全 文 ：中国生态农业学报 2010年 1月 第 18卷 第 1期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Jan. 2010, 18(1): 31−34


* 国家自然科学基金项目(30771264)、国家科技支撑计划项目(2007BAD89B17、2007BAD46B06)和甘肃省科技创新人才扶持计划资助
** 通讯作者: 柴强(1972~)，男，汉，博士、教授，主要从事多熟种植、植物化感作用和节水农业教学与科研工作。E-mail: chaiq@gsau.edu.cn
齐万海(1982~), 男, 汉, 硕士研究生, 主要进行多熟种植研究。E-mail: qiwh083@st.gsau.edu.cn
收稿日期: 2009-02-26 接受日期: 2009-05-13
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00031
不同隔根方式下间作小麦玉米的竞争力及产量响应*
齐万海 柴 强**
(甘肃农业大学农学院 兰州 730070)
摘 要 通过田间试验研究了尼龙网隔根和塑料薄膜隔根对小麦间作玉米竞争优势的影响, 并对间作作物竞
争力与复合群体产量间的关系进行了量化分析。结果表明: 小麦玉米间作群体中, 小麦相对于玉米的竞争力呈
先增后降趋势; 隔根可降低小麦相对于玉米的竞争优势, 未隔根间作处理比塑料膜隔根和尼龙网隔根间作处
理的小麦竞争优势分别提高 20.5%和 4.9%。不隔根、塑料膜隔根和尼龙网隔根小麦间作玉米的土地当量比分
别是 1.46、1.20 和 1.39, 间作群体的产量与小麦相对于玉米的竞争力呈二次曲线相关关系。适度提高小麦的
竞争优势、特别是小麦开花期的竞争优势有利于间作群体整体产量的提高。
关键词 间作 隔根 间作作物竞争力 土地当量比 产量 小麦 玉米
中图分类号: S344.2 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)01-0031-04
Yield response to wheat/maize competitiveness in wheat/maize intercropping
system under different root partition patterns
QI Wan-Hai, CHAI Qiang
(College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China)
Abstract A field experiment was conducted to investigate the effect of different root partition patterns on wheat/maize competi-
tiveness under intercropping system and how it affects yield. Two root partition patterns (plastic film and nylon mesh partition pat-
terns) were used. The study shows that wheat/maize competitiveness in intercropping system steadily increases from sowing to flow-
ering stage of wheat, and then decreases. Competitive advantage of wheat over maize under intercropping decreases by root parti-
tioning. Intercropping system without root partition increases competitive advantage of wheat by 20.5% and 4.9% respectively, com-
pared to those with plastic film and nylon mesh partition. Land equivalent ratios (LER) of intercropping systems without root parti-
tion, with plastic film partition and nylon mesh partition are 1.46, 1.20 and 1.39 respectively. Yield for intercropping system is quad-
ratically correlated with wheat competitiveness to maize. Improving wheat/maize competitiveness in intercropping systems could
increase yield. The stage of wheat flowering is critical for optimizing wheat competitiveness.
Key words Intercropping, Root partition, Competitiveness of intercropped crops, Land equivalent ratio, Yield, Wheat, Maize
(Received Feb. 26, 2009; accepted May 13, 2009)
由两种或两种以上作物组成的复合群体中, 作
物间的竞争与互补是影响复合群体产量的重要原因,
历来是多熟种植研究的重要内容。研究表明, 间作
作物生长期间根系分布在时间和空间上的错位是复
合群体高产、高效的主要原因之一[1−3], 而复合群体
在前季作物收获后产生的养分和空间上的后补偿效
应是复合群体增产的重要基础[4−5]。纵观有关复合群
体增产的种间关系研究, 大多集中在间作作物的补
偿作用方面, 在通过作物根系分泌物产生的化感作
用方面亦有探讨 [6], 而有关复合群体中配对作物在
不同生育时间内的竞争力对产量的影响研究比较薄
弱, 因而使生产实践中缺乏通过配对作物竞争力的
调控而提高复合群体生产力的依据。为研究间套复
合群体地上部分与地下部分对产量的贡献大小、明
确配对作物间的竞争与互补作用, 隔根研究法被大
量应用于间套作研究中[3−5,7−8]。为此, 本研究在低于
传统灌溉量的条件下, 对小麦间作玉米进行了不同
方式的隔根, 量化了隔根对间作作物竞争力动态变
32 中国生态农业学报 2010 第 18卷


