冀西北地區玉米-大豆帶狀復合種植鮮食玉米品種篩選

蔣超　謝世興　董曉旭　趙冰欣　劉雪玲　盧海博　趙海超　劉松濤　魏東　黃智鴻

摘要：為了篩選出適合冀西北玉米-大豆帶狀復合種植的鮮食玉米品種，以12個鮮食玉米品種為試驗材料，按照玉米、大豆行比2 ∶4間作，對照為鮮食玉米單作，研究供試玉米品種的農藝性狀、品質特性及經濟效益。農藝性狀方面，各品種苗期至收獲期葉面積指數為1.64～16.19。帶狀復合種植下苗期—拔節期—抽雄期各品種的LAI都呈增大的趨勢，且大部分品種拔節期至抽雄期為葉面積指數最快增長期。光合特性方面，12個鮮食玉米品種中萬糯1號、萬彩糯6號、彩糯1號、萬糯2018葉片的SPAD值、Pn、Tr和Gs較高，Ci較低，光合性能優于其他品種。品質特性方面，帶狀復合種植下各品種籽粒的可溶性糖含量在2.76%～22.27%之間，可溶性蛋白含量在4.96～7.64 mg/g之間，淀粉含量在20.51%～64.42%之間；單作鮮食玉米品種籽粒的可溶性糖含量在3.76%～16.41%之間，可溶性蛋白含量在 6.17～8.54 mg/g之間，淀粉含量在26.79%～70.56%之間。經濟效益方面，萬糯1號與萬糯 2018的復合種植產量與單作相近，且對應的土壤當量比（LER）分別為1.46、1.47，說明該模式下增產明顯。結果表明，鮮食玉米萬糯1號和萬糯2018這2個品種植株生產性能好，品質產量優，適宜作為鮮食玉米-大豆帶狀復合種植在冀西北地區推廣。

關鍵詞：鮮食玉米；大豆；帶狀復合種植；品種篩選

中圖分類號：S513.04；S344.3 文獻標志碼：A

文章編號：1002-1302（2024）09-0072-07

玉米大豆帶狀復合種植技術是通過創新種植農藝，充分利用土地資源、提高土地產出率的集約化農業技術［1］。其通過打破傳統的栽培方式，利用作物合理的行間比來實現資源的重新分配，利用作物種植在時間和空間上的合理配置，充分利用多種環境資源，大力發展玉米－大豆帶狀復合種植模式對于提高土地利用率，擴大大豆生產，實現玉米、大豆雙豐收等方面具有重要意義，同時進行帶狀輪作，有利于農業的可持續發展［2-5］。

目前，國內外學者對玉米-大豆間作栽培方法、增產效應進行了廣泛的理論基礎研究，主要集中在玉米-大豆間作復合群體的優化配置與產量產值狀況、生態環境變化等［6-11］。張曉娜等對玉米大豆間作模式的研究表明，間作有利于玉米干物質向果穗分配與積累，不利于大豆干物質向莢果分配與積累，但間作模式作物干物質積累量顯著高于單作模式［12-13］。王俊等研究認為，玉米大豆 2 ∶4 間作條件下，具有明顯的土地優勢和產量優勢［14］。

前人的研究主要集中于玉米或者大豆地上部分和地下部分生長狀況，以及行距配置是如何影響作物的生長和產量。缺少根據當地具體情況來篩選適宜的品種，冀西北張家口地區是我國鮮食玉米的主要生產、加工、繁育基地，選擇高產的鮮食玉米品種將促進當地經濟的發展和人們生活水平的提高。由于玉米品種的科學選擇是構建優異玉米-大豆間作復合群體技術的核心之一，因此本試驗以12種鮮食玉米為試驗材料，對不同鮮食玉米的品質進行綜合評價，以期篩選出最適合玉米-大豆帶狀復合種植模式下的鮮食玉米品種，進而對提高經濟效益有重要意義。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

供試鮮食玉米品種共12個，分別為彩糯1號、萬糯1號、萬彩糯6號、澳早60、萬糯11、萬糯2018、萬糯2000、萬糯12、甜玉米、L-1、L-2、白優1號。大豆品種為冀張豆1號。試驗材料均來源于河北省玉米產業技術體系團隊。

1.2 試驗設計

試驗在張家口市農業科學院試驗基地（115°05′E，40°06′N）進行，于2022年5月1日播種。種植模式采取鮮食玉米、大豆2 ∶4行種植模式，鮮食玉米與大豆寬窄行間套種植，帶寬270 cm，鮮食玉米種2行，行距為40 cm，大豆種植4行，行距為30 cm，鮮食玉米與大豆間距70 cm。對照為12個鮮食玉米品種單種，每個品種2行，行距為40 cm，用于與玉米大豆帶狀復合種植下鮮食玉米品種的產量和品質進行對比。試驗采用隨機排列，共24個處理，每個處理重復3次。試驗單粒播種，大豆株距8～ 10 cm，玉米株距10～ 14 cm。玉米施50 kg/667 m2玉米專用肥，大豆不施用氮肥。其他管理措施同大田。

