全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(4): 642650 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2011CB100402)和国家公益性行业(农业)科研专项(201203096, 201103001)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 杨文钰, E-mail: mssiyangwy@sicau.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: f.yang@sicau.edu.cn
Received(收稿日期): 2014-10-23; Accepted(接受日期): 2015-02-06; Published online(网络出版日期): 2015-03-03.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150303.1654.007.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.00642
玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响
杨 峰 娄 莹 廖敦平 高仁才 雍太文 王小春 刘卫国 杨文钰*
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, 四川成都 611130
摘 要: 空间配置是影响间作套种作物生长和产量构成的关键因素之一。本研究固定玉米–大豆套作带宽 200 cm, 玉
米采用宽窄行种植, 设置 4个玉米窄行行距为 20 cm (A1)、40 cm (A2)、60 cm (A3)和 80 cm (A4)套作处理, 2个玉米
和大豆净作对照处理, 研究行距配置对套作系统中玉米和大豆生物量、根系及产量的影响。结果表明, 套作大豆冠层
光合有效辐射和红光/远红光比值均低于净作, 且随着玉米窄行的增加而降低。套作系统中大豆地上地下生物量、总
根长、根表面积和根体积从第三节龄期(V3)到盛花期(R2)逐渐增加, 但随着玉米窄行的增加而降低。套作玉米地上地
下生物量从抽雄期到成熟期逐渐增加, 根体积却逐渐降低, 但这些参数随玉米窄行的变宽而增加。玉米和大豆在带状
套作系统中产量均低于净作, 且随玉米窄行的变宽, 玉米产量逐渐增加, 2012和 2013两年最大值平均为 6181 kg hm–2,
而大豆产量逐渐降低, 两年最大值平均为 1434 kg hm–2, 产量变化与有效株数和粒数变化密切相关。此外, 玉米–大豆
带状套作群体土地当量比(LER)大于 1.3, 最大值出现在 A2处理, 分别为 1.59 (2012年)和 1.61 (2013年), 且最大经济
收益也出现在 A2 处理(2 年每公顷平均收益为 1.93 万元)。因此, 合理的行距配置对玉米–大豆带状套作系统中作物
的生长、产量构成和群体效益具有重要的作用。
关键词: 玉米; 大豆; 套作; 空间配置; 土地当量比
Effects of Row Spacing on Crop Biomass, Root Morphology and Yield in
Maize–Soybean Relay Strip Intercropping System
YANG Feng, LOU Ying, LIAO Dun-Ping, GAO Ren-Cai, YONG Tai-Wen, WANG Xiao-Chun, LIU Wei-Guo,
and YANG Wen-Yu*
College of Agronomy, Sichuan Agricultural University / Key Laboratory of Crop Ecophysiology and Farming System in Southwest, Ministry of
Agriculture, Chengdu 611130, China
Abstract: Spatial patterns of cropping directly affect crop growth and yields in intercropping systems. A two year field experi-
ment was conducted in 2012−2013 to analyze the effects of different row spacing patterns in maize and soybean relay strip inter-
cropping system at 2:2 maize-to-soybean on crop biomass, root morphology and yield. The treatments were six row spacing pat-
terns including four maize planting patterns with the control of sole cropping of maize and soybean. The maize planting patterns
were compound of wide row and narrow row lying: “180+20” cm, “160+40” cm, “140+60” cm, and “120+80” cm. Soybean was
planted in the wide rows before the reproductive stage of maize. The row spacing of the sole cropping of maize and soybean was
70 cm. The biomass, total root length, root surface area and root volume of intercropped soybean increased from V3 to R2, and
decreased with increasing the maize narrow-row spacing. The above- and below-ground biomass of intercropped maize increased
from tasseling to maturity stages, whereas opposite results were found in root volume. In addition, the intercropped maize biomass
and root volume increased with increasing maize narrow-row spacing. The yields of maize and soybean in intercropping condition
were lower than those in monoculture. Yield of intercropped maize increased with increasing the maize narrow-row spacing, with
an average of two year maximum values of 6181 kg ha–1. Contrary trends were observed in intercropped soybean, with an average
maximum yield of 1434 kg ha–1. Crop grain yield was related to effective plants and grain numbers per plant in maize-soybean
relay strip intercropping system. Total intercropping yields were higher than sole cropping yields of maize and soybean, and the
land equivalent ratio (LER) of the intercropping system was above 1.3. The maximum LER appeared in “60+40” cm treatment,
第 4期 杨 峰等: 玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响 643
which was 1.59 and 1.61 in 2012 and 2013, respectively. Similar results were found in economic benefit, the average of maximum
value in both years was 19.3 thousand Yuan per hectare. Therefore, optimum row spacing pattern plays an important role in im-
proving crop growth and increasing yield in maize-soybean relay strip intercropping system.
