大豆行距對(duì)玉米‖大豆間作營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響

摘要：為探究大豆行距對(duì)大豆玉米間作品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響，在玉米大豆2 ∶4間作下固定大豆種植密度，設(shè)置大豆不同行距（分別為30、40、50 cm），玉米單作（M）和大豆單作（S）為對(duì)照，分析不同大豆行距對(duì)大豆和玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)及土壤養(yǎng)分含量的影響。結(jié)果表明，與大豆單作（S）相比，間作顯著提高大豆粗蛋白含量（P<0.05），增幅為2.5%～5.3%，顯著降低大豆粗脂肪含量，降幅達(dá)4.5%～7.3%；隨著行距的增加，邊行和中間行大豆的品質(zhì)和氮、磷、鉀含量呈現(xiàn)相反的變化趨勢(shì)；相關(guān)性分析結(jié)果顯示，粗蛋白含量與粗脂肪含量呈極顯著負(fù)相關(guān)（P<0.01），與氮含量呈顯著正相關(guān)，大豆行距40 cm時(shí)大豆各項(xiàng)指標(biāo)總體較好。間作總體上降低了玉米的百粒重和磷含量，且二者呈顯著正相關(guān)；隨著大豆行距的增加，玉米百粒重和氮、磷、鉀含量總體上呈先降低后增加趨勢(shì)，玉米各項(xiàng)指標(biāo)沒(méi)有顯著變化。間作顯著降低了玉米土壤中的土壤養(yǎng)分含量。除大豆以及大豆玉米間土壤中有效磷含量顯著低于單作土壤外，其他土壤指標(biāo)均高于對(duì)照；隨著大豆行距的增加，土壤中速效氮含量和速效鉀含量增加，土壤全氮含量先上升后下降，土壤有效磷含量和有機(jī)質(zhì)含量先下降后上升。間作總體上對(duì)玉米大豆的生長(zhǎng)起到促進(jìn)作用，綜合玉米大豆品質(zhì)以及土壤養(yǎng)分利用，在大豆行距40 cm時(shí)，大豆的品質(zhì)理想，玉米品質(zhì)不受影響，土壤利用效果良好。

關(guān)鍵詞：大豆；玉米；間作；行距；品質(zhì)；土壤養(yǎng)分

中圖分類號(hào)：S344.2 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1002-1302（2024）16-0094-07

近年來(lái)，我國(guó)耕地面積減少和土壤退化問(wèn)題備受關(guān)注。為了有效改善這些問(wèn)題，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中采取了多項(xiàng)措施，其中間作可以充分利用空間提高土地利用率，并改善土壤養(yǎng)分不均衡狀況［1］。間作是中國(guó)農(nóng)業(yè)精耕細(xì)作重要內(nèi)容之一，是指2種或以上的農(nóng)作物在同一生長(zhǎng)期相間種植在同一塊土地上的種植方式，充分發(fā)揮不同作物之間的互補(bǔ)優(yōu)勢(shì)，符合可持續(xù)農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求［2-3］。

國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)，禾本科與豆科間作被認(rèn)為是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要方向之一，豆科植物能提供30%～60%的氮素營(yíng)養(yǎng)為當(dāng)季禾本科植物使用［4］。尤其是玉米‖大豆間作，通過(guò)大豆根瘤菌固氮為玉米提供氮營(yíng)養(yǎng)，提高玉米對(duì)土壤中的氮素利用率，成為一種有冰效的種植模式，并且是我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)［5-6］。此外，該種植模式還使玉米與大豆在空間位態(tài)分離，高效利用溫度、光、水、熱等資源［7］及植物根系處的土壤養(yǎng)分［7-8］。