化的影响以及竞争力与复合群体生产力间的相关关
系, 以期为通过间作作物竞争力的调控而提高复合
群体增产效应提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
试验于 2008 年 4~10 月在甘肃省武威市黄羊镇
甘肃农业大学农场进行, 供试农田土壤有机质含量
9.2 g·kg−1, 土壤 pH约为 8.2。多年平均降雨量 160
mm左右, 主要集中在 7~9月份, 年蒸发量 2 400 mm,
干燥度 5.85, 年平均气温 7.2 ℃, 属于典型的两季
不足一季有余自然生态区。
1.2 试验设计
本试验为田间种间根系分隔小区试验, 采用种
植方式和分隔方式 2 因素随机区组设计。种植方式
为单作小麦、单作玉米和小麦/玉米间作; 分隔方式
主要指对小麦间作玉米复合群体中的配对作物进行
根系隔离的方法, 包括用厚 0.12 mm 的农用棚膜分
隔、300 目尼龙网分隔和不分隔 3 种。试验共计 5
个处理, 每处理重复 3次。处理具体设计如下:
单作小麦(W): 平作, 播种密度 675万粒·hm−2,
行距 12 cm, 生育期内灌水 2 700 m3·hm−2。
单作玉米(C): 平作, 播种密度 8.25 万株·hm−2,
行距 40 cm, 地膜覆盖, 生育期内灌水 3 600 m3·hm−2。
不隔根小麦间作玉米(W/C): 小麦带宽 80 cm,
种 6行, 行距 12 cm, 播种密度 450万粒· hm−2; 玉
米带宽 80 cm, 播种密度 5.25 万株·hm−2, 种 2 行,
行距 40 cm, 株距 32 cm, 地膜覆盖, 生育期内灌水
3 150 m3· hm−2。
塑料膜隔根小麦间作玉米(PW/C): 在小麦玉米
共处区内, 距小麦边行 10 cm、距玉米边行 20 cm处
用塑料薄膜隔根(图 1), 隔根深度 1 m, 长 10 m, 其
他田间结构同 W/C。
尼龙网隔根小麦间作玉米(NW/C): 隔根材料为
300目的尼龙网, 其余同 PW/C。
小区面积 48 m2。供试春小麦(Triticum aestivum)
为“永良 4号”, 春玉米(Zea mayz)为“富农 99-8”。
单作小麦及间作小麦带施纯 N 225 kg·hm−2、P2O5
150 kg·hm−2, 全部基施; 单作玉米和间作玉米带施
纯 N 360 kg·hm−2, 按基肥∶大喇叭追肥∶灌浆期
追肥=3∶6∶1 分施, 施 P2O5 225 g·hm−2, 全部基
施。小麦 3月 24日播种, 4月 7日出苗, 7月 20日收
获; 玉米 4月 20日播种, 5月 4日出苗, 9月 26日收
获。两作物共生期 78 d。
1.3 取样及测定
从玉米出苗后 20 d开始测定不同处理小麦、玉
米地上部干物质重, 共取样 4 次, 每次间隔 20 d 左
右。小麦单作处理随机选相邻的 3行, 3个间作处理
选同一侧的 3行, 取 10 cm混合; 玉米随机取 10株。
样品于 105 ℃下杀青, 80 ℃恒温烘干, 计算不同处
理地上部干物质重。作物收获后按小区收获计产。
用 Willy提出的土地当量比(LER)量化间作产量
优势[9], LER＝Yiw/Ysw+Yic/Ysc, LER >1表明间作有优
势, LER<1 为间作劣势; 利用Willy等提出的作物竞
争力计算方法计算小麦相对于玉米的竞争力(Awc)[10],
Awc=Yiw /(Ysw×Ziw)－Yic /(Ysc×Zic), Awc>0说明小麦竞争
力大于玉米。以上两式中, Ysw表示单作小麦产量, Yiw
表示间作小麦产量, Ysc 表示单作玉米产量, Yic 表示
间作玉米产量, Ziw为间作小麦的占地比例, Zic为间
作玉米的占地比例。计算 LER时的产量为经济产量,
计算 Awc时的产量指生物产量。
2 结果与分析
2.1 间作小麦玉米的竞争力动态变化
3 种隔根方式下, 小麦相对于玉米的竞争力动
态变化如图 2 所示。两种作物共生初期, 隔根对小
麦竞争力的影响极小, 随生育进程的推进, 小麦相
对于玉米的竞争力明显增大, 至 6月 28日小麦开花
期, 小麦相对于玉米的竞争优势达到最大值, 此后
小麦的竞争优势急剧下降。不同隔根方式对间作作
物的竞争力存在显著影响, 在小麦竞争优势最大的
6 月 28 日, 不隔根间作处理小麦相对于玉米的竞争
力较塑料膜隔根、尼龙网隔根分别高 17.8%、11.3%;
在小麦成熟期, 不隔根处理和尼龙网隔根处理的小
麦仍处于竞争优势, 但塑料膜隔根的小麦处于竞争
劣势。不隔根处理小麦相对于玉米全生育期平均竞


