大豆延期播種提高棉花-大豆間作系統(tǒng)生產(chǎn)力

摘要：【目的】研究適當推遲大豆播種時間對棉花-大豆間作系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響。【方法】于2022年和2023年在山東省臨清市開展大田試驗，設置棉花單作（CM）、早播大豆單作（ESM）、晚播大豆單作（LSM）、棉花與早播大豆間作（C||ES）和棉花與晚播大豆間作（C||LS）共5個處理，比較研究了不同處理的植株農(nóng)藝性狀、葉面積指數(shù)、群體光合速率、作物產(chǎn)量、收獲指數(shù)和土地當量比（land equivalent ratio， LER）等指標。【結果】間作利于減少吐絮期棉花單株爛鈴數(shù)。與CM和C||ES處理相比，盛鈴期和吐絮期C||LS處理的棉花葉面積指數(shù)顯著提高，盛蕾期、盛花期和盛鈴期C||LS處理的平均群體光合速率顯著增大。C||LS處理的籽棉產(chǎn)量比CM處理顯著提高11.8%～13.5%，其中邊行籽棉產(chǎn)量顯著提高21.4%～23.5%；比C||ES處理顯著提高6.4%～9.4%，其中邊行的籽棉產(chǎn)量顯著提高12.9%～14.8%。C||LS處理的棉花生物產(chǎn)量比CM和C||ES處理分別提高14.6%～18.1%和8.1%～8.6%，其中邊行棉花生物產(chǎn)量分別提高22.9%～31.3%和11.9%～21.2%。不同處理間棉花的收獲指數(shù)無顯著差異。不同處理的大豆產(chǎn)量表現(xiàn)為C||ES＞C||LS＞ESM＞LSM。早播大豆的生物產(chǎn)量高于晚播大豆。C||LS處理的大豆收獲指數(shù)最大。C||LS處理的LER比C||ES處理顯著提高4.8%?！窘Y論】適當推遲大豆播種期能夠緩解棉花-大豆間作系統(tǒng)中大豆對棉花的競爭，進而提高棉花-大豆間作系統(tǒng)的生產(chǎn)力。

關鍵詞：棉花；大豆；間作；播期；土地生產(chǎn)力；種間競爭；產(chǎn)量

Delayed sowing of soybean improved productivity of the cotton-soybean intercropping system

Ding Kedong1#， Li Rui2， 3#， Lü Qingqing1#， Zhang Yanjun2， Li Zhenhuai2， Xu Shizhen2， Zhang Dongmei2， Dai Jianlong2， Li Cundong1*， Dong Hezhong1， 2*

（1. College of Agronomy， Hebei Agricultural University， Baoding， Hebei 071001， China; 2. Institute of Industrial Crops， Shandong Academy of Agricultural Sciences， Jinan 250100， China; 3. Talent Training School of Wucheng County， Shandong， Dezhou， Shandong 253300， China）