大豆處于玉米‖大豆空間生態(tài)位的劣勢(shì)，其不同行距會(huì)引起玉米對(duì)大豆的遮陰效果以及生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，影響玉米與大豆互作效應(yīng)。大豆行距變化引起養(yǎng)分吸收競(jìng)爭(zhēng)，大豆對(duì)氮、磷、鉀的吸收均會(huì)隨著大豆行距的增加而增加［9］。任俊波等研究發(fā)現(xiàn)，合理的種植行距會(huì)改善土壤養(yǎng)分環(huán)境，促進(jìn)根系生長(zhǎng)發(fā)育［10］。田詠梅等研究發(fā)現(xiàn)，行距影響作物光截獲和行間通風(fēng)，適宜的行距有利于光合產(chǎn)物的充分積累，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)［11］。曹鵬鵬等的研究表明，間作大豆為低位弱勢(shì)作物，隨著其行距增大，大豆和玉米產(chǎn)量均上升，且大豆行距為0.5 m時(shí)的產(chǎn)量均高于0.4 m［12］。

各地大豆玉米間作的形式多樣，前人的研究表明，4行大豆間作2行玉米能發(fā)揮間作優(yōu)勢(shì)，增加玉米和大豆產(chǎn)量［13-14］。本試驗(yàn)以玉米品種江玉877和大豆品種徐豆18為研究對(duì)象，在固定玉米‖大豆間作行數(shù)（玉米2行、大豆4行）、保證大豆種植密度下，設(shè)置大豆不同行距，研究行距對(duì)大豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)和土壤養(yǎng)分的影響，探索效益最佳的種植行間距。通過(guò)大豆和土壤養(yǎng)分的各項(xiàng)指標(biāo)測(cè)定，分析大豆間作行距對(duì)土壤中養(yǎng)分含量的影響，最后得出最佳的大豆行距為40 cm，該間作模式下大豆品質(zhì)理想，玉米品質(zhì)不受影響，土壤養(yǎng)分利用效果好，為玉米大豆間作栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

玉米品種為江玉877，中熟夏播雜交玉米，適宜在江蘇淮北地區(qū)和安徽省種植，生育期101 d左右；大豆品種為徐豆18，株型半收斂，有限結(jié)莢習(xí)性夏大豆，2023年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推適用于大豆玉米間作專用品種，生育期104 d。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)與田間管理

本試驗(yàn)從于2022年5月30日至10月10日在江蘇徐淮地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所銅山基地進(jìn)行。試驗(yàn)地為沙壤土，前茬大蒜滿幅種植。在統(tǒng)一生產(chǎn)管理水平下，采用2 ∶4模式（玉米2行，大豆4行），大豆行距分別設(shè)置為30、40、50 cm（記為30、40、50），單作玉米（M）和大豆（S）為對(duì)照，具體栽培規(guī)格見(jiàn)表1。試驗(yàn)共5個(gè)處理，每個(gè)處理重復(fù)3次， 共15個(gè)小區(qū)。試驗(yàn)地四周設(shè)置保護(hù)行，除玉米單作小區(qū)設(shè)置4～5行玉米，其他小區(qū)保護(hù)行設(shè)置4～5行大豆。

試驗(yàn)所用植物肥為玉米專用復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量分別為28%、8%、6%，養(yǎng)分含量≥40%）和硫酸鉀型復(fù)合肥（N、P2O5、K2O含量均為15%，養(yǎng)分含量≥45%），均在播種時(shí)一次性施用，在大豆行間施硫酸鉀型復(fù)合肥15 kg/667 m2，在玉米行間施玉米專用復(fù)合肥55 kg/667 m2，均采用開(kāi)溝施肥。

1.3 取樣方法

1.3.1 大豆取樣方法 取靠近玉米行的邊行為A，并列每行連續(xù)取5株待測(cè)；取中間2行為B，并列每行連續(xù)取5株待測(cè)。大豆單作區(qū)收獲中間2行，在中間2行的任一行連續(xù)取10株待測(cè)，記為S。要單晾曬、單脫粒，注意防止機(jī)械混雜。