图 1 小麦间作玉米的田间结构及隔根示意图
Fig. 1 Locations of intercropped crops and partition root film in wheat/maize intercropping system
第 1期 齐万海等: 不同隔根方式下间作小麦玉米的竞争力及产量响应 33



图 2 不同隔根方式下间作群体中小麦相对于
玉米竞争力的动态变化
Fig. 2 Dynamic of competitiveness of wheat to maize in
intercropping systems under different root partition patterns

争力较塑料膜隔根和尼龙网隔根分别高 22.3%和
11.9%。不同隔根方式下小麦相对于玉米竞争力动态
变化说明, 复合群体内两种作物间的生长发育特性不
仅受遗传学特性决定, 配对作物在资源利用上的互补
和竞争也是影响复合群体生产力高低的重要原因。
2.2 不同处理的产量表现
间作具有显著提高小麦、玉米经济和生物产量
的优势(表 1)。在不隔根、塑料膜隔根和尼龙网隔根
条件下, 间作复合群体的 LER均高于 1, 说明与单作
相比, 间作模式的土地利用效率提高, W/C、PW/C、
NW/C 3种间作模式分别提高 46%、20%和 39%; 以
两种单作模式生物产量的面积加权平均为对照进行
比较发现, 3种间作模式的生物产量分别提高 40%、
24%和 37%, 间作优势显著。
隔根影响间作小麦与玉米的相互补偿效应, 不
隔根处理与塑料膜隔根处理相比, 产量提高 20.5%,
说明小麦间作玉米产量优势的 20.5%来自于地下部
分的补偿作用, 而 19.5%的产量优势产生于对地上
资源的补偿利用。不隔根处理与尼龙网隔根处理的
产量优势差异为 4.9%, 说明间作产量优势中的 4.9%
来自于根系对土壤空间的直接叠加利用。尼龙网隔
根与塑料膜隔根形成的产量优势差异反映了水分和
养分在小麦与玉米带之间的交流作用而产生的补偿
效应, 因此本试验中通过水分和养分在带与带间的
交流形成的补偿效应为 15.6%。隔根对间作作物光
合产物的转化存在显著影响, 其中不隔根和尼龙网
隔根间作小麦收获指数显著高于单作小麦和塑料膜
隔根间作小麦; 塑料膜隔根间作玉米的收获指数显
著低于不隔根间作玉米, 与另外两处理间的差异不
显著。上述结果说明, 在复合群体高效管理技术的
开发上 , 可遵循以下基本原则: 首先 , 重视通过品
种的合理搭配形成地上资源高效利用的生物学基础;
其次, 通过高效水肥管理技术的配置挖掘配对作物
间的补偿效应; 第三, 通过配对作物在空间上的合
理配置、品种根系时空分布特征的合理利用、水肥
调控措施的科学配置使配对作物根系在土壤中适度
叠加, 以充分利用配对作物的根间补偿效应。
2.3 竞争力与复合群体产量间的相关关系
以小麦相对于玉米竞争力在全生育期的平均值
为自变量, 以间作群体的混合生物产量为因变量研
究竞争力与产量间的相关关系, 结果见图 3。图 3 说
明, 在一定范围内, 随小麦相对竞争力的增大, 复合
群体的生物产量呈持续增大趋势, 当小麦竞争优势
超过一定限度后, 复合群体的生物产量将随之下降。
与竞争力与生物产量间的相关性相似, 复合群体的
经济产量与小麦相对于玉米的竞争力也呈二次曲线
的相关关系, 且在一定竞争力范围内随小麦竞争优
势的加大, 复合群体的经济产量呈提高趋势。在资源
供给限制型生长条件下, 对资源需求具有一定相似性
且播种时间差异不大的小麦、玉米在间作群体中的竞
争力差异一般较小, 而小麦收获后玉米在空间和水肥
资源方面获得补偿的机会相对较大, 也为通过增大小
麦的相对竞争力而提高复合群体的生产力提供了保
障, 因此在小麦玉米间作群体的管理中通过适当增大
小麦的相对竞争力是获取较高产量的可行途径之一。
间作作物产量的形成是光合产物长期累积的结
果, 不同生育期内的种间竞争与互补对产量的形成
必然存在不同影响。进一步明确不同生育期内间作
配对作物间的竞争力与产量的关系, 对构建精细的
复合群体管理技术具有重要意义。本试验中 4 个测
定时期小麦相对于玉米的竞争力与复合群体混合经
济产量的相关关系(表 2)表明, 小麦间作玉米复合群