Abstract： [Objective] This study aims to investigate the effect of proper postponement of soybean sowing on the productivity of cotton-soybean intercropping system. [Methods] Field experiments were conducted in Linqing City， Shandong Province in 2022 and 2023， and five treatments were set up： cotton monoculture （CM）， early-sown soybean monoculture （ESM）， late-sown soybean monoculture （LSM）， cotton intercropped with early-sown soybean （C||ES）， and cotton intercropped with late-sown soybean （C||LS）. Various agronomic traits， leaf area index （LAI）， canopy photosynthetic rate （CAP）， crop yield， harvest index， and land equivalent ratio （LER） were compared among the treatments. [Results] Intercropping is beneficial to reduce the number of rotten bolls per cotton plant at the boll-opening stage. Compared with CM and C||ES treatments， cotton LAI of C||LS at the peak boll-setting stage and boll-opening stage were significantly increased， and the average CAP of cotton under C||LS treatment at the peak squaring stage， peak flowering stage， and peak boll-setting stage were significantly increased. Compared with CM， seed cotton yield of C||LS treatment significantly increased by 11.8%-13.5%， and significantly increased by 21.4%-23.5% in the border row. Compared with C||ES treatment， seed cotton yield of C||LS treatment showed a significant increase of 6.4%-9.4%， with a significant increase of 12.9%-14.8% in the border row. Compared with CM and C||ES treatments， the biological yield of C||LS treatment was increased by 14.6%-18.1% and 8.1%-8.6%， respectively; with an increase of 22.9%-31.3% and 11.9%-21.2% in the border row， respectively. There was no significant difference in harvest index among different treatments. Soybean yield under different treatments was as follows： C||ES gt; C||LS gt; ESM gt; LSM. The biological yield of early sowing soybean was higher than that of late sowing soybean. The soybean harvest index of C||LS treatment was the highest. The LER of C||LS treatment was significantly increased by 4.8% compared with that of C||ES treatment. [Conclusion] Properly delaying the sowing date of soybean can alleviate soybean' competition with cotton in the intercropping system， thereby enhancing the overall productivity of the cotton-soybean intercropping system.

Keywords： cotton; soybean; intercropping; sowing date; land productivity; interspecific competition; yield

棉花作為全球重要的天然纖維作物，不僅是紡織工業(yè)的主要原料，也是重要的植物油和蛋白來源[1]，棉花秸稈還可以用作培養(yǎng)大球蓋菇等菌菇的基質[2-3]，因此棉花產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟中占有重要地位。然而，隨著糧棉油爭地問題的日益突出，近年來棉花的種植面積明顯下降。目前黃河流域和長江流域的棉花種植面積已大幅縮減，生產(chǎn)規(guī)模不斷萎縮[4]。大豆是重要的糧油兼用作物，是人類優(yōu)質蛋白的重要來源[5]。近年來，面對國內玉米、水稻等優(yōu)勢作物的競爭，農(nóng)民種植大豆的積極性下降，同時我國大豆高度依賴進口，面對當前世界的復雜局面，擴大大豆種植面積，提高大豆自給率已經(jīng)迫在眉睫[6-7]。棉花、大豆間作是緩解作物爭地矛盾[8]、擴大棉花和大豆種植面積的有效途徑之一。研究表明，與單作相比，間作可以提高土地生產(chǎn)力，節(jié)省16%～29%的土地和19%～36%的氮磷肥[9]，還可以緩解病蟲危害[10-11]，改善土壤環(huán)境。棉花與豆科作物間作不僅可以提高2種作物的產(chǎn)量，而且在很大程度上能緩解棉花與油料作物的爭地矛盾[12-14]。

在間作系統(tǒng)中，作物共生期的長短影響種間競爭力。研究表明，相對較短的共生期能通過降低物種之間的競爭并增加補償效應來提高間作體系的凈產(chǎn)量優(yōu)勢[15]。共生期越長，時間生態(tài)位差異（temporal niche difference， TND）越小[16]。而土地當量比（land equivalent ratio， LER）和凈效應會隨著TND的增大而增加[17-18]。在間作系統(tǒng)中調整作物播種時間，可以改變2種作物的共生期，進而緩解種間競爭。目前，關于棉花和大豆間作共生期的研究報道還比較少。因此，本研究在山東省臨清市開展大田試驗，從推遲大豆播期、改變2種作物共生期的角度出發(fā)，對不同間作和單作種植模式下棉花的農(nóng)藝性狀、棉花和大豆的葉面積指數(shù)（leaf area index， LAI）、群體光合速率、產(chǎn)量性狀等指標進行測定分析，為棉花和大豆間作模式在當?shù)丶邦愃粕鷳B(tài)區(qū)的推廣應用提供參考。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

