基于高产与高效条件下鲜食玉米鲜食大豆带状间作田间配置技术优化

舒泽兵 罗万宇 蒲 甜 陈国鹏 梁 冰 杨文钰 王小春

研究简报

基于高产与高效条件下鲜食玉米鲜食大豆带状间作田间配置技术优化

舒泽兵 罗万宇 蒲 甜 陈国鹏 梁 冰 杨文钰 王小春*

四川农业大学农学院 / 农业农村部西南作物生理生态与耕作重点实验室 / 作物生理生态及栽培四川省重点实验室, 四川成都 611130

为了明确西南地区鲜食玉米鲜食大豆带状间作的高产与利于机械化实现高效的田间配置技术, 以2个株高差异较大的鲜食玉米品种为材料, 采用两因素裂区设计,综合分析2种带宽(高产带宽2 m和宜机械化高效带宽2.4 m)与玉米种植密度(37,500、45,000、52,500和60,000株 hm–2)对鲜食玉米-大豆带状间作系统中群体产量、商品品质及种植效益的影响, 明确了高产高效最优田间配置。结果表明, 鲜食玉米产量受玉米密度的影响更显著, 而鲜食大豆产量主要受带宽的影响。带宽和玉米密度显著影响鲜食玉米商品品质, 随着带宽增加, 矮秆玉米品种一级果穗率2年平均降低25.78%, 秃尖长2年平均增加9.55%, 高秆玉米品种则一级果穗率降低11.76%, 秃尖长增加17.54%; 随着玉米密度增加, 2种带宽下矮秆和高秆玉米品种一级果穗率均显著降低, 秃尖长均显著增加, 2019年2 m带宽下矮秆和高秆玉米种植密度从52,500株 hm–2增至60,000株 hm–2, 一级果穗率分别降低46.16%、27.78%, 秃尖长分别增加19.44%、14.17%, 2.4 m带宽下则一级果穗率分别降低25.01%、23.60%, 秃尖长分别增加16.46%、11.53%。带宽、密度对鲜食大豆2粒荚率和3粒荚率的影响达显著水平, 随着带宽增加, 带状间作大豆2粒和3粒荚率均显著增加, 与矮秆和高秆玉米品种间作的大豆2粒荚率和3粒荚率2年平均分别增加7.94%和18.88%、8.10%和16.71%; 随玉米密度增加, 大豆2粒和3粒荚率均显著降低, 2019年玉米密度从52,500株 hm–2增至60,000株 hm–2, 高秆玉米间作大豆2粒荚率降幅为6.19%～9.09%, 3粒荚率降幅为11.94%～14.39%。通过主成分综合评价得分和DTOPSIS法综合评价结果表明, 高产和高效带宽下, 矮秆和高秆玉米品种带状间作鲜食大豆均以52,500株 hm–2和45,000株 hm–2玉米密度各性状接近理想值, 综合性状表现好, 种植效益分别可实现8.44万元 hm–2和10.09万元 hm–2。

鲜食玉米; 鲜食大豆; 带状间作; 带宽; 密度; 群体产量; 商品品质

玉米大豆带状复合种植模式作为我国西南地区主推的一种旱地种植模式, 该模式集禾本科与豆科为一体, 采用宽窄行田间配置方式, 在生长过程中利用不同作物的生态位互补效应, 有效提高了作物群体对养分、水分和光照等资源的利用效率, 在保证玉米单产的同时增收大豆, 具有高产稳产、降低成本、提高经济效益等优点[1-3]。