1.3.2 玉米取樣方法 取靠近玉米行的連續(xù)2行，每行連續(xù)取5株待測(cè)。玉米單作小區(qū)收獲中間2行，在中間2行的任一行連續(xù)取10株待測(cè)。要單晾曬、單脫粒，注意防止機(jī)械混雜。

1.3.3 土壤取樣方法 五點(diǎn)法收集種植土，玉米大豆之間取樣為MS；大豆中間取樣為SS；玉米中間取樣為SMMS；大豆單作區(qū)SS，玉米單作區(qū)MM；土壤經(jīng)風(fēng)干后測(cè)定全氮、速效氮、有效磷、速效鉀的含量和有機(jī)質(zhì)含量。

1.4 測(cè)定指標(biāo)及方法

大豆粗蛋白含量、粗脂肪含量用近紅外法測(cè)定；玉米、大豆百粒重用稱重法測(cè)定，即晾干、脫粒、去殼，稱量每100粒的重量（g）；玉米、大豆籽粒氮含量采用LY/T 1228—2015《森林土壤氮的測(cè)定》中的凱氏定氮法測(cè)定；磷含量采用NY/T 2017—2011《植物中氮、磷、鉀的測(cè)定》中的元素分析儀測(cè)定；鉀含量采用NY/T 2017—2011《植物中氮、磷、鉀的測(cè)定》和GB 5009.268—2016《食品安全國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 食品中多元素的測(cè)定》中的火焰光度計(jì)法測(cè)定；土壤全氮含量采用LY/T 1228—2015用凱氏定氮儀測(cè)定；土壤速效氮含量采用DB51/T 1975—2014《土壤堿解氮的測(cè)定》用滴定法測(cè)定；土壤有效磷含量采用NY/T 1121.25—2012《土壤檢測(cè) 第25部分：土壤有效磷的測(cè)定連續(xù)流動(dòng)分析儀法》中的元素分析儀測(cè)定；土壤有機(jī)質(zhì)含量采用GB 9834—88《土壤有機(jī)質(zhì)測(cè)定法》中的滴定法測(cè)定；土壤速效鉀含量采用DB13/T 844—2007《土壤速效鉀測(cè)定》中的火焰光度計(jì)法測(cè)定。

1.5 數(shù)據(jù)分析

采用 Excel處理數(shù)據(jù)與作圖，利用 SPSS 18.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 玉米大豆間作下大豆行間距對(duì)大豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)的影響

由圖1可知，不同大豆行距對(duì)不同行百粒重的影響總體不大，與大豆單作（S）處理相比，只有30A處理顯著降低了大豆百粒重（P<0.05），各行距處理的百粒重表現(xiàn)為50B＞S＞30B=50A＞40B>40A>30A?？梢钥闯觯?0 cm以上行距對(duì)大豆百粒重的穩(wěn)定更有利。

由圖2可知，各大豆行距處理的大豆粗蛋白含量有所不同，但均顯著高于大豆單作（S）處理。粗蛋白含量表現(xiàn)為40B＞50A＞30A＞30B＞50B＞40A＞S，不同大豆行距間作處理的大豆粗蛋白含量較S處理顯著提高2.5%～5.3%。隨著行距的增加，邊行的粗蛋白含量先下降后上升，中間行粗蛋白含量先上升后下降，邊行和中間行呈相反趨勢(shì)；30 cm 和50 cm行距下，中間行的粗蛋白含量低于邊行，40 cm行距中間行的粗蛋白含量高而邊行低。

由圖3可知，不同大豆行距不同行處理大豆粗脂肪含量存在差異；不同大豆行距不同行處理的大豆粗脂肪含量顯著低于S處理，粗脂肪含量表現(xiàn)為S＞50B＞40A＞30B＞40B＞30A＞50A，與S處理相比，各處理大豆粗脂肪含量降幅達(dá)4.5%～7.3%；同一行距的大豆邊行的粗脂肪含量和中間行存在顯著差異，其中，邊行在行距40 cm時(shí)大豆粗脂肪含量最高，中間行在行距50 cm時(shí)大豆粗脂肪含量最高。

