高粱大豆間作對高粱生物性狀及產(chǎn)量的影響

辛宗緒 劉 志 趙術偉 肖繼兵 朱曉東 吳洪生

（遼寧省旱地農(nóng)林研究所，朝陽 122000）

高粱是遼寧省重要的雜糧作物之一，在農(nóng)作物生產(chǎn)體系中具有不可替代的優(yōu)勢，由于其抗旱性好，耐鹽堿性強，耗水量少，水分利用率高，成為種植業(yè)結構調整中重要的替代作物[1]。遼西地區(qū)高粱常年播種面積在6 萬～8 萬hm2，占全省高粱播種面積的80%左右[2]，高粱生產(chǎn)中存在連作導致的病蟲害發(fā)生概率大、不利于恢復和提高地力、容易造成缺苗斷壟的問題。間作是一種在時間和空間上實現(xiàn)種植集約化的種植模式，不僅能夠提高光能利用率，同時可充分地利用光、溫、水、肥等資源，從而提高單位面積產(chǎn)出效率[2-4]，而且還能抑制田間雜草生長和病蟲害的發(fā)生[5-8]，已成為重要的栽培模式。彭方麗等[9]認為可根據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的需求以及間作作物的生長特性等選擇作物類型，目前，在遼西地區(qū)以高粱為主栽作物，間作共生群體作物種類還處于初步探索階段，相關可以借鑒或參考的資料很少，為此該試驗選用生產(chǎn)中應用較多的中高稈品種遼雜19 和矮稈品種遼雜37 與遼豆29 進行不同間作模式研究，提出最優(yōu)配置方案，為今后遼西地區(qū)推廣高粱間作栽培技術提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料試驗選擇中高稈和矮稈高粱品種各1 個，中高稈品種為遼雜19，矮稈品種為遼雜37，大豆品種為遼豆29。均為當?shù)厣a(chǎn)中推廣面積較大的品種。

1.2 試驗地點試驗于2019-2020 年在遼寧省旱地農(nóng)林研究所試驗基地（34°52′～35°02′N，112°51′～113°13′E）進行，試驗地前茬作物為谷子，土壤類型為沙壤土，肥力中等，地勢平坦，土壤有機質含量11.39g/kg、全氮含量0.93g/kg、有效磷含量27.79mg/kg，速效鉀含量96.30mg/kg，pH值7.81。

1.3 試驗設計設計高粱單作對照、大豆單作對照和3 種高粱大豆間作處理，共9 個處理（表1），套作行比分別為2∶2、4∶2、2∶4。隨機區(qū)組設計，3 次重復，每小區(qū)12 行，行長8m，行距0.6m。依據(jù)各品種大田生產(chǎn)適宜密度播種，遼雜19 種植密度為10.5 萬株/hm2，遼雜37 種植密度為15.0 萬株/hm2，遼豆29 種植密度為18.0 萬株/hm2。

表1 各處理詳細信息

2019 年試驗于5 月18 日播種，2020 年試驗于5 月20 日播種。高粱播種時每hm2施入磷酸二銨300kg，拔節(jié)期追施尿素300kg；大豆播種時施入磷酸二銨150kg，初花期追施尿素75kg。其他管理同大田。

1.4 測定項目及方法株高和莖粗 在高粱拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期和大豆成熟期，每個處理連續(xù)選擇10 株，用卷尺測量株高，用游標卡尺測量莖粗。

干物質積累量 在高粱拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期、成熟期進行取樣，每個處理選取10 株具有代表性的植株，置于烘干箱105℃殺青30min，80℃烘干至恒質量，對干物質進行測定。

葉面積指數(shù)（LAI） 在高粱拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期和成熟期采用AccuPAR LP-80 植物冠層分析儀（美國）進行葉面積指數(shù)測定，在靠外第10 株位置將植物冠層分析儀探頭向內(nèi)探伸進行測量。

產(chǎn)量 成熟時在每個處理中間區(qū)域連續(xù)選取10 株高粱和10 株大豆植株在風干室自然風干后進行考種，測量穗長、穗重、穗粒重和千粒重等指標。并對小區(qū)分別進行收獲測產(chǎn)。

1.5 數(shù)據(jù)分析采用 Microsoft Excel 2003 進行試驗數(shù)據(jù)整理、制圖，使用SPSS 7.05 進行數(shù)據(jù)分析。采用2 年平均值進行統(tǒng)計分析。

2 結果與分析

2.1 間作對高粱生物性狀的影響株高 從圖1可以看出，中高稈品種遼雜19 與大豆不同間作模式下，各生育時期間作高粱株高均低于單作高粱。具體表現(xiàn)為T7 處理顯著高于T1 和T5，與T3 處理間拔節(jié)期、抽穗期和成熟期無顯著差異（灌漿期除外），T3 處理顯著高于T5 處理，與T1 處理間無顯著差異（灌漿期除外），T1 和T5 在拔節(jié)期和灌漿期差異顯著，其他時期差異均不顯著，各處理由高到低的順序為T7>T3>T1>T5。灌漿期4 個處理之間均差異顯著。