带宽密度配置在玉米大豆带状间套作系统中对提高群体产量效益和品质起着至关重要的作用。研究发现, 成都平原地区带宽200 cm、行比2∶3的鲜食玉米鲜食大豆带状间作系统有利于提高作物产量和群体经济效益[4]; Qin等[5]研究表明, 糯玉米/鲜食大豆间作较糯玉米单作群体经济效益提高34.07%, 较鲜食大豆单作提高106.18%; 叶林等[6]试验表明, 带宽为200 cm, 玉米窄行行距为40 cm时, 能有效提高玉米大豆套作群体产量。王一帆等[7]试验表明, 增加密度可显著增加间作优势和地下部对间作优势的贡献率, 地上地下完全互作利于密植效应充分发挥, 从而获得较高产量。与粒用玉米、大豆不同, 鲜食玉米收获鲜嫩果穗、鲜食大豆收获新鲜荚果直接食用, 除产量外, 品质也是影响鲜食玉米和大豆销售、加工及经济效益的同等重要因素; 曹庆军等的试验表明, 高密度种植显著降低鲜食玉米有效穗长、出籽率及百粒重等商品性状[8]; 徐丽等[9]指出, 增加种植密度, 甜玉米穗长变短, 一级果穗率降低, 密度对甜玉米果穗商品性影响显著。株型是影响作物群体产量的重要因素, 王竹等[10]研究表明, 与紧凑型玉米套作可减缓大豆生长过程中的弱光胁迫, 保证大豆高产; 马艳玮等研究表明, 玉米株高范围为259～280 cm时, 可获得较高套作玉米产量[11]; 刘亚利等研究发现, 高秆大穗型、矮秆型和半紧凑型3种株型玉米品种的最佳种植密度差异显著[12]。目前关于鲜食玉米、鲜食大豆的多数研究仍只注重其产量, 忽略了商品品质的重要性及其对经济效益的影响; 对商品品质进行分析仅是对单一性状进行评价, 而缺乏对产量和多个商品品质性状的综合评价[13-14], 且鲜食大豆多以人工收获, 劳动强度大、费工费时, 诸多因素均制约了日趋增加的鲜食玉米间作鲜食大豆高效种植模式经济效益的发挥。因此本试验以2类株高差异较大的鲜食玉米品种为试验材料, 分别设置高产和适宜鲜食大豆机收2种带宽, 研究在此条件下不同玉米种植密度对鲜食玉米鲜食大豆带状间作群体产量效益及商品品质的影响, 明确鲜食玉米间作鲜食大豆的最佳带宽密度配置, 以期为鲜食玉米和鲜食大豆协调高产的田间配置提供理论指导。

1 材料与方法

1.1 试验地概况与材料选择

于2018年和2019年在四川农业大学崇州现代农业研发基地(30°33′27″N, 103°38′34″E)进行, 海拔520～530 m, 亚热带湿润季风气候, 年均气温16℃, 年均降雨1012 mm, 年均日照1162 h, 无霜期285 d。试验地耕层土壤(0～20 cm)含有机质15.2 g kg–1, 全氮2.36 g kg–1, 全磷1.93 g kg–1, 全钾21.92 g kg–1, pH 7.4。

选用株型较矮玉米品种: 2018年为申白甜糯1号, 平均株高203.5 cm, 穗位高83.3 cm, 2019年为农科玉368, 平均株高214.0 cm, 穗位高84.1 cm; 株型较高品种为荣玉甜9号, 平均株高272.9 cm, 穗位高95.8 cm。鲜食大豆选用奎鲜2号, 有限结荚习性, 株型收敛, 株高35.6 cm, 主茎节数8.8个, 有效分枝3.3个(西南玉米区矮秆鲜食玉米株高: 低于220 cm; 高秆鲜食玉米株高: 高于250 cm)。

1.2 试验设计

分别采用二因素裂区设计(图1), 2018年主区因素A为带宽, A1: 200 cm、A2: 240 cm, 副区因素B为玉米密度, B1: 37,500株 hm–2、B2: 45,000株 hm–2、B3: 52,500株 hm–2; 2019年主区因素A为带宽, A1: 200 cm、A2: 240 cm, 副区因素B为玉米密度, B1: 45,000株 hm–2、B2: 52,500株 hm–2、B3: 60,000株 hm–2。共12个处理, 每个处理3次重复, 共36个小区, 每个小区种2带, 带长10 m。2018年鲜食玉米于4月1日播种, 2019年于4月17日播种, 玉米行距为40 cm, 鲜食大豆在同一时间点播于玉米带之间,玉豆行比均为2∶3, 大豆行距30 cm, 种植密度为105,000株 hm–2, 带宽200 cm、240 cm时, 玉米大豆行间距分别为50 cm、70 cm, 鲜食玉米和鲜食大豆均穴植双株。玉米大豆带状间作田间布局如图1所示。

