不同間作方式對玉米/大豆的光合性能、產(chǎn)量和土壤微生態(tài)特征的影響

雷雲(yún)翔，陸思豪，應(yīng)曉成，沈新平，蔣敏*

（1.江蘇省作物遺傳生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/江蘇省作物栽培生理重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，揚(yáng)州大學(xué)農(nóng)學(xué)院，江蘇 揚(yáng)州 225009；2.江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心，揚(yáng)州大學(xué)，江蘇 揚(yáng)州 225009）

全國第七次人口普查結(jié)果顯示，我國總?cè)丝谝堰_(dá)14.13 億。人口和土地之間的矛盾日益突出，糧食安全已成為社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)。因此，如何在有限的土地上實(shí)現(xiàn)糧食作物增產(chǎn)增收成為亟需解決的一個(gè)重要問題。作物間作既可以提高光、熱、水、肥資源在農(nóng)田方面的利用效率，還可以控制農(nóng)田病蟲害，提高農(nóng)田系統(tǒng)生產(chǎn)力[1?3]。間作是一種環(huán)境友好、可持續(xù)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，正被越來越多的生產(chǎn)者所接受和采用[4]。通過對禾本科和豆科間作的作物產(chǎn)量及土地生產(chǎn)能力的研究發(fā)現(xiàn)，不同時(shí)期的間作作物的光、溫、水資源的空間分配與利用發(fā)生了變化，從而影響到間作作物的產(chǎn)量和生產(chǎn)能力[5?7]。研究結(jié)果顯示，玉米和大豆間作系統(tǒng)可以改善作物的光合作用和養(yǎng)分吸收[8]，從而提高作物的生物量和產(chǎn)量，顯示出較強(qiáng)的生產(chǎn)力[9]。過度使用現(xiàn)代農(nóng)藥和單一耕作等方法造成了生物多樣性的降低和生態(tài)服務(wù)功能的減弱[10]。國內(nèi)外研究表明，間作不但可以提高產(chǎn)量，而且可以降低病蟲害，減少農(nóng)藥的使用[11?12]，改善土壤肥力，增強(qiáng)水土保持作用[13?14]。種間互作是導(dǎo)致根際微生物結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化[15?16]的根本原因，也是導(dǎo)致間作效應(yīng)的重要微生物機(jī)理之一[16]。同時(shí)分析根際微生物的結(jié)構(gòu)與功能，對于了解根際微生物作用機(jī)理具有重要意義。Li等[17]、Mao等[18]和Chen等[19]發(fā)現(xiàn)，間作作物能有效利用土壤中的養(yǎng)分和水分，促進(jìn)植物根系的生長。趙建華等[20]發(fā)現(xiàn)在玉米蔭蔽作用下，大豆的光合能力明顯下降，導(dǎo)致產(chǎn)量降低。張曉娜等[21]的試驗(yàn)結(jié)果顯示，間作能增加玉米的干物質(zhì)積累量，增加籽粒分配率；崔亮等[22]的研究表明，間作可以增加大豆的干物質(zhì)分配，但作物干物質(zhì)的積累和分布規(guī)律仍需進(jìn)一步探討。玉米和大豆間作是禾本科植物與豆科植物間作的一種方式，盡管該類研究非常廣泛，但對于大規(guī)模種植下，不同間作方式及密度對土壤微生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效應(yīng)的影響研究卻很少。2022 年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部重點(diǎn)實(shí)施大豆油料等作物的擴(kuò)種行動(dòng)，并印發(fā)《關(guān)于做好2022 年大豆油料擴(kuò)種工作的指導(dǎo)意見》（農(nóng)農(nóng)發(fā)〔2022〕2號），將大豆、玉米帶狀復(fù)合種植作為主推技術(shù)，在全國新增推廣面積1 500 多萬畝（1 畝=1/15 hm2）。本研究在此背景下研究和探討不同間作條件對兩種作物根際土壤養(yǎng)分、光合性能、產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益等方面的影響，旨在為玉米、大豆帶狀復(fù)合種植的大規(guī)模推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