1.3 測定項目與方法

1.3.1 鮮食玉米生理指標測定

記錄不同鮮食玉米品種的生育進程，全區50%以上植株達到標準記錄記載，并計算各品種生育期內有效積溫，氣象數據來源于張家口市氣象局。

苗期每個處理選取5株具有代表性的鮮食玉米掛牌標記，分別在苗期、拔節期、抽雄期和收獲期測定鮮食玉米的葉綠素含量（SPAD值）、葉面積指數（LAI）、光合指標，包括光合速率（Pn）、蒸騰速率（Tr）、胞間CO2濃度（Ci）、氣孔導度（Gs）。收獲期測定鮮食玉米穗位高，穗位高為植株根部到第一果穗著生節的高度。

1.3.2 鮮食玉米品質指標的測定

收獲期，各品種隨機采收果穗30枚，標記好后帶回實驗室，放于 -20 ℃ 冰箱中保存，用于食用品質各項指標測定，可溶性糖、淀粉含量的測定采用蒽酮比色法，可溶性蛋白含量采用考馬斯亮藍G-250法進行測定［15］。

1.3.3 果穗性狀

鮮食玉米采收期，每個品種取中間2行果穗，摘掉苞葉后稱鮮重，并計算鮮果穗產量（kg/hm2）。之后隨機取其中10穗，主要調查項目包括穗長、穗粗、穗行數、行粒數、禿尖長和百粒鮮重等指標。

1.3.4 大豆農藝性狀

測量大豆的株高、主莖分枝、主莖節數、莢長、單株莢數、百粒重及產量。

1.3.5 土地當量比

土地當量比（LER）是衡量間混作比單作增產程度的一項指標，LER為2種或2種以上作物間混作與相應單作產量比值的總和，通過計算各個模式及單作土地當量比來分析經濟效益最佳的模式。

LER=Yis/Yms+Yic/Ymc。（1）

式中：Yis和Yic分別代表間作系統的大豆、鮮食玉米產量，Yms和Ymc分別代表單作的大豆、鮮食玉米產量。LER＞1，為間作優勢；LER＜1，為間作劣勢。

1.4 數據分析

采用Office 2016對試驗中數據進行統計分析與整理，并利用SPSS 25.0進行差異顯著性分析、相關性分析。

2 結果與分析

2.1 鮮食玉米不同品種生育進程

由表1可知，12個鮮食玉米品種的生育期在 82～99 d之間，生育期內有效積溫在1 026.4～1 287.6 ℃·d 之間。各品種播種—出苗時間為 13～16 d，白優 1 號出苗最早，甜玉米出苗最晚；L-1 從拔節至抽雄僅需12 d，而萬糯2018和萬糯2000均需26 d；各品種吐絲—收獲時間在21～28 d之間。

2.2 帶狀復合種植下鮮食玉米不同品種的生理指標比較

2.2.1 帶狀復合種植與單作鮮食玉米品種葉面積指數比較

如圖1所示，鮮食玉米-大豆帶狀復合種植下苗期各品種的LAI在1.64～2.91之間，此時期白優 1號的LAI最大，萬糯1號次之，萬糯12最小；拔節期各品種的LAI在4.76～8.74之間，LAI最大的為萬糯1號；抽雄期各品種的LAI在5.92～16.19之間，此時期萬糯1號的LAI最大；收獲期各品種的LAI在5.58～13.75之間，萬彩糯6號的LAI最大，萬糯2018次之，甜玉米最小。帶狀復合種植下苗期—拔節期—抽雄期各品種的LAI都呈增大的趨勢，且大部分品種拔節期至抽雄期為葉面積指數最快增長期。抽雄期至收獲期各品種變化趨勢不一致，其中彩糯1號、萬糯1號、萬糯11、甜玉米和L-2等5個品種的LAI開始下降，其余品種依然呈上升趨勢。

單作鮮食玉米品種苗期各品種的LAI在 2.82～4.47之間，此時期澳早60的LAI最大，L-1次之，甜玉米最小；拔節期各品種的LAI在6.07～8.71之間，LAI最大的依然為白優1號；抽雄期各品種的LAI在6.24～13.18之間，此時期萬彩糯6號的LAI最大；收獲期各品種的LAI在5.24～19.14之間，萬糯12的LAI最大，萬彩糯6號次之，甜玉米最小。

