全 文 ：中国农业科学 2016,49(3):455-467
Scientia Agricultura Sinica doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.03.005

收稿日期：2015-06-03；接受日期：2015-10-29
基金项目：国家大豆现代产业技术体系建设专项（CARS-04-PS19，CARS-04-CES17）
联系方式：陈光荣，E-mail：chengr516@163.com。通信作者杨文钰，E-mail：mssiyangwy@sicau.edu.cn


薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应
陈光荣 1,2，杨文钰 1，张国宏 2，王立明 2，杨如萍 2，雍太文 1，刘卫国 1
（1 四川农业大学农学院/农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室，成都 611130；2 甘肃省农业科学院旱地农业研究所/农业部西北作物
抗旱栽培与耕作重点实验室，兰州 730070）

摘要：【目的】探讨马铃薯/大豆套作复合群体品种搭配原则，为马铃薯/大豆套作高产高效提供理论和技术
依据。【方法】以当前西北一熟制灌区生产中广泛种植且间套优势明显的早熟马铃薯/大豆间套作方式为研究对象，
通过两年田间试验，以大豆品种中黄 30（早熟）、冀豆 17（中熟）和齐黄 34（晚熟）单作为对照，分析套作马
铃薯收获前后大豆叶面积指数、干物质积累、光合速率的变化及对产量构成因素的影响，评价不同熟期大豆品种
的生长补偿效应。【结果】（1）相对于单作，套作条件下各大豆品种的开花期延迟 7 d 左右，但不影响全生育期，
套作大豆营养生长期延长而生殖生长期相对缩短。马铃薯与大豆各品种间的共生期差异不显著，但其生殖生长共
生期差异显著（齐黄 34 为 12 d，冀豆 17 为 35.5 d，中黄 30 为 41.5 d）。（2）在马铃薯/大豆共生期间，套作
大豆 LAI 上升慢于单作，晚熟大豆 LAI 慢于早熟和中熟大豆品种，在马铃薯收获后，中、晚熟大豆品种可保持较
大叶面积指数并持续较长的时间，尤其是晚熟品种。（3）单作大豆在出苗后 60 d 内干物质积累较快，而同期套
作大豆平均干物质积累为单作大豆的 44.27%。不同品种间单作大豆净光合速率高于套作，其中，晚熟品种显著高
于中、早熟品种（P＜0.05）；出苗后 100 d（套作马铃薯已经收获）单作大豆干物质积累相对变缓，套作大豆生
长加快，尤其是晚熟品种增幅显著，此时套作大豆 Pn 相对于单作上升幅度大，中、晚熟品种 Pn 接近于单作大豆。
（4）较单作模式，套作模式下不同大豆品种的有效荚数、单株粒数及每荚粒数均有所降低，其中早熟品种下降显
著（P＜0.05），分别下降了 24.15%、22.14%、18.92%，而中、晚熟品种下降不显著，尤其是晚熟品种，套作模
式较单作模式仅仅下降了 6.34%、8.3%、1.71%。套作模式下，中、晚熟大豆品种的产量较早熟品种分别提高了 79.85%
和 145.08%，LER 分别达到了 1.77 和 1.83。【结论】中、晚熟大豆品种与马铃薯组合套作优势更强，其生育期较
长，营养生长期相对延长导致生殖生长共生期缩短，使大豆叶面积指数、光合速率均保持在较高水平，从而为马
铃薯收获后进行光合补偿生长提供物质和能量基础，保证了套作大豆较高产量。
关键词：马铃薯；大豆；套作；光合速率；产量；补偿效应

Compensation Effect of Different Soybean Varieties in
Potato/Soybean Intercropping Systems
CHEN Guang-rong1, 2, YANG Wen-yu1, ZHANG Guo-hong2, WANG Li-ming2, YANG Ru-ping2,
YONG Tai-wen1, LIU Wei-guo1
(1College of Agriculture, Sichuan Agriculture University/Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest
China, Ministry of Agriculture, Chengdu 611130; 2Institute of Dryland Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences/Key
Laboratory of Northwest Drought Crop Cultivation, Ministry of Agriculture, Lanzhou 730070)

Abstract: 【Objective】To explore the mechanism of a high yield and an optimum spatial-temporal configuration management
in potato-soybean intercropping system. 【Method】 This study takes a potato-soybean intercropping system with wildly-used and an
456 中 国 农 业 科 学 49 卷