图1 玉米大豆带状间作田间布局图

鲜食玉米全生育期共施纯氮240 kg hm–2, 按底肥∶拔节肥∶攻苞肥为3∶2∶5比例施用, 底肥每公顷另配施过磷酸钙600 kg (含P2O512%)、氯化钾150 kg (含K2O 60%), 鲜食大豆底肥每公顷配施氯化钾60 kg, 过磷酸钙600 kg, 尿素75 kg, 追肥为初花后施尿素75 kg hm–2, 其他管理同大田。

1.3 测定项目与方法

1.3.1 产量 鲜食玉米于最佳采收期, 小区实收折算实际产量, 并用均重法每小区选取10个果穗, 测定10个果穗带苞叶鲜穗重、去苞叶鲜穗重, 穗长、穗粗和秃尖长等穗部性状。鲜食大豆于最佳采收期, 小区实收折算实际产量, 并考察每小区的有效株数; 选取小区中间区域连续10株鲜食大豆, 测定单株有效荚数、1粒荚、2粒荚、3粒荚等指标。

1.3.2 商品品质 鲜食玉米: 计算出苞率(%, 出苞率=去苞叶鲜穗重/带苞叶鲜穗重×100)、单穗重、果穗整齐度(玉米单穗产量变异系数的倒数与果穗整齐度呈正相关, 可直接反映玉米果穗整齐度)、一级果穗率(根据DB 14/T 1188-2016甜玉米鲜穗质量分级, 有效穗长≥20 cm为一级果穗, ≥18 cm为二级果穗, ≥16 cm为三级果穗, <16 cm为四级果穗; 根据DB 14/T 867-2014鲜食糯玉米果穗等级划分, 有效穗长在17～19 cm范围内为一级果穗, 15.0～16.9 cm为二级果穗, 14.0～14.9 cm为三级果穗, <14 cm为四级果穗)。鲜食大豆: 计算1粒荚率、2粒荚率和3粒荚率。

1.3.3 产量与商品品质的综合评价 采用主成分分析法和DTOPSIS法进行综合评价, 其中DTOPSIS法[15]具体步骤如下:

(1) 设有个处理,个性状, 建立评价矩阵A

(2) 无量纲化处理

正向指标:Z= Y/Y,max,Y,max= max(Y)

负向指标:Z= Y,min/Y,Y,min= min(Y)

(3) 建立决策矩阵R

R=W×Z,W是第个指标的权重

(4) 建立各个处理的正理想解与负理想解

(5) 计算各处理与理想解的相对接近度

与正理想解的距离

与负理想解的距离

与理想解的相对接近度

1.3.4 经济效益 按照当地市场价格计算鲜食玉米鲜食大豆带状间作的总经济效益。

1.4 数据分析

试验数据采用Microsoft Excel 2010进行数据汇总及整理, 并用DPS7.5软件进行统计分析, 利用SPSS 20.0进行主成分分析。

2 结果与分析

2.1 鲜食玉米、大豆产量对带宽、玉米密度的响应

为了解鲜食玉米、大豆产量对带宽及玉米种植密度的响应情况, 通过拟合二元二次双曲面方程, 定量化分析带宽及玉米种植密度与鲜食玉米、大豆产量的关系(图2): 矮秆玉米品种产量1= –2.20971–210.12604B+14740.51139D+ 0.52773B2–1247.00943D2–8.12848B×D (<0.01,2=0.9444); 与矮秆品种间作的大豆产量2= 0.0133–2781.44002B+ 104.25764D–0.28154B2+77.16722D2+7.50555B×D (<0.01,2=0.9137); 高秆玉米品种产量3= 0.99895–171.92818B+ 15198.86433D+0.41743B2–1390.08691D2–6.73821B×D (< 0.01,2=0.9697); 与高秆品种间作的大豆产量4= –0.29036+558.17407B+ 20.76815D+0.03609B2–33.3306D2– 3.36524B×D (<0.01,2=0.9888)。

