不同密度對玉米馬鈴薯套種產(chǎn)量和效益的影響

王星醒，景玉川，王 毅，韓啟亮，張浩楠，王建雄

（山西農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所，山西 忻州 034000）

晉西北地處山西高原西北邊緣，生態(tài)環(huán)境復(fù)雜，晝夜溫差大[1]。改革開放以來，通過國家對該地區(qū)農(nóng)業(yè)新政策的實施和科技部門對新品種、新技術(shù)的推廣應(yīng)用，當?shù)剞r(nóng)民的思想觀念和農(nóng)作物的種植結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，農(nóng)作物單產(chǎn)獲得了較大幅度的提升。但隨著人口數(shù)量總趨勢的增大，耕地面積的縮小，導(dǎo)致人均耕地面積減少，為保證種植效率，確保農(nóng)民增產(chǎn)增收，還需要不斷提高土地利用率和農(nóng)作物復(fù)種指數(shù)，來增加土地單產(chǎn)和產(chǎn)值。

玉米、馬鈴薯套種是一種利用作物間互利關(guān)系和光照、溫度、水、肥等資源，通過提高土地時空利用率，充分發(fā)揮土地生產(chǎn)率，從而既提高單位面積糧食產(chǎn)量，增加經(jīng)濟效益，又增加了農(nóng)產(chǎn)品種類，優(yōu)化種植業(yè)結(jié)構(gòu)的栽培措施[2，3]。五寨縣屬于晉西北高寒冷涼區(qū)域，海拔高、氣溫低，耕作制度單一，玉米、馬鈴薯是當?shù)刂匾募Z食作物和經(jīng)濟作物。為轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)種植觀念，因地制宜變換種植模式，山西農(nóng)業(yè)大學(xué)玉米研究所五寨試驗站科研人員于2019 年、2020 年在五寨縣進行了高寒區(qū)玉米、馬鈴薯帶型密度套種試驗，目的是研究在不同套種密度下對玉米、馬鈴薯產(chǎn)量和效益的影響，選出適合當?shù)赝茝V的玉米、馬鈴薯套種密度和栽培技術(shù)措施。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西省五寨縣前所村，該地區(qū)屬于晉西北丘陵地的平川區(qū)，海拔1 398.8 m，年均降水量478.5 mm，主要集中于7 月—9 月，日平均氣溫4.9℃，年日照時數(shù)2 872 h，冬季長而寒冷，夏季短而無酷暑，屬亞寒帶大陸性氣候，無霜期110～130 d[4]。

試驗田土質(zhì)疏松，透氣性好，播種前經(jīng)土壤養(yǎng)分測試，土壤有機質(zhì)22.1 g/kg，全氮0.62 g/kg，有效磷18.29 mg/kg，速效鉀210.9 mg/kg，屬中等地力。

1.2 試驗材料

馬鈴薯選用早熟品種希森6號，生育期90 d，玉米品種選用并單16 號，生育期116 d。試驗田在播種前統(tǒng)一施農(nóng)家肥（雞糞）300 kg/0.067 hm2、脲甲醛控釋復(fù)合肥50 kg/0.067 hm2（N 26%，P2O510%，K2O 12%），其余同大田，收獲時按小區(qū)全部收獲計產(chǎn)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗小區(qū)面積40 m2（小區(qū)寬4 m，長10 m），3 次重復(fù)，隨機區(qū)組排列，玉米覆膜播種，馬鈴薯起壟人工點播，嚴格按試驗方案種植（見表1），試驗共設(shè)5 個處理，處理代號：D1、D2、D3、D4、D5；D1、D2、D3為帶型套種模式，玉米、馬鈴薯雙行套雙行2 m為一帶，每小區(qū)種植2帶，即每小區(qū)玉米共種植4行，馬鈴薯共種植4 行，設(shè)3 種密度；D4、D5為玉米、馬鈴薯單作，作為套種模式對照，密度參照大田，即玉米4 500 株/0.067 hm2，馬鈴薯3 300 株/0.067 hm2，玉米單作每小區(qū)種植8 行，馬鈴薯單作每小區(qū)種植8行，小區(qū)周圍設(shè)2 m保護行，小區(qū)間設(shè)0.5 m走道。