本試驗(yàn)于2021—2022 年在江蘇省常熟市董浜試驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)地地勢平坦，排灌方便，土質(zhì)土壤肥力較好。試驗(yàn)地前茬為水稻，土壤理化性質(zhì)見表1，氣候條件如圖1所示。

表1 供試土壤理化性質(zhì)Table 1 Physical and chemical properties of the tested soils

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)共設(shè)置4個(gè)處理，每個(gè)處理3次重復(fù)，采用完全隨機(jī)區(qū)組排列。小區(qū)規(guī)格為10 m×5 m。供試玉米品種為董浜黃金小玉米，大豆品種為綠領(lǐng)九號。處理設(shè)置如下：玉米單作（T1），行距50 cm，株距35 cm；大豆單作（T2），行距50 cm，株距12 cm；玉米?大豆2∶2間作（T3），玉米行距40 cm、株距18 cm，大豆行距30 cm、株距8 cm，條帶間距60 cm；玉米?大豆2∶4 間作（T4），玉米行距40 cm、株距14 cm，大豆行距30 cm、株距12 cm，條帶間距60 cm。玉米種植密度為6 萬株·hm?2，大豆種植密度為13.5萬株·hm?2。

化肥施用方式如下：播前施用底肥，有機(jī)肥22.5t·hm?2和進(jìn)口復(fù)合肥375 kg·hm?2（N?P2O5?K2O），玉米分別于大喇叭口期和吐絲期各追施氮肥45 kg·hm?2。農(nóng)田管理與當(dāng)?shù)叵嗤?/p>

圖1 2022年6—10月的氣候變化Figure 1 Climate change from June to October 2022

2022 年7 月10 日滅茬旋耕，并撒施三元復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%）500 kg·hm?2作底肥；7月13日人工開溝播種，7月20日出苗；8月4日對玉米和大豆進(jìn)行間苗、定苗；7 月22 日玉米追施三元復(fù)合肥（N含量30%，P2O5、K2O含量均為5%）600 kg·hm?2，大豆不追肥；除草方式為人工除草；9月26日收獲大豆，9月27日收獲玉米。

1.3 測定項(xiàng)目與方法

1.3.1 根際土壤理化性質(zhì)

在大豆鼓粒期和玉米成熟期，采用振蕩法采集大豆和玉米根際土壤樣品。在每個(gè)處理區(qū)域的中間行隨機(jī)選擇2個(gè)采樣點(diǎn)，每個(gè)采樣點(diǎn)取3株作物，將每個(gè)采樣點(diǎn)的根際土壤制成混合樣品[23]。獲得的樣品立即帶回實(shí)驗(yàn)室，去除動(dòng)植物殘?bào)w和石塊，過1 mm篩。一部分樣品于4 ℃保存，用于測定土壤酶活性；另一部分烘干后過0.3 mm篩，用于測定N、P和K元素。

土壤營養(yǎng)元素（N、P、K）和土壤酶活性的測定參考關(guān)松蔭[24]的方法。土壤水解氮含量采用堿水解擴(kuò)散法測定，全氮含量采用重鉻酸鉀?硫酸消解法測定，速效鉀和全鉀含量采用火焰光度法測定，用氫氧化鈉熔融?鉬銻電阻比色法測定速效磷和全磷的含量。過氧化氫酶活性用高錳酸鉀滴定法測定，脲酶活性用苯酚?次氯酸鈉比色法測定。轉(zhuǎn)化酶活性用3，5?二硝基水楊酸比色法測定，酸性磷酸酯單酯酶活性用對硝基苯酚比色法測定，過氧化物酶活性用比色法測定。

1.3.2 土壤水分利用效率

水分利用效率（EWU）[25]為作物產(chǎn)量（Y，kg·hm?2）與農(nóng)田耗水量（TE，kg·hm?2）的比值，即：

根據(jù)農(nóng)田水量平衡原理，可以計(jì)算TE值：

式中：W播前為播前土壤貯水量，kg·hm?2；W收獲為收獲期土壤貯水量，kg·hm?2；I為生育期灌水量，kg·hm?2；P為生育期降水量，kg·hm?2；G為作物利用地下水量，kg·hm?2。