大田試驗于2022年和2023年在山東省農(nóng)業(yè)科學院臨清試驗站（36°8′17″N，115°1′32″E）進行。試驗地為砂壤土，前茬作物為棉花。2022年春季播種前0～20 cm土層土壤容重為1.42 g·cm－3，pH為7.4，含有機質13.28 g·kg－1、堿解氮42.37 mg·kg－1、有效磷18.72 mg·kg－1、速效鉀143.95 mg·kg－1。2022年和2023年，試驗區(qū)4－10月的降水量和溫度情況見附圖1。2022年的降水量集中在7月和10月，2023年的降水量集中在7月和8月，2年的溫度差異不大。

1.2 試驗設計

共設置5個處理：棉花單作（CM）、早播大豆單作（ESM）、晚播大豆單作（LSM）、棉花與早播大豆間作（C||ES）、棉花與晚播大豆間作（C||LS）。

CM：采用76 cm等行距種植，穴播，穴距19 cm，每穴5～8粒，地膜覆蓋。2葉期定苗，每穴留1株，棉花密度為70 000株·hm－2。

ESM和LSM：采用條播，行距45 cm，株距13～14 cm，密度為150 000株·hm－2。

C||ES和C||LS：采用4-5式間作模式（4行棉花5行大豆）。棉花采用76 cm等行距種植，地膜覆蓋，幅寬3.04 m；大豆采用45 cm等行距種植，幅寬2.25 m，棉花大豆間距60.5 cm（附圖2）。間作棉花和間作大豆與單作的株距和密度（皆按實際占地面積計算）相同。

供試棉花材料為中熟品種K836，大豆品種為春豆1號。2022年：棉花于4月22日播種，先后于9月15日、9月30號和10月20日收獲；5月4日早播大豆播種，9月10日收獲；5月25日晚播大豆播種，9月25日收獲。2023年：棉花于4月26日播種，9月17日第1次收獲，9月30日第2次收獲，10月20日第3次收獲；5月5日早播大豆播種，9月12日收獲；5月28日晚播大豆播種，9月25日收獲。試驗田為南北方向種植，采用隨機區(qū)組設計，3次重復，每個小區(qū)面積為68.9 m2（13 m×5.3 m）。

棉花在盛蕾期施復合肥（N、P2O5、K2O質量分數(shù)均為15%，下同）1 050 kg·hm－2，之后不再施肥。現(xiàn)蕾后去葉枝，7月15日（盛花期）打頂。病蟲草害防治、灌溉等按當?shù)爻Ｒ?guī)棉田管理。大豆在播種前施復合肥600 kg·hm－2作基肥，之后不再追肥。大豆初花期噴施5%烯效唑（根據(jù)大豆的長勢調整用量）進行化學調控防倒伏，其他管理同當?shù)爻Ｒ?guī)大田。

1.3 測定項目和方法

1.3.1 農(nóng)藝性狀。棉花的開花期、結鈴期和吐絮期，分別在每個小區(qū)植棉區(qū)的邊行（外側2行）、內行（內側2行）選取10～20株棉花，調查農(nóng)藝性狀。開花期測定棉花的株高，調查單株果枝數(shù)；結鈴期調查單株果枝數(shù)、成鈴（棉鈴直徑≥2 cm，下同）數(shù)、幼鈴（棉鈴直徑＜2 cm，下同）數(shù)；吐絮期，調查單株成鈴數(shù)、幼鈴數(shù)、爛鈴數(shù)和吐絮鈴數(shù)。

1.3.2 LAI和群體光合速率。在棉花的開花期、盛鈴期和吐絮期，大豆的開花期、結莢期和鼓粒期，每個小區(qū)選取3株長勢一致且具有代表性的植株，將葉片剪下用LI-3000葉面積儀（美國LI-COR公司）測定葉面積，然后根據(jù)單株葉面積與密度計算LAI。