表1 試驗方案Tab.1 Test scheme

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)分析用DPSv 7.05和Excel 2007軟件。

2 結(jié)果分析

2.1 產(chǎn)量結(jié)果分析

根據(jù)試驗產(chǎn)量結(jié)果數(shù)據(jù)，對D1、D2、D3不同密度套種模式處理的產(chǎn)量結(jié)果和D4、D5玉米、馬鈴薯單作處理的產(chǎn)量結(jié)果進行對比及方差分析，分析在不同密度套種模式下對玉米、馬鈴薯產(chǎn)量的影響。

通過對比試驗產(chǎn)量結(jié)果數(shù)據(jù)（見表2、表3），D1處理下玉米折單產(chǎn)1 063.0 kg/0.067 hm2較D4處理單種玉米折單產(chǎn)838.8 kg/0.067 hm2，增產(chǎn)26.7%；馬鈴薯折單產(chǎn)2 114.9 kg/0.067 hm2，較D5處理單種馬鈴薯折單產(chǎn)2 102.7 kg/0.067 hm2，增產(chǎn)0.6%；D2處理下，玉米折單產(chǎn)867.1 kg/0.067 hm2，較D4處理單種玉米折單產(chǎn)838.8 kg/0.067 hm2，增產(chǎn)3.4%，馬鈴薯折單產(chǎn)2 073.8 kg/0.067 hm2，較D5處理單種馬鈴薯折單產(chǎn)2 102.7 kg/0.067 hm2，減產(chǎn)1.4%；D3處理下，玉米折單產(chǎn)740.4 kg/0.067 hm2，較D4處理單種玉米折單產(chǎn)838.8 kg/0.067 hm2，減產(chǎn)11.7%，馬鈴薯折單產(chǎn)2 071 kg/0.067 hm2，較D5處理單種馬鈴薯折單產(chǎn)2 102.7 kg/0.067 hm2，減產(chǎn)1.5%。

表2 2019年、2020年小區(qū)產(chǎn)量Tab.2 The output of the plot in 2019 and 2020

表3 小區(qū)年平均產(chǎn)量、產(chǎn)值Tab.3 The average annual output and output value of the plot

根據(jù)表3中小區(qū)平均產(chǎn)量數(shù)據(jù)分別計算不同處理下的土地當量比（LER），D1處理下LER=1.11，D2處理下LER=1.0，D3處理下LER=0.93；套種增產(chǎn)率在D1處理下為11%，D2處理下為0，D3處理下為-7%；計算結(jié)果表明，在D1處理下套種增產(chǎn)率為11.1%。

通過對D1、D2、D33 個處理的玉米、馬鈴薯產(chǎn)量分別進行方差分析（見表4、表5），在不同密度套種模式下，D1處理的玉米、馬鈴薯產(chǎn)量差異達極顯著標準，D2、D3處理玉米、馬鈴薯產(chǎn)量未達到極顯著標準。

表4 D1、D2、D3方差玉米產(chǎn)量分析結(jié)果Tab.4 Analysis results of variance of D1,D2 and D3 maize yield

表5 D1、D2、D3馬鈴薯產(chǎn)量方差分析結(jié)果Tab.5 Results of variance analysis of potato yield D1,D2 and D3

通過對考種數(shù)據(jù)分析，在D1處理下玉米達到顯著增產(chǎn)，增產(chǎn)的主要原因是通過增加種植密度減少占地面積，發(fā)揮玉米株高優(yōu)勢和邊行效應(yīng)，充分利用生長空間，提高光合利用率，使玉米穗長平均增加1.5 cm，百粒質(zhì)量平均增加3.1 g。馬鈴薯由于行距增加，通風(fēng)透光好，因此套種產(chǎn)量較馬鈴薯單作產(chǎn)量沒有較大差異；D2處理下，玉米產(chǎn)量較單作玉米產(chǎn)量增加，馬鈴薯略有減產(chǎn)但不明顯，該處理之所以沒有達到顯著標準，與處理所采用的株、行距不同有很大關(guān)系；D3處理下種植密度很難實現(xiàn)玉米、馬鈴薯增產(chǎn)、增收。

2.2 效益分析

按照當?shù)胤N植成本計算種子、肥料、地膜、人工投入，玉米330 元/0.067 hm2，馬鈴薯600 元/0.067 hm2。玉米產(chǎn)值按照2019 年、2020 年市場平均收購價2.2 元/kg 計算；在不同處理下，馬鈴薯商品薯率差異不顯著，計算時取2年考種數(shù)據(jù)平均值：商品薯率為85%，價格按市場平均收購價1 元/kg計算，小薯率為15%，價格按市場平均收購價0.4元/kg計算。

