率。張鵬[15]、周旭[16]晴研究表明，馬鈴薯套種玉米可延長作物共生期，提高作物光能利用率；王平義[17]研究表明馬鈴薯與玉米在二套二模式下經濟效益最高，這與本試驗研究結果一致。

本次試驗結果表明，馬鈴薯玉米套種宜選擇豐產性好、抗病性強的早熟品種，玉米宜選擇早熟、耐密低稈品種，為充分發揮套種優勢，種植時宜選擇南北行向為最佳。宋紅軍[18]、張炯[19]、王江俊[20]等研究認為對于馬鈴薯玉米套種，馬鈴薯品種盡量選擇抗逆、早熟、抗病品種，玉米根據當地氣候土壤條件選擇適宜的早熟或中晚熟品種，這與本試驗研究結果基本一致。

玉米覆膜后可以與馬鈴薯同期播種，但玉米出苗期比馬鈴薯早20 d 左右，所以在苗期利于玉米的生長發育，而馬鈴薯喜冷涼，在出苗期時也處于適宜生長環境下，經過增加馬鈴薯行距后，不會對馬鈴薯的生長發育造成影響。馬鈴薯的開花期也是塊莖形成期，高溫會影響馬鈴薯塊莖的形成，在套種模式下由于玉米株高是馬鈴薯株高的2～3 倍，可為馬鈴薯起到遮陰、降溫的效果，同時馬鈴薯的莖葉覆蓋地面，還可減少田間水分蒸發量，確保玉米正常發育水分需求。

本次試驗研究結果表明，選用玉米、馬鈴薯雙行套雙行2 m 帶型模式，玉米密度在4 800 株/0.067 hm2、馬鈴薯密度在3 700 株/0.067 hm2時，單位面積產量最高，效益最好；玉米密度在4 500 株/0.067 hm2、馬鈴薯密度在3 500 株/0.067 hm2時，單位面積產量及效益不佳；玉米密度在4 200株/0.067 hm2、馬鈴薯密度在3 300株/0.067 hm2時，單位面積產量及效益最差。