1.3.3 葉綠素含量

分別于玉米大喇叭口期、開花期、成熟期和大豆結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期測定葉綠素含量。選取代表性植株10株。采用SPAD?502儀檢測植株穗上葉、穗位葉、穗下葉的葉綠素相對平均值。測量時(shí)避開葉脈的位置，取平均值。

1.3.4 干物質(zhì)積累量

在大豆的分枝期、花莢期、鼓粒期和玉米的拔節(jié)期、抽雄期、灌漿期分別測定干物質(zhì)積累量，每個(gè)小區(qū)取生長發(fā)育一致的3 株玉米和大豆植株，置于105 ℃烘箱殺青1 h，85 ℃烘干至恒質(zhì)量，分別測定玉米和大豆地上部干物質(zhì)量。

1.3.5 樣品的測定

在玉米和大豆成熟期，每個(gè)地塊指定10 m2的測產(chǎn)區(qū)。從每塊玉米地塊隨機(jī)選擇采摘10 穗，測量軸厚、軸質(zhì)量、行數(shù)和每行粒數(shù)等指標(biāo)。從每塊大豆地塊中隨機(jī)選擇10 株，測量主莖節(jié)間長度、每株莢數(shù)和每株有效粒數(shù)等指標(biāo)。

1.3.6 產(chǎn)量及產(chǎn)出效益

群體產(chǎn)量為同一地塊玉米與大豆產(chǎn)量之和。

土地當(dāng)量比（Land equivalent ratio，LEA）是評價(jià)間作系統(tǒng)具有產(chǎn)量優(yōu)勢的重要指標(biāo)[26]，為兩種或多種作物間作產(chǎn)量與相應(yīng)單作產(chǎn)量比值的總和。具體計(jì)算公式如下：

式中：Ym、Ys分別表示玉米和大豆在單作中的產(chǎn)量，kg·hm?2；Ymi、Ysi分別表示玉米和大豆在間作中的產(chǎn)量，kg·hm?2；Em、Es分別表示玉米和大豆在間作中的土地當(dāng)量比；E表示間作系統(tǒng)的土地當(dāng)量比。E>1，說明間作系統(tǒng)存在產(chǎn)量優(yōu)勢；E<1，說明間作系統(tǒng)產(chǎn)量具有劣勢。

1.4 數(shù)據(jù)分析

利用Excel 2013 和SPSS 17.0 等軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對土壤微生態(tài)效應(yīng)的影響

2.1.1 大豆和玉米根際土壤N、P、K含量

不同處理對玉米根際土壤N、P、K 含量影響見表2。其中，在全氮和速效氮方面，T3 處理較T1、T4 處理顯著提高，且T3 與T1 相比，全氮和速效氮含量分別增加了5.12%和15.08%。在全磷和速效磷方面，T4 處理較T1、T3 處理顯著降低。在全鉀方面，T3 處理較T1、T4 處理顯著降低；在速效鉀方面，各處理之間存在顯著性差異，表現(xiàn)為T3>T4>T1，且T3、T4較T1相比，速效鉀含量分別增加了56.35%和27.93%。

表2 不同處理對玉米和大豆根際土壤N、P、K含量的影響Table 2 Effects of different treatments on contents of N，P，and K in rhizosphere soils of maize and soybean

不同處理對大豆根際土壤N、P、K 含量影響見表2。在全氮方面，T3 處理與T2 處理之間存在顯著差異，且T3 與T2 相比，全氮含量下降14.02%，而T4 處理與T2處理之間無顯著差異；在速效氮方面，各處理之間存在顯著差異，且T3 處理速效氮含量最高。在全磷方面，T3、T4 處理較T2 處理顯著降低；在速效磷方面，各處理之間存在顯著差異，表現(xiàn)為T3>T2>T4，且T3 處理的速效磷含量較T2 增加了33.06%。在全鉀和速效鉀方面，T3與T2處理全鉀含量無顯著差異，但T3處理速效鉀含量較T2處理顯著增加51.07%。