Keywords: Maize; Soybean; Relay intercropping; Spatial pattern; Land equivalent ratio
间套复种作为中国传统农业的精华, 不仅能够
提高耕地复种指数, 增加粮食产量, 提高农民收入,
而且有效缓解农业高产高投入、养分利用率低、环
境污染等问题 , 结合隔年倒茬 , 达到轮作效果 , 在
现代农业发展中起着重要的作用[1-6]。玉米–大豆带
状套作作为间套复种的重要模式之一, 在不影响玉
米产量的同时增加大豆种植面积和产量, 对保障区
域及国家粮食安全具有重要意义[7-8]。先前的研究表
明在相同的密度条件下间套作玉米行距变小导致产
量低于单一种植 [9], 而宽窄行种植产量高于宽行种
植产量, 与边行优势和种内竞争密切相关[10]。陈延
玲等发现随玉米单位面积种植密度增加植株间竞争
增大, 根系生长更细、更小, 显著减少 0~20 cm土层
中根系生物量积累和根长[11]。而套作大豆作为矮秆
作物, 对光环境非常敏感, 在玉米遮阴条件下大豆
叶片光合能力以及整个植株的生长均受到较大限制,
为了截获更多的光照, 导致株高增加, 生物量和根
冠比降低, 最终产量下降[8]。前人研究主要集中于玉
米或者大豆地上部分, 而没有分析套作条件下玉米
和大豆地下部分生长状况, 以及行距配置是如何影
响作物的生长和产量。因此, 本研究旨在分析玉米
和大豆地上和地下生物量动态变化及根系形态规律
对不同行距配置的响应 , 明确玉米–大豆带状套作
系统产量效益最佳配置, 为玉米和大豆协调高产的
田间配置提供理论指导。
1 材料与方法
1.1 试验地点与材料
2012 年和 2013 年在四川农业大学雅安教学农
场进行试验。试验地土壤含全磷 0.31 g kg–1、全钾
6.35 g kg–1、全氮 0.71 g kg–1、速效磷 24.28 mg kg–1、
速效钾 119.77 mg kg–1、有机质 3.20%、碱解氮 62.29
mg kg–1, pH 7.40。供试品种为玉米川单 418和大豆
南豆 12。
1.2 试验设计
采用单因素随机区组设计, 以宽窄行种植玉米,
带宽 200 cm, 设置 4个行距配置水平(图 1-a), 即 A1
(180 cm+20 cm; 宽行 180 cm, 窄行 20 cm)、A2 (160
cm+40 cm)、A3 (140 cm+60 cm)、A4 (120 cm+80
cm)。大豆种植于宽行, 行距均为 0.4 m, 每带种 2
行玉米和 2行大豆, 每个小区种植 3带, 带长 6 m。
净作玉米和大豆为对照(图 1-b), 行距 70 cm, 小区
面积 36 m2。试验共 6个处理, 每个处理重复 3次, 共
18个小区, 各处理玉米种植密度均为每公顷 6万株,
穴植单株; 各处理大豆种植密度均为每公顷 10 万株,
穴植单株。
玉米于 2012年 4月 1日育苗, 4月 9日移栽, 8
月 1日收获, 而大豆 6月 15日播种于玉米宽行。2013
年玉米于 3 月 30 日育苗, 玉米 4 月 9 日移栽, 7 月
