136-146草 业 科 学第 38 卷第 1 期1/2021PRATACULTURAL SCIENCE Vol.38, No.1
DOI: 10.11829/j.issn.1001-0629.2020-0221
陈远学，彭丹丹，胡斐，胡月秋，白世豪，徐开未. 玉米不同株型及种植密度对间作大豆产量和养分吸收利用的影响. 草业科学, 2021, 38(1): 136-146.
CHEN Y X, PENG D D, HU F, HU Y Q, BAI S H, XU K W. Effects of different plant types and planting densities of maize on the yield, nutrient uptake, and utilization of intercropped soybean. Pratacultural Science, 2021, 38(1): 136-146.
玉米不同株型及种植密度对间作大豆
产量和养分吸收利用的影响
陈远学，彭丹丹，胡 斐，胡月秋，白世豪，徐开未
（四川农业大学资源学院，四川 成都 611130）
摘要：种植密度是影响间作体系产量潜力发挥的一个重要因素。为明确不同株型玉米(Zea mays)与大豆(
Glycine max)间作搭配的适宜种植密度，本研究以紧凑型‘登海605’(DH605)和平展型‘川单428’(CD428)玉米及辽鲜一号菜用毛豆为试材，在同一施肥水平下，设置4个玉米种植密度(45 000、52 500、60 000和67 500株·hm−2)，研究玉米不同株型和密度对间作大豆地上部干物质积累、氮磷钾养分吸收及利用、产量和产量构成及群体产量的影响。结果表明，随玉米种植密度的增加，间作大豆各时期地上部干物质积累量、产量、单株荚数、鲜百粒重、地上部氮磷钾积累量和氮磷钾偏生产力均显著降低(P < 0.05)。相同密度下，与CD428间作的大豆产量、生物量、氮磷钾积累量均低于与DH605间作大豆。综合群体产量分析，认为适合紧凑型DH605玉米间作大豆的种植密度为60 000株·hm−2，适宜平展型CD428玉米间作大豆的种植密度为52 500株·hm−2。
melodia关键词：玉米株型；密度；大豆；间作；干物质积累；产量；养分吸收利用
文献标志码：A 文章编号：1001-0629(2021)01-0136-11
Effects of different plant types and planting densities of maize on the yield,
nutrient uptake, and utilization of intercropped soybean
CHEN Yuanxue, PENG Dandan, HU Fei, HU Yueqiu, BAI Shihao, XU Kaiwei
(College of Resource, Sichuan Agricultural University, Chengdu 611130, Sichuan, China)
Abstract: Planting density is an important factor affecting the yield potential of intercropping systems. To determine the suitable planting densities for different maize plant types intercropped with soybean, a field experiment was conducted on four planting densities (45 000, 52 500, 60 000, and 67 500 plant·ha–1) of maize in the intercropping system at same fertilization level, using the pact-type “Denghai 605” (DH605) and flat-type variety “Chuandan 428” (CD428) and fresh soybean as materials. The effects of different plant types and planting densities of maize on aboveground dry matter accumulation, yield, yield components, nutrient uptake, and utilization of soybean were studied. The results showed that both the aboveground dry matter accumulation of different growth periods, yield, number of pods per plant, 100-grain weight, nutrient accumulation, and the partial fertilizer productivity of intercropped soybean were significantly reduced with increasing maize planting density. The effects of CD428 on intercropped soybean were higher than tho of DH605 at the same planting density. A combination of yields of the maize-soybean complex population could be given better consideration
收稿日期：2020-04-24 接受日期：2020-09-18
基金项目：国家重点研发计划项目(2016YFD0300300)；国家现代农业玉米产业技术体系项目(CARS-02-04)
第一作者：陈远学(1971-)男，重庆开州人，教授，博士，研究方向为植物营养与养分管理。E-mail: ******************
共同第一作者：彭丹丹(1992-)，女，陕西汉中人，讲师，硕士，研究方向为植物生理与分子生物学。E-mail: **********************
通信作者：徐开未(1970-)，女，四川泸州人，教授，博士，研究方向为环境微生物学。E-mail: *************
with the cultivar DH605 at 60 000 plant·ha–1 planting density intercropped with soybean, and the cultivar CD428 at 52 500 plant·ha–1 planting density intercropped with soybean.