apparent yield advantage in Northwest irrigation districts as the research object, a field experiment was conducted in two consecutive
seasons (2012-2013), the potato-soybean intercropping trials using three soybean varieties including Zhonghuang 30 (early-maturing
variety), Jidou 17 (mid maturing variety ) and Qihuang 34 (late maturing variety ) with the sole cropping potato as the control were
carried out to determine the dynamic changes of growth stages of soybean, leaf area index, accumulation of dry matter,
photosynthetic characteristics, yield components and yield in order to optimize the reasonable group configuration. 【Result】In
comparison with the sole cropping, intercropping system led to a delayed reproductive growth stage of soybean but did not change
the whole growth period, the duration from planting to flowering was extended, but the duration from flowering to maturing was
shortened. The co-growth stage of different soybean varieties was not affected by intercropping, but the reproductive co-growth stage
(from flowering to maturing) was remarkable (P＜0.05, late maturing variety was 12 days, middle-maturing variety was 36 days,
early-maturing variety was 42 days).There was a lower increase under intercropping than under sole cropping, the LAI of the
late-maturing variety was lower than the mid-maturing and early maturing varieties, significantly (P＜0.05) during earlier growing
stage but higher after the potato had been harvested. There was a significant difference in dry matter accumulation between
intercropping and sole cropping during the earlier growing stage, dry matter accumulation of inter-soybean relative to the sole
soybean was decreased by 55.73% at 60 days after soybean sowing. The Pn varied considerably by different potato-soybean
intercropping systems, and lower than the sole soybean, which the late-maturing variety was higher than the mid-maturing and early
maturing varieties significantly (P＜0.05).When the potato had been harvested (100 days after soybean sowing), the dry matter
accumulation and Pn of soybean in all intercropping systems increased, especially mid-maturing and late-maturing varieties, which
became much closer to the sole cropping. Compared with sole cropping, the pods per plant, seeds per plant, and seeds per pod of
early-maturing soybean in the intercropping system decreased by 24.15%, 22.14% and 18.92%, respectively (P＜0.05). However,
effective pods per plant, seeds per plant, and seeds per pod of the late-maturing soybean decreased by 5.66%, 7.64% and 2.11%,
respectively. Finally, the yield of the mid-maturing and late-maturing varieties in intercropping systems are higher than the
early-maturing, which increased by 79.85% and 145.08%, with the land equivalent ratio (LER) of 1.77 and 1.83, respectively.
【Conclusion】Mid-maturing and late-maturing varieties were a suitable plant type configuration, the whole growth period was
longer, the duration from planting to flowering was extended, but the duration from flowering to maturing was shortened, which
could improve the leaf area index, photosynthetic efficiency for compensatory growth when the potato had been harvested, showing
the stronger intercropping superiority.
Key words: potato; soybean; intercropping; photosynthetic characteristics; yield; compensation effect

0 引言
【研究意义】间套作种植能够有效提高资源利用
率[1-2]，增强水土保持能力[3-4]，改善土壤肥力[5-8]，同
时能够抑制病虫草害的发生[9-11]，是生态农业与可持
续农业发展的主要方向之一。近年来，西北地区马铃
薯/大豆种植模式逐渐被应用，该栽培模式既能促进西
北地区主要粮食作物马铃薯高产，又能增种一季大
豆，是一种提高土地生产率和农民收入的高效种植体
系[12]。【前人研究进展】国内外学者对间套作的研究
主要集中在光、热、水、养分等资源的分配、利用和
竞争等方面，许多研究结果表明，间套作中弱势作物
在共生期净光合速率、蒸腾速率、气孔导度下降[13-17]，
叶绿素含量呈上升趋势[8, 17-18]。崔亮等[19]对玉豆套作
体系研究发现，光照不足，套作大豆光合指标下降，
干物质积累减少，单株荚数、单株粒数、单株粒重较
单作显著下降。王竹等[20-21]和宋艳霞等[22]通过调控栽
培措施，研究不同品种大豆复合群体结构对大豆光合
特性的影响，初步揭示了弱势作物在间套作系统中对
光能高效利用的机理。间套作模式下弱势作物光合指
标、干物质及产量构成因素的变化归根结底是优势作
物竞争力强所致。在许多间套作体系中，早收作物收
获后，晚收作物的生长和水肥吸收会出现一个较为迅
速的增长过程。张福锁和李隆将这种迅速增长的过程
称之为弱竞争作物后期的恢复补偿作用，并在国际上
首次提出间套作系统的“竞争-恢复生产的原理”[23]。
【本研究切入点】在马铃薯/大豆的模式中，两作物共
同生长期种间相互作用表现为强烈的竞争作用，马铃
薯的竞争力始终强于大豆，当马铃薯成熟收获后，套
作大豆就会表现出恢复补偿作用。然而，不同品种大
豆生育特性差异较大，关于不同品种大豆与马铃薯套
作种间竞争及恢复补偿的研究还未见报道。【拟解决
的关键问题】本试验利用不同熟期的大豆品种与马铃
薯组合套作，研究马铃薯收获前后，套作大豆光合特
性及干物质积累的变化特点，揭示不同品种大豆恢复
生长能力的差异，进一步阐明品种搭配与间套作优势
3 期 陈光荣等：薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应 457