28日收获, 而大豆 6月 16播种于玉米宽行。玉米底
肥为尿素 37.5 kg hm–2、过磷酸钙 600 kg hm–2 (12%
P2O5)、氯化钾 150 kg hm–2 (60% K2O), 而后分别于
苗期、拔节期与大喇叭口期追施苗肥(尿素 75 kg
hm–2)、拔节肥(尿素 150 kg hm–2)与攻苞肥(碳酸氢铵
750 kg hm–2)。大豆免耕直播, 底肥配施尿素 75 kg
hm–2、过磷酸钙 600 kg hm–2、氯化钾 60 kg hm–2, 初
花后追施尿素 75 kg hm–2。除草、喷药等管理同大田。
1.3 测定项目与方法
1.3.1 大豆冠层光环境 在玉米和大豆共生阶段,
于大豆 V3期在晴天的 10:30至 14:00进行光合有效
辐射(PAR)和光谱辐照强度的测定。测定 PAR 利用
LI-1400光量子仪(美国 LI-COR公司), 在 A1~A4处
理各个小区中间区域 , 移动与 LI-1400 连接的
LI-191SA探杆, 逐个记录在大豆冠层顶部 5 cm高度
从玉米宽行中按照玉豆间、大豆上方、大豆行间、
大豆上方及玉豆间的 PAR 值, 以各位点的平均值作
为大豆冠层的光合有效辐射。在各处理测定光强过
程中同时记录玉米冠层光合有效辐射。按照李艳大
等[12]方法计算透光率。
测完 PAR后, 用便携式地物光谱仪(荷兰Avants
公司生产的 AvaField-1, 光谱范围 200~1100 nm)测
定大豆冠层的光谱辐照度, 方法同测定光合有效辐
射, 探头垂直向上, 以玉米宽窄行平均值作为该观
测点的光谱辐照度。选取红边区域 655~665 nm和远
红光区域 725~735 nm 光谱辐照度值, 按照 Hertel 等[13]
方法计算红光/远红光比值(R/FR)。
1.3.2 玉米和大豆地上生物量 各取大豆和玉米
样 3次, 大豆取样时间分别在第三节龄期(V3)、第五
644 作 物 学 报 第 41卷
图 1 玉米–大豆带状套作及净作种植格局
Fig. 1 Planting pattern arrangements of maize–soybean relay strip intercropping and monoculture
实线和虚线分别代表玉米行和大豆行; 黑色实心圆和灰色实心圆分别代表单株玉米和大豆; (a)和(b)分别代表套作和净作配置。
Solid and dashed lines represent maize rows and soybean rows, respectively. Each solid circle represents one maize plant, and each solid grey
circle represents one soybean plant. Panels (a) and (b) show the planting pattern arrangements of maize-soybean relay strip intercropping and
monoculture, respectively.
