全 文 ：中国生态农业学报 2010年 5月 第 18卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2010, 18(3): 627−631 珠江三角洲集约化农田循环高效生产技术集成专题


* 国家科技支撑计划项目(2007BAD89B14)和广东省科技计划项目(2008A020100011)资助
** 通讯作者: 王建武(1966~), 男, 教授, 主要从事循环农业和转基因作物生物安全方面的研究。E-mail: wangjw@scau.edu.cn
李志贤(1979~), 女, 在读博士研究生, 研究方向为农业生态。E-mail: zhixianlimao@163.com
收稿日期: 2009-11-05 接受日期: 2010-02-08
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00627
广东省甜玉米/大豆间作模式的效益分析*
李志贤 1,2,3 王建武 1,2,3** 杨文亭 1,2,3 舒 磊 1,2,3 杜 清 1,2,3 刘丽玲 1,2,3
(1. 华南农业大学热带亚热带生态研究所 广州 510642; 2. 华南农业大学农业部生态农业重点开放实验室 广州 510642;
3. 广东省高等学校农业生态与农村环境重点实验室 广州 510642)
摘 要 通过田间试验, 研究了甜玉米/大豆间作对甜玉米产量、主要农艺指标、养分利用率和光能利用率的
影响。结果表明, 甜玉米/大豆间作模式的土地当量比大于 1(1.07), 说明甜玉米/大豆间作具有一定的产量优势;
与单作相比, 间作甜玉米千粒重提高 17.88%, 差异显著; 甜玉米/大豆间作群体经济效益提高 24.08%, 养分利
用率提高 54.09%, 两指标的差异达到极显著水平; 生长后期, 间作对甜玉米光能利用体现出一定的正效应,
播后 55 d间作甜玉米光能利用率较单作增加 28.44%。甜玉米/大豆间作不仅可改善作物群体结构, 提高自然资
源利用率, 而且可减少化肥施用量, 具有显著的经济和环境效益。
关键词 甜玉米/大豆间作 辐射利用率 养分利用率 土地当量 经济效益
中图分类号: S344.2 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)03-0627-05
Benefit of sweet corn/soybean intercropping in Guangdong Province
LI Zhi-Xian1,2,3, WANG Jian-Wu1,2,3, YANG Wen-Ting1,2,3, SHU Lei1,2,3, DU Qing1,2,3, LIU Li-Ling1,2,3
(1. Institute of Tropical and Subtropical Ecology, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 2. Key Laboratory
for Ecological Agriculture of Ministry of Agriculture, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China; 3. Key Labora-
tory for Agro-ecology and Rural Environment, Guangdong Regular Higher Education Institutions, Guangzhou 510642, China)
Abstract Field experiments were conducted to investigate the effect of sweet corn/soybean intercropping on yield, agronomic in-
dices, and nutrient and radiation use efficiency of sweet corn. Results show a high land equivalent ratio (1.07) for sweet corn/soybean
intercropping, indicating a certain degree of yield advantage. Compared with the monoculture, the intercropping significantly in-
creases sweet corn 1000-grain weight by 17.88%, economic benefit by 24.08%, and nutrient use efficiency by 54.09%. Intercropping
positively influences radiation use efficiency during the later stage of growth. There is 28.44% increase in radiation use efficiency 55
days after sowing. Therefore sweet corn/soybean intercropping has significant economic and environmental benefits. It not only im-
proves population structure and resource use efficiency of sweet corn, but also reduces fertilizer application.
Key words Sweet corn/soybean intercropping, Radiation use efficiency, Nutrient use efficiency, Land equivalent ratio,
Economic benefit
(Received Nov. 5, 2009; accepted Feb. 8, 2010)
甜玉米在我国发展十分迅速, 年种植面积超过
l67 000 hm2[1], 其中广东省甜玉米的种植规模居全
国首位[2−3]。由于种植甜玉米经济效益显著, 常年连
作已成为广东地区的主要种植模式, 但多次连作常
导致土壤肥力[4]、作物产量及品质逐渐下降[5−6], 因
此, 采取合理的种植模式对广东省甜玉米的可持续
发展具有重要的意义。长期以来, 玉米间作模式受
到人们的重视, 相关研究表明, 玉米与大豆间作能
促进玉米和大豆根系生长[7], 提高根系活力[8], 有利
于作物对水肥的吸收; 玉米间作不仅可改善作物群
体结构、提高自然资源利用率[9], 而且可增强群体抗
逆性[10]。李少明等[11]、唐劲驰等[12]认为, 玉米、豆
类间作模式下, 玉米能从豆类作物的根际环境中获
得部分氮, 这种对氮竞争的结果, 可造成豆类作物
根际环境中氮的缺乏[13], 进而刺激豆类作物的固氮
作用。玉米菌根所形成的菌丝桥也有利于豆类作物
628 中国生态农业学报 2010 第 18卷


