谷子与花生/大豆间作对产量效益的影响及其品种间差异

崔纪菡 李顺国 刘猛 郭帅 赵宇 马俊婷 夏雪岩

摘要 [目的]探索适合谷子间作的作物，明确谷子与花生或大豆间作的产量和经济效益。[方法]以2个谷子品种（汇华金米和冀谷39）、2个花生品种（冀花4号和黑玉珍）、2个大豆品种（冀豆12和冀豆17）为材料，研究不同种植模式—谷子与花生或大豆间作对作物产量以及经济效益的影响。[结果]间作对谷子的穗长、倒伏率无显著影响，对株高、产量和千粒重有极显著影响;谷子品种、种植模式2因素对谷子产量、株高、穗长影响程度的顺序为谷子品种>种植模式>谷子品种×种植模式，对谷子倒伏率影响程度的排列顺序为谷子品种≈谷子品种×种植模式>种植模式，对谷子千粒重影响程度的排列顺序为种植模式>谷子品种>谷子品种×种植模式。谷子与花生/大豆间作提高谷子产量，降低豆科作物产量，與单作相比，谷子与花生间作后谷子产量提高9.0%～33.2%，花生产量减产19.7%～36.6%。谷子与大豆间作后谷子产量提高4.8%～15.4%，大豆减产8.1%～34.9%。所有间作处理中仅冀谷39和冀花4号间作的土壤当量比超过1.00，其他处理为0.84～0.94。产量经济效益由高到低排序为花生单作>谷子+花生间作>谷子单作>谷子+大豆间作>大豆单作。[结论]谷子与花生/大豆间作提高了谷子产量，降低了花生和大豆的产量，相比谷子单作模式，谷子与花生间作提高了总经济效益，与大豆间作降低了总经济效益。

关键词 间作;谷子;大豆;花生;产量

中图分类号 S344.2  文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2020）17-0035-06

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2020.17.011

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Intercropping of Foxtail Millet and Peanut / Soybean on Yield and Benefit and Their Differences among Varieties

CUI Jihan， LI Shunguo， LIU Meng et al （Minor Cereal Crops Research Laboratory of Hebei Province， National Foxtail Millet Improvement Center， Institute of Millet Crops of Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences， Shijiazhuang， Hebei 050035）

Abstract [Objective]To explore crops suitable for intercropping between foxtail millet and peanut or soybean， and to determine the yield and economic benefits of intercropping.[Method]Two foxtail millet varieties （Huihuajinmi and Jigu 39）， two peanut varieties （Jihua 4 and Heiyuzhen） and two soybean varieties （Jidou 12 and Jidou 17） were used as materials to study the effects of different planting modes （intercropping of foxtail millet with peanut or soybean） on crop growth， yield and economic benefits.[Results]Intercropping showed no significant effects on ear length and lodging rate of foxtail millet， but had a significant effect on plant height， yield and 1 000grain weight.The order of the effects of foxtail millet variety and planting mode on yield， plant height and ear length was foxtail millet variety > planting mode > foxtail millet variety × planting mode， and the order of the effect on lodging rate was foxtail millet product seed ≈ foxtail millet variety × planting mode > planting mode.The order of influence on 1 000grain weight of foxtail millet is planting mode > foxtail millet variety > foxtail millet variety × planting mode.Intercropping of foxtail millet and peanut/soybean improves the yield of foxtail millet and reduces the yield of legume.Compared with the monoculture， the yield of foxtail millet increased by 9.0%-33.2% and that of peanut decreased by 19.7%-36.6%.After intercropping， the yield of foxtail millet increased by 4.8%-15.4%， and the yield of soybean decreased by 8.1%-34.9%.Among all intercropping treatments， only the soil equivalent ratio of Jigu 39 and Jihua 4 was more than 1， and other treatments were between 0.84 and 0.94.The order of economic benefit from high to low was peanut monoculture>foxtail millet + peanut intercropping > foxtail millet monoculture > foxtail millet + soybean intercropping > soybean monoculture.[Conclusion]The intercropping of foxtail millet and peanut / soybean increased the yield of foxtail millet and decreased the yield of peanut and soybean.Compared with the single cropping mode of foxtail millet， the intercropping of foxtail millet and peanut increased the total economic benefit， and the intercropping of foxtail millet and peanut decreased the total economic benefit.