节龄期(V5)与盛花期(R2)。玉米取样在种植大豆前
1 d的抽雄期, 以及与大豆套作共生期的乳熟期和成
熟期。连续取每个小区长势一致大豆 5 株, 玉米 3
株以备分析。将玉米、大豆植株地上部装入牛皮纸
袋, 105℃杀青 1 h, 70℃烘干至恒重, 分别称取玉米、
大豆地上部分干物质重。
1.3.3 玉米和大豆根系形态与生物量 参考邹聪
明等[14]和金剑等[15]的方法, 采用传统挖掘法, 根据
玉米和大豆根系分布特点, 挖取以玉米植株为中心
的长 20 cm ×宽 20 cm ×深 20 cm的根土混合体, 以
大豆植株为中心的长 20 cm ×宽 20 cm ×深 20 cm的根
土混合体。将根土混合体置 60 目筛中, 以清水冲洗,
将泥土冲洗干净并剔除杂质, 收集所有洗出的大豆
根系使用爱普生 Expression 10000XL 扫描仪扫描根
系, 并用WinRHIZO根系分析系统分析扫描图片, 计
算出根长、根体积、根表面积; 采用排水法测定玉米
根体积[16]。最终将玉米和大豆根系装于牛皮纸袋在
105℃杀青 1 h, 70℃烘干至恒重, 称取根生物量。
1.3.4 玉米和大豆产量 收获玉米、大豆时, 考
查每个小区玉米果穗总数、大豆植株总数, 连续选
取每个小区中间区域 10 株玉米和 20 株大豆植株考
种并计算理论产量。
1.3.5 土地当量比(LER) 参考 Zhang 等方法[17],
土地当量比 LER=YIM/YMM+YIS/YMS, 式中, YIM和 YIS
分别为套作玉米和大豆产量(kg hm–2); YMM和 YMS分
别为单作玉米和大豆产量(kg hm–2)。
1.4 数据分析
采用 Microsoft Excel 2003整理和汇总试验数据,
使用 SPSS 19.0分析数据, 并用 Origin 8.0制图。
2 结果与分析
2.1 大豆冠层光环境
由图 2 可知, 玉米不同行距配置下套作大豆冠
层透光率和红光/远红光比值均低于净作大豆。套作
大豆冠层透光率随着玉米窄行的增加(由 A1 处理到
A4 处理)而降低, 最大值和最小值两年的平均值分
别为 57.77%和 23.99%。对于光质, 净作大豆冠层红
光/远红光比值在 1.2~1.3 间, 而套作大豆冠层红光/
第 4期 杨 峰等: 玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响 645
图 2 不同行距配置处理下大豆冠层透光率和红光与远红光比值变化
Fig. 2 Changes of the PAR transmittance and red/far-red ratio in soybean canopy under different row spacing patterns
A1~A4为玉米大豆行距配置处理, 分别为 A1 (180 cm + 20 cm; 宽行 180 cm, 窄行 20 cm)、A2 (160 cm + 40 cm)、A3 (140 cm + 60 cm)
和 A4 (120 cm + 80 cm)。MS为单作大豆处理。
Maize-soybean intercropping planting patterns: (A1) “180 + 20” wide-narrow row planting, i.e. wide row of 180 cm and narrow row of 20 cm;
(A2) “160 + 40” wide-narrow row planting; (A3) “140 + 60” wide-narrow row planting; (A4) “120 + 80” wide-narrow row planting.
MS stands for monoculture soybean.
远红光比值也随着玉米窄行的增加(由A1处理到A4
处理)逐渐降低, 最大值在 2012 年和 2013 年分别为
0.95和 0.81, 最小值分别为 0.68和 0.53。
2.2 行距配置对大豆生物量的影响
由图 3可知, 玉米–大豆带状复合种植行距配置
对大豆地上地下生物量影响较大。大豆在 V3、V5
与 R2期中, 随着生育时期的递进, 地上地下生物量
增加, 但套作各处理(A1、A2、A3 和 A4)地上和地
下生物量均显著低于单作(MS)(P<0.05), 其中 A1处
理地上生物量在 V3、V5与 R2期 2年平均值分别下
降 13.4%、11.8%和 43.2%, 而地下生物量分别降低
30.9%、24.5%和 42.8%。在套作条件下, 大豆地上、
图 3 不同行距配置下大豆地上和地下生物量变化
Fig. 3 Aboveground and belowground biomass of soybean at different row spacing patterns in 2012 and 2013
同一生育时期中, 不同小写字母表示处理间差异在 0.05水平显著。V3、V5和 R2分别代表大豆的第一节龄期、第二节龄期及盛花期。
缩写同图 2。
Bars represented by a different small letters within each group in the same growth stage are significantly different at the 0.05 probability level.