在棉花的盛蕾期、盛花期、盛鈴期，大豆的開花期、結莢期和鼓粒期，挑選晴朗、無云、無風的天氣，用LI-6400便攜式光合測定儀（美國LI-COR公司）與密閉式同化箱法測定棉花和大豆的群體光合速率。同化箱的體積根據(jù)不同生育時期的株高來確定，同時在箱體內安裝2個風扇用于流通氣體，箱體外部使用透明的塑料薄膜（質地較硬）進行封閉處理。在每個小區(qū)的邊行和內行均隨機選取3株棉花（4株大豆）于同化箱中，用土將塑料薄膜四周填埋壓實，形成1個密閉空間，在塑料薄膜對應面的上下分別插入儀器的氣體導管，箱體內的CO2氣體含量穩(wěn)定下降后開始測定，測量時間為3 min，儀器每5 s會自動獲得1個數(shù)據(jù)。利用所得數(shù)據(jù)按照以下公式計算群體光合速率[19-23]：

CAP＝×（1）

式中，CAP（canopy apparent photosynthesis， μmol·m－2·s－1）用來指代群體光合速率；V、S分別為同化箱的體積（m3）和底面積（m2），Pa為同化室內大氣壓（kPa），R為理想氣體常數(shù)（8.3×10－3 m3·KPa·mol－1·K－1），T0為同化箱內的初始溫度（℃），？鄣c/？鄣t為同化箱內的CO2含量隨時間變化的斜率。

1.3.3 產(chǎn)量性狀。收獲前，每個小區(qū)用繩子圈出6.67 m2的樣點（包括4行棉花或5行大豆）用于計產(chǎn)。分別收獲邊行（外側2行）、內行（中間2行或中間3行）的棉花和大豆。

棉花分3次收獲，在第1次收獲前調查每個樣點中所有的棉鈴數(shù)，計算單位面積鈴數(shù)，將每次收獲的籽棉晾曬后稱量，根據(jù)3次產(chǎn)量之和計算籽棉產(chǎn)量。每次收獲時每小區(qū)隨機采收50個棉鈴（上部棉鈴15個、中部棉鈴20個、下部棉鈴15個），混合裝袋，曬干后測定鈴重；然后軋花，計算衣分。棉花收獲后，在邊行和內行分別拔出10株棉花，曬干后稱量得到棉柴產(chǎn)量，計算生物產(chǎn)量（棉柴產(chǎn)量＋籽棉產(chǎn)量）和收獲指數(shù)（籽棉產(chǎn)量/生物產(chǎn)量）。

大豆一次性收獲（每行單收），計算大豆籽粒的產(chǎn)量。同時隨機選取10 株，調查結莢數(shù)、每莢粒數(shù)和百粒重，根據(jù)結莢數(shù)和密度計算大豆莢密度；將大豆連根拔起自然風干后測定秸稈產(chǎn)量，計算生物產(chǎn)量（大豆秸稈產(chǎn)量＋籽粒產(chǎn)量）和收獲指數(shù)（籽粒產(chǎn)量/生物產(chǎn)量）。

1.3.4 LER。LER表示間作條件下單位面積土地的生產(chǎn)力相較于單作的優(yōu)勢[13]。其計算公式為：

Pc＝Yic/Ymc（2）

Ps＝Yis/Yms（3）

LER＝Pc＋Ps（4）

式中，Pc（partial land equivalent ratio of cotton）、Ps（partial land equivalent ratio of soybean）分別表示棉花、大豆的偏土地當量比，Yic（yield of intercropping cotton）和Ymc（yield of monoculture cotton）分別表示間作棉花的產(chǎn)量和單作棉花的產(chǎn)量；Yis（yield of intercropping soybean）和Yms（yield of monoculture soybean）分別表示間作大豆的產(chǎn)量和單作大豆的產(chǎn)量。LER＞1表示間作的生產(chǎn)力大于單作，LER數(shù)值越高表示間作的單位面積土地生產(chǎn)力越強。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

使用Microsoft Excel 2016和IBM SPSS Statistics 26對試驗數(shù)據(jù)進行分析整理，采用鄧肯氏新復極差法進行差異顯著性分析。