2.1.2 玉米和大豆根際土壤酶活性

土壤酶[27]是具有高度專性催化作用的蛋白質(zhì)，酶活性對土壤肥力起著至關(guān)重要的作用。土壤酶主要包括氧化還原酶、磷酸鹽單酯酶、脲酶、蔗糖酶等[27?29]。過氧化氫酶[27]是一種常見的氧化還原酶，它能加速過氧化氫對土壤中有機(jī)物的氧化。土壤磷酸鹽單酯酶[27]與土壤中有機(jī)磷的礦化和植物的磷素養(yǎng)分密切相關(guān)。脲酶催化的產(chǎn)物氨是與土壤氮代謝有關(guān)的一種生物氮源[28]。土壤蔗糖酶[29]可促進(jìn)蔗糖水解，產(chǎn)生葡萄糖、果糖，提高土壤中的可溶性養(yǎng)分，為土壤生物提供能量。

不同處理對玉米根際土壤酶活性的影響見表3。從過氧化氫酶活性來看，T3、T4 較T1 處理分別顯著提高了36.96%和35.99%（P<0.005）。從酸性磷酸單酯酶活性來看，T3>T1>T4，T3 較T1 處理顯著提高16.30%，T4 較T1 處理顯著降低15.11%。從脲酶活性來看，T3 較T1 處理顯著提高11.66%。從蔗糖酶活性來看，T4較T1處理顯著降低了41.98%。

表3 不同處理對玉米和大豆根際土壤酶活性的影響Table 3 Effects of different treatments on enzyme activities in maize and soybean rhizosphere soils

不同處理對大豆根際土壤酶活性的影響見表3。由表3可以發(fā)現(xiàn)，T4、T3四種酶的活性較T2處理均有提升。其中：T3過氧化氫酶、脲酶和蔗糖酶較T2處理分別顯著提高23.42%、44.24%和41.18%；T4 處理酸性磷酸單酯酶和脲酶的活性較T2 分別顯著提高13.45%和31.04%。

2.1.3 土壤水分利用效率

水分利用效率可以反映植物生產(chǎn)過程中的能量轉(zhuǎn)化效率[25]，是評價(jià)水分虧缺下植物生長適宜度的綜合指標(biāo)之一。由表4 可知，玉米的水分利用效率遠(yuǎn)高于大豆。其中，T4、T3 玉米的水分利用效率比T1 分別顯著增加30.6、21.9 個(gè)百分點(diǎn)，而耗水量相差不大。從大豆的水分利用效率來看，T4 比T3 處理顯著增加1.90個(gè)百分點(diǎn)，各處理之間耗水量相差不大。

表4 不同處理的水分利用效率Table 4 Water use efficiency of different treatments

2.2 不同處理對光合性能、產(chǎn)量的影響

2.2.1 大豆和玉米葉片SPAD值

葉綠素相對含量（SPAD值）作為植物光合作用的重要指標(biāo)[8]，其大小與植株干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的形成密切相關(guān)。

從圖2 可知，玉米在大喇叭口期、開花期和成熟期，間作均提高了玉米葉片的SPAD 值，且隨著玉米的生長，玉米葉片的SPAD 值呈現(xiàn)下降的趨勢。在大喇叭口期，T3和T4與T1相比，SPAD 值分別顯著提高了5.68%和3.62%（P<0.05），但T3 和T4 處理之間不存在顯著差異。在開花期，T3 和T4 與T1 相比，SPAD值分別提高了7.72%和2.21%，T3與T1、T4差異顯著。在成熟期，T3 和T4 與T1 相比，SPAD 值分別提高了4.55%和7.90%，T4與T1、T3差異性達(dá)到了顯著水平。結(jié)果表明，間作可以提高玉米葉片的葉綠素含量。

圖2 不同處理對玉米葉片不同時(shí)期SPAD值的影響Figure 2 Effects of different treatments on SPAD value of maize leaves at different growth stage

