不同玉米花生間作模式對系統(tǒng)產(chǎn)量及土地當量比的影響

孟維偉+高華鑫+張正+夏海勇+劉靈艷+郭峰+李宗新+萬書波

摘 要：為進一步明確以穩(wěn)定玉米產(chǎn)量為目的的不同玉米花生間作模式對間作體系產(chǎn)量、產(chǎn)量構成和土地利用效率的影響，于2013-2014年連續(xù)兩年通過設置玉米單作、花生單作、玉米花生帶狀復合種植（行比分別為2∶3、2∶4、3∶3、3∶4）6種種植模式，研究不同間作模式對玉米、花生產(chǎn)量及其產(chǎn)量構成因素、土地當量比的影響。結(jié)果表明：間作玉米凈面積上產(chǎn)量隨凈面積上穗數(shù)的增加而顯著增加，穗粒數(shù)和百粒重則呈下降趨勢；玉米花生2∶4模式凈面積上玉米公頃穗數(shù)和產(chǎn)量最高，其間作花生產(chǎn)量最高，是該試驗條件下最有利于花生產(chǎn)量提高的一種間作模式；各間作模式土地當量比均大于1，表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量優(yōu)勢；玉米花生3∶4模式系統(tǒng)產(chǎn)量最高，2013、2014年分別達到8 367.0、10 432.5 kg/hm 均高于同年玉米單作對照和其它間作模式系統(tǒng)產(chǎn)量，其間作玉米、花生產(chǎn)量較高，獲得最大土地當量比和系統(tǒng)產(chǎn)量，土地利用效率提高15%、21%，是一種較為理想的穩(wěn)糧增油的種植方式。

關鍵詞：玉米花生間作；系統(tǒng)產(chǎn)量；產(chǎn)量構成；土地當量比

中圖分類號：S344.2+S513+S565.2文獻標識號：A文章編號：1001-4942（2016）12-0032-05

Abstract In order to clear the effects of different maize-peanut intercropping modes on system yield and its components and land use efficiency， a two-year field experiment was conducted from 2013 to 2014 in North China. In the experiment， six cropping patterns were designed including maize monoculture， peanut monoculture， maize-peanut intercropping planting with row ratio as 2∶3， 2∶4， 3∶3 and 3∶4 respectively， and their effects on crop yield， yield components and land equivalent ratio were analyzed. The results showed that the maize yield on net area of intercropping pattern increased significantly with ear number per hectare increasing， while the grain number per spike and 100-grain weight decreased. The intercropping mode of maize and peanut at the ratio of 2∶4 obtained the highest maize ear number per hectare and yield on net area and the intercropping peanut yield， so it was the most conducive to the intercropping peanut yield increase under the experimental conditions. The land equivalent ratios of these intercropping modes were all greater than 1， which showed the obvious advantage on yield. The intercropping of maize and peanut at the ratio of 3∶4 obtained the highest system yield， which was 8 367.0 kg/hm2 in 2013 and 10 432.5 kg/hm2 in 2014； this intercropping pattern had advantages on maize and peanut yield， system yield， land equivalent ratio and the land use efficiency which increased 15%～21%， so it is the ideal cultivation pattern for stabilizing crop yield and increasing oil production.

Keywords Maize-peanut intercropping； System yield； Yield components； Land equivalent ratio

隨著經(jīng)濟發(fā)展和人民生活水平提高，我國城鄉(xiāng)居民對食用植物油的消費量顯著增加，我國油脂供需缺口日益擴大?；ㄉc其它傳統(tǒng)的油料作物相比，具有增產(chǎn)潛力大、出油率高、經(jīng)濟效益好、營養(yǎng)價值高和種植適應性強等優(yōu)勢，是我國重要的油料作物、經(jīng)濟作物和出口創(chuàng)匯作物，常年種植面積在500萬公頃左右，總產(chǎn)量近1 500萬噸，約占油料作物總產(chǎn)量的50%，出口量占世界花生貿(mào)易總量的40%以上。因此，大力發(fā)展花生生產(chǎn)對于穩(wěn)定中國油料產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義[1]。玉米是我國三大主糧作物之一，對農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展和保障糧食安全的意義重大。2003 年以來我國玉米生產(chǎn)實現(xiàn)了九連增，總產(chǎn)量連創(chuàng)歷史最高水平，但由于需求持續(xù)增長，自 2010 年開始我國由玉米凈出口轉(zhuǎn)為凈進口，且凈進口量不斷增加，糧食安全形勢嚴峻[2]。在我國糧食安全、油脂安全日漸嚴峻的形勢下，糧油爭地矛盾逐漸激化，在無法增加耕地面積的前提下，如何同步發(fā)展糧油產(chǎn)業(yè)成為當前我國亟需解決的矛盾。