V3, V5, and R2 stand for the third trifoliolate, the fifth trifoliolate and full bloom, respectively. Abbreviations are the same as those given in
Figure 2.
646 作 物 学 报 第 41卷
地下生物量在各生育时期两年变化趋势一致, 随玉
米窄行的增加(玉米和大豆间距减小)而降低, A1 处
理下最高, A4处理下最低。与 A1处理相比, A4处理
下套作大豆地上生物量在 V3、V5与 R2期 2年平均
值分别降低 27.4%、28.3%和 45.7%, 而地下生物量
分布降低 43.2%、38.9%和 48.1%, 达到显著水平
(P<0.05)。
2.3 行距配置对大豆根系生长的影响
由图 4 可知, 套作大豆总根长、根表面积及根
体积显著低于净作大豆(P<0.05)。与净作相比, A1处
理下大豆 R2 期总根长, 根表面积及根体积 2012 年
分别降低 52.6%、70.5%和 50.6%, 2013年分别降低
43.5%、44.2%和 43.3%。在套作条件下, 大豆在 V3、
V5 和 R2 期的总根长, 根表面积及根体积均从 A1
到 A4 逐渐降低(即随着玉米和大豆间距的减小而降
低)。与 A1处理相比, A4处理总根长在 V3、V5和
R2期 2年平均分别降低 38.4%、45.7%和 39.3%; 根
表面积分别降低 38.3%、48.6%和 29.3%; 根体积分
别降低 46.6%、45.1%和 44.7%。由此可知, 套作大
豆总根长和根表面积在 3个生育时期变化均较大 ,
特别是在 V5 期, 可能与玉米遮阴和玉米收获后光
恢复有关。
2.4 行距配置对玉米生物量和根体积的影响
由图 5 可知, 无论玉米净作种植还是套作从抽
雄期到成熟期, 地上部生物量逐渐上升, 而地下生
物量和根体积呈下降趋势, 2012年和 2013年变化规
律基本一致。在套作条件下, 玉米生物量和根体积
在各生育时期均表现A1处理最低, A4处理最高, 且
图 4 不同生育期大豆根系性状
Fig. 4 Soybean root traits in different developmental stages
同一生育时期中, 不同小写字母表示处理间差异在 0.05水平显著。缩写同图 2与图 3。
Bars represented by a different small letter within each group in the same growth stage are significantly different at the 0.05 probability level.
Abbreviations are the same as those given in Fig. 2 and Fig. 3.
第 4期 杨 峰等: 玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响 647
图 5 2012年与 2013年不同时期玉米地上部生物量和根体积
Fig. 5 Aboveground biomass (g plant–1) and root volume (cm3 plant–1) of maize at different stages in 2012 and 2013
同一生育时期中, 不同小写字母表示处理间差异在 0.05水平显著。MM为单作玉米, 其他缩写同图 2。
Bars represented by a different small letters within each group in the same growth stage are significantly different at the 0.05 probability level.
MM stands for monoculture maize, other abbreviations are the same as those given in Figure 2.