圖1 高粱大豆間作對株高的影響

矮稈品種遼雜37 與大豆不同間作模式下對株高的影響較大，在拔節(jié)期T4 處理顯著高于T6，與T2、T8 處理差異不顯著；T2 和T6 處理間差異不顯著，在抽穗期、灌漿期、成熟期T4 和T8 顯著高于T6，總體表現(xiàn)由高到低為T4>T8>T2>T6。

以上結果說明中高稈品種遼雜19 在單作狀態(tài)下，由于其株型較高，植株行間產(chǎn)生遮蔽，通風透光條件減弱，這增強了高粱之間的空間競爭，促進其伸長生長。而間作狀態(tài)下，大豆植株低矮，高粱株高較高，間作有效地將高粱株行的間距進行分割，從而使高粱之間的空間競爭減弱。矮稈品種遼雜37 單作狀態(tài)下，由于其株高較矮空間競爭較弱，其伸長生長沒有高稈品種強。間作狀態(tài)下，由于其株高與大豆相當，兩種作物之間表現(xiàn)出競爭和互補并存的弱競爭效應。同時作物間高低配合也改善了田間通風條件，更好地利用了光熱資源，為后期的生殖生長奠定了良好的基礎。

莖粗 從圖2 可以看出，中高稈品種遼雜19 與大豆不同間作模式下，在各生育階段莖粗都有不同程度的增長，各間作處理與單作處理相比，在拔節(jié)期各處理間差異不顯著，在抽穗期T1、T5 處理的莖粗顯著大于T7 處理，T3 與T7 處理之間差異不顯著，在灌漿期T1、T3、T5 處理高粱莖粗要顯著高于T7處理，在成熟期，莖粗的表現(xiàn)與灌漿期基本一致，各處理總體呈現(xiàn)出T1>T5>T3>T7 的趨勢。矮稈品種遼雜37 與大豆不同間作模式下，各間作處理的莖粗均大于單作處理，在拔節(jié)期T6 處理、T2 處理顯著高于T8 處理，T4 處理與T8 處理之間差異不顯著。在抽穗期、灌漿期和成熟期以T6 處理顯著高于T8處理，T2 處理、T4 處理與T8 之間差異不顯著。結果說明中高稈品種遼雜19 與大豆不同間作模式下T1 處理和T5 處理對莖粗生長更為有利，矮稈品種與大豆間作模式下T6 處理對莖粗生長更為有利。

圖2 高粱大豆間作對莖粗的影響

單株干物質積累量 單株干物質是衡量高粱生長狀況的重要指標之一。從圖3 可以看出，遼雜19 與大豆間作模式下，高粱單株干物質積累量隨著生育時期的進行呈逐漸增加趨勢變化。整個生育進程干物質積累量均表現(xiàn)間作處理大于單作處理。拔節(jié)期T1 處理和T5 處理顯著高于T7，抽穗期T3 處理和T5 處理表現(xiàn)較好，顯著高于T1 處理和T7 處理，在灌漿期和成熟期T1 處理和T5 處理表現(xiàn)較好，顯著高于T3 處理和T7 處理，T3 處理顯著高于T7處理。

圖3 高粱大豆間作對干物質積累量的影響

遼雜37 與大豆間作模式下，拔節(jié)期各處理與單作處理差異不顯著，在抽穗期T4 處理和T8 處理顯著高于T2 處理和T6 處理，在灌漿期和成熟期T4處理顯著高于T2 處理、T6 處理和T8 處理，T2 處理和T8 處理顯著高于T6 處理。結果說明中高稈品種遼雜19 與大豆間作模式下T1 和T5 處理有利于干物質積累，矮稈品種遼雜37 與大豆間作模式下T4 處理更有利于干物質積累。

葉面積指數(shù) 從圖4 可以看出，葉面積指數(shù)總體表現(xiàn)為先升高后降低的趨勢。中高稈品種遼雜19 與大豆不同間作模式下，各生育時期間作高粱葉面積指數(shù)均低于單作高粱，且在拔節(jié)期、抽穗期、灌漿期達顯著水平，在成熟期T7 處理、T5 處理和T3 處理顯著大于T1 處理，T7 處理和T5 處理之間差異不顯著，各處理葉面積指數(shù)總體呈現(xiàn)T7>T5>T3>T1。

圖4 高粱大豆間作對葉面積指數(shù)的影響

矮稈品種遼雜37 與大豆間作模式下，在拔節(jié)期和抽穗期間作處理葉面積指數(shù)低于單作處理，拔節(jié)期各間作處理中以T2 處理與T4 處理顯著高于T6處理，T2 處理和T4 處理之間無顯著差異。在灌漿期和成熟期間作處理葉面積指數(shù)高于單作處理，灌漿期T2 處理最高，顯著高于其他處理，T6 處理顯著高于T8 處理，T6 處理和T4 處理之間無顯著差異。成熟期T2 處理和T6 處理顯著高于T4 處理和T8處理，T4 處理顯著高于T8 處理。結果說明中高稈品種遼雜19 與大豆間作模式下T5 處理有利于葉片生長，矮稈品種遼雜37 與大豆間作模式下T2 處理更有利于葉片生長。