的关系，以期寻求恢复补偿效果显著、复合群体产量
高的大豆品种，为生产上的推广和应用提供理论和实
践依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
马铃薯（Solanum tubersum L.）品种选用黑龙江
省农业科学院马铃薯研究所选育的克新 4 号，大豆
（Glycine max (L.) Merrill）品种选用中国农业科学院
作物研究所选育的中黄 30，河北省农林科学院粮油作
物研究所育成的冀豆 17，山东省农业科学院作物研究
所选育的齐黄 34（表 1）。
1.2 试验地概况
试验于 2012—2013 年在甘肃省会宁县郭城镇进
行，地处 35°37′N、105°13′E，海拔 1 630 m, 年平均
气温 6.7℃，年均降雨量 263.1 mm，≥10℃的有效积
温 3 244℃。试验地肥力相对均匀，2012 和 2013 年播
前根层土壤基础肥力分别为有机质 11.17 g·kg-1、14.04
g·kg-1，全氮 1.43 g·kg-1、1.13 g·kg-1，全磷 1.79 g·kg-1、
1.42 g·kg-1，全钾 12.47 g·kg-1、14.21 g·kg-1，碱解氮 89.5
mg·kg-1、62.47 mg·kg-1，有效磷 15.79 mg·kg-1、19.82
mg·kg-1，速效钾 179.24 mg·kg-1、164.27 mg·kg-1，pH
为 8.01、7.84。
1.3 田间试验设计及种植规格
试验设中黄 30 套作（IPZ）、冀豆 17 套作（IPJ）、
齐黄 34 套作（IPQ）、中黄 30 单作（SPZ）、冀豆
17 单作（SPJ）、齐黄 34 单作（SPQ）6 个处理。马
铃薯/大豆套作，带宽 150 cm，其中马铃薯幅宽100 cm，
起垄覆膜种植 2 行马铃薯，起垄时，垄高 30 cm，垄
面呈弧形；大豆幅宽 50 cm，平地种植 2 行；大豆单
作，平地种植。另设马铃薯单作，带幅 150 cm，马铃
薯幅宽 100 cm，起垄覆膜种植 2 行马铃薯，大豆带不
种作物。所有小区采用南北行向种植，小区面积 6.0 m
×9.0 m。2012 和 2013 年马铃薯播种期均为 3 月 20
日，套作及单作密度均为 47 625 穴/hm2，行距 45 cm，
穴距 33 cm。2012 年和 2013 年大豆播种期分别为 4
月 18 日和 4 月 15 日，套作及单作密度均为 150 000
株/hm2，行距均为 40 cm。株距分别为 9 cm、17 cm。
马铃薯带与大豆带间距为 32.5 cm。各处理 3 次重复，
随机区组设计，肥水及大田管理同当地生产条件。图
1 为马铃薯、大豆套作和单作田间种植示意图。
1.4 测定指标
1.4.1 叶面积指数（LAI）的测定 在大豆出苗后每
20 d 选取长势均匀的植株 15 株，用打孔法测量叶面
积，并采用如下公式进行 LAI 的计算[19]。
叶面积指数（LAI）＝Al/As
式中，Al 为测点内植株的总叶面积，As 为测点所占
土地面积。
1.4.2 光合参数测定 2012 年采用美国 LI-COR 公
司生产的 LI-6400 便携式光合测定系统分别于大豆出苗
后 20 d、60 d、100 d 测定，时间为上午 9：30—11：30。
每个小区选 15 株有代表性植株测定其主茎上全展叶
片净光和速率（Pn）。
1.4.3 干物质测定 自出苗后 20 d 开始取样，生育
期间每 20 d 取一次测定干物质，上述测定均在 105℃
下杀青，85℃下烘干称重，每处理取具有代表性植株
15 株，3 次重复。
1.4.4 套作优势 参照 Al-Dalain 的方法[24]，LER=
LERs（potato）+LERs（soybean），LERs=YP/YM。
式中，LER 为总土地当量比（land equivalent ratio，

表 1 供试马铃薯、大豆品种特性
Table 1 Characteristics of different plant varieties of potato and soybean
作物
Crop
品种
Cultivar
熟期组
Maturity group
株型
Plant-type
株高
Plant height
(cm)
叶型
Leaflet shape
结荚习性
Stem termination
活动积温
Accumulated
temperature (℃)
生育期
Growth
period (d)
马铃薯
Potato
大豆
Soybean
克新 4 号
Kexin 4
中黄 30
Zhonghuang 30
冀豆 17
Jidou 17
齐黄 34
Qihuang 34
早熟
Early-maturing
MGIII 早熟品种
Early-maturing in MGIII
MGIII 中熟品种
Mid-maturing in MGIII
MGIII 晚熟品种
Late-maturing in MGIII
直立型
Erect branch
收敛型
Erect branch
收敛性
Erect branch
半开张
Semi-Erect branch
60—65

65—75

85—95

75—85
心脏型
Heart-shaped
圆叶
Round ovate leaves
卵圆叶
Pointed ovate leaves
卵圆叶
Pointed ovate leaves


有限
Determinate
亚有限
Semi-determinate
有限
Determinate
1350

2751

2832

2948
90

133

145

165
458 中 国 农 业 科 学 49 卷

45
100 50
150
40
套作 Intercropping
40
200
马铃薯 Potato
大豆 Soybean
大豆单作 Soybean sole
45
100 50
马铃薯单作 Potato sole


图 1 马铃薯、大豆单作及套作田间布置示意图
Fig. 1 Patterns of intercropping and sole cropping experimental plots