从回归方程来看,值均小于0.01,2值均大于0.9, 表明建立的回归模型精度较高, 可用于鲜食玉米、大豆产量的分析。由回归方程的一次项偏回归系数可知, 玉米种植密度(D)对鲜食玉米产量影响程度均大于带宽(B), 而带宽(B)对鲜食大豆产量的影响程度大于玉米种植密度(D)。由回归方程可知, 矮秆和高秆玉米品种分别在200 cm、52,653株 hm–2和200 cm、49,898株 hm–2带宽与密度的组合下获得最高产量为13,563.84株 hm–2、16,816.68株 hm–2; 与矮秆玉米品种间作的大豆和与高秆玉米品种间作的大豆均在235 cm、37,500株 hm–2带宽与密度的组合下获得最高产量为6221.49株 hm–2、5658.84株 hm–2。结果表明, 无论是高秆玉米还是矮秆玉米与大豆带状间作, 随着带宽增加, 鲜食玉米产量降低, 鲜食玉米密度适当降低, 大豆的产量优势更突出。

图2 产量与带宽、密度的关系

2.2 带宽、玉米密度对带状间作鲜食玉米和大豆商品品质的影响

2.2.1 鲜食玉米商品品质 带宽和玉米密度显著影响鲜食玉米商品品质, 随带宽增加, 矮秆玉米品种一级果穗率2年平均降低25.78%, 秃尖长2年平均增加9.55%, 高秆玉米品种则一级果穗率降低11.76%, 秃尖长增加17.54%。2018年玉米密度从37,500增至52,500株 hm–2, 200 cm带宽下矮秆和高秆玉米品种的一级果穗率分别依次降低23.81%、12.49%和3.61%、14.42%, 秃尖长分别依次增加8.04%、9.68%和26.54%、5.45%, 240 cm带宽下矮秆和高秆玉米品种的一级果穗率分别依次降低42.10%、9.11%和3.90%、22.97%, 秃尖长分别依次增加11.67%、11.76%和16.43%、3.38% (表1)。在2018年基础上, 2019年玉米密度从52,500增至60,000株 hm–2, 200 cm带宽下矮秆和高秆玉米一级果穗率分别降低46.16%、27.78%, 秃尖长分别增加19.44%、14.17%, 240 cm带宽下矮秆和高秆玉米一级果穗率分别降低25.01%、23.60%, 秃尖长分别增加16.46%、11.53% (表2)。带宽和密度两因素中, 密度对鲜食玉米商品品质的影响更大, 增加密度, 鲜食玉米秃尖变长, 穗粗变细, 单穗重、一级果穗率及出苞率降低, 果穗整齐度变差, 从而影响经济效益; 带宽和密度对鲜食玉米品质指标的影响互作效应不显著。

2.2.2 鲜食大豆商品品质 带宽、密度对鲜食大豆2粒荚率和3粒荚率的影响达显著水平(表3)。随带宽增加, 矮秆玉米间作大豆2粒荚率2年平均增加8.79%, 3粒荚率增加18.88%, 高秆玉米间作大豆则2粒荚率增加8.10%, 3粒荚率增加16.71%; 2018年在52,500株 hm–2玉米密度下,矮秆玉米间作大豆2粒、3粒荚率较37,500株 hm-2玉米密度分别降低6.10%、15.17%, 高秆玉米间作大豆则分别降低4.84%、12.09%, 2019年玉米密度从52,500株hm–2增至60,000株 hm–2, 高秆玉米间作大豆2粒荚率降幅为6.19%～9.09%, 3粒荚率降幅为11.94%～14.39%。带宽和密度两因素中, 带宽对鲜食大豆商品品质的影响更大, 扩大带宽, 可减缓鲜食大豆被高位作物玉米荫蔽的程度, 从而使荚果商品性变佳; 2019年带宽和密度对矮秆玉米间作大豆3粒荚率、高秆玉米间作大豆2粒荚率的影响互作效应显著。