Keywords: maize plant types; density; soybean; intercropping; dry matter accumulation; yield; nutrient uptake and utilization Corresponding author: XU Kaiwei E-mail: *************
间作是我国传统农业中一种被广泛应用的栽培方法，不仅具有提高土地复种指数，增强农田生态系统的稳定性[1-2]、促进植物光合作用[3]、抑制杂草生长[4]等特点，同时间作体系中作物间通过种间互补在时间和空间上提高资源的利用效率，具有实现作物增产和养分高效利用的优势[5-6]。玉米( Zea mays )||大豆( Glycine max )间作作为典型的禾本科与豆科间作复合种植模式之一，是西南丘陵地区特殊生态环境和农业种植结构下应用普遍且较为理想的高产种植搭配。
种间互补是间作优势发挥的重要因素，种植密度对间作系统组分竞争动态具有重要的影响。适宜的密度范围内，间作作物的互补优势会随着密度的增加而增强。已有研究发现，玉米||大豆间作体系内玉米相较于大豆为优势作物，随种植密度的增加间作优势增强，密度适中时玉米对大豆的影响较弱，有利于间作群体的生长和产量潜力的发挥[7-8]，这说明玉米和大豆间存在互作效应，适宜的玉米和大豆密度组合是获得群体高产的前提[9-10]。间作系统中通过不同的行株距配置可以降低玉米的竞争优势，同时提升大豆的竞争力，间作优势得以显著提高[11]，例如在广西地区的玉米||大豆间作体系中，当行株距相同时半紧凑型玉米较平展型玉米更有利于群体增产潜力的发挥[12]，较大幅宽和紧凑型玉米搭配更有利于实现套作大豆的高产[13]。因此，合理的田间配置搭配适宜的种植密度，对于降低玉米对大豆的影响效应、实现资源高效利用和提高群体产量具有现实的意义。
研究大豆的养分积累和分配规律是提高其产量和干物质积累、改善品质、提高养分利用效率的基础，而不同的生长环境下大豆同化物的积累和分配具有很大的差异[14]。间/套作体系下，由于玉米遮阴使大豆生长环境的光、温和水等微环境发生明显改变。研究发现，随玉米株型的扩展，大豆冠层的光合有效辐射和温度逐渐下降，湿度逐渐上升[15]，从而导致了紧凑型玉米下大豆地上部的总氮素积累、蛋白质含量、产量和单株有效荚数显著高于其他株型的玉米[16]。因此，与其他玉米株型相比，紧凑型玉米能改善大豆的光胁迫程度，从而能更加有效地调控大豆的干物质积累、转运和分配，提高大豆的产量[17-18]。
然而已有研究多集中于玉米株型或种植密度对大豆光合特性、干物质积累及产量的影响差异等方面，而对大豆的养分吸收利用研究较少，同时关于不同玉米株型和种植密度组合下间作大豆的养分吸收与利用、干物质积累与分配、产量与产量构成及群体产量的响应规律尚缺乏系统性的研究。以四川为代表的西南地区，属于典型的亚热带季风性气候，每年的4月 − 8月多为阴雨和寡照天气，而该时期正值菜豆的生长期，间作密度过大引起遮阴效应增强不利于大豆的营养生长，导致产量降低。所以，本研究以间作体系中的菜豆为对象，分析不同玉米株型和种植密度对春大豆产量形成、干物质积累、养分吸收及利用效率的影响规律，以期筛选出适宜不同株型玉米||大豆间作搭配的种植密度，进一步完善玉米||大豆间作的种植技术，为西南地区春玉米||春大豆间作体系的高产高效栽培提供理论依据和技术支撑。
walnut creek
hkj1 材料与方法
1.1 供试材料
供试玉米(Zea mays)两个品种分别为登海605 (DH605)，材料来源于山东登海种业股份有限公司，属于紧凑型品种；川单428 (CD428)，材料来源于四川农业大学玉米研究所，为稀植型品种。大豆(Glycine max)选用辽鲜一号毛豆，种子来源于辽宁省农业科学院作物所。
1.2 试验地概况
试验于2016年4月 − 8月在四川农业大学现代农业研发基地(103°38′ E，30°33′ N)进行，属四川盆地亚热带湿润季风气候，海拔高度为510 m，雨量充沛，常年平均降水量为1 012.4 mm，日照偏少，年