由圖4可知，不同大豆行距不同行處理的大豆氮含量沒(méi)有顯著差異；隨著行距的增加，中間行大豆氮含量逐漸降低，邊行大豆氮含量呈現(xiàn)出與中間行相反的變化趨勢(shì)，各處理大豆氮含量表現(xiàn)為40B＞50A＞40A＞30B＞S=30A＞50B，其中行距40 cm處理的氮含量更穩(wěn)定。

由圖5可知，與S處理相比，間作模式提高各行距下的大豆磷含量。各處理大豆磷含量表現(xiàn)為 50A＞50B＞30A＞40A＞30B＞40B＞S，與S處理相比，中間行行距40、50 cm顯著提高了大豆磷含量，行距30、40 cm對(duì)大豆磷含量的影響不大。

如圖6所示，不同大豆行距不同行處理的大豆鉀含量沒(méi)有顯著差異；與大豆單作的S處理相比，大豆行距對(duì)間作大豆鉀含量影響不大。

將大豆相關(guān)指標(biāo)做皮爾遜相關(guān)性分析，得到表2?？梢钥闯?，粗蛋白含量與粗脂肪含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，與氮含量顯著正相關(guān)；粗脂肪含量與氮含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，氮含量與鉀含量顯著正相關(guān)。

2.2 玉米大豆間作下大豆行距對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)的影響

各處理的玉米百粒重如圖7所示，間作模式下30、40 cm大豆行距對(duì)玉米百粒重有降低作用，50 cm 行距有促增長(zhǎng)作用；玉米百粒重表現(xiàn)為50＞M＞30＞40，其中行距40 cm處理的玉米百粒重較M處理顯著降低。

各處理玉米氮含量如圖8所示，間作模式下不同大豆行距處理間作玉米氮含量沒(méi)有顯著差異；玉米氮含量表現(xiàn)為M＞50＞40＞30；隨著大豆行距的增加，玉米氮含量增加。

各處理玉米磷含量如圖9所示，間作模式下不同大豆行距對(duì)間作玉米的磷含量存在顯著影響；各處理玉米含量表現(xiàn)為M＞50＞30＞40；與玉米單作（M）處理相比，30、40 cm的大豆行距均顯著降低玉米磷含量。

各處理玉米鉀含量如圖10所示，間作模式下不同大豆行距對(duì)間作玉米的鉀含量影響不顯著，不同大豆間作行距對(duì)玉米鉀含量影響不大。

將玉米相關(guān)指標(biāo)做皮爾遜相關(guān)性分析，得到表3?？梢钥闯觯倭Ｖ嘏c磷含量顯著正相關(guān)；玉米氮含量與磷含量、鉀含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；玉米磷含量與鉀含量極顯著正相關(guān)。

2.3 玉米大豆間作下大豆行間距對(duì)大豆土壤養(yǎng)分的影響

土壤中全氮含量如圖11所示，與大豆單作（SS）處理相比，不同取樣地土壤全氮含量存在顯著或極顯著差異。隨著大豆行距的增加，間作大豆間以及大豆玉米間的大豆土壤中的全氮含量均呈先上升后下降的趨勢(shì)，行距 50 cm 時(shí)土壤全氮含量最高，行距40 cm時(shí)最低。

土壤中速效氮含量如圖12所示，不同取樣地土壤速效氮含量有差異。隨著大豆行距的增加，間作大豆間以及大豆玉米間的大豆土壤中速效氮含量呈上升趨勢(shì)，間作提高了大豆土壤中的速效氮含量，其表現(xiàn)為50＞40＞30＞SS，且在大豆行距50 cm時(shí)土壤速效氮含量最高。