表1 带宽、密度对鲜食玉米商品品质的影响(2018年)

A代表带宽, B代表玉米密度。同列标以不同字母的值在处理间差异显著(< 0.05),**表示在< 0.01水平差异显著,*表示在< 0.05水平差异显著。

A: bandwidth; B: maize density. Values within the same column followed by different letters are significant differences at< 0.05 among different treatments.**:< 0.01;*:< 0.05.

表2 带宽、密度对鲜食玉米商品品质的影响(2019年)

A代表带宽, B代表玉米密度。同列标以不同字母的值在处理间差异显著(< 0.05),**表示在< 0.01水平差异显著,*表示在< 0.05水平差异显著。

A: bandwidth; B: maize density. Values within the same column followed by different letters are significant differences at< 0.05 among different treatments.**:< 0.01;*:< 0.05.

表3 带宽、密度对鲜食大豆荚果商品性的影响

A代表带宽, B代表玉米密度。同列标以不同字母的值在处理间差异显著(< 0.05),**表示在< 0.01水平差异显著,*表示在< 0.05水平差异显著。

A: bandwidth; B: maize density. Values within the same column followed by different letters are significant differences at< 0.05 among different treatments.**:< 0.01;*:< 0.05.

2.3 鲜食玉米和大豆产量及商品品质的综合评价

2.3.1 主成分分析 对不同带宽、玉米密度配置下的鲜食玉米间作鲜食大豆产量及商品品质等相关指标进行主成分分析。2018年鲜食玉米间作鲜食大豆系统提取的主成分累计贡献率均在95%以上, 表明可以用来对产量及商品品质进行综合评价, 在矮秆玉米品种间作鲜食大豆系统中, 第一主成分特征向量中贡献较大的是穗长、秃尖长, 第二主成分特征向量中鲜食玉米产量和多粒荚率的贡献较大, 第三主成分特征向量中果穗整齐度贡献较大; 在高秆玉米品种间作鲜食大豆系统中, 第一主成分主要与多粒荚率、鲜食大豆产量有关, 第二主成分主要与苞率和果穗整齐度有关, 第三主成分中鲜食玉米产量贡献较大; 由于2年玉米种植密度和品种有所变化, 导致2年所提取的主成分也有所差异, 2019年矮秆品种间作鲜食大豆系统的主成分累计贡献率达96.556%, 第一主成分对应特征向量中, 数量较大的指标为秃尖长、一级果穗率, 决定第二主成分的主要是出苞率和鲜食玉米产量, 第三主成分主要为鲜食大豆产量、多粒荚率; 高秆品种间作鲜食大豆系统中, 决定第一主成分的主要是鲜食大豆产量、穗长、一级果穗率, 第二主成分主要与果穗整齐度、出苞率及单穗重有关(表4)。

2.3.2 主成分综合评价得分 在主成分综合统计结果基础上计算出鲜食玉米间作鲜食大豆产量和商品品质的综合评价得分(表5)。结果表明, 在200 cm带宽下, 矮秆型玉米品种间作鲜食大豆综合评价得分2年均以52,500株 hm–2处理最高, 高秆型玉米品种间作鲜食大豆综合评价得分2年均以45,000株 hm–2处理最高; 在240 cm带宽下, 矮秆型玉米品种间作鲜食大豆综合评价得分2018年以52,500株 hm–2处理最高, 2019年以45,000株 hm–2处理最高, 高秆型玉米品种间作鲜食大豆综合评价得分2年均以45,000株 hm–2处理最高。

表4 鲜食玉米和鲜食大豆产量及商品品质的主成分分析

F1: 第一主成分; F2: 第二主成分; F3: 第三主成分。

F1: the first principal component; F2: the second principal component; F3: the third principal component.