口罩英文第 1 期陈远学 等：玉米不同株型及种植密度对间作大豆产量和养分吸收利用的影响137
平均日照时数为1 161.5 h，无霜期较长，年平均气温15.9 ℃，试验生育季内总降水量为656.3 mm。试验地土壤类型为水稻土，土壤质地为粘质壤土，耕层土壤有机质含量26.30 g·kg−1，全氮含量1.45 g·kg−1，碱解氮含量119.0 mg·kg−1，有效磷含量32.47 mg·kg−1，速效钾含量97.30 mg·kg−1。
1.3 试验设计与田间管理
玉米设45 000、52 500、60 000和67 500株·hm−2，4个种植密度水平，分别用D1、D2、D3、D4表示。主区为不同玉米株型，副区为种植密度，主区和副区均采用随机区组排列，每个处理设3次重复，小区面积为24 m2(6 m × 4 m)，各小区间距1 m。大豆与玉米按1 ꞉ 1进行间作。
玉米为育苗移栽，大豆为种子直播。玉米于4月5日进行肥团育苗，4月13日移栽，每窝栽壮苗2株，玉米行距为1 m，各种植密度下玉米对应的株间距分别为D1：44.5 cm; D2：38.1 cm; D3：33.3 cm; D4：29.6 cm；玉米移栽时随即在两行玉米中间播种大豆，每窝留2苗，株间距固定为30 cm，大豆与玉米的行距间隔为50 cm。试验施用氮肥为尿素(含氮量46%)，施用总量为240 kg·hm−2，磷肥 (P2O5，
含磷量12%)和钾肥(K2O，含钾量51%)施用总量分别为90和120 kg·hm−2。玉米移苗时施用30% (72 kg·hm−2)的氮肥和全部的磷、钾肥施作基肥，在玉米拔节期和大喇叭口期分别施用30% (72 kg·hm−2)和40% (96 kg·hm−2)的氮肥于玉米株旁作追肥处理，大豆不施肥。其他管理水平同当地的田间管理水平一致。玉米于8月6日收获，毛豆于7月10日收获鲜产。
即兴演讲题目1.4 测定指标与方法
样品的采集：在大豆的分枝期、盛花期和收获期每小区随机选取长势均匀的6株分茎、叶、叶柄、荚壳和籽粒5个部分于105 ℃杀青30 min，75 ℃烘干至恒重。称取各部位的干重后，所有样品粉碎过筛用于氮磷钾含量的测定。
产量及其构成因素的测定：在大豆的鼓粒末期(鲜毛豆收获期)取每小区中间的2行进行实收测产，并随机选取10株考种，测单株分枝数、单株荚数和鲜百粒重。
氮磷钾含量的测定：各部位样品经H2O2-H2SO4法消煮，用凯氏定氮仪测定氮含量，钒钼黄比色法测定磷含量，火焰光度计法测定钾含量。
相关参数计算公式如下[19]：
∑
地上部总吸氮(磷/钾)量(kg·hm−2) = 地上部各器官生物量 × 各器官含氮(磷/钾)量；
氮(磷/钾)收获指数 = 籽粒吸氮(磷/钾)量/地上部总吸氮(磷/钾)量 × 100%；
氮(磷/钾)肥偏生产力(kg·kg−1) = 籽粒产量/施氮(磷/钾)量。
1.5 数据处理与统计分析
采用Microsoft Excel 2016对试验数据进行统计与作图表，采用SPSS 18.0对数据进行方差分析，并对产量及产量构成、干物质积累和分配、氮(磷/钾)养分利用效率指标数据进行双因素方差分析多重比较；差异显著性检验及双因素方差分析多重比较采用LSD法。
2 结果与分析
2.1 间作体系下大豆产量及产量构成因素
玉米不同种植密度对间作大豆的产量有显著影响(P < 0.01) (表1)。大豆的产量均随玉米密度的增高而降低。其中，与DH605玉米间作时，与D1密度相比，大豆产量在D2、D3和D4密度下分别减产了7.46%、21.17%和27.93%，D1、D2显著高于D3、D4密度(P < 0.05)；与CD428玉米间作时，大豆产量在D2、D3和D4密度分别较D1密度减产9.64%、10.02%和27.80%，D1与D4密度间差异显著(P < 0.
05)。从产量构成因素来看，间作体系下大豆的单株荚数和鲜百粒重与其产量的变化规律一致，大豆单株分枝数虽与其产量也有相似的变化趋势，但不同密度间差异未达到显著水平(P > 0.05)。