2 結果與分析

2.1 不同處理對棉花農(nóng)藝性狀的影響

開花期：2022年和2023年，C||LS處理的邊行株高顯著高于C||ES處理的邊行和內行株高，CM處理的株高顯著高于C||ES處理的邊行株高，C||ES處理內行、C||LS處理內行及CM處理間的株高差異均不顯著。2022年C||LS處理的邊行、內行單株果枝數(shù)一致，均顯著高于C||ES處理的邊行、內行和CM處理，2023年各處理間的單株果枝數(shù)無顯著差異（表1）。

結鈴期：2022年，CM處理的單株果枝數(shù)顯著高于C||ES處理的邊行，2023年各處理間的單株果枝數(shù)無顯著差異。2022年和2023年，C||LS處理的邊行、內行單株成鈴數(shù)顯著高于CM處理和C||ES處理的邊行，C||ES處理的邊行、內行單株成鈴數(shù)與CM處理無顯著差異；各處理間的單株幼鈴數(shù)均無顯著差異（表1）。

吐絮期：2022年，各處理的單株成鈴數(shù)、幼鈴數(shù)、爛鈴數(shù)和吐絮鈴數(shù)均無顯著差異。2023年，C||LS處理的邊行單株成鈴數(shù)顯著高于CM處理，CM處理的單株爛鈴數(shù)顯著高于C||LS處理的邊行、內行，各處理的單株幼鈴數(shù)和單株吐絮鈴數(shù)均無顯著差異（表1）。

2.2 不同處理對棉花和大豆LAI的影響

隨著生育進程推進，棉花和大豆的LAI均呈現(xiàn)先升高后降低趨勢（圖1）。棉花LAI在盛鈴期達到最大值。2022年和2023年棉花開花期，CM處理的LAI顯著高于C||ES和C||LS處理；棉花盛鈴期及吐絮期，C||LS處理的LAI顯著高于C||ES和CM處理，CM、C||ES處理的LAI無顯著差異（圖1A～B）。

大豆的LAI在結莢期達到最大值。2022年和2023年，大豆開花期，ESM處理的LAI顯著高于C||ES、C||LS和LSM處理，C||ES處理的LAI顯著高于C||LS和LSM處理。大豆結莢期，C||LS和LSM處理的LAI顯著低于C||ES、ESM處理，C||ES處理的LAI與ESM處理無顯著差異，C||LS處理的LAI與LSM處理無顯著差異。大豆鼓粒期，C||ES處理的LAI顯著高于ESM處理，C||LS處理的LAI顯著高于LSM處理，C||ES和C||LS處理的LAI無顯著差異，ESM和LSM處理的LAI無顯著差異（圖1C～D）。

2.3 不同處理對棉花、大豆群體光合速率的影響

2022年和2023年棉花盛蕾期，C||LS處理的棉花CAP（包括邊行、內行及其平均）顯著高于C||ES和CM處理，而C||ES和CM處理間無顯著差異。2022年棉花盛花期，C||LS處理的CAP（邊行、內行、平均）顯著高于C||ES和CM處理，C||ES處理的邊行CAP顯著高于CM處理，但二者的內行及平均CAP無顯著差異。2023年棉花盛花期，C||LS處理的CAP（內行、平均）顯著高于C||ES和CM處理，C||LS處理的邊行CAP顯著高于CM處理，與C||ES處理無顯著差異；C||ES處理的CAP平均與CM處理無顯著差異，但其內行的CAP顯著低于CM處理，邊行的CAP顯著高于CM處理。2022年和2023年棉花盛鈴期，CAP達到最大值，與C||ES處理相比，C||LS處理的平均CAP分別顯著提高19.2%和36.6%，其中邊行分別顯著提高26.3%和22.7%，內行分別提高10.7%和55.9%（P＜0.05）；與CM處理相比，C||LS處理的平均CAP分別顯著提高26.9%和38.3%，其中邊行分別顯著提高44.5%和44.2%，內行分別提高8.3%和32.3%（P＜0.05）；除2023年C||ES處理的內行CAP顯著低于CM處理外，C||ES和CM處理的CAP（包括邊行、內行及其平均）無顯著差異（表2）。