表5 鲜食玉米和鲜食大豆产量及商品品质的主成分综合评价得分

F1: 第一主成分; F2: 第二主成分; F3: 第三主成分。

F1: the first principal component; F2: the second principal component; F3: the third principal component.

2.3.3 DTOPSIS分析 采用DTOPSIS法对鲜食玉米和大豆产量及商品品质进行综合评价, 评价性状共11个, 并分别赋予鲜食玉米产量0.4、一级果穗率0.2、果穗整齐度0.05、单穗重0.04、出苞率0.01、穗长0.01、穗粗0.01、秃尖长0.01、鲜食大豆产量0.2、多粒荚率0.05、单株荚数0.02的权重[16-18]。根据DTOPSIS分析原理, 各个处理的Ci值越大, 其综合表现越好, 矮秆和高秆型玉米品种2年Ci值在2种带宽下, 分别以52,500株 hm–2、45,000株 hm–2密度最大(表6), 表明在高产和高效带宽下, 矮秆型和高秆型品种分别以52,500株 hm–2和45,000株 hm–2密度各性状接近理想值, 综合性状表现好。

2.4 带宽、玉米密度对群体效益的影响

由于带宽和密度对鲜食玉米商品品质影响较大, 所以仅以产量计效益不合理, 应将果穗分级出售, 计算经济效益。将鲜果穗按照市场价格分级出售, 矮秆型玉米品种在200 cm和240 cm带宽条件下2年均以52,500株 hm–2密度效益最高, 高秆型玉米品种2年经济效益及群体效益在高产和高效带宽条件下则均以45,000株 hm–2密度最高(表7)。2种带宽条件下, 矮秆型玉米品种在52,500株 hm–2密度下2年的平均群体效益较最低平均群体效益分别高11.98%和4.58%, 高秆型玉米品种在45,000株 hm–2密度下2年的平均群体效益比最低平均群体效益则分别高12.14%和9.98%。

表6 鲜食玉米和鲜食大豆产量及商品品质的综合评价

+: 与正理想解的距离;–: 与负理想解的距离;C: 与理想解的相对接近程度。

+: the distance from the positive ideal solution;–: the distance from the negative ideal solution;C: the relative proximity to the ideal solution.

表7 带宽、密度对经济效益的影响

鲜食玉米按照市场价格为一级果穗5元 kg–1, 二级果穗3元 kg–1, 三级果穗2元 kg–1, 鲜食大豆为6元 kg–1。

According to the market price, fresh maize is 5 Yuan kg–1for one-level ear, 3 Yuan kg–1for two-level ear, 2 Yuan kg–1for three-level ear and Yuan kg–1for fresh soybean.

3 讨论

合理带宽、密度可以协调鲜食玉米鲜食大豆产量与品质的关系, 提高经济效益。玉米大豆间套作具有充分利用光热资源、产量优势明显等特点[19-20], 适宜的空间配置是保证玉米产量基础上实现玉米大豆“双增产”的必要条件[10]。前人研究表明, 玉米大豆间作模式下, 带宽和玉米密度对玉米、大豆及复合产量的影响显著, 且高密度下玉米产量和玉豆总产最高, 大豆产量则以低密度最高[21], 本研究中, 在高产带宽200 cm下, 矮秆和高秆玉米均在高密度(52,500株 hm–2)时获得高产, 在利于大豆机收的高效带宽240 cm下, 与矮秆玉米和高秆玉米间作的大豆均在低密度(37,500株 hm–2)时获得高产。玉米行株距的减小,增加了玉米植株间的相互竞争, 影响地上地下部分的生长, 导致产量减少[22], 本研究中, 带宽增加导致株距减小, 鲜食玉米产量表现出随带宽增加而降低。对于低位作物大豆, 可适当增加带宽、降低间作玉米密度, 减少荫蔽效应, 提高光能利用率, 改善群体生长环境取得高产[23-24], 本研究表明, 降低玉米密度有利于提高鲜食大豆产量, 此结果与前人研究相一致。