間套作是一種在時間和空間上實現(xiàn)種植集約化的栽培方式，能提高光能、土壤養(yǎng)分和水分的利用率，提高單位面積土地的產(chǎn)出效率[3]，在不擴大土地面積的前提下，間套作可顯著提高糧食產(chǎn)量20%～50%[4]，是我國現(xiàn)有耕地面積上保障糧食安全的有力措施[5]。玉米花生間作是近年來我國黃淮海地區(qū)及花生集中產(chǎn)區(qū)發(fā)展較快的一種間作模式。原因可能是：這種種植方式可以改善花生鐵營養(yǎng)和田間小氣候，可以通過提高玉米對強光和花生對弱光的吸收利用能力而實現(xiàn)對光的分層、立體高效利用[6-10]，可以在保障糧食穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的同時減輕花生因栽培水平低、連作面積逐年增加[11，12]造成的影響。

前人對玉米花生間作研究多為窄播幅設計，不利于機械化作業(yè)[9，13]或為盆栽條件下進行，與生產(chǎn)脫節(jié)[7]。本試驗以“穩(wěn)糧增油”為目標，結(jié)合生產(chǎn)實踐和農(nóng)技配套，設置不同玉米花生行比，研究不同間作模式對玉米和花生產(chǎn)量、產(chǎn)量構成因素和土地當量比的影響，探索一種適合試驗區(qū)域的促進間作群體內(nèi)資源競爭矛盾最小化、綜合效益最大化的玉米花生間作穩(wěn)糧增油增效最佳配置模式，為實現(xiàn)糧油均衡生產(chǎn)提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與設計

試驗于2013、2014年在山東省農(nóng)業(yè)科學院作物研究所濟南試驗農(nóng)場進行。供試玉米品種為魯單818，花生品種為花育25。耕層土壤有機質(zhì)含量為1.25%，堿解氮 67.3 mg/kg，速效磷 13.77 mg/kg，速效鉀 131.2 mg/kg。

試驗共設6種種植模式：玉米單作（SM）；花生單作（SP）；玉米花生帶狀復合種植，行比分別為2∶3（M2P3）、2∶4（M2P4）、3∶3（M3P3）、3∶4（M3P4）模式（表1）。采用隨機區(qū)組排列，每種植模式重復3次。間作小區(qū)面積=7 m×3個種植帶寬；玉米單作行距60 cm，每小區(qū)10行，小區(qū)面積42 m2；花生單作壟寬85 cm，共種10壟，小區(qū)面積59.5m2。南北種植。

2013年玉米、花生播種期為6月25日，玉米收獲期為10月1日，花生收獲期為10月8日。2014年玉米、花生播種期為6月26日，玉米收獲期為10月4日，花生收獲期為10月11日。播前基施750 kg/hm2復合肥（氮磷鉀含量17-17-17）。玉米大喇叭口期追施純氮112.5 kg/hm 肥料施于玉米行間及玉米、花生行間，施肥位點在靠近玉米15～30 cm處，花生不追肥。田間管理同其它高產(chǎn)田。

1.2 測定項目及方法

1.2.1 籽粒產(chǎn)量 玉米和花生成熟收獲期，玉米單作每小區(qū)取2行2 m樣段，玉米間作取一個帶寬2 m樣段內(nèi)所有雌穗，風干脫粒后測籽粒產(chǎn)量?；ㄉ?壟2 m樣段，測花生莢果產(chǎn)量。間作玉米和間作花生產(chǎn)量是基于總間作帶占地面積的產(chǎn)量，玉米、花生凈面積產(chǎn)量則為基于實際占地面積的產(chǎn)量。