LER）；LERs（potato）、LERs（soybean）分别为马
铃薯和大豆的相对土地当量比；YP 为套作作物产量；
YM 为单作作物产量。套作大豆和套作马铃薯产量
均按每个小区的实际收获量除以小区总面积来计
算。LER＞1，表明套作具有优势，LER＜1 则为套
作劣势[24-25]。
1.5 数据处理
本试验数据均用Microsoft Excel和DPS统计软件
进行试验数据汇总与统计分析。
2 结果
2.1 生育期结构分析
生育期是大豆重要的生态性状，生育期结构包
括生育期的长短和各个生育时期占全生育期的比
例。栽培条件不同，品种的生育期结构也会随之发
生变化[26-27]。由表 2 可知，在套作条件下，各大豆品
种相对于单作开花期延迟 7 d 左右，但对于全生育期
影响不大，表明套作大豆营养生长期延长而生殖生长
期相对缩短。在套作条件下，各大豆品种营养生长期
长短不同，晚熟品种齐黄 34 最长，其次是中熟品种冀
豆 17，早熟品种中黄 30 最短。3 个大豆品种全生育期
也不同，齐黄 34 的最长为 165 d，开花期和收获期最
迟；其次是冀豆 17，生育期是 145 d，开花期和收获
期居中；中黄 30 生育期最短为 133 d，开花和收获期
最早。从马铃薯与大豆的共生期分析，品种间无差异，
但从马铃薯与大豆的生殖生长共生期分析，各品种间
差异显著，齐黄 34 最短，为 12 d，其次是冀豆 17，
为 35.5 d，中黄 30 最长，为 41.5 d。
2.2 不同大豆品种 LAI 的变化
在不同群体条件下，不同熟期大豆品种的叶面积
指数均在结荚期达到高峰，之后开始下降（表 3）。
大豆出苗后 80 d 内（马铃薯-大豆共生期间），除出
苗后 20 d 外，其他时期套作大豆 LAI 上升慢于单作，
晚熟大豆 LAI 慢于早熟和中熟大豆品种，IPZ 比 SPZ
低 1.54%—14.51%，IPJ 比 SPJ 低 1.04%—10.2%，IPQ
比 SPQ低 2.64%—17.19%；IPQ叶面积指数相对于 IPZ
和 IPJ 分别降低了 2.37%—7.01%和 12.38%—18.33%，
套作降低了大豆 LAI。在大豆出苗 100 d 后（马铃薯
收获），套作及单作大豆 LAI 呈下降趋势，但套作大
豆 LAI 下降幅度低于单作，此时晚熟大豆 LAI 高于早
熟和中熟大豆品种，具体表现为，出苗后 100 d，IPQ
叶面积指数相对于 IPZ 和 IPJ 分别上升了 8.91%和
1.89%；出苗后 120 d 显著上升了 46.02%和 17.81%；
出苗后 140 d 极显著上升了 250.45%和 79.83%。以上
结果表明，在马铃薯/大豆模式下，中晚熟大豆品种在
马铃薯收获后可保持较大的叶面积指数，并持续较长
的时间，尤其是是晚熟品种。
2.3 干物质积累动态变化
随着生育期的推进，套作大豆与单作大豆干物质
积累特点明显不同（表 4），首先，单作大豆在出苗
后 60 d 内干物质积累最快，而同期套作大豆生长缓
慢，平均不足单作大豆的一半，出现这种现象的主要
3 期 陈光荣等：薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应 459

表 2 马铃薯/大豆套作群体中大豆的生育期结构
Table 2 Components of growth period of soybean in potato/soybean intercropping systems
年份
Year
处理
Treatment
播种日期
Sowing
(Month/day)
出苗日期
Emergence date
(Month/day)
始花日期
Beginning bloom
date (Month/day)
成熟日期
Maturity date
(Month/day)
大豆与马铃薯共生天数
Days of potato-soybean
co-existence (d)
大豆生殖生长期与马铃薯共生天数
Days of soybean reproductive growth
co-existed with potato (d)
2012

Potato
IPZ
3/20
4/18
4/25
5/05
5/20
6/21
8/02
9/15

89.00a

42.00a
IPJ 4/18 5/03 6/27 9/27 91.00a 36.00b
IPQ 4/18 5/07 7/21 10/16 87.00a 12.00c
SPZ 4/18 5/02 6/17 9/14
SPJ 4/18 5/01 6/22 9/25
SPQ 4/18 5/04 7/11 10/15
2013 Potato
IPZ
3/20
4/15
4/23
5/04
5/14
6/17
7/27
9/13

84.00a

40.00a
IPJ 4/15 5/05 6/23 9/25 83.00a 35.00b
IPQ 4/15 5/08 7/16 10/21 80.00a 12.00c
SPZ 4/15 5/03 6/13 9/12
SPJ 4/15 5/04 6/17 9/21
SPQ 4/15 5/06 7/11 10/16
IPZ：中黄 30 套作；IPJ：冀豆 17 套作；IPQ：齐黄 34 套作；SPZ：中黄 30 单作；SPJ：冀豆 17 单作；SPQ：齐黄 34 单作。同列不同字母表示处理
间差异显著（P＜0.05）。下同
IPZ: Intercropping Zhonghuang30; IPJ: Intercropping Jidou17; IPQ: Intercropping Qihuang34; SPZ: Sole cropping Zhonghuang30; SPJ: Sole cropping Jidou17;
SPQ: Sole cropping Qihuang34. Values within a column followed by different letters are significantly different at P＜0.05. The same as below

表 3 单作及套作下不同大豆品种叶面积指数的变化
Table 3 Characteristics of LAI of different soybean varieties under sole cropping and intercropping
出苗后天数 Days after emergency (d) 年份
Year
处理
Treatment 20 40 60 80 100 120 140
2012 IPZ 0.86ab 2.10bc 3.76c 5.16cd 5.06d 3.64e 1.16e
IPJ 0.89a 2.20b 4.10b 5.53ab 5.37bc 4.52c 2.61b
IPQ 0.72c 1.95c 3.72c 5.03d 5.55ab 5.22b 4.67a
SPZ 0.87a 2.27ab 4.40a 5.24cd 4.89d 3.25f 0.87f
SPJ 0.87a 2.45a 4.23ab 5.54a 5.28c 4.06d 2.28c
SPQ 0.73bc 2.13bc 4.05b 5.31bc 5.64a 5.52a 4.44a
2013 IPZ 0.76ab 2.04cd 3.55c 4.96d 4.75b 3.49d 1.39c
IPJ 0.75abc 2.13bc 3.77b 5.37ab 5.12a 4.32b 2.71b
IPQ 0.66c 1.90d 3.42c 5.11c 5.12a 5.18a 4.27a
SPZ 0.71abc 2.26ab 4.14a 4.93d 4.64b 3.17e 1.12c
SPJ 0.78a 2.34a 4.30a 5.43a 5.13a 3.95c 2.50b
SPQ 0.67bc 2.10bc 4.13a 5.25bc 5.30a 5.23a 4.23a