鲜食玉米、鲜食大豆生产不仅要考虑产量高低, 还应注重商品品质。前人研究表明, 中密条件下鲜食玉米产量最高, 同时有效穗长、出籽率等商品外观质量与低密度差异不明显[8], 在高密条件下鲜食玉米单穗鲜重、一等以上果穗率则显著降低, 秃尖长显著增加, 商品品质变差[25], 与本研究结果相类似。间作鲜食大豆因鲜食玉米种植密度加大, 光从高位玉米向低位大豆的透光量降低, 阻碍大豆光合产物的合成, 导致2粒荚率和3粒荚率降低, 扩大带宽则可缓解鲜食大豆被荫蔽的程度, 透光量增加, 荚果商品性变佳。前人研究表明, 带宽和玉米密度对大豆产量的互作效应显著, 在本研究中2019年带宽和密度对矮秆玉米间作大豆3粒荚率、高秆玉米间作大豆2粒荚率的影响互作效应显著。

农业方面常用主成分分析方法进行优良品质选择和综合性状评价[26], 本研究利用主成分分析法将与鲜食玉米、鲜食大豆产量及商品品质相关的11个指标综合为3个独立因子, 这3个独立因子反映了原始变量信息的95%以上, 2019年高秆玉米品种间作鲜食大豆系统中仅有2个独立因子, 反映了原始变量信息的87.634%。在矮秆玉米品种间作鲜食大豆系统中, 第一主成分与穗长、一级果穗率和秃尖长有关, 其中与穗长和一级果穗率呈正相关, 与秃尖长呈负相关, 第二主成分与出苞率、鲜食玉米产量和多粒荚率呈正相关, 第三主成分与果穗整齐度、鲜食大豆产量和多粒荚率呈正相关; 在高秆玉米品种间作鲜食大豆系统中, 第一主成分与多粒荚率、鲜食大豆产量、穗长和一级果穗率有关, 第二主成分与出苞率和果穗整齐度有关, 第三主成分与鲜食玉米产量有关; 由于2年玉米种植密度和品种有所变化, 导致2年所提取的主成分也有所差异。DTOPSIS法结果表明, 在高产和高效带宽下, 矮秆型和高秆型玉米品种分别以52,500株 hm–2和45,000株 hm–2密度各性状接近理想值, 综合性状表现好, 可获得较高的群体效益, 与主成分分析综合得分结果基本一致, 为西南地区玉米大豆带状间作带宽密度配置的选择提供了依据。

相对于矮秆玉米, 高秆玉米种内竞争加大, 适宜密度下降, 对于玉米植株本身, 高秆玉米有利于改善冠层和群体的构建, 提高群体光合速率[27-29], 生物量增加, 产量提高, 本试验结果表明高秆和矮秆玉米高产对应的适宜密度水平分别为45,000株 hm–2和52,500株 hm–2, 且鲜食玉米产量分别达到16,817 kg hm–2, 13,564 kg hm–2。对于带状复合种植中, 太过高大的玉米对低位作物大豆遮荫严重, 大豆受光不足, 生长发育受限, 本试验结果表明, 与高秆玉米间作的鲜食大豆产量及商品品质低于矮秆玉米间作系统中的鲜食大豆, 而由于玉米是间作系统中群体产量的主导作物, 导致高秆型鲜食玉米间作系统在最适玉米密度下的经济效益仍高于矮秆型鲜食玉米间作系统。

本研究揭示了玉米大豆带状间作系统中, 鲜食玉米、鲜食大豆群体产量和商品品质对带宽密度的响应特点, 通过群体效益综合评价筛选西南地区适宜带宽密度配置, 但关于带宽密度对带状间作系统中鲜食玉米鲜食大豆物质积累与分配特性、籽粒形成特点的影响尚不明确, 有待进一步研究。