Key words Intercropping;Millet;Soybean;Peanut;Yield

谷子古称稷、粟，亦称粱，是属禾本科的一种耐旱、耐瘠、稳产、耐贮存作物[1]，是中国北方人民的主要粮食之一，在我国北方旱作农业中占有重要地位。谷粒的营养价值很高，含丰富的蛋白质、脂肪和维生素，可供食用，入药有清热、清渴、滋阴、补脾肾和肠胃、利小便、治水泻等功效，又可酿酒。其茎叶是牲畜的优等饲料，谷子粗蛋白质含量为5%～7%，超过一般牧草1.5～2.0倍，而且纤维素少，质地较柔软，为骡、马所喜食;其谷糠又是猪、鸡的良好饲料。

间作是指在同一土地上按照不同比例种植不同种类农作物的种植方式。禾本科与豆科作物间作，是运用群落的空间结构原理，可提高土地利用率;由间作形成的作物复合群体可增加对阳光的截取与吸收，减少光能的浪费;同时2种作物之间还可产生互补作用，如宽窄行间作或带状间作禾本科有一定的边行优势、豆科与禾本科间作有利于补充土壤氮元素的消耗、促进禾本科对有机磷的吸收和利用等[1]，提高禾本科产量和经济效益。近些年，前人对谷子与其他农作物间作提高水分利用效率、降低地表风蚀度的研究较多。冯良山等[2]研究了谷子花生间作的农田生产力和水分利用效率，结果表明谷子花生间作能够提高农田生产力和水分利用效率，在间作系统中2种作物通过对降水的优化分配，实现对水分的高效利用。王海新等[3]研究了风沙半干旱区谷子花生间作效应，谷子花生带状间作有效地削弱了近地表风速，降低了地表风蚀度，减少了耕层土壤水分蒸发量。张洁等[4]对旱地玉米谷子间作降水利用率进行研究，3年试验结果表明，谷子与玉米间作避免了干旱年份玉米减产，平水年间作比单作增产31.3%，丰水年间作比单作增产17.2%，该种植模式提高了降水利用率，是旱地保产增收的有效途径。

研究人员除了对谷子与农作物间作外，还对谷子与饲草作物、果木间作开展了一些研究。路海东等[5]对宁夏南部旱区坡地不同粮草带比间作种植模式进行比较，坡地采用谷子与苜蓿隔行间作可有效减少地表径流，改善作物水分利用率，提高作物产量，减少坡地水土流失。蔡倩等[6]研究了杏林与谷子间作模式对土壤微生物和酶的影响，杏谷间作模式显著提高了土壤细菌、真菌和放线菌的数量， 增强了土壤脲酶、磷酸酶和过氧化氢酶的活性，改善了土壤微环境，提高了土壤质量。谷子桑树间作试验发现，间作提高了土壤中的速效磷含量，增加了叶片的含磷量和叶绿素含量，增加了土地当量比，提高了土地有效利用率[7]。

近些年，学者对谷子间作的研究主要集中在水分利用效率提升和土壤质量改良等方面，这些研究结论肯定了间作模式的积极意义。谷子间作对象主要为花生、绿豆、玉米、苜蓿、桑、杏等少量几种作物，但鲜见对谷子与大豆的间作效果的研究，对谷子与大豆间作后的产量效益研究较少。鉴于此，笔者以谷子花生间作为对照，研究了谷子大豆间作的产量以及经济效益，评判谷子与花生/大豆间作的实际意义。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验于2018年6—10月在河北省农林科学院谷子研究所马庄试验站进行。试验站位于河北省石家庄市藁城区（114°46E， 37°55N），属暖温带半湿润大陆性季风气候，四季分明，气温变化剧烈，雨量集中。年平均气温12.9 ℃，年平均降水量569.8 mm，主要集中在7、8月，无霜期平均为197 d。播种前试验地土壤理化性质见表1。