原因是两种作物共生期马铃薯的竞争能力强，迫使大
豆处于劣势地位，生长缓慢；其次，在大豆生长后期，
特别是 8 月份马铃薯收获后，单作大豆干物质积累相
对变缓，而套作大豆此时生长加快，干物质积累进程
加快，最终干物质接近单作大豆，说明马铃薯收获后，
套作大豆的干物质积累和产量由于马铃薯竞争导致的
损失在很大程度上得到了补偿。
在大豆出苗后 60 d 内，单作大豆及套作大豆干物
460 中 国 农 业 科 学 49 卷

质积累进程品种间差异不显著，随着生育期的推进，
各品种表现出不同的变化特点，出苗后 80—100 d，单
作大豆干物质积累表现 SPQ（晚熟）＞SPJ（中熟）
＞SPZ（早熟），SPQ 与 SPJ 和 SPZ 差异达到显著水
平，而 SPJ 与 SPZ 差异不显著，具体表现为，出苗后
80 d，SPQ 干物质积累量相对于 SPZ 和 SPJ 提高了
30.82%和 32.10%，出苗后 100 d 分别提高了 47.07%
和 42.20%（2012 和 2013 两年平均值）；套作大豆干
物质积累表现为 IPQ（晚熟）＞IPJ（中熟）＞IPZ（早
熟），同样，SPQ 与 SPJ、SPZ 差异达到显著水平，
而 SPJ 与 SPZ 差异不显著，具体表现为出苗后 80 d，
SPQ 干物质积累量相对于 SPZ 和 SPJ 提高了 65.56%
和 35.54%，出苗后 100 d 分别提高了 70.81%和 59.22%
（2012 和 2013 两年平均值）；出苗后 120 d，晚熟品
种及中熟品种套作大豆干物质进程加快，尤其是晚熟
品种。单作大豆与套作大豆干物质积累品种间差异均
达到显著水平，晚熟品种最高，早熟品种最低；出苗
后 140 d，晚熟品种及中熟品种套作大豆干物质最终接
近于单作大豆，差异不显著，但早熟品种套作及单作
干物质差异显著。

表 4 单作及套作下不同大豆品种干物质积累动态变化
Table 4 Characteristics of dry matter accumulation of different soybean varieties under sole cropping and intercropping
出苗后天数 Days after emergency (d) 年份
Year
处理
Treatment
20 40 60 80 100 120 140
2012 IPZ 1.39c 6.47cd 10.65b 15.12d 25.60c 30.66e 25.92c
IPJ 1.59bc 5.43d 9.48b 17.46d 28.65c 38.32d 39.99b
IPQ 2.06b 7.04bcd 11.70b 24.77c 43.73b 69.77b 88.18a
SPZ 2.93a 10.38a 26.08a 31.36b 40.38b 45.24cd 40.23b
SPJ 2.84a 8.64abc 24.31a 28.55bc 37.56b 50.01c 44.38b
SPQ 3.07a 9.91ab 26.65a 39.60a 60.20a 81.99a 89.93a
2013 IPZ 1.29c 5.95b 9.88e 14.08e 23.36d 28.66f 26.89d
IPJ 1.58c 5.73b 11.89d 18.21d 24.20d 35.52e 39.41c
IPQ 1.44c 6.59b 10.75de 23.57c 39.89c 65.54b 78.17a
SPZ 2.26b 10.60a 23.66c 31.05b 37.98c 41.65d 38.54c
SPJ 2.71a 9.41a 26.03b 33.25b 43.49b 46.48c 43.58b
SPQ 2.93a 10.31a 28.21a 42.04a 55.04a 75.65a 80.31a

2.4 光合速率（Pn）
由图 2 可知，随生育进程的推进，单作大豆及套
作大豆光合速率（Pn）均呈现上升趋势，在大豆出苗
后 20 d，单作大豆 Pn 显著高于套作，表明套作对大
豆苗期产生了不利的影响，主要是由于马铃薯对套作
大豆的遮蔽作用造成的； IPZ、IPJ、IPQ 出苗后 60 d
较出苗后 20 d 的 Pn 分别上升了 40.92%、75.56%、
80.99%，SPZ、SPJ、SPQ 分别上升了 32.08%、44.75%、
73.04%，套作大豆较单作大豆 Pn 上升速度加快；IPZ、
IPJ、IPQ 出苗后 100 d 较出苗后 60 d 的 Pn 分别上升了
27.75%、31.1%、42.1%，SPZ、SPJ、SPQ 分别上升了
19.15%、11.79%、9.64%，同样，套作大豆较单作大
豆 Pn 上升速率加快，表明套作大豆在马铃薯生育后
期，尤其是马铃薯收获后，光合速率补偿效应显著。
不同熟期大豆品种在各生育时期 Pn 表现不同，
在出苗后 20 d，单作及套作 Pn 的表现为早熟＞晚熟
＞中熟，早、中、晚熟品种间差异不显著；出苗后 60
d，单作及套作 Pn 的表现为晚熟＞中熟＞早熟，单作
大豆早、中、晚熟品种间差异达到显著水平，套作大
豆中、晚熟与早熟间差异显著，中、晚熟品种间差异
不显著；出苗后 100 d，单作大豆 Pn 表现为 SPQ＞SPZ
＞SPJ，SPQ 与 SPZ 、SPJ 差异达到显著水平，SPZ 与
SPJ 差异不显著，套作大豆 Pn 表现为 IPQ＞IPJ＞IPZ，
各品种间差异达到显著水平。中晚熟品种在单作及套
作下 Pn 差异不显著，而早熟品种在单作及套作下 Pn
差异显著，表明套作不同熟期大豆品种，在马铃薯收
获后恢复作用不同，中晚熟品种较早熟品种后期补偿
效果显著。
3 期 陈光荣等：薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应 461