1.2.2 玉米產(chǎn)量構成因素 于玉米成熟期每小區(qū)取2 m長雙行或2 m長×帶寬調(diào)查玉米穗數(shù)，取代表性10穗調(diào)查穗粒數(shù)，脫粒晾曬后測百粒重。

1.2.3 花生產(chǎn)量構成因素 于花生成熟期取2 m×帶寬的面積調(diào)查計算花生公頃株數(shù)，取代表性10株調(diào)查單株莢果數(shù)，莢果晾曬后測百果重。

1.2.4 土地當量比（land equivalent ratio， LER） 土地當量比用于衡量間作優(yōu)勢。計算公式為：

LER =Yim/Ysm+ Yip/Ysp

式中：Yim和Yip分別指在間作總面積上玉米和花生的籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）；Ysm和 Ysp分別指單作玉米和花生的籽粒產(chǎn)量（kg/hm2）；當 LER﹥1 時，表示有間作優(yōu)勢；當 LER﹤1 則無間作優(yōu)勢。

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

采用 Microsoft Excel 2007 整理數(shù)據(jù)，用SAS 9.0 （SAS Institute，USA）進行統(tǒng)計和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同玉米花生間作模式對間作系統(tǒng)產(chǎn)量及土地當量比的影響

由表2可以看出，間作中以3行玉米與3行花生、4行花生間作的M3P3、M3P4模式玉米產(chǎn)量高，兩模式玉米產(chǎn)量無顯著差異，但顯著高于2行玉米間作3行花生、4行花生的M2P3、M2P4模式。間作花生產(chǎn)量以M2P4模式最高，M3P3模式最低，隨占地面積的減少而呈降低趨勢；相同花生行數(shù)以2行玉米間作產(chǎn)量較高。

不同玉米花生間作模式系統(tǒng)總產(chǎn)量以M3P4模式最高，除了M2P4模式系統(tǒng)總產(chǎn)量低于玉米單作產(chǎn)量外，其它間作模式系統(tǒng)產(chǎn)量均略高于玉米單作產(chǎn)量或與之持平。4種間作模式的土地當量比均大于1，以M3P4模式的最大，2013年和2014年分別達到1.15和1.21。

本試驗條件下，M3P4模式獲得最高系統(tǒng)總產(chǎn)量和最大土地當量比，有利于穩(wěn)定糧食產(chǎn)量并最大限度地提高土地利用效率。

2.2 不同間作模式對玉米凈面積產(chǎn)量及其產(chǎn)量構成因素的影響

本試驗間作總面積上的玉米密度與單作玉米相同，縮小間作玉米株行距相當于增加間作玉米凈面積上的密度。由表3可以看出，玉米凈面積的公頃穗數(shù)隨玉米占地面積的減少而顯著增加，以M2P4模式凈面積穗數(shù)最高，凈面積上玉米兩年分別達186 495.0、191 130.0穗/hm2。由表3還可以看出，不同間作模式下玉米穗粒數(shù)隨凈面積上玉米穗數(shù)的增加而呈降低趨勢，以M3P3、M3P4模式穗粒數(shù)較高。間作模式的穗粒數(shù)和百粒重均低于同年玉米單作對照。玉米凈面積產(chǎn)量兩年均為玉米單作對照的最低，分別為10 000.0 kg/hm2和8 304.0 kg/hm 這與其公頃穗數(shù)最低有關，兩年的穗數(shù)分別為54 390.0穗/hm2和53 865.0穗/hm 遠遠低于間作處理下凈面積穗數(shù)。間作模式中M2P4模式兩年中均獲得最高凈面積產(chǎn)量，這主要是由于其凈面積穗數(shù)最高，由此可見，間作模式下，保證群體數(shù)量是確保玉米產(chǎn)量的前提。