1.2 试验材料

试验材料包含2个谷子品种、2个花生品种和2个大豆品种。谷子品种分别是汇华金米和冀谷39，花生品种分别是冀花4号和黑玉珍，大豆品种分别是冀豆12和冀豆17。汇华金米由河北省农林科学院谷子研究所和邢台市自然农庄农产品有限公司培育，冀谷39由河北省农林科学院谷子研究所培育，冀花4号、冀豆12和冀豆17由河北省农林科学院粮油作物研究所培育，黑玉珍花生品种采购于市场，来源不详。

1.3 试验方法

试验分别设谷子、花生、大豆单作，谷子与花生或大豆间作，包含品种差异在内的试验处理数量共计14个，试验处理和种植方式如表2。每个处理3 次重复，共计42个小区。设试验小区大小4.8 m×3.8 m，谷子的单作种量为7.5 kg/hm2，大豆的单作种量为75 kg/hm2，花生的单作种量为 975 kg/hm2，间作的种量减半，谷子出苗后定苗至60万株/hm2左右，花生大豆不间苗，谷子条播，花生大豆线性穴播，每穴2～3粒种子。种植记录如下：2019年6月17灌溉，6月21翻耕施底肥300 kg/hm2（复合肥，NPK 20-15-15），6月23日播种，生育期不追肥，其他管理措施同常规，9月20日收获。

1.4 测定项目 谷子灌浆期测定谷子株高和穗长，记录豆科作物倒伏比例。9月20日收获谷子，10月5日收获花生和大豆。单作小区种植12行谷子或豆科作物，去掉首行和尾行，收获中间10行;间作小区共种植6行谷子+6行豆科作物，去掉头3行尾3行，收中间3行谷子和3行豆科作物。统计谷子籽粒产量、千粒重、花生荚果产量、大豆籽粒产量。土地当量比（Land Equivalent Ratio， LER）该指标用于衡量间作优势，LER > 1表示有间作优势，LER < 1则无间作优势。计算公式：LER=Lf+Lb，其中Lf=间作谷子产量/单作谷子产量，Lb=間作豆科作物产量/单作豆科作物产量。

1.5 数据分析 采用Excel 和DPS 软件进行数据的统计与分析。采用邓肯检验法对各品种的上述指标进行方差分析，并进行谷子品种和间作模式二因素的方差分析。

48卷17期崔纪菡等 谷子与花生/大豆间作对产量效益的影响及其品种间差异

2 结果与分析

2.1 间作对谷子株高、穗长的影响 与谷子单作模式相比，间作提高了汇华金米的株高，而对冀谷39的株高无显著影响（图1）。由图1a可知，汇华金米与花生间作后株高增加3～6 cm，单作与间作处理之间株高存在极显著差异;由图1b可知，汇华金米与大豆间作后株高增加4～6 cm，单作与间作处理之间株高存在极显著差异，由图1c、d可知，冀谷39与花生、大豆间作后，除了与黑玉珍花生外，其他间作下冀谷39株高增加了3～4 cm，但间作与单作株高之间没有显著差异。

由图2a可知，汇华金米与冀花4号间作后穗长增加了1～2 cm，间作处理与单作处理之间存在显著性差异。由图2a、b、c可知，间作与单作处理的穗长差异不显著，冀谷39分别与黑玉珍、冀豆17间作后，出现了穗长变短的现象。由图1和2可知，品种因素参与间作对谷子株高和穗长的影响。