对磷的吸收 [14]。因此玉米间作可减少化肥施用量 ,
具有显著的经济效益、环境效益和社会效益[15−16]。
我国已有蚕豆/玉米、大豆/玉米、大麦/玉米、小麦/
玉米等多种玉米间作模式, 其中玉米间作大豆已是
一项较成功的种植技术[17]。但是, 在甜玉米间作种
植模式的选择方面, 目前尚缺乏科学的参考依据。
本试验通过研究甜玉米 /大豆间作模式对甜玉米产
量、主要农艺指标、养分利用率和辐射利用率的影
响, 探讨间作甜玉米产量与养分利用率和光能利用
率的关系, 旨在为制定合理的甜玉米种植模式提供
理论依据, 为广东省甜玉米产业可持续发展提供技
术支撑。
1 材料与方法
1.1 试验区概况
试验在广东省南沙区横沥镇冯马二村(113°30′E,
22°44′N)进行 , 该村总耕地面积 220 hm2, 主要种
植作物为甜玉米、果蔗、粉葛等。由于受亚热带海
洋性气候影响 , 试验区气候温和湿润 , 年均气温
21.9 ℃, 年降雨量 1 647.50 mm。供试土壤为赤红壤,
土壤有机质含量为 21.2 g·kg−1、全氮 1.05 g·kg−1、
全磷 0.8 g·kg−1、全钾 17.3 g·kg−1、碱解氮 46.52
mg·kg−1、速效磷 49.52 mg·kg−1、速效钾 123.65
mg·kg−1、pH 5.2。
1.2 试验设计
试验设 3 种种植模式, 分别为甜玉米单作、大
豆单作、甜玉米/大豆间作, 每处理 3 次重复, 每个
重复种植 1 个带幅。供试玉米品种为“华珍”, 大
豆为早熟品种“大豆 3”。
甜玉米、大豆种植按当地常规方法, 采用高畦
深沟带状种植, 带幅宽 3 m, 畦沟宽 1.2 m, 带长 78
m, 小区面积为 234 m2。甜玉米单作带种植 4行玉米
小苗(玉米种子育苗 7 d后种植), 行距 0.7 m、株距
0.3 m, 种植密度 47 640 株·hm−2; 大豆单作带穴播
6行大豆, 行距 0.5 m、株距 0.3 m, 每穴定植 2株大
豆, 种植密度 133 400 株·hm−2。甜玉米/大豆间作
带面积及种植方式与单作甜玉米、大豆相同, 甜玉
米与大豆以 2︰3 比例间作, 每带种植 2 行玉米小
苗、穴播 3 行大豆, 间作甜玉米、大豆的株行距均
同单作甜玉米、大豆, 大豆与玉米的行间距为 0.6 m,
单作和间作甜玉米、大豆在净占地面积上的种植密
度相等。
甜玉米、大豆于 2009年 3月 12日同时播种, 甜
玉米 2009 年 5 月 24 日收获, 大豆 2009 年 5 月 30
日收获。作物生长期施肥及管理按当地农户习惯进
行, 具体施肥方法: 在甜玉米小苗播后 7 d、喇叭口
期、开花期、抽穗期分别施复合肥(N︰P︰K=15︰
15︰15)300 kg·hm−2、300 kg·hm−2、450 kg·hm−2、
600 kg·hm−2; 大豆整个生育不施肥。
1.3 指标测定及计算
1.3.1 测产及经济效益计算
甜玉米、大豆产量的测定: 成熟期分别对单作
和间作甜玉米鲜苞、单作和间作大豆鲜荚(带秆)取样
称重; 甜玉米收获后, 分别在甜玉米单作和间作的 3
个带幅随机选 3点取连续 15株进行常规考种。玉米
和大豆的价格按横沥镇当地市场价格计算, 其中玉
米(鲜苞)价格为 1.6 元·kg−1, 同期大豆(鲜荚带秆)
价格为 2.0元·kg−1, 化肥、农药按实际购买价格计
算, 经济效益为总产值扣除生产成本之后所得。
1.3.2 光合有效辐射截获率的测定
甜玉米播后 40 d (2009年 4月 22日)和播后 55 d
(2009 年 5 月 7 日 ) 观测冠层的光合有效辐射
(Photosynthetically active radiation, PAR)截获状况。
使用 Li-6400 型(LI-COR Inc, USA)便携式光合仪,
分别在甜玉米 /大豆间作和玉米单作带测定冠层上
方的入射光合有效辐射和冠层内的光合有效辐射 ,
观测时间分别为 8:00~10:00、12:00~14:00和 16:00~
18:00。
样点设置: 水平方向上, 在行间垂直于行向上
每 10 cm设置 1个采样点; 垂直方向上, 单作甜玉米
带为冠层上方(冠层上方 20 cm)和冠层内(地表处)两
个采样点 ; 间作甜玉米为冠层上方 (冠层上方 20
cm)、冠层中部(大豆高度处)和冠层内(地表处)3个采
样点, 间作大豆为冠层上方(冠层上方 20 cm)和冠层
内(地表处)两个采样点。每个采样点记录 10 个数据
后换到下一个位置观测。
1.3.3 生物量及叶面积的测定
PAR观测完毕后, 在 PAR观测点使用 Li-3000C
型(LI-COR Inc, USA)便携式叶面积仪测定植株叶面
积; 同时取植株样测定植株地上部生物量, 每个甜
玉米单作带取 4 株玉米, 甜玉米/大豆间作带取 2 株
玉米、3株大豆, 105 ℃下杀青 1 h 后, 80 ℃下烘 24
h后称重。
1.4 数据处理及分析
1.4.1 光合有效辐射利用率的计算
玉米/大豆间作群体内, 第 1 层玉米截获的辐射
率(FM1)为:
FM1=1−exp(−KM LM1) (1)
式中, LM1为第 1层玉米的叶面积指数(Leaf area in-
dex, LAI), KM为玉米的消光系数[18]。利用 Keating和
Carberry[19]的方程, 第 2层玉米和大豆截获的辐射率
(KM2和 FB)为:
第 3期 李志贤等: 广东省甜玉米/大豆间作模式的效益分析 629