土壤中有效磷含量如圖13所示，與SS處理相比，不同取樣地土壤的有效磷含量差異極顯著。隨著大豆行距的增加，間作大豆間以及大豆玉米間的大豆土壤中有效磷含量呈先下降后上升趨勢(shì)，間作極顯著提高大豆對(duì)土壤有效磷吸收，使得土壤中有效磷含量大幅降低，行距40 cm對(duì)有效磷吸收效果最佳。

土壤中速效鉀含量如圖14所示，不同取樣地土壤速效鉀含量差異不顯著；隨著大豆行距的增加，大豆中間取樣處理土壤有效鉀含量總體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢(shì)但不明顯，行距40 cm時(shí)最低。

土壤中有機(jī)質(zhì)含量如圖15所示，不同取樣地土壤有機(jī)質(zhì)含量存在差異；隨著行距的增加，土壤有機(jī)質(zhì)含量呈現(xiàn)先下降后上升趨勢(shì)，在40 cm行距下土壤有機(jī)質(zhì)含量最低，大豆行距50 cm時(shí)土壤有機(jī)質(zhì)含量最高。

2.4 玉米大豆間作對(duì)玉米土壤養(yǎng)分的影響

玉米土壤養(yǎng)分含量如表4所示，間作顯著降低了玉米土壤全氮、速效氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)的含量，對(duì)玉米土壤速效鉀含量影響不大，大豆玉米間作可能有助于玉米對(duì)土壤中養(yǎng)分的吸收。

將土壤相關(guān)指標(biāo)做皮爾遜相關(guān)性分析，得到表5?？梢钥闯?，土壤全氮含量與有機(jī)質(zhì)含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；速效氮含量與速效鉀含量呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；有效磷含量與速效鉀含量呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 討論

大豆不同行距會(huì)引起玉米對(duì)大豆的遮陰效果發(fā)生改變和生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，玉米遮陰影響會(huì)提高大豆的蛋白含量，從而影響大豆的收獲品質(zhì)。大量研究表明，間作對(duì)大豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)沒(méi)有顯著影響，對(duì)玉米營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)指標(biāo)具有顯著提高的作用，但間作行距變化會(huì)引起大豆和玉米品質(zhì)和氮、磷、鉀的吸收變化［15-16］。在本研究中，間作提高大豆粗蛋白含量，但顯著降低粗脂肪含量，同時(shí)降低了玉米對(duì)磷的吸收，大豆和玉米的營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)隨著大豆行距的變化而變化，這是由于合適的大豆行距促進(jìn)了大豆的生長(zhǎng)競(jìng)爭(zhēng)，促進(jìn)大豆對(duì)土壤養(yǎng)分吸收利用；且大豆行距50 cm時(shí)，大豆、玉米各項(xiàng)指標(biāo)效果相對(duì)較好。同樣，梁英蘭研究發(fā)現(xiàn)，行距對(duì)間作大豆綜合品質(zhì)沒(méi)有顯著影響，當(dāng)玉米‖大豆行距為45 cm時(shí)，大豆、玉米總產(chǎn)值最高［17］。朱星陶等研究發(fā)現(xiàn)，大豆產(chǎn)量不受大豆行距的影響，大豆行距顯著影響玉米產(chǎn)量［18］，與本研究玉米百粒重降低相反，玉米百粒重與磷含量顯著正相關(guān)，磷含量降低導(dǎo)致結(jié)果不一致，這可能還與間作品種有關(guān)。