A1显著低于 A4处理(P<0.05), 而 A4处理与玉米净
作处理差异不显著(P>0.05)。A4 处理下玉米单株地
上生物量、地下生物量和根体积在 R6期两年平均值
分别为 148.1 g、10.6 g和 68.1 cm3, 比 A1处理高出
35.9%、51.6%和 58.7%, 这些结果说明套作条件下
行距配置直接影响玉米地上和地下部分的生长。
2.5 行距配置对玉米和大豆产量的影响
由表 1可知, 玉米–大豆带状套作系统中行距配
置直接影响作物的产量, 且作物净作种植下产量高
于带状套作种植。在带状套作条件下, 随着玉米窄
行行距变宽(由 A1 到 A4 处理)玉米产量逐渐增加,
最大值在 2012年和 2013年分别为 6013 kg hm–2和
6049 kg hm–2, 与净作相比降低 2.13%和 4.15%。而
套作大豆产量变化趋势相反, A1处理最高, A4处理
最低 , A1 和 A4 处理与净作相比两年平均降低
25.42%和 59.76%。不同处理下玉米和大豆产量变化
趋势不同, 主要与有效株数和粒数有关(表2), 但系
统土地当量比(LER)在 1.3 以上, 其中 A2 处理下表
现最好, LER在 2012年和 2013年分别达到 1.59和
1.61, 经济效益两年分别为 1.96万元和 1.90万元。
3 讨论
作物带状间套作具有充分利用光能、产量优势
明显等特点, 但空间配置的变化直接改变了作物群
体光能的截获、地上地下物质的积累分配以及产量
潜力的发挥[8]。协调套作系统中玉米和大豆行距配
置, 改善通风透光条件, 促进不同生态位作物和谐
生长 , 对实现玉米–大豆带状套作群体最大产量效
648 作 物 学 报 第 41卷
表 1 净套作下玉米和大豆产量
Table 1 Yields of maize and soybean in monoculture and relay intercropping conditions
2012 2013
产量 Yield (kg hm–2) 产量 Yield (kg hm–2)处理
Treatment 玉米
Maize
大豆
Soybean
经济收益
Economic benefit
(×104 Yuan hm–2)
土地
当量比
LER
玉米
Maize
大豆
Soybean
经济收益
Economic benefit
(×104 Yuan hm–2)
土地
当量比
LER
A1 5044 d 1472 b 1.85 1.52 5099 c 1396 b 1.82 1.56
A2 5718 c 1399 b 1.96 1.59 5570 ab 1348 b 1.90 1.61
A3 6107 b 1082 c 1.88 1.49 5855 ab 1136 c 1.86 1.54
A4 6313 ab 819 d 1.79 1.38 6049 ab 730 d 1.70 1.35
MS — 1993 a 1.00 — — 1854 a 0.93 —
MM 6451 a — 1.42 — 6311 a — 1.39 —
玉米和大豆按照市场价分别为每千克 2.2元和 5.0元, LER代表土地当量比, 不同小写字母表示处理间差异在 0.05水平显著。缩
写同图 2和图 5。
Crop values based on market prices of 2.2 Yuan kg–1 for maize and 5.0 Yuan kg–1 for soybean. LER means land equivalent ratio. Values
within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same as those
given in Figures 2 and 5.
表 2 净套作下玉米和大豆产量构成因素
Table 2 Yield components of maize and soybean in monoculture and relay intercropping conditions
玉米 Maize 大豆 Soybean
年份
Year
处理
Treatment
有效株数
Effective plants
(plant hm–2)
穗粒数
Grains per spike
(grains spike–1)
百粒重
100-grain
weight (g)
有效株数
Effective plants
(plant hm–2)
单株粒数
Grains per plant
(grains plant–1)
百粒重
100-grain
weight (g)
A1 46002 c 440.08 c 24.91 a 82004 b 97.05 b 18.61 a
A2 49669 b 459.11 b 25.10 a 79337 b 93.73 bc 18.80 a
A3 50003 b 489.17 a 24.97 a 63669 c 89.58 c 18.94 a
A4 50669 ab 496.95 a 25.07 a 53336 d 80.61 d 19.01 a
MS — — — 90004 a 117.98 a 18.78 a
2012
MM 52669 a 489.91 a 25.03 a — — —
A1 45691 b 440.08 b 25.04 a 75281 a 104.07 b 17.88 a
A2 48692 ab 459.10 b 24.96 a 69725 b 105.69 b 18.28 a
A3 48358 ab 489.17 a 25.01 a 63336 c 99.35 c 18.05 a
A4 48691 ab 496.95 a 24.89 a 59725 c 68.26 d 17.92 a
MS — — — 74170 a 141.44 a 17.74 a
2013
MM 50192 a 489.90 a 24.91 a — — —
不同小写字母表示处理间差异在 0.05水平显著。缩写同图 2和图 5。
Values within a column followed by different letters are significantly different at the 0.05 probability level. Abbreviations are the same
as those given in Figures 2 and 5.