2022年和2023年大豆開花期，C||ES處理的CAP（邊行、平均）顯著高于C||LS、ESM和LSM處理，ESM處理的平均CAP顯著高于C||LS和LSM處理；2022年C||LS處理的CAP（邊行、平均）顯著高于LSM處理，2023年C||LS處理的CAP（邊行、內行、平均）與LSM處理無顯著差異。2022年和2023年大豆結莢期，C||ES處理的CAP（邊行、內行、平均）顯著高于C||LS和LSM處理，ESM處理的CAP（邊行、內行、平均）顯著高于LSM處理，C||LS處理的CAP（邊行、內行、平均）與LSM處理無顯著差異。大豆鼓粒期CAP達到最大值，與C||ES處理相比，2022年和2023年C||LS處理的平均CAP分別顯著下降26.0%和21.1%，其中邊行分別顯著下降23.6%和25.1%，內行分別下降28.9%（P＜0.05）和15.6%；LSM處理的平均CAP分別比ESM處理顯著下降22.2%和25.8%。2022年和2023年大豆結莢期和鼓粒期，同一播期下間作大豆的平均CAP與單作大豆無顯著差異（表3）。

2.4 不同處理對土地生產(chǎn)力的影響

2.4.1 棉花、大豆產(chǎn)量性狀。2022年和2023年，與CM處理相比，C||ES處理的平均籽棉產(chǎn)量分別提高5.1%（P＜0.05）和3.8%，其中邊行的籽棉產(chǎn)量均顯著提高7.5%，內行的籽棉產(chǎn)量無顯著差異；C||LS處理的平均籽棉產(chǎn)量分別顯著提高11.8%和13.5%，其中邊行籽棉產(chǎn)量分別顯著提高21.4%和23.5%，內行之間沒有顯著差異。2022年和2023年，C||LS處理的平均籽棉產(chǎn)量較C||ES處理分別顯著提高6.4%和9.4%，其中邊行籽棉產(chǎn)量分別顯著提高12.9%和14.8%，內行籽棉產(chǎn)量沒有顯著差異。2022年和2023年，C||ES處理的棉鈴密度分別比CM處理增加14.4%（P＜0.05）和4.8%；C||LS處理的棉鈴密度分別比CM處理顯著增加20.8%和11.8%；C||LS處理的棉鈴密度分別較C||ES處理增加5.6%和6.6%，但差異不顯著。2022年和2023年不同處理間的鈴重和衣分均無顯著差異（表4）。

2022年和2023年，與ESM處理相比，C||ES處理的平均大豆產(chǎn)量分別提高4.9%（P＜0.05）和4.2%，其中邊行大豆產(chǎn)量均顯著提高8.0%，內行沒有顯著差異；與LSM處理相比，C||LS處理的大豆平均產(chǎn)量分別顯著提高6.7%和5.9%，其中邊行分別顯著提高8.3%和7.4%，內行分別提高5.0%和4.4%，但差異不顯著。2022年和2023年，LSM處理的大豆平均產(chǎn)量分別比ESM處理顯著降低5.8%和4.5%；C||LS處理的大豆平均產(chǎn)量比C||ES處理分別降低4.2%（P＜0.05）和2.9%，其中邊行產(chǎn)量分別顯著下降5.5%和5.0%，內行產(chǎn)量無顯著差異（表5）。