光
合
速
率
P
ho
to
sy
nt
he
tic
ra
te
(μ
m
ol
·s-
1 )


每个值为平均值±标准误，柱上不同字母表示差异显著（P＜0.5）
Values are mean ±SE of three replicates. Bars superscripted different letters are significantly different among treatments at P＜0.05

图 2 单作和套作对不同大豆品种光合速率的影响
Fig. 2 Effect on net photosynthetic rate (Pn) in different soybeans under intercropping and sole cropping

2.5 产量构成及土地当量
2.5.1 产量构成 由表 5 可知，马铃薯/大豆模式下
不同大豆品种有效荚数、单株粒数及每荚粒数均低于
单作模式。早熟品种的有效荚数、单株粒数及每荚粒
数差异性达到显著水平（P＜0.05），套作模式较单作
模式分别下降了 24.15%、22.14%、18.92%；而中晚熟
品种下降不显著，尤其是晚熟品种，套作模式较单作
模式仅仅下降了 6.34%、8.3%、1.71%（2012 和 2013
两年平均值）。各大豆品种在单作及套作模式下百粒
重无显著差异，但各个品种间差异显著。套作及单作
模式下单株粒重均表现为晚熟＞中熟＞早熟，且不同
品种间差异性均达到显著水平。
2.5.2 土地当量比 与单作相比，套作大豆籽粒产量
降低，大豆早、中、晚熟品种籽粒产量分别降低了
41.49%、17.18%和 9.89%（表 6），中、晚熟品种降
幅低于早熟品种，套作对早熟品种产量的影响大于中、

表 5 单作及套作下大豆产量构成因素
Table 5 Yield components of different soybeans under intercropping and sole cropping
年份
Year
处理
Treatment
有效荚数
Effective pods per plant
单株粒数
Seeds per plant
每荚粒数
Seeds per pod
单株粒重
Yield per plant (g)
百粒重
100-seeds weight (g)
2012 IPZ 35.36d 54.09c 1.53b 9.74e 18.03c
IPJ 47.44c 82.90b 1.74a 18.57cd 22.44b
IPQ 57.47ab 106.52a 1.85a 27.84b 26.14a
SPZ 45.53c 84.30b 1.85a 16.18d 19.19c
SPJ 50.01bc 95.39b 1.91a 21.92c 23.01b
SPQ 60.92a 115.32a 1.89a 31.81a 27.59a
2013 IPZ 31.35d 52.19e 1.42c 8.94e 17.44e
IPJ 43.32c 79.46d 1.59b 17.24d 21.69cd
IPQ 54.48ab 103.09b 1.79a 26.86b 26.05ab
SPZ 42.43c 89.40c 1.78a 16.63d 18.62d
SPJ 51.56b 95.09bc 1.75a 22.21c 22.07c
SPQ 58.61a 113.27a 1.81a 30.22a 26.68a
462 中 国 农 业 科 学 49 卷

表 6 马铃薯/大豆对产量与土地当量比的影响
Table 6 Effect of potato/soybean intercropping on yield and equivalent rations (LER)
产量 Yield (kg·hm-2) 土地当量比 LER 年份
Year
处理
Treatment 马铃薯
Potato
大豆
Soybean
马铃薯
Potato
大豆
Soybean
马铃薯+大豆
Potato+ Soybean
2012 Potato 43806.86a — 1.00 — 1.00
IPZ 40361.55b 1355.56d 0.92 0.60 1.52
SPZ — 2247.65c — 1.00 1.00
IPJ 41410.90ab 2607.47bc 0.95 0.86 1.81
SPJ — 3031.26b — 1.00 1.00
IPQ 41511.25ab 3570.79a 0.95 0.89 1.84
SPQ — 4020.39a — 1.00 1.00
2013 Potato 42199.35a — 1.00 — 1.00
IPZ 38486.75b 1416.60e 0.91 0.57 1.48
SPZ — 2497.25d — 1.00 1.00
IPJ 39310.60b 2378.20d 0.93 0.80 1.73
SPJ — 2987.00c — 1.00 1.00
IPQ 38143.20b 3223.20b 0.90 0.91 1.82
SPQ — 3526.45a — 1.00 1.00