益具有重要的意义。
光环境直接影响大豆光合产物合成、分配及产
量构成[9-10]。在本研究中, 从 A1 处理到 A4 处理套
作大豆冠层透光率和红光/远红光比值逐渐降低(图
2)。随着大豆生育时期的推进, 各处理套作大豆地上
地下生物量和根系参数值逐渐增加, 但低于净作大
豆。同时, 套作中随着玉米和大豆间距的降低, 大豆
生物量和根系参数值下降(图 3和图 4), 与大豆冠层
透光率和红光/远红光比值逐渐降低有关[8]。在弱光
环境下, 植物为了获取更多的光能资源, 大量的光
合产物优先供应茎秆伸长 , 影响地下部分的生长 ,
加之有效株数和粒数的降低, 产量下降 [18], 进一步
说明了本研究中大豆产量随着玉米和大豆间距下降
而降低的原因(表 1)。
在玉米–大豆带状套作系统中 , 玉米属于高位
作物, 后期受大豆影响较小, 而玉米行距配置是关
键。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[19]。在本研究中, 套
第 4期 杨 峰等: 玉米–大豆带状套作行距配置对作物生物量、根系形态及产量的影响 649
作玉米采用宽窄行种植, 随着窄行行距减小, 植株
间竞争增加, 地上地下生物量下降, 导致产量减少
(图 5)。同样, Liu等[20]在净作条件下研究发现玉米采
用宽窄行种植与净作种植等密度条件下比较, 地上
生物量降低与玉米株距减小使竞争加剧有关。
Echarte 等[9]研究也表明在相同的密度条件下间套作
玉米行距变小导致地上生物量、产量低于单一种植,
与本研究结果一致(表 1)。此外, 玉米有效株数和穗
粒数降低也是导致玉米产量下降的重要因素(表 2)。
玉米与大豆套作共生阶段, 玉米已进入生殖生长阶
段, 根系生物量和体积在不同处理下与地上生物量
变化规律一致, 且随着生育期的推进, 根系生物量
和体积逐渐降低, 与管建慧等报道的玉米根系在生
殖生长后期生物量下降结果相类似, 可能与玉米后
期根系衰老、降解有关[21]。
在玉米–大豆带状套作系统中 , 随着玉米窄行
行距的增加(玉米和大豆间距的降低), 玉米产量逐
渐增加, 而大豆产量逐渐降低(表1), 直接影响群体
产量优势[22]。土地当量比(LER)作为评价间套作效益
的重要指标之一, 被广泛地应用[23]。在本研究中, 行
距配置直接影响玉米–大豆带状套作群体产量和效
益, 从 A1处理到 A4处理, LER 和经济收益呈现低–
高–低的趋势, 最大值在 A2处理(表1)。尽管套作条
件下玉米和大豆产量均低于净作, 但总体效益却高
于净作, 这一结果与 Aggarwal 和 Sidhu 报道结果相
吻合[24]。
在本研究中, 由于土壤条件的原因, 玉米和大
豆根系只选择了 20 cm × 20 cm × 20 cm的立方体进
行分析, 且只探讨了玉米根体积的变化规律, 而地
下根系对作物的生长发育和产量构成具有重要意义,
故今后需进一步系统探讨玉米–大豆带状套作系统
中作物根系特性动态规律及其与地上部生长和产量
之间的关系。
4 结论
在玉米–大豆带状套作系统中 , 行距配置直接
影响玉米大豆地上地下生物量、根系形态以及产量
构成因素, 导致套作下单个作物产量低于净作种植,
但玉米–大豆带状套作系统总体产量高于单一种植
的玉米或大豆, 群体土地当量比高于 1.3, 最佳行距
配置为玉米窄行为 40 cm的处理, 在 2012年和 2013
年土地当量比为 1.59 和 1.61, 经济收益为每公顷
1.96万元和 1.90万元, 效益显著。
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