根據(jù)小區(qū)產(chǎn)值結(jié)果（見表3），D1處理凈產(chǎn)值1 599.1 元/0.067 hm2，較D4處理凈產(chǎn)值1 515.8 元/0.067 hm2提高5.5%，較D5處理凈產(chǎn)值1 213.5元/0.067 hm2提高31.8%；D2處理凈產(chǎn)值1 417.4 元/0.067 hm2，較D4處理凈產(chǎn)值1 515.8 元/0.067 hm2降低6.5%，較D5處理凈產(chǎn)值1 213.5 元/0.067 hm2提高16.8%；D3處理凈產(chǎn)值1 290.6元/0.067 hm2較D4處理單種玉米凈產(chǎn)值1 515.8 元/0.067 hm2降低14.9%，較D5單種馬鈴薯凈產(chǎn)值1 213.5元/0.067 hm2提高6.4%。

根據(jù)小區(qū)年平均產(chǎn)量結(jié)果計算小區(qū)年平均產(chǎn)值（見表6），然后進行多重比較，得出小區(qū)年平均產(chǎn)值多重比較結(jié)果（見表7），根據(jù)表5 分析結(jié)果，D1處理產(chǎn)值較其他處理達極顯著標準，D2、D3處理產(chǎn)值較其他處理不顯著。

表6 小區(qū)平均產(chǎn)量及產(chǎn)值Tab.6 Plot annual average output and output value

表7 小區(qū)年平均產(chǎn)值多重比較結(jié)果Tab.7 The result of multiple comparison of the average annual output value of the residential area

3 結(jié)論與討論

晉西北高寒山區(qū)日照充足，降雨量偏少，主要集中于每年的7 月—9 月，正常年份能夠滿足馬鈴薯、玉米的生長所需。玉米喜高溫，覆膜后生育期間≥10℃有效積溫可增加250℃～300℃，播種期可提前15～20 d，馬鈴薯耐低溫且喜陰，前期生長快，與玉米套種后可正常生長發(fā)育。馬鈴薯、玉米套種較馬鈴薯單作和玉米單作可充分提高對光照、積溫、降雨的利用率。張鵬[15]、周旭[16]晴研究表明，馬鈴薯套種玉米可延長作物共生期，提高作物光能利用率；王平義[17]研究表明馬鈴薯與玉米在二套二模式下經(jīng)濟效益最高，這與本試驗研究結(jié)果一致。

本次試驗結(jié)果表明，馬鈴薯玉米套種宜選擇豐產(chǎn)性好、抗病性強的早熟品種，玉米宜選擇早熟、耐密低稈品種，為充分發(fā)揮套種優(yōu)勢，種植時宜選擇南北行向為最佳。宋紅軍[18]、張炯[19]、王江俊[20]等研究認為對于馬鈴薯玉米套種，馬鈴薯品種盡量選擇抗逆、早熟、抗病品種，玉米根據(jù)當?shù)貧夂蛲寥罈l件選擇適宜的早熟或中晚熟品種，這與本試驗研究結(jié)果基本一致。

玉米覆膜后可以與馬鈴薯同期播種，但玉米出苗期比馬鈴薯早20 d 左右，所以在苗期利于玉米的生長發(fā)育，而馬鈴薯喜冷涼，在出苗期時也處于適宜生長環(huán)境下，經(jīng)過增加馬鈴薯行距后，不會對馬鈴薯的生長發(fā)育造成影響。馬鈴薯的開花期也是塊莖形成期，高溫會影響馬鈴薯塊莖的形成，在套種模式下由于玉米株高是馬鈴薯株高的2～3 倍，可為馬鈴薯起到遮陰、降溫的效果，同時馬鈴薯的莖葉覆蓋地面，還可減少田間水分蒸發(fā)量，確保玉米正常發(fā)育水分需求。

本次試驗研究結(jié)果表明，選用玉米、馬鈴薯雙行套雙行2 m 帶型模式，玉米密度在4 800 株/0.067 hm2、馬鈴薯密度在3 700 株/0.067 hm2時，單位面積產(chǎn)量最高，效益最好；玉米密度在4 500 株/0.067 hm2、馬鈴薯密度在3 500 株/0.067 hm2時，單位面積產(chǎn)量及效益不佳；玉米密度在4 200株/0.067 hm2、馬鈴薯密度在3 300株/0.067 hm2時，單位面積產(chǎn)量及效益最差。