2022年，ESM處理的大豆百粒重顯著高于LSM處理，C||ES、C||LS和LSM處理的大豆百粒重無顯著差異；2023年，ESM處理的大豆百粒重顯著高于C||ES、C||LS和LSM處理，C||ES、C||LS和LSM處理之間無顯著差異。2022年和2023年，與ESM處理相比，C||ES處理的大豆每莢粒數(shù)分別顯著下降20.5%和10.0%，LSM處理的大豆每莢粒數(shù)分別增加9.8%和12.6%（P＜0.05）；與C||LS處理相比，C||ES處理的大豆每莢粒數(shù)分別降低2.9%和10.0%（P＜0.05），LSM處理的大豆每莢粒數(shù)分別顯著增加34.2%和12.6%。2022年和2023年，與ESM處理相比，C||ES處理的大豆莢密度分別顯著增加33.8%和25.2%，LSM處理的大豆莢密度分別顯著降低11.4%和8.0%；與LSM處理相比，C||LS處理的大豆莢密度分別顯著增加41.1%和18.9%；C||LS處理的大豆莢密度分別比C||ES處理降低6.6%和12.7%（P＜0.05）（表5）。

2.4.2 生物產(chǎn)量和收獲指數(shù)。2022年和2023年，與CM處理相比，C||ES處理的棉花平均生物產(chǎn)量分別提高6.0%和8.8%，其中邊行分別提高9.9%和8.3%，內行分別提高2.1%和9.2%；C||LS處理的棉花平均生物產(chǎn)量分別提高14.6%和18.1%，其中邊行生物產(chǎn)量分別提高22.9%和31.3%（P＜0.05），內行棉花生物產(chǎn)量分別增加6.2%和5.0%。與C||ES處理相比，C||LS處理的棉花平均生物產(chǎn)量分別提高8.1%和8.6%，其中邊行分別提高11.9%和21.2%，內行分別增加4.1%和降低3.8%。不同處理間棉花內行及平均生物產(chǎn)量均無顯著差異。2022年和2023年，C||ES、C||LS和CM處理的棉花收獲指數(shù)無顯著差異（表6）。

同一播期下，間作大豆的生物產(chǎn)量（邊行、內行、平均）和單作無顯著差異。與ESM處理相比，2022年和2023年LSM處理的平均生物產(chǎn)量分別顯著下降14.7%和13.5%；與C||ES處理相比，2022年和2023年C||LS處理的平均大豆生物產(chǎn)量分別降低14.6%和15.6%（P＜0.05），其中邊行分別下降16.0%（P＜0.05）和10.5%，內行分別下降13.0%和21.1%（P＜0.05）。2022年和2023年，C||ES與ESM處理的收獲指數(shù)無顯著差異；C||LS處理的收獲指數(shù)分別較LSM處理提高5.6%和6.0%（P＜0.05）。與C||ES處理相比，C||LS處理的收獲指數(shù)分別提高12.1%和15.1%（P＜0.05）（表7）。

2.4.3 LER。2022年和2023年，C||ES和C||LS處理的LER均大于1，可見棉花大豆間作具有一定的優(yōu)勢。與C||ES處理相比，C||LS處理的棉花偏土地當量比分別顯著提高6.5%和9.9%，C||LS處理的大豆偏土地當量比差異不顯著。C||LS處理的LER較C||ES處理均顯著提高4.8%（表8）。因此大豆播期推遲提高了土地利用效率和間作優(yōu)勢。

3 討論

3.1 大豆晚播提高了棉花大豆間作系統(tǒng)中棉花的群體光合能力

株高可以在一定程度上反映棉花的生長狀況，本研究發(fā)現(xiàn)2022年和2023年開花期，C||LS處理的邊行棉花株高顯著高于C||ES處理的邊行和內行棉花株高，表明大豆晚播緩解了棉花-大豆間作系統(tǒng)中大豆對棉花的競爭；吐絮期，間作模式下棉花的單株爛鈴數(shù)低于棉花單作種植模式，這與呂晴晴等[8]研究得出的間作輪作可以改善棉花冠層結構，改善棉田通風條件，從而減少爛鈴數(shù)的結果相符。