2.3 不同間作模式對花生凈面積產(chǎn)量及其產(chǎn)量構成因素的影響

從表4中可以看出，不同間作模式花生凈面積產(chǎn)量和單株莢果數(shù)均顯著低于單作，但間作花生百果重略有降低，2013年各處理百果重無顯著差異。鑒于播種規(guī)格一致，間作花生凈面積上的株數(shù)差異較小，其凈面積上產(chǎn)量差異亦較小，表明2行玉米、3行玉米對間作花生凈面積產(chǎn)量影響較小?？傮w上看，2014年4行花生間作凈面積上花生產(chǎn)量較3行花生間作產(chǎn)量高一些，但實際增量不大。表明在玉米花生間作條件下，間作花生凈面積產(chǎn)量受玉米或花生行數(shù)影響較小，其產(chǎn)量主要受間作花生實際種植面積的影響。

3 討論

間套作作物生態(tài)位在時間、空間上的差異，是集約利用地力、光、熱、肥、水等自然資源[14，15]、獲得產(chǎn)量優(yōu)勢的重要原因之一[4，16]。前人研究表明，玉米同豆科作物間作，可提高其產(chǎn)量及各產(chǎn)量因子[17，18]。本研究在縮小了間作玉米株行距、增加間作玉米密度條件下進行，結(jié)果表明，4種間作模式均可以明顯提高玉米凈面積穗數(shù)和凈面積產(chǎn)量，提高資源利用效率，特別是有效提高土地利用效率。在玉米間套作系統(tǒng)中，2 種作物往往是一種增產(chǎn)，另一種減產(chǎn)；只有當土地當量比大于1 時，間作系統(tǒng)才被認為具有增產(chǎn)效應[19]。本研究結(jié)果表明，間作玉米、花生較單作產(chǎn)量均降低，但4種玉米花生間作模式兩年的 LER 分別是1.09～1.15和 1.13～1.21，表現(xiàn)出明顯的間作優(yōu)勢和土地利用效率。其中M3P4模式系統(tǒng)總產(chǎn)量高于玉米單作對照產(chǎn)量，土地當量比最高，且在不同年份該模式玉米產(chǎn)量較玉米單作減產(chǎn)幅度為11.34%、13.78%，2014年單產(chǎn)達到8 866.5 kg/hm 可實現(xiàn)玉米穩(wěn)產(chǎn)目標。

玉米花生間作體系中，間作花生處于光照劣勢，間作后期玉米遮陰導致花生光合產(chǎn)物減少，干物質(zhì)積累量下降而導致間作花生單株果數(shù)、出仁率和百仁重均顯著降低[20]。本試驗條件下，間作顯著降低了花生單株莢果數(shù)，但百果重差異較小，可能是間作單株莢果數(shù)較少，庫少源多光合產(chǎn)物分配至單個莢果的量足，莢果充實較好。本試驗4種玉米花生間作模式2013年和2014年間作花生凈面積產(chǎn)量分別較花生單作降低50.1%～52.7%、44.3%～49.3%，但各間作處理間差異不大，表明間作條件下玉米對花生的遮陰程度受玉米行數(shù)影響較小，不同間作模式均顯著降低了花生凈面積產(chǎn)量。本試驗僅對玉米花生適宜間作種植模式進行了篩選，而最佳模式下不同花生品種及肥水調(diào)控技術對間作花生產(chǎn)量的影響需要進一步研究。

4 結(jié)論

玉米花生不同間作模式下，M2P4模式凈面積上玉米公頃穗數(shù)、凈面積玉米產(chǎn)量和間作花生產(chǎn)量最高，是該試驗條件下玉米邊行效應最大且最有利于花生產(chǎn)量提高的一種間作模式。M3P4模式提高了玉米凈面積穗數(shù)和凈面積產(chǎn)量，減小了間作玉米產(chǎn)量的降低幅度，在達到穩(wěn)定玉米產(chǎn)量的同時增加花生產(chǎn)量，系統(tǒng)總產(chǎn)量較玉米單作增加0.8%、4.3%，土地利用效率增加15%、21%，是該試驗條件下穩(wěn)糧、增油、增產(chǎn)、增效的最佳間作模式。

參 考 文 獻：

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