表 1 不同处理的小麦、玉米产量及间作土地当量比
Tab. 1 Yield of wheat and maize and LER of intercropping systems under different treatments
经济产量 Yield (kg·hm−2) 生物产量 Bio-productivity (kg·hm−2) 收获指数 Harvest index
处理
Treatment 小麦
Wheat
玉米
Maize
总产量
Total
LER 小麦
Wheat
玉米
Maize
总生物产量
Total
小麦
Wheat
玉米
Maize
W 6 006.9a 6 006.9c 13 882.9a 13 882.9e 0.433b
C 8 441.9a 8 441.9b 20 742.2a 20 742.2d 0.407ab
W/C 4 356.5b 6 226.1b 10 582.6a 1.46a 9 162.0b 15 015.4b 24 177.4a 0.475a 0.415a
PW/C 3 361.1c 5 423.6c 8 784.7b 1.20b 7 669.0c 13 773.7c 21 442.7c 0.438b 0.394b
NW/C 4 108.8b 5 976.1b 10 084.9a 1.39a 9 023.4b 14 742.5b 23 765.9b 0.455a 0.405ab
不同小写字母表示 0.05水平上差异显著 Different small letters indicate significant difference at 0.05 level.
34 中国生态农业学报 2010 第 18卷



图 3 小麦相对于玉米全生育期的平均竞争力与复合群体产量间的相关关系
Fig. 3 Correlation between competitiveness of wheat to maize and bio-productivity, yield of wheat/maize intercropping systems

表 2 小麦玉米共生期不同生育时期竞争力及产量的相关关系
Tab. 2 Correlation between seasonal competitiveness of wheat
to maize and yield of wheat/corn intercropping system
5月 24日
May 24
6月 8日
June 8
6月 28日
June 28
7月20日
July 20
产量
Yield
5月 24日 May 24 1.000 0.339 −0.379 −0.382 −0.106
6月 8日 June 8 1.000 0.643 −0.020 0.432
6月 28日 June 28 1.000 0.440 0.782*
7月 20日 July 20 1.000 0.373
产量 Yield 1.000
*表示 0.05水平显著 * indicates significant correlation at 0.05 levle.

体生育前期的种间竞争力与后期的种间竞争力无
显著相关性, 但小麦生长盛期的竞争优势与间作群
体混合产量呈显著正相关关系, 因此小麦开花期可
作为通过间作作物种间竞争力调控而获取高产的
主要管理时期。本研究中, 6 月 28 日(小麦开花期)
未隔根小麦间作玉米处理的小麦竞争优势显著高
于其他两种隔根处理, 为经济产量的提高奠定了良
好基础。
3 小结与讨论
隔根影响小麦间作玉米的产量优势, 主要原因
在于降低了土壤中的水肥交流和根系在空间上的叠
加补偿效应。不隔根间作处理比塑料膜隔根和尼龙
网隔根间作处理的产量分别提高 20.5%和 4.9%, 小
麦、玉米根系在土壤空间中的重叠利用效应为
15.6%。间作群体中, 作物根系在空间上的重叠和生
理生态学特性的改变是决定地下产量贡献大小的重
要原因, 郝艳如等[7]在采用隔根对小麦/玉米间套种
植生长特性的影响研究中指出, 塑料膜隔根使间作
作物根系大小发生变化 , 小麦和玉米的根数减少
21.74%和 23.04%、根长减少 32.17%和 20.99%、根
体积下降 19.23%和 4.13%, 同时使小麦、玉米的比
活面也有所下降, 最终导致复合群体产量下降。因
此进一步详细量化研究不同隔根方式下根系形态
学、生态学、空间生态位上的竞争与互补应作为间
作复合群体研究的重要方向之一。
小麦间作玉米的混合产量与生育期内的小麦相
对于玉米平均竞争力呈二次曲线相关关系, 适当增
大小麦的竞争优势可提高复合群体的混合产量, 小
麦开花期可作为通过间作配对作物竞争力调控而提
高复合群体产量的主要生育时期。本研究中, 未隔
根间作处理小麦全生育期的平均竞争优势较塑料膜
隔根和尼龙网隔根处理分别高 22.3%和 11.9%, 小麦
开花期的竞争力分别高 17.8%和 11.3%, 与产量差异
共同证明了种间竞争关系对复合群体产量的影响作
用。小麦、玉米共生期内, 玉米对资源的竞争处于
劣势 , 种间竞争结束后玉米由于在地上部扩大了
光、热、气资源的吸收空间, 而地下部扩大了水和
养分的吸收范围, 得到了明显的恢复生长, 后期生
长表现出显著的增产作用[3−5]。由此说明间作玉米高
产获得的时间位可在小麦收获之后, 同时反映出共
生期内提高小麦竞争优势而实现总产提高的可行性。
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