2.2.2 帶狀復合種植與單作鮮食玉米品種的光合特性比較

葉片SPAD值、Pn、Tr、Ci和Gs是評價植物光合性能的重要指標。由圖2可知，帶狀復合種植苗期至收獲期各品種葉片SPAD值在41.47～55.17之間，單作鮮食玉米各品種苗期至收獲期葉片SPAD值在45.07～58.90之間。帶狀復合種植收獲期葉片SPAD值最大的品種為彩糯1號，其次為萬糯11、甜玉米、萬糯12，葉片SPAD值最小的品種為L-1。帶狀復合種植苗期—拔節期大部分品種的葉片SPAD值呈逐漸增大的趨勢，且拔節期—抽雄期增長幅度較大；抽雄期—收獲期萬糯1號、萬彩糯6號的葉片SPAD值開始下降，其余品種依然呈上升趨勢。12個鮮食玉米各生育時期葉片的Pn、Tr、Ci和Gs動態變化如圖3所示，整個生育期，各品種葉片的Pn在2.15～15.83 μmol/（m2·s）

之間，Tr在3.5～9.3 mmol/（m2·s）之間，Ci在 144.38～340.30 μmol/mol之間，Gs在0.21～0.67 mol/（m2·s） 之間。各鮮食玉米品種葉片的Pn在整個生育期呈先升高后下降的單峰曲線變化趨勢，苗期—拔節期葉片Pn逐漸升高，大多到抽雄期達到最大值，抽雄至收獲期葉片Pn開始下降。各品種葉片的Tr和Gs在拔節期達到最大值，拔節期之后開始下降。各品種葉片的Ci呈先下降后上升的變化趨勢，拔節期葉片的Ci最低，拔節期之后逐漸升高。12個鮮食玉米品種中萬糯1號、萬彩糯6號、彩糯1號、萬糯2018葉片的SPAD值、Pn、Tr和Gs較高，Ci較低，光合性能優于其他品種。

2.3 帶狀復合種植和單作不同鮮食玉米品種品質特性比較

2.3.1 帶狀復合種植和單作不同鮮食玉米品種籽粒可溶性糖含量的比較

由圖4可知，帶狀復合種植下各品種籽粒的可溶性糖含量在2.76%～22.27%之間，大小順序為L-1＞萬糯12＞彩糯1號＞萬糯2018＞萬彩糯6號＞萬糯1號＞澳早 60＞萬糯11＞甜玉米＞白優1號＞萬糯2000＞L-2，12個鮮食玉米品種中，L-1籽粒的可溶性糖含量最高，與其他品種存在顯著性差異（P＜0.05，下同）。對照各品種的可溶性糖含量在3.76%～16.41%之間，可溶性糖含量最高的品種依然是L-1，與其他品種呈顯著性差異。

2.3.2 帶狀復合種植和單作不同鮮食玉米品種可溶性蛋白含量的比較

由圖5可知， 帶狀復合種植下不同鮮食玉米品種籽粒可溶性蛋白含量在 4.96～7.64 mg/g之間，大小順序為萬糯 11＞萬糯1號＞澳早60＞萬糯2018＞白優1號＞甜玉米＞萬彩糯6號＞萬糯12＞彩糯1號＞L-1＞L-2＞萬糯2000，不同品種間籽粒可溶性蛋白含量存在差異。單作不同鮮食玉米品種籽粒可溶性蛋白含量在6.17～8.54 mg/g之間，其中可溶性蛋白含量最高的品種為萬糯11，與其他品種存在顯著性差異。

2.3.3 帶狀復合種植與單作不同鮮食玉米品種籽粒淀粉含量的比較

由圖6可知，帶狀復合種植各品種籽粒的淀粉含量在20.51%～64.42%之間，大小順序為萬糯1號＞萬糯2018＞彩糯1號＞澳早60＞萬彩糯6號＞L-2＞萬糯2000＞甜玉米＞白優1號＞萬糯11＞萬糯12＞L-1，淀粉含量最高的為萬糯1號，與其他品種間存在顯著差異。單作玉米品種的淀粉含量在26.79%～70.56%之間， 含量最高的品種為萬糯2000，高達70.56%，不同品種之間存在顯著性差異。

2.4 不同鮮食玉米品種果穗產量

由表2可知，12個鮮食玉米品種的穗長在18.83～25.33 cm之間，萬彩糯6號的穗最長，白優1號的穗最短；穗粗在4.17～5.07 cm之間，其中萬糯1號的穗最粗；穗行數在13～21行之間，萬糯1號的穗行數最多，甜玉米的穗行數最少，15行左右的品種占比最大；行粒數在33.33～52.00粒/行之間，不同品種間行粒數存在差異，萬彩糯6號的行粒數較多；百粒鮮重在24.00～45.12 g之間，其中萬糯1號的較大；萬糯1號、萬彩糯6號、澳早60、萬糯2018、萬糯2000這5個品種沒有禿尖，其余品種的禿尖長在.93～1.97 cm之間。