從圖3 可知，大豆在結(jié)莢期、鼓粒期、成熟期，間作均提高了大豆葉片的SPAD 值，隨著大豆的生長，大豆葉片的SPAD 值呈現(xiàn)先上升后下降的趨勢。在結(jié)莢期，T3 和T4 與T2 相比，SPAD 值分別提高了12.56%和14.98%，差異達(dá)到了顯著水平，但T3 和T4處理之間不存在顯著差異。在鼓粒期，T3 和T4 與T2相比，SPAD 值分別提高了6.86%和3.09%，T3 與T2、T4差異性達(dá)到了顯著水平。在成熟期，T3和T4與T2相比，SPAD 值分別提高了5.97%和2.61%，各處理之間差異不顯著。結(jié)果表明，間作可以提高大豆葉片的葉綠素含量。

圖3 不同處理對大豆葉片不同時(shí)期SPAD值的影響Figure 3 Effects of different treatments on SPAD value of soybean leaves at different growth stage

2.2.2 玉米和大豆干物質(zhì)積累量

由表5 可知，玉米拔節(jié)期，各處理之間干物質(zhì)累積量無顯著差異；抽雄期和灌漿期，T3比T1處理干物質(zhì)積累量顯著提高11.08%和9.06%。大豆分枝期，各處理之間干物質(zhì)累積量無顯著差異；大豆花莢期，T3較T2 處理干物質(zhì)累積量顯著降低12.99%；大豆鼓粒期，T4、T3 干物質(zhì)積累量較T2 處理顯著降低14.50%和19.62%。

表5 不同處理對玉米和大豆各生育時(shí)期干物質(zhì)積累的影響（g·株?1）Table 5 Effects of different treatments on dry matter accumulation of maize and soybean at each growth stage（g·plant?1）

2.2.3 玉米和大豆產(chǎn)量構(gòu)成

由表6 可知，不同間作處理對玉米產(chǎn)量構(gòu)成有影響。間作處理下穗質(zhì)量、穗長、穗粗、穗粒質(zhì)量、軸粗、軸質(zhì)量均高于單作且與單作具有顯著差異。在穗質(zhì)量上表現(xiàn)為T4>T3>T1，T4、T3 較T1 分別增加了28.17%和23.00%；穗長表現(xiàn)為T3>T4>T1，T4、T3 較T1 分別增加了10.26%和14.74%；穗粗表現(xiàn)為T4>T3>T1，T4、T3 較T1 分別增加了8.52%和6.11%；穗粒質(zhì)量表現(xiàn)為T4>T3>T1，T4、T3 較T1 分別增加了28.48%和21.85%，且T4和T3處理之間也存在顯著差異；軸粗表現(xiàn)為T4>T3>T1，T4、T3 較T1 分別增加了14.18%和10.64%；軸質(zhì)量表現(xiàn)為T4>T3>T1，T4、T3較T1 分別增加了39.46%和25.85%，且T4 和T3 處理之間也存在顯著差異。間作處理的行數(shù)、行粒數(shù)和禿尖長與單作無顯著差異。

表6 不同間作方式對玉米產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 6 Effects of different intercropping methods on maize yield composition

由表7 可知，不同間作處理對大豆產(chǎn)量構(gòu)成有影響。間作處理下主莖節(jié)間長度、單株莢數(shù)、單株有效粒數(shù)、單株總粒數(shù)和單株粒質(zhì)量與單作具有顯著差異。主莖節(jié)間長度表現(xiàn)為T2>T3>T4，T4、T3 較T2 分別降低了8.59%和6.81%；單株莢數(shù)表現(xiàn)為T4>T3>T2，T4、T3 較T2 分別增加了34.16%和16.25%；單株有效粒數(shù)表現(xiàn)為T4>T3>T2，T4、T3 較T2 分別增加了13.23%和10.45%；單株總粒數(shù)表現(xiàn)為T4>T3>T2，T4、T3 較T2 分別增加了31.94%和17.08%，且T3 與T4 處理之間存在顯著差異；單株粒質(zhì)量表現(xiàn)為T4>T3>T2，T4、T3 較T1 分別增加了33.74%和25.77%。而在結(jié)莢長度、主莖節(jié)數(shù)方面，間作與單作之間不存在顯著差異。

表7 不同間作方式對大豆產(chǎn)量構(gòu)成的影響Table 7 Effects of different intercropping methods on soybean yield composition