棉花的生長發(fā)育依賴葉片的光合作用，LAI是衡量棉花群體光合能力的重要指標之一[24-26]。前人研究指出，棉花與適宜作物間作可以提高間作系統(tǒng)中棉花單株的葉面積和LAI[12]，進而改善棉花的光合能力。本研究發(fā)現(xiàn)，2022年和2023年棉花的LAI和群體光合速率均在盛鈴期達到最大，這與崔愛花等[27]的研究結果相同，同時也符合董合忠等[28]提出的優(yōu)化成鈴栽培理論。此外，2022年和2023年盛鈴期，C||LS處理的棉花LAI和平均CAP均顯著高于C||ES處理，表明間作系統(tǒng)中大豆晚播縮短了2種作物的共生期，可以顯著提高棉花群體的光合能力。

3.2 大豆晚播提高了棉花大豆間作系統(tǒng)的生產(chǎn)力

前人研究表明，棉田間作可以提高籽棉產(chǎn)量[12， 29-31]。棉花與豆科作物間作時，棉花-花生間作系統(tǒng)的效果要優(yōu)于棉花-大豆間作系統(tǒng)[12]。本試驗嘗試通過大豆晚播來緩解間作系統(tǒng)中大豆與棉花的競爭，發(fā)現(xiàn)間作條件下棉花和大豆的產(chǎn)量均高于單作，且籽棉產(chǎn)量的提高主要是通過棉鈴密度的提高來實現(xiàn)的，這與何寧等[12]的研究結果相同。2022年和2023年，C||LS處理的平均籽棉產(chǎn)量比C||ES處理顯著提高6.4%～9.4%，其中邊行籽棉產(chǎn)量顯著提高12.9%～14.8%，說明早播大豆會影響棉花的生長發(fā)育，而晚播大豆能緩解棉花和大豆之間的競爭；C||LS處理的平均大豆產(chǎn)量比C||ES處理下降 2.9%～4.2%，其中邊行產(chǎn)量顯著下降5.0%～5.5%。2022年和2023年，C||LS處理的LER較C||ES處理均顯著提高4.8%。因此，C||LS處理的單位面積土地生產(chǎn)力優(yōu)于C||ES處理，表明推遲大豆播期對整個間作系統(tǒng)是有利的，可優(yōu)化棉花-大豆間作模式。2022年和2023年C||LS、C||ES處理的平均棉花生物產(chǎn)量均高于CM處理，且C||LS處理的平均棉花生物產(chǎn)量比C||ES處理提高8.1%～8.6%，其中邊行棉花生物產(chǎn)量提高11.9%～21.2%。由此可見，大豆播期推遲縮短了棉花和大豆的共生期，改善了棉花-大豆間作系統(tǒng)中大豆對棉花的競爭，其中對邊行棉花的改善效應更明顯。

4 結論

棉花-大豆間作優(yōu)于棉花單作和大豆單作，提高了土地利用效率。棉花與晚播大豆間作改善了棉花生長情況，降低了單株爛鈴數(shù)量，顯著提高棉花LAI、群體光合速率和籽棉產(chǎn)量，增加了生物產(chǎn)量。間作模式下，晚播大豆的產(chǎn)量和生物產(chǎn)量低于早播大豆，但棉花與晚播大豆間作的LER顯著高于棉花與早播大豆間作。因此，在棉花-大豆間作系統(tǒng)中，推遲大豆播種可以緩解棉花、大豆之間的競爭，提高間作系統(tǒng)生產(chǎn)力。

附件：

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附圖1 2022年和2023年臨清市的溫度和降水量

Fig. S1 Temperature and precipitation of Linqing City in 2022 and 2023

附圖2 棉花和大豆的種植模式示意圖

Fig. S2 Diagram of cotton and soybean planting patterns

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（責任編輯：王小璐 責任校對：王國鑫）