由表3可知，帶狀復合種植下各品種產量在 9 000～15 000 kg/hm2之間，其中萬糯1號產量最高，其次為萬糯2018，產量最低的品種為甜玉米。單作中各品種產量在10 634.50～16 786.27 kg/hm2之間，產量最高的品種為萬彩糯6號。不同玉米品種的果穗產量之間存在顯著差異，且帶狀復合種植模式下玉米果穗產量均低于對照。

2.5 不同小區大豆產量

由圖7可知，12個小區大豆產量在1 438.50～1 491.00 kg/hm2 之間，不同小區間產量存在顯著性差異，其中種植萬糯1號玉米的小區大豆產量最高。大豆單作產量為2 587.50 kg/hm2。

2.6 帶狀復合種植下經濟效益分析

與玉米和大豆的單作模式作對照，玉米－大豆帶狀復合種植模式下部分帶狀復合種植下鮮食玉米品種較單作相比產量明顯降低，其中萬糯1號與萬糯2018的產量較高，且與單作相近。對應的土壤當量比（LER）分別為1.46、1.47，均大于1，說明該模式下增產明顯［16］。總體看，玉米－大豆帶狀復合種植增加了玉米光合特性，提高了復種指數和土地產出率。

3 討論與結論

3.1 帶狀復合種植下不同鮮食玉米品種的生育期及生產性能分析

光照是影響植物生長發育的重要環境因子之一，光合作用也是影響作物產量的決定因素［17-18］。Eskandari等的研究表明，不同模式對生物量影響的主要原因是光環境的變化，還指出復合種植提高了作物光合有效輻射截獲以及養分吸收［19-20］；Baumann等的研究表明，復合種植可以提高弱競爭作物的光能截獲，并有助于抑制雜草生長［21］；焦念元等研究了玉米和花生功能葉光合作用的光響應，結果表明復合種植提高了玉米和花生對于強弱光的利用率，可顯著增產［22］。本次試驗中，12個鮮食玉米品種中萬糯1號、萬彩糯6號、彩糯1號、萬糯2018葉片的SPAD值、Pn、Tr和Gs較高，Ci較低，光合性能優于其他品種。

3.2 帶狀復合種植下鮮食玉米品質特性分析

前人的研究表明，乳熟期鮮食玉米的可溶性總糖含量最高。灌漿前期可溶性糖含量不斷上升，隨著成熟度的提高，乳熟期由于光合作用胚乳發育并開始貯藏大量營養物質，可溶性糖作為主要營養物質轉化為淀粉貯存于種子，因此可溶性總糖含量又呈下降趨勢［23-26］。甜玉米的食用口感與甜度呈極顯著正相關，因此要在可溶性總糖含量達到最高時采收才能保證最好的口感［27-29］。本次試驗的12個鮮食玉米品種可溶性糖含量大小順序為L-1＞萬糯12＞彩糯1號＞萬糯2018＞萬彩糯6號＞萬糯1號＞澳早60＞萬糯11＞甜玉米＞白優1號＞萬糯2000＞L-2。

前人的研究表明，鮮食玉米籽粒蛋白質含量的變化趨勢是：灌漿初期較高，隨籽粒灌漿進程的延長，蛋白質含量的下降速率初期較快，中后期下降逐漸變慢［30］。鮮食玉米的食味品質與籽粒蛋白質含量呈顯著正相關，籽粒蛋白質含量隨采收期時間的延長呈顯著下降的趨勢，因此，越早采收鮮食玉米的蛋白含量越高，營養品質及食味品質越高［31］。本次試驗中蛋白質含量大小順序為萬糯11＞萬糯1號＞澳早60＞萬糯2018＞白優1號＞甜玉米＞萬彩糯6號＞萬糯12＞彩糯1號＞L-1＞L-2＞萬糯2000。

綜上所述，鮮食玉米萬糯1號和萬糯2018這2個品種植株生產性能好，品質產量優，適宜作為鮮食玉米-大豆帶狀復合種植在冀西北地區推廣種植。

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收稿日期：2023-07-19

基金項目：河北省現代農業產業技術體系項目

（編號：HBCT2023020202）；河北省創新能力提升計劃（編號：20526401D）；張家口市科技局項目（編號：2311025C）。

作者簡介：蔣 超（1999—），男，河北張家口人，碩士研究生，研究方向為作物高產栽培。E-mail：18031357308@163.com。

通信作者：黃智鴻，博士，研究員，主要從事作物高產栽培研究。E-mail：hbnuhzh@163.com。