2.2 间作体系下大豆的干物质积累和分配
间作体系下大豆的群体干物质积累量随生育时期的推进增长幅度逐渐加大，花后干物质积累量较花前平均增加了约3倍。玉米不同株型和种植密度分别对间作体系下大豆的盛花期和收获期以及花后干物质积累量均影响显著(P < 0.01)，同时玉米密度对分枝期大豆的干物质积累也有显著的影响，表现为3个时期大豆的群体干物质积累量均随玉米密度的增加逐渐降低，其中，与DH605玉米间作时，收获期大豆的干物质积累在D2、D3和D4密度下分别
138草 业 科 学第 38 卷
较D 1密度降低了5.87%、15.39%和23.56%，D 1与D 3、D 4间差异达显著水平(P < 0.05)；与CD428玉米间作时，大豆干物质积累量在分枝期和盛花期受玉米密度的影响并不显著，到收获期才表现出显著的差异，与D 1密度相比，收获期D 2、D 3和D 4密度下分别降低了10.91%、18.52%和31.13%。不同玉米株
型下大豆的花后干物质积累量均随玉米密度的升高显著降低；但其花后干物质贡献率却表现各异，与
DH605玉米间作时，大豆的花后干物质贡献率随玉米密度的升高显著升高，而与CD428玉米间作时，大豆的花后干物质贡献率却随玉米密度的升高而显著降低(表2)。
表 2 间作体系下大豆干物质积累的变化
Table 2 Changes in soybean dry matter accumulation in the intercropping system
nba的意思玉米品种Maize cultivar 密度Planting density 干物质积累量 Amount of dry matter accumulation/(kg·hm −2
)花后干物质积累量ADMA/(kg·hm −2
)花后干物质贡献率
CDMA/%分枝期Branching period 盛花期Flowering period 收获期
Harvesting period DH605
D 1210.64 ± 12.79a 398.97 ± 26.16a 1 325.30 ± 53.81a 926.34 ± 30.98a 69.87 ± 0.93b D 2191.17 ± 11.94ab 370.47 ± 6.01a 1 247.46 ± 73.73ab 876.99 ± 79.18ab 70.22 ± 2.14b D 3173.37 ± 16.36b 321.93 ± 8.50b 1 121.39 ± 66.91bc 799.46 ± 58.74bc 71.25 ± 1.04ab D 4
171.28 ± 6.11b 269.89 ± 30.41c 1 013.06 ± 28.38c 743.18 ± 29.11c 73.37 ± 0.12a CD428
D 1191.24 ± 10.30a 313.16 ± 24.24a 1 180.94 ± 85.09a 867.79 ± 80.65a 73.42 ± 2.23a D 2196.70 ± 6.23a 301.96 ± 29.83a 1 052.13 ± 48.39b 750.17 ± 76.98b 71.18 ± 4.04a D 3173.66 ± 10.93a 300.91 ± 27.59a 962.22 ± 58.50b 661.30 ± 44.76b 68.73 ± 2.19ab D 4
182.04 ± 19.92a
289.83 ± 27.61a
813.33 ± 4.33c
523.50 ± 26.34c
64.37 ± 3.32b
软件工程师就业前景品种 Cultivar (C)ns ******ns 密度 Planting density (D)
********ns C × D
ns
ns
ns
ns
**
ADMA: Amount of dry matter accumulated after anthesis; CPDMA: Contribution rate of dry matter after anthesis.