晚熟品种。马铃薯/大豆的 LER 均大于 1，表明马铃
薯/大豆可提高土地复种指数，提高土地利用率，具
有良好的产出效果。中、晚熟大豆品种的套作产量
较早熟品种套作产量分别提高了 79.85%和 145.08%，
LER 分别达到了 1.77 和 1.83，说明中、晚熟品种套
作优势更强，其优势主要来源于大豆（LER 为 0.83
和 0.91），原因是中、晚熟大豆品种生育期较长，
能够减缓前期生长的荫蔽伤害，使大豆叶面积指数、
光合速率均保持在较高水平，从而为马铃薯收获后
进行光合补偿生长提供物质和能量基础，保证了套
作大豆较高产量。
2.5.3 叶面积指数、干物质积累、光合速率与产量的
关系 由表 7 可以看出，在大豆出苗后 20—80 d LAI
与大豆产量及产量构成因素之间相关性不显著；大豆
出苗后 100—140 d LAI 与有效荚数、单株粒重、百粒
重及产量呈显著正相关关系，大豆出苗 100 d LAI 正
相关系数由大到小依次为百粒重（0.94**）＞单株粒
重（0.85*）＞有效荚数（0.82*）＞产量（0.82*），
大豆出苗后 120 d 相关系数由大到小依次为百粒重
（0.95**）＞单株粒重（0.86*）＞有效荚数（0.82*）
＞产量（0.81*）；大豆出苗后 140 d 相关系数由大到
小依次为百粒重（0.97**）＞单株粒重（0.90**）＞有
效荚数（0.87*）＞产量（0.85*）。由表 8 可知，在大
豆出苗后20—60 d干物质积累与产量及产量构成因素
之间呈正相关，但相关性不显著；出苗后 80 d 干物质
积累与每荚粒数和单株粒数呈显著正相关，出苗后
100 d 干物质积累与有效荚数、每荚粒数、单株粒数、
单株粒重、百粒重及产量均呈现显著正相关；出苗后
120—140 d 干物质积累与有效荚数、每荚粒数、单株
粒重、百粒重及产量达到极显著正相关。由表 9 可知，
大豆光合速率与产量及产量构成因素之间呈现正相
关，大豆出苗后 20 d 相关性不显著，出苗后 60 d 相关
系数由大到小依次为每荚粒数（0.83*）＞产量（0.81*）
＞有效荚数（0.80*）＞单株粒重（0.80*）＞单株粒数
（0.77*）＞百粒重（0.67）；出苗后 100 d 相关系数
从小到大依次为单株粒重（0.87*）＞有效荚数（0.86*）
＞每荚粒数（0.86*）＞产量（0.85*）＞单株粒数（0.83*）
＞百粒重（0.81*）。以上结果表明，大豆与马铃薯非
共生期长短与大豆叶面积指数、干物质积累量及产量
构成因子呈显著相关关系。
3 讨论
生育期长短是选择大豆品种时应考虑的主要因素
之一，生育期过长会导致霜冻或影响下茬作物播种；
生育期过短将难以充分利用生长季节，影响产量。在
间套作模式中要兼顾各季作物的良性生长，获得全年
3 期 陈光荣等：薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应 463

表 7 不同生育时期大豆叶面积指数与产量及其构成因素的相关系数
Table 7 LAI and simple correlation coefficient of yield and yield components in different growth period of soybean
LAI
20 d
LAI
40 d
LAI
60 d
LAI
80 d
LAI
100 d
LAI
120 d
LAI
140 d
有效荚数
Effective pods
per plant
每荚粒数
Seeds per
pod
单株粒数
Seeds per
plant
单株粒重
Yield per
plant
百粒重
100-seeds
weight
产量
Yield
LAI 20 d 1
LAI 40 d 0.59 1
LAI 60 d 0.25 0.92** 1
LAI 80 d 0.28 0.45 0.50 1
LAI 100 d -0.65 -0.43 -0.15 0.46 1
LAI 120 d -0.80* -0.61 -0.32 0.18 0.95** 1
LAI 140 d -0.85* -0.62 -0.31 0.15 0.94** 0.99** 1
有效荚数
Effective pods per
plant
-0.82* -0.20 0.17 0.27 0.82* 0.82* 0.87* 1
每荚粒数
Seeds per pod
-0.79* -0.08 0.29 0.24 0.72 0.72 0.78* 0.99** 1
单株粒数
Seeds per plant
-0.59 0.20 0.53 0.23 0.44 0.41 0.50 0.85* 0.92** 1
单株粒重
Yield per plant
-0.86* -0.27 0.11 0.23 0.85* 0.86* 0.90** 0.99** 0.97** 0.81* 1
百粒重
100-seeds weight
-0.84* -0.43 -0.08 0.25 0.94** 0.95** 0.97** 0.95** 0.89** 0.66 0.97** 1
产量 Yield -0.80* -0.17 0.20 0.30 0.82* 0.81* 0.85* 0.99** 0.97** 0.86* 0.97** 0.95** 1
* P＜0.05，** P＜0.01。下同 The same as below

表 8 不同生育时期大豆干物质积累与产量及其构成因素的相关系数
Table 8 Dry matter accumulation(DMA) and simple correlation coefficient of yield and yield components in different growth
period of soybean
DMA
20 d
DMA
40 d
DMA
60 d
DMA
80 d
DMA
100 d
DMA
120 d
DMA
140 d
有效荚数
Effective pods
per plant
每荚粒数
Seeds per
pod
单株粒数
Seeds per
plant
单株粒重
Yield per
plant
百粒重
100-seeds
weight
产量
Yield
DMA 20 d 1
DMA 40 d 0.93** 1
DMA 60 d 0.98** 0.96** 1
DMA 80 d 0.96** 0.90** 0.92** 1
DMA 100 d 0.82* 0.75 0.75 0.94** 1
DMA 120 d 0.56 0.45 0.44 0.76* 0.92** 1
DMA 140 d 0.37 0.26 0.23 0.60 0.82* 0.97** 1
有效荚数
Effective
pods per plant
0.34 0.25 0.21 0.58 0.81* 0.97** 0.99** 1
每荚粒数
Seeds per pod
0.61 0.41 0.46 0.74 0.86* 0.94** 0.91** 0.86* 1
单株粒数
Seeds per plant
0.69 0.53 0.56 0.81* 0.89** 0.92** 0.87* 0.81* 0.97** 1
单株粒重
Yield per plant
0.79* 0.69 0.69 0.83* 0.81* 0.74 0.66 0.57 0.85* 0.92** 1
百粒重
100-seeds weight
0.58 0.38 0.43 0.73 0.87* 0.96** 0.94** 0.90** 0.96** 0.97** 0.81* 1
产量 Yield 0.38 0.16 0.22 0.56 0.76* 0.92** 0.94** 0.98** 0.95** 0.89** 0.96 0.97** 1
464 中 国 农 业 科 学 49 卷