如表8 所示，在間作條件下，玉米和大豆的百粒質(zhì)量和籽粒產(chǎn)量較單作相比均有增加。T3、T4 處理較T1 處理玉米的百粒質(zhì)量分別顯著增加14.16%和12.41%。大豆百粒質(zhì)量表現(xiàn)為T4>T3>T2，且T4 處理較T2 處理增加13.73%。在籽粒產(chǎn)量方面，T3、T4 間作處理下的玉米籽粒產(chǎn)量為T1 單作處理的85%和91%，說明在相同土地面積上間作玉米的產(chǎn)量高于單作，具有較強(qiáng)的產(chǎn)量優(yōu)勢；大豆籽粒產(chǎn)量T3、T4 間作處理為T2 單作處理的55%和65%，說明在相同土地面積上間作大豆的產(chǎn)量也高于單作。T3 處理下的土地當(dāng)量比為1.40±0.21，T4 處理下的土地當(dāng)量比為1.44±0.14，表明間作系統(tǒng)具有產(chǎn)量優(yōu)勢，間作對土地資源的利用效率更高。

表8 不同處理對間作玉米、大豆百粒質(zhì)量、籽粒產(chǎn)量和土地當(dāng)量比的影響Table 8 Effects of different treatments on 100?grain weight，grain yield and land equivalent ratio（LER）of intercropping maize and soybean

2.2.4 作物總產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益

由表9 可知，玉米和大豆的群體產(chǎn)量表現(xiàn)為T3>T4>T1>T2，其中T3 較T1、T2、T4 處理分別增加8.22%、156.28%、1.67%，T3處理對提高群體產(chǎn)量效果最好。

表9 不同種植方式對玉米、大豆產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益的影響Table 9 Effects of different planting methods on the yield and economic benefits of maize and soybean

由表9 可知，各處理經(jīng)濟(jì)效益表現(xiàn)為T3>T1>T4>T2，其中T3 處理經(jīng)濟(jì)效益較T1、T2、T4 分別顯著提高1.36%、244.30%、2.60%，說明T3 處理在保障玉米產(chǎn)量的同時(shí)，還可以提高大豆產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。

3 討論

土壤養(yǎng)分是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)[16]，它的豐度與作物的生長和產(chǎn)量有密切的關(guān)系，是衡量土壤肥力水平的一個(gè)重要指標(biāo)[18]。不同間作方法對植物根系間的營養(yǎng)物質(zhì)含量有一定的影響[30]。本試驗(yàn)研究了不同處理對大豆和玉米根際土壤中的生理生化特性和酶活指標(biāo)的影響，發(fā)現(xiàn)玉米與大豆間作體系存在明顯的種間促進(jìn)作用，其中玉米?大豆2∶2 間作方式對植株根際土壤的養(yǎng)分含量和多種土壤酶活性的提升效果更好，說明2∶2 間作方式對土壤養(yǎng)分利用更為充分。而不同間作方式、土壤狀況等對土壤微生物具有不同程度的影響。例如，Wang 等[31]的研究表明，在酸性土壤中小麥與油菜的間作可以使根際微生物群落結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，從而使土壤中的細(xì)菌和放線菌數(shù)量降低，而菌種的豐富程度隨之提高。氣候條件[2]也是影響土壤的重要因素之一，雨水充沛地區(qū)的土壤狀況適合耐澇作物的生長，干旱地區(qū)種植耐旱作物[2]。因此，因地制宜選種作物對研究土壤養(yǎng)分也十分重要。

作物根系的空間分布是影響土壤水分競爭的關(guān)鍵因素[2]。王子豪等[25]的研究表明，玉米根的分布范圍大于大豆，并且在干旱條件下，玉米根系不僅存在于間作條帶間，還存在于大豆條帶之間。本試驗(yàn)結(jié)果表明，玉米的水分利用率遠(yuǎn)高于大豆，且兩種間作模式下玉米水分利用效率較單作相比分別提升21.9、30.6 個(gè)百分點(diǎn)，在2∶2 間作條件下，大豆的水分利用效率顯著降低。這與Chen 等[19]的研究結(jié)果一致，但導(dǎo)致大豆水分利用效率降低的具體原因在本研究中還未涉及，比如天氣、溫度等因素[14，18]對水分利用效率的影響機(jī)制，后續(xù)試驗(yàn)可展開研究和討論。