2.2 間作對高粱產(chǎn)量構成因素及產(chǎn)量的影響從表2 可以看出，中高稈品種遼雜19 與大豆間作模式下，各處理對穗長的影響不大，對穗重和穗粒重的影響表現(xiàn)為各間作處理均高于單作處理，且T1 和T3處理與單作差異達顯著水平，千粒重也表現(xiàn)為各間作處理均高于單作處理，且T1 與單作間差異達顯著水平，產(chǎn)量表現(xiàn)為各間作處理產(chǎn)量均顯著高于單作處理，T5 產(chǎn)量最高（10141.8kg/hm2），顯著高于其他處理。矮稈品種遼雜37 與大豆間作模式下，間作處理穗長、穗重、穗粒重和千粒重均高于單作處理（T4 處理穗粒重除外），但差異不顯著。產(chǎn)量表現(xiàn)為各間作處理產(chǎn)量均顯著高于單作處理，T2 產(chǎn)量最高（8897.5kg/hm2），顯著高于其他處理。

2.3 間作對大豆產(chǎn)量的影響從表2 可以看出各間作處理大豆的產(chǎn)量均顯著低于T9 大豆單作處理，中高稈高粱遼雜19 與大豆間作模式下，間作處理較單作處理減產(chǎn)16.93%～38.45%，間作處理中以T5 處理產(chǎn)量顯著高于T1 處理和T3 處理。矮稈品種與大豆間作模式下，間作處理較單作處理減產(chǎn)17.86%～36.31%，間作處理中以T6 處理產(chǎn)量顯著高于T2 處理和T4 處理，T4 處理顯著高于T2 處理。結果說明高粱和大豆間作模式下，由于大豆植株低矮，高粱株高較高，高粱對大豆產(chǎn)生遮蔽，不利于大豆生長發(fā)育，導致大豆減產(chǎn)。

表2 高粱大豆間作對高粱產(chǎn)量構成因素及產(chǎn)量的影響

3 結論與討論

間作對高粱的生物性狀和產(chǎn)量產(chǎn)生一定的影響，這些影響多有利于高粱生長發(fā)育，影響程度因品種不同有較大差異。本研究發(fā)現(xiàn)，中高稈品種遼雜19 與大豆間作模式下，各生育時期間作處理高粱的株高、葉面積指數(shù)均低于單作處理，莖粗、干物質積累量均高于單作處理。各處理對穗長的影響不大，對穗重、穗粒重和千粒重的影響表現(xiàn)為各間作處理均高于單作處理，這與梁曉紅等[10]的研究有所不同。間作的影響最終會體現(xiàn)在產(chǎn)量上，各間作處理高粱的產(chǎn)量均有一定的增長，T5（2∶4）處理產(chǎn)量最高，為10141.8kg/hm2，顯著高于其他處理。

矮稈品種遼雜37 與大豆不同間作模式下，各生育時期間作處理高粱的株高除T4（4∶2）處理外均低于單作處理，各間作處理莖粗均大于單作處理，干物質積累T4（4∶2）處理表現(xiàn)最好，其次是T2（2∶2）處理。在拔節(jié)期和抽穗期間作處理葉面積指數(shù)低于單作處理，在灌漿期和成熟期間作處理葉面積指數(shù)高于單作處理，以T2（2∶2）處理葉面積指數(shù)表現(xiàn)最好。間作處理穗長、穗重、穗粒重、千粒重均高于單作處理，但差異不顯著，這與梁曉紅等[10]的研究一致。各間作處理產(chǎn)量均顯著高于單作處理，T2（2∶2）處理產(chǎn)量最高，為8897.5kg/hm2，顯著高于其他處理。

高粱和大豆間作模式下，由于大豆植株低矮，高粱株高較高，高粱對大豆產(chǎn)生遮蔽，不利于大豆生長發(fā)育，導致大豆減產(chǎn)，減產(chǎn)幅度達16.93%～38.45%。

在高粱和大豆間作模式下，高粱和大豆高低配合，有效將高粱株行的間距進行分割，減弱了同種作物之間對于光能的競爭，更好地利用了光熱資源，也改善了田間通風，使高粱的生物性狀發(fā)生改變，最終使間作高粱的產(chǎn)量高于單作種植。綜合分析認為中高稈高粱遼雜19 與大豆2∶4 間作；矮稈高粱遼雜37 與大豆2∶2 間作模式下更有利于高粱的生長發(fā)育，是較為合理的間作模式。本研究只是對2 個不同株高的高粱品種與大豆不同比例間作模式進行了初步探索，其互作機制和病蟲草害的防治、播種、收獲機械的改進等技術尚有待于進一步探索。