表 9 不同生育时期大豆光合速率与产量及其构成因素的相关系数
Table 9 Photosynthesis and simple correlation coefficient of yield and yield components in different growth period of soybean
Pn 20 d Pn 60 d Pn100 d 有效荚数
Effect pods per plant
每荚粒数
Seeds per pod
单株粒数
Seeds per plant
单株粒重
Yield per plant
百粒重
100-seeds weight
产量
Yield
Pn 20 d 1
Pn 60 d 0.73 1
Pn 100 d 0.29 0.80* 1
有效荚数
Effective pods per plant
0.27 0.80* 0.86* 1
每荚粒数
Seeds per pod
0.39 0.83* 0.86* 0.99** 1
单株粒数
Seeds per plant
0.57 0.77* 0.83* 0.86* 0.93** 1
单株粒重
Yield per plant
0.25 0.80* 0.87* 0.97** 0.99** 0.82* 1
百粒重
100-seeds weight
0.03 0.67 0.81* 0.95** 0.89** 0.67 0.97** 1
产量 Yield 0.29 0.81* 0.85* 0.99** 0.99** 0.87* 0.99** 0.95** 1

高产，对品种的选择就更加严格。大豆生育期结构与
产量存在相关关系[28]。韩天富等[26]研究表明，延长生
育前期长度明显增加大豆单株粒数和产量，而延长生
育后期长度不利于单株粒数和产量的提高，但有利于
增加百粒重。陈学珍等[29]对夏播大豆生育期研究认为
生育前期所占比例越大，分化的花芽数越多，单株荚
数、单株粒数越多，单株产量越高。栽培条件不同，
品种的生育期结构也会随之发生变化。张正翼等[30]对
套作大豆研究表明营养生长期延长，有利于增叶增花，
积累光合产物，从而更好地进行生殖生长。本研究结
论与其基本一致，各套作大豆品种相对于单作开花期
延迟 7 d 左右，但对于全生育期影响不大，表明套作
大豆营养生长期延长而生殖生长期相对缩短。
在间套作模式中，作物在共生期受到一定的水
分[31-32]、光温[33-34]以及土壤养分胁迫[6, 8]，通常会在形
态和生理上发生相应的改变；前茬作物收获后，后茬
作物还有一段独立生长期，可进行补偿生长，以缓解
前期竞争造成的损失。Mushagalusa[35]和黄承建等[36]
认为，套作玉米苗期受马铃薯荫蔽处于受光劣势，LAI
显著降低，生育后期马铃薯收获后，套作玉米 LAI 与
单作差异逐渐缩小，但降低的趋势并没有改变。李隆
等[23, 37]对西北灌区小麦间作大豆和玉米间作大豆种
间营养竞争的研究表明，作物共生期，间套作大豆和
玉米养分含量和吸收量低于单作，小麦收获后，间套
作大豆和玉米地上部养分吸收速率加快，植株干物质
积累量直线上升，至成熟时已接近或超过相应的单作。
杨文钰等[38-40]研究认为，玉米-大豆套作体系中，水肥
充分满足条件下选择生育期较长的大豆品种，在玉米
收获后，大豆进行一段时间的恢复生长，光合特性明
显提高，干物质积累量呈上升趋势，套作大豆生殖生
长不受影响，表现出超补偿效应。本研究与前人研究
结果一致，在作物生长前期，套作大豆较单作大豆
LAI、干物质积累量、净光合速率等指标降低，差异
达到显著水平；在马铃薯收获后，套作大豆 LAI、干
物质积累量、光合速率上升速率加快，套作与单作差
异逐渐缩小，但不同熟期品种表现不同。
间套作中优势作物前期的竞争作用和弱势作物后
期的恢复补偿作用是两作物共同高产的前提和基础，
而恢复补偿作用的发挥与复合群体品种的合理搭配是
密切相关的[23]。唐劲驰等[41]研究发现，在不同品种玉
米与小麦间套作的比较试验中，生育期短的玉米品种，
生殖生长期与小麦共生期长，受小麦影响较大，产量
低。相反，生育期长的品种，生殖生长期与小麦共生
期短，受小麦影响小，产量较高。王竹等[20-21]通过对
玉米大豆复合系统的研究发现，大豆与玉米非共生期
长短与大豆产量呈极显著正相关，而大豆和玉米的生
殖生长共生期长短与大豆产量呈极显著负相关。由此
可见，生殖生长共生期的长短是影响套作大豆产量的
主要原因之一。本研究中，从马铃薯与大豆的共生期
分析，不同熟期大豆品种间无差异，但从马铃薯与大
豆生殖生长共生期分析，大豆品种间差异达到显著水
平；早熟大豆品种与马铃薯的生殖生长共生期较长，
套作大豆有效荚数、每荚粒数、单株粒数、单株粒重
较单作显著下降，最终产量低；而中、晚熟大豆品种
3 期 陈光荣等：薯/豆套作模式下不同熟期大豆品种的生长补偿效应 465

与马铃薯的生殖生长共生期较短，有利于开花结荚和
籽粒的形成，最终产量较高，这与前人的研究基本一
致[30]。
4 结论
在马铃薯 /大豆套作模式中，马铃薯是核心作
物，在两作物共生期处于竞争优势，而大豆处于竞
争弱势，对于弱势作物的恢复生长能力可以通过不
同熟期品种合理搭配来调控。不同大豆品种生育期
结构的差异，导致了后期恢复生长能力的不同。本
试验条件下中、晚熟大豆品种与马铃薯组合套作优
势更强，其生育期较长，营养生长期相对延长，导
致生殖生长共生期缩短，使大豆叶面积指数、光合
速率均保持在较高水平，从而为马铃薯收获后进行
光合补偿生长提供物质和能量基础，保证了套作大
豆较高产量。

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（责任编辑 杨鑫浩）