玉米對(duì)氮的吸收能力高于大豆，玉米大豆間作能夠促進(jìn)大豆固氮，增加土壤氮含量，提高土壤養(yǎng)分含量和利用率［10，19-20］。大豆行距的差異會(huì)引起根系環(huán)境變化，進(jìn)而影響根系固氮能力、養(yǎng)分吸收和物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)［9］。楊繼芬等研究發(fā)現(xiàn)，間作能提高土壤養(yǎng)分含量，有利于土壤肥力的提高［21］；Lai研究發(fā)現(xiàn)，甘蔗‖花生模式顯著提高了土壤中有機(jī)質(zhì)和速效氮的含量［22］。在本研究中，隨著大豆行距的增加，間作大豆間以及大豆玉米間的大豆土壤中的全氮、速效氮、有效鉀、有機(jī)質(zhì)含量多數(shù)明顯提升，有效磷含量極顯著下降，說(shuō)明間作提高了間作大豆土壤肥力。但本研究中，間作顯著降低了玉米土壤中的全氮、有效磷和有機(jī)質(zhì)含量，說(shuō)明間作提高了玉米對(duì)土壤中養(yǎng)分的競(jìng)爭(zhēng)吸收，這與侯健的研究結(jié)果“間作促進(jìn)玉米對(duì)土壤養(yǎng)分吸收和利用”［23］一致。

氮和磷經(jīng)常是限制植物性能和作物產(chǎn)量的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，磷在大豆的根部結(jié)瘤與根瘤菌固氮過(guò)程中具有重要作用。大豆土壤中的磷含量顯著降低，說(shuō)明大豆在固氮過(guò)程中對(duì)磷有較大的需求，磷素的吸收有利于改善根瘤固氮能力，從而積累土壤中的氮素營(yíng)養(yǎng)［24-25］；本研究中大豆玉米籽粒中的磷含量與土壤中有效磷含量的變化趨勢(shì)相反，大豆磷含量上升，土壤有效磷含量極顯著降低，說(shuō)明土壤中的有效磷被大豆顯著吸收，玉米大豆間作促進(jìn)了大豆對(duì)土壤中有效磷的吸收，這與張雷昌等研究結(jié)果“間作能提高玉米大豆對(duì)磷的吸收利用”［26］一致；陳磊等的研究表明，玉米大豆間作具有能夠提升磷吸收［27］。另外，大豆對(duì)土壤磷吸收有利于土壤中有效磷含量降低，低磷條件對(duì)大豆固氮效果更好。駱研妃等研究發(fā)現(xiàn)，低磷條件下玉米大豆間作具有提高磷肥利用率，維持土壤有效磷含量和作物對(duì)磷吸收利用的能力［28］。

此外，本研究主要以玉米大豆間作中大豆行距為研究對(duì)象，圍繞不同大豆行距在收獲期對(duì)大豆?fàn)I養(yǎng)品質(zhì)、玉米營(yíng)養(yǎng)指標(biāo)及土壤養(yǎng)分含量的影響，今后需要進(jìn)一步分析其他生育時(shí)期和不同玉米行距對(duì)玉米大豆間作的影響。

4 結(jié)論

玉米大豆間作較單作在顯著提高大豆粗蛋白含量、提高大豆磷吸收、不影響玉米品質(zhì)方面有優(yōu)勢(shì)，間作總體上對(duì)玉米大豆的生長(zhǎng)起到了促進(jìn)作用。在土壤養(yǎng)分方面，隨著大豆行距的增加，大豆土壤中的速效氮含量、有效磷含量、速效鉀含量、有機(jī)質(zhì)含量呈上升趨勢(shì)。綜合玉米大豆品質(zhì)以及土壤養(yǎng)分利用，大豆行距40 cm時(shí)最佳，該間作模式下，大豆品質(zhì)理想，玉米品質(zhì)不受影響，有利于作物利用土壤養(yǎng)分。

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基金項(xiàng)目：現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系建設(shè)專項(xiàng)（編號(hào)：CARS-04-CES19）。

作者簡(jiǎn)介：董 韋（1996—），女，江蘇連云港人，碩士，研究實(shí)習(xí)員，從事農(nóng)產(chǎn)品貯藏保鮮和農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析研究及土壤環(huán)境檢測(cè)。E-mail：weidong.xzaas@outlook.com。

通信作者：徐 振，博士，副研究員，從事甘薯病蟲(chóng)害防控和農(nóng)產(chǎn)品營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)分析研究及土壤環(huán)境檢測(cè)。E-mail：zhenxu0125@163.com。