表 1 间作体系下大豆产量及产量构成因素的变化
Table 1 Changes in soybean yield and yield components in the intercropping system
玉米品种Maize cultivar 密度Planting density 大豆产量Soybean yield/
(kg·hm −2
)单株分枝数Branch number per plant/g 单株荚数Pod number per plant 鲜百粒重Fresh 100-grain weight/g 减产率Rate of reduction/%
DH605D 1
2 461.81 ± 56.97a 3.44 ± 0.92a 21.8
3 ± 2.19a 71.21 ± 0.22a −D 22 278.1
4 ± 82.43a 3.06 ± 0.25a 19.56 ± 1.30a 69.51 ± 0.34a 7.46D 31 940.7
5 ± 90.87b 2.78 ± 0.79a 17.22 ± 0.51b 65.98 ± 1.55b 21.17D 4
四六级成绩什么时候出2021
1 774.31 ± 98.88b 2.83 ± 0.60a 16.33 ± 1.17b 64.6
2 ± 2.44b 27.93CD428
D 12 329.07 ± 34.19a 3.33 ± 0.17a 19.78 ± 0.77a 69.56 ± 1.67a −D 22 104.44 ± 135.10ab 2.83 ± 0.33a 19.11 ± 1.36ab 67.07 ± 2.28ab 9.64D 32 095.80 ± 276.59ab 2.94 ± 1.06a 17.72 ± 0.94ab 65.90 ± 0.91ab 10.02D 4
1 681.68 ± 206.99b
2.72 ± 0.82a
15.06 ± 2.58b
63.31 ± 3.28b
27.80
品种 Cultivar (C)ns ns ns ns 密度 Planting density (D)
**ns ****C × D
ns
ns
ns
ns
不同小写字母表示同一种玉米下间作大豆的产量及产量构成因素在不同密度间差异显著(P < 0.05)；“ns”和“**”分别表示差异不显著(P > 0.05)和在P < 0.01水平差异显著；下同。
Different lowerca letters indicate significant difference between the different densities for yield and yield components of intercropped soybean under the same type of maize at the 0.05 level; “ns” and “**” means not significant difference and significant differences at the 0.01 level, respectively; this is applicable for the following tables as well.