2.2 间作对谷子产量的影响

由图3a可知，与单作处理相比，大部分间作处理都提高了谷子产量，如汇华金米与冀花4、黑玉珍、冀豆12间作后谷子分别增产9.0%、14.7%、48%，冀谷39与冀花4、黑玉珍、冀豆12间作后谷子分别增产33.2%、12.0%、15.4%，这些间作处理与单作处理的产量存在显著或极显著差异，而2个谷子品种与冀豆17间作后的产量与单作差异不显著。汇华金米产量由高到低排序依次是汇华金米与黑玉珍间作、汇华金米与冀花4号间作、汇华金米与冀豆12间作、汇华金米单作、汇华金米与冀豆17间作。冀谷39产量由高到低排序依次是冀谷39与花生间作、冀谷39与大豆间作、冀谷39单作。因此，2个谷子品种与2个花生间作时谷子产量皆明显提高，而与大豆间作时谷子产量增减与大豆品种相关。

2.3 間作对谷子倒伏的影响

间作对汇华金米倒伏的影响结果（图4）可以看出，间作对冀谷39的倒伏没有显著影响。但从数值上来看，汇华金米单作倒伏率要低于间作模式。汇华金米单作倒伏率为6.5%，而间作模式下汇华金米倒伏率均比单作高1%～20%，汇华金米与黑玉珍间作倒伏率最高，约是汇华金米单作倒伏率的3.5倍（图4a）。间作对冀谷39的倒伏没有显著影响。但从数值上来看（图4b），间作对于冀谷39的倒伏有降低效果。冀谷39单作倒伏率达到165%，是冀谷39+大豆、冀谷39+花生2种间作模式倒伏率的3～7倍。冀谷39+冀豆12间作种植模式抗倒伏效果最佳，但是冀谷39和花生间作倒伏率大幅度降低且较稳定。

2.4 谷子品种和间作模式的二因素方差分析

谷子品种和间作处理二因素对谷子相关指标的方差结果见表3。由表3可知，谷子品种对产量的F值为268.9，P值小于0.001，说明谷子品种对产量的主效应有统计意义;间作模式对产量的F值为268.9，P值小于0.001，说明谷子品种对产量的主效应有统计意义，二者的交互作用也有统计意义，相似的结论出现在株高和千粒重上。谷子品种和间作模式对穗长和倒伏率的影响并不显著，说明谷子品种和间作模式共同参与调控产量、株高和千粒重。

2.5 间作对花生/大豆产量的影响 由图5可知，间作后豆科作物出现明显减产。相比单作，大豆与汇华金米间作后减产22.4%（冀豆12）和8.1%（冀豆17），与冀谷39间作时减产34.2%（冀豆12）和34.9%（冀豆17）。与单作相比，花生与汇华金米间作减产23.1%（冀花4号）和36.6%（黑玉珍），与冀谷39间作分别减产19.7%（冀花4号）和32.7%（黑玉珍）。

2.6 谷豆间作对产量经济效益的影响

由表4可知，种植模式影响土地当量比、产量和经济效益。所有间作处理中仅有冀谷39和冀花4号间作的当量比超过1.00，其他间作的土地当量比为0.84～0.94。从这个角度看，谷子与大豆间作模式对于提升土地产出优势不大。产量经济效益由高到低依次是花生单作、谷子与花生间作、谷子单作、谷子与大豆间作、大豆单作，说明谷子与大豆间作的经济效益要低于谷子与花生间作。