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Optimization of field configuration technology of strip intercropping of fresh corn and fresh soybean based on high yield and high efficiency

SHU Ze-Bing, LUO Wan-Yu, PU Tian, CHEN Guo-Peng, LIANG Bing, YANG Wen-Yu, and WANG Xiao-Chun*

College of Agronomy, Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest, Ministry of Agriculture and Rural Affairs / Crop Ecophysiology and Cultivation Key Laboratory of Sichuan Province, Chengdu 611130, Sichuan, China

To clarify the high yield of strip intercropping of fresh corn and fresh soybean in Southwest China and to realize efficient field configuration technology for mechanization, two fresh corn varieties with large plant height differences were used as the materials, and two factor split zone design was adopted. The effects of two kinds of bandwidth (high-yield bandwidth 2 m and high-efficiency bandwidth suitable for mechanization 2.4 m) and maize planting density (37,500, 45,000, 52,500, and 60,000 plants hm–2) on population yield, commodity quality, and planting benefit in the strip intercropping system of fresh corn and soybean were comprehensively analyzed, and the optimal field configuration of high-yield and high-efficiency was determined. The results showed that the yield of fresh corn and fresh soybean were more affected by corn planting density and bandwidth, respectively. With the increase of bandwidth, the first-class ear rate of dwarf maize varieties decreased by 25.78%, the bald tip length increased by 9.55%, and the first-class ear rate of tall maize varieties decreased by 11.76% and the bald tip length increased by 17.54%. With the increase of maize density, the first-class ear rate, bald tip length of dwarf, and tall maize varieties decreased significantly under the two bandwidth, and the planting density of dwarf and tall maize increased from 52,500 plants hm–2to 60,000 plants hm–2in 2019. The first-class ear rate decreased by 46.16% and 27.78%, the bald tip length increased by 19.44% and 14.17%, and the first-class ear rate decreased by 25.01% and 23.60% under the 2.4 m bandwidth, and the bald tip length increased by 16.46% and 11.53%, respectively. The effects of bandwidth and density on the 2-pod rate and 3-pod rate of fresh soybean reached a significant level. With the increase of bandwidth, the 2-pod rate and 3-pod rate of strip intercropping soybean increased significantly. The 2-pod rate and 3-pod rate of soybean intercropped with dwarf and high stalk maize varieties increased by 7.94% and 18.88%, 8.10% and 16.71%, respectively. With the increase of corn density, the 2-pod rate and 3-pod rate of soybean decreased significantly. In 2019, the corn density increased from 52,500 plants hm–2to 60,000 plants hm–2. The 2-pod rate of soybean intercropped with high stalk corn decreased by 6.19%–9.09%, and the 3-pod rate decreased by 11.94%–14.39%. The comprehensive evaluation score of principal component and DTOPSIS method showed that under the high-yield and high-efficiency bandwidth, the corn density of 52,500 plants hm–2and 45,000 plants hm–2of strip intercropping fresh soybean of dwarf and tall maize varieties were close to the ideal value of maize density, the comprehensive characters performance was good. The planting benefits could reach 84,400 Yuan hm–2and 100,900 Yuan hm–2, respectively.

fresh corn; fresh soybeans; banded intercropping; bandwidth; density; population yield; commodity quality

10.3724/SP.J.1006.2023.23013

本研究由四川省育种攻关项目(2021YFYZ0005)和玉-豆-畜关键技术研究与集成示范项目(2021YFQ0015)资助。

This study was supported by the Breeding Research Project of Sichuan (2021YFYZ0005) and the Key Technology Research and Integration Demonstration Project of Jade Bean Livestock (2021YFQ0015).

王小春, E-mail: xchwang@sicau.edu.cn

E-mail: 1776909016@qq.com

2022-01-30;

2022-09-05;

2022-09-15.

URL: https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20220914.1919.011.html

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