葉綠素是植物生長的必需物質(zhì)[8]，合理的空間分布有利于促進(jìn)間作作物的生長，增加葉綠素含量，提高光合能力[20]。以往的研究表明，在大豆和非豆科植物的間作系統(tǒng)中，非豆科作物的葉綠素含量增加[3，20]。本研究中，間作對提高葉綠素含量有較好的作用。這與高陽等[8]的研究結(jié)果相吻合，再次印證了間作可以提高農(nóng)作物光能的利用效率。而玉米和大豆對光能競爭的強(qiáng)弱是影響作物光合性能的關(guān)鍵因素[3]，比如大豆在玉米蔭蔽作用下，光合能力明顯下降[20]，這也是導(dǎo)致大豆光能利用率下降的主要原因之一。

干物質(zhì)的積累和分布可以反映作物的生長和發(fā)育[7，21]，而間作可以通過影響土壤干物質(zhì)的積累分布特性來影響作物的產(chǎn)量[7，22]。本試驗(yàn)結(jié)果顯示，與單作相比，間作處理的玉米在抽穗期、灌漿期干物質(zhì)積累均有明顯的增加。但與單作相比，大豆間作的干物質(zhì)積累有所下降，這是種間競爭的結(jié)果。崔亮等[22]發(fā)現(xiàn)，玉米間作對玉米和大豆的干物質(zhì)積累和分布有一定的影響，而在種間競爭中，玉米對光照、水分、養(yǎng)分的競爭力要高于大豆。

土地當(dāng)量比是評價(jià)耕地生產(chǎn)率的一個(gè)重要指標(biāo)[15]，大多數(shù)的研究都認(rèn)為間作可以增加土地當(dāng)量比，但在不同的生態(tài)類型地區(qū)，不同作物、不同帶寬的間作系統(tǒng)中土地生產(chǎn)率也不同。高硯亮等[32]研究的玉米（M）與花生（P）間作的試驗(yàn)結(jié)果顯示，2M∶4P、4M∶4P 的土壤當(dāng)量比在1.10～1.24 之間，具有顯著的間作優(yōu)勢。本試驗(yàn)中，2∶2 和2∶4 兩種間作方式均促進(jìn)了植株干物質(zhì)積累和農(nóng)作物的產(chǎn)量，且兩種間作方式下的土地當(dāng)量比均在1.4 左右，在產(chǎn)量構(gòu)成方面間作也優(yōu)于單作，這是由于間作可以提高干物質(zhì)積累量，而干物質(zhì)積累對產(chǎn)量的提高至關(guān)重要[21]。本研究中，2∶2 間作方式顯著提高了經(jīng)濟(jì)效益，較玉米單作、大豆單作分別提升了1.36%和244.30%。在2∶2 間作下，玉米和大豆的群體產(chǎn)量顯著提高，這對經(jīng)濟(jì)效益的提升也起到了重要的作用，但從生態(tài)角度來考量[3，11，14]，2∶4 間作方式更具優(yōu)勢，因此如何從經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效應(yīng)找到最優(yōu)解，將是今后研究的重點(diǎn)。

4 結(jié)論

（1）玉米、大豆間作比單作更有利于資源的利用，并有一定的產(chǎn)量優(yōu)勢。但由于種植模式不同，土壤微生態(tài)、產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)效益等表現(xiàn)出了明顯的差異。

（2）在2∶2、2∶4間作模式下，間作的產(chǎn)量和效益均高于單作，從經(jīng)濟(jì)效益來看，2∶2間作優(yōu)于2∶4間作，從土地資源的利用效率來看，2∶4間作優(yōu)于2∶2間作。

（3）在玉米和大豆間作體系中，玉米的水分利用效率顯著高于大豆，且間作玉米的水分利用效率顯著高于單作玉米。