3 讨论

禾本科与豆科植物的光、热、水、气、养分竞争力的差异，其物质积累会有差异。刘柱等[8]研究了盐碱地谷子花生间作效应，间作谷子在干物质积累、作物群体覆盖、产量等方面均优于单作，其中产量提升28.0%～38.9%;花生表现恰恰相反，花生减产13.6%～20.8%，谷子花生间作的土壤当量比为1.0～1.1。在谷子与花生间作试验中，间作谷子比单作增产4.8%～33.2%，间作花生相较于单作减产19.7%～36.6%（均值28.0%）。谷子与花生间作模式对花生产量的影响是负效应，对谷子产量的影响是正效应。花生与谷子间作能够提高谷子的产量效益，冯良山等[9]对此作出解释，花生谷子间作运筹土壤水分养分，协调土壤水分养分纵向与根系分布的偏离度，提高水分利用效率当量，花生谷子间作还改善群体结构和光合生理，提高光能利用效率，从而影响了谷子、花生产量。

在该研究显示，间作大豆相较于单作减产8.1%～34.9%（均值24.9%），略低于花生减产率，从产量角度看，大豆比花生更宜与谷子间作。由于笔者没有查阅到较多关于谷子与大豆间作种植的资料，该研究也未对间作的效应机理展开深入研究，因此仅就该研究的结果作出初步结论：谷子与大豆间作模式的影响是负效应，对谷子产量的影响是正效应。但笔者认为，虽然花生与大豆皆属豆科作物，但谷子与花生、大豆的间作效应是有差别的，缘于花生与大豆的生物属性不同：大豆根系深扎、荚果生于地上、植株直立，而花生根层浅、荚果下扎地下、株体低矮，这些特点可能会影响作物间光、温、水和养分的分配与运筹，进而影响作物生长与发育。

关于谷子间作的种植比例和水肥运筹的研究也有一些结论。薛仁风等[10]研究了间作模式对谷子与绿豆生长和产量的影响，结果显示谷子与绿豆4∶2间作模式的经济效益和利润最高，比谷子单作增加27.1%，比绿豆单作增加3.95倍。田建全等[11]采用盆栽法研究了间作条件下水氮磷运筹对花生谷子产量的影响，明确了适宜花生谷子间作的灌水、氮肥和磷肥量。以上结论丰富了谷子间作的基础研究。

该研究结果显示，种植模式对谷子的株高有显著影响，与花生和大豆间作后汇华金米的株高提高了3～6 cm，相似的结论出现在谷子与绿豆间作研究中，该研究表明间作模式能够显著提高谷子的株高和穗长[10]。但另1个品种的谷子株高表现不同，冀谷39的株高增高不显著，说明间作对作物的株高调控程度受品种影响。对谷子品种和间作模式的二因素方差分析表明，品种选择在间作模式中具有重要作用。谷子品种与间作模式对群体产量的影响大小顺序为谷子品种（F=268.9）>间作模式（F=46.5）>谷子品种×间作模式（F=16.9）;对谷子株高影响的大小顺序为谷子品种（F=268）>种植模式（F=6.1）>谷子品种×种植模式（F=3.0），谷子品种与间作模式对谷子千粒重的影响大小顺序为种植模式（F=46.9）>谷子品种（F=9.5）>谷子品种×种植模式（F=80）。间作系统中的品种选择对谷子产量、株高以及千粒重都有较大影响。

4 结论

相比单作，谷子与花生间作后谷子产量提高9.0%～33.2%，花生产量减少19.7%～36.6%。谷子与大豆间作后谷子产量提高4.8%～15.4%，大豆减少8.1%～34.9%。谷子与大豆间作模式对于提升土地产出优势不大，因为仅冀谷39和冀花4号间作的土壤当量比超过1.00，其他处理为0.84～0.94。产量经济效益由高到低排序为花生单作>谷子+花生间作>谷子单作>谷子+大豆间作>大豆单作。谷子与花生/大豆间作提高了谷子产量，降低了花生和大豆的产量，相比谷子单作模式，谷子与花生间作提高了总经济效益，谷子与大豆间作降低了总经济效益，谷子与花生间作的经济效益要高于谷子与大豆间作。

参考文献

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[3] 王海新， 张宇， 王慧新， 等.风沙半干旱区谷子花生间作效应研究[J].辽宁农业科学， 2018（4）：83-85.

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