第 1 期陈远学 等：玉米不同株型及种植密度对间作大豆产量和养分吸收利用的影响139
随生育时期的推进，间作体系下大豆各器官干物质分配比例发生明显变化(表3)。分枝期时两种玉米下大豆叶中的干物质分配比例较多，约为茎的2.5倍；盛花期时，叶中的干物质向茎转移，此时叶中干物质分配比为茎的1.6倍；盛花期后茎、叶和叶柄的干物质逐渐向荚壳和籽粒中转移，荚壳和籽粒器官的物质分配比例上升，到收获期时分配到荚壳和籽粒中的干物质比分别占总量的23%和40%左
表 3 不同时期间作体系下大豆干物质分配状况
Table 3 Dry matter distribution of soybean in the intercropping system during different periods
玉米品种Maize cultivar
密度
Plant
density
物质分配比例 Dry matter distribution ratio/%
分枝期 Branching period盛花期 Flowering period 茎 Stalk叶 Leaf叶柄 Petiole茎 Stalk叶 Leaf叶柄 Petiole
DH605D124.54 ± 1.51a63.53 ± 0.52a12.32 ± 0.20a33.70 ± 2.73a52.64 ± 2.35a13.66 ± 0.46a D224.31 ± 0.55a62.86 ± 0.43a12.83 ± 0.17a34.73 ± 1.42a54.99 ± 0.81a11.59 ± 2.35a
D322.84 ± 0.54a64.34 ± 1.88a12.82 ± 1.35a33.06 ± 4.09a55.04 ± 3.27a11.89 ± 0.87a
generalmills
D423.70 ± 0.71a62.53 ± 1.09a13.76 ± 0.93a29.99 ± 2.27a56.03 ± 2.66a13.68 ± 0.65a CD428D126.06 ± 1.65a60.83 ± 1.59a13.11 ± 0.23a34.68 ± 1.56a50.87 ± 1.91a14.45 ± 0.42a D225.79 ± 1.30a61.74 ± 1.87a12.47 ± 1.42a32.96 ± 3.49a52.24 ± 4.80a14.79 ± 1.40a
D325.08 ± 1.28a62.55 ± 1.42a12.37 ± 0.35a31.61 ± 1.88a54.79 ± 1.76a13.60 ± 0.26a
D425.31 ± 0.96a62.57 ± 1.26a12.12 ± 0.83a32.09 ± 1.20a53.72 ± 1.41a14.18 ± 0.42a 品种 Cultivar (C)**ns ns ns ns**
密度 Planting density (D)ns ns ns ns ns ns
C ×
D ns ns ns ns ns ns
玉米品种Maize cultivar
密度
Plant density
收获期 Harvesting period
茎 Stalk叶 Leaf叶柄 Petiole荚壳 Pod籽粒 Grain
DH605D19.96 ± 0.37a21.78 ±0.84a 6.28 ± 0.68ab23.40 ± 0.97a38.58 ± 0.19a
D210.64 ± 0.67a20.01 ± 1.25ab 6.53 ± 0.39a22.73 ± 0.61a40.10 ± 1.65a
D39.96 ± 0.74a19.05 ± 1.16b 5.54 ± 0.33bc23.97 ± 0.23a41.49 ± 2.31a
D411.66 ± 1.61a18.70 ± 1.75b 5.40 ± 0.20c24.12 ± 1.18a40.11 ± 2.48a CD428D110.17 ±1.09b19.27 ±1.66a 5.40 ± 0.17a22.80 ±0.78a42.36 ±1.09a
D210.66 ± 1.13b19.62 ± 2.23a 5.50 ± 1.34a23.09 ± 1.54a41.13 ± 3.12ab
D312.13 ± 2.31ab21.74 ± 0.56a 6.13 ± 0.32a21.26 ± 0.21a38.74 ± 2.45ab
D413.5 ± 0.39a21.03 ± 1.40a 5.92 ± 0.83a22.60 ± 1.44a36.94 ± 3.36b 品种 Cultivar (C)*ns ns ns*密度 Planting density (D)*ns ns ns ns
C ×
D ns**ns ns ns
不同小写字母表示同一玉米品种下间作大豆同一器官的干物质分配比在不同密度间差异显著(P < 0.05)；“ns”、“**”和“*”分别表示差异不显著(P > 0.05)和在0.01及0.05水平差异显著。
Different lowerca letters indicate significant difference between the different densities for dry matter distribution ratio in the same organ of intercropped soybean under the same type of maize at the 0.05 level; “ns” and “**” and “*” means not significant difference, and significant differences at 0.01 and 0.05 levels, respectively.
140草 业 科 学第 38 卷
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