[ ]22 2
2
1 exp( )M MM M M B B
M M B B
K LF K L K L
K L K L
= × − − −+ (2)
[ ]2
2
1 exp( )B BB M M B B
M M B B
K LF K L K L
K L K L
= × − − −+ (3)
式中, LM2和 LB为第 2层玉米和大豆的 LAI, KB为大
豆的消光系数[18]。假定叶片随机分布, 用下式计算
LM1和 LM2:
1
M B
M M
M
h hL L
h
−= (4)
2
B
M M
M
hL L
h
= (5)
式中, hM和 hB为玉米和大豆冠层高度, LM为整株玉
米的叶面积指数。
玉米和大豆的辐射利用率(RUEM, RUEB)按下式
计算:

0 1 2( )
M
M
M M
WRUE
I F F
= + (6)
0
B
B
B
WRUE
I F
= (7)
式中, WM和 WB分别为玉米和大豆的干物质, I0为辐
射量(MJ·m−2), FB为大豆的辐射截获率。
1.4.2 养分利用率的计算
养分利用率定义为单位土壤养分表观消耗量所
获得的经济产量, 由下式[20]表示:
养分利用率(%)=单位面积作物经济产量 /单位面积
施肥量 (8)
1.4.3 土地当量比的计算[21−22]
土地当量比(LER)=(Yic/Ymc)+(Yib/Ymb) (9)
式中, Yic 和 Yib 分别为间作玉米和间作大豆的产量,
Ymc和 Ymb分别为单作玉米和单作大豆产量。LER>1
为间作优势, LER<1为间作劣势。
1.4.4 数据分析
应用统计分析软件SPSS, 进行单因素方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同种植方式经济效益分析
2.1.1 不同种植方式的单产差异
从表 1 可以看出, 甜玉米/大豆间作中, 间作甜
玉米、大豆产量较单作分别下降 49.02%和 43.55%,
但以籽粒产量计算的土地当量比(1.07)大于 1, 说明
甜玉米/大豆间作具有一定的产量优势, 有利于提高
土地的利用率。从表 2可以看出, 间作模式下, 甜玉
米产量构成因子株高、穗位高、穗长、千粒重较单
作均有所提高, 其中间作甜玉米的千粒重较单作提
高 17.88%, 差异显著。因此间作对提高甜玉米千粒
重具有十分重要的意义。
2.1.2 甜玉米/大豆间作与单作成本、效益比较
农作物采用间作种植, 土地复种指数增加, 产
投比增大, 提高了作物产量和经济收入。从表 3 可
以看出, 尽管甜玉米/大豆间作中, 甜玉米产值较单
作下降 8.94%, 但因间作模式中的大豆在整个生育
期不施肥, 使甜玉米/大豆间作系统投入减少, 因此
考虑综合投入产出, 间作模式经济效益比单作提高
24.08%, 极显著高于单作。
2.2 甜玉米/大豆间作的资源利用分析
作物间套作通过协调作物间的竞争与互补关
系, 有利于充分利用光、温、水、土等自然资源, 提
高群体产量和整体经济效益。本研究结果表明(表 4),
生长后期, 甜玉米/大豆间作对甜玉米辐射利用体现
出一定的正效应, 播后 40 d 间作甜玉米辐射利用

表 1 甜玉米/大豆间作与甜玉米、大豆单作产量和间作的土地当量比
Tab. 1 Yield of sweet corn/soybean intercropping and monocultured sweet corn and soybean, and land equivalent ratio
of the intercropping system
产量 Yield (kg·hm−2)
处理 Treatment
玉米(鲜苞) Corn 大豆(鲜荚带秆) Soybean
土地当量比
Land equivalent ratio
甜玉米/大豆间作 Sweet corn/soybean intercropping 5 794.56 2 961.80 1.07
甜玉米单作 Monocultured sweet corn 11 366.79 — —
大豆单作 Monocultured soybean — 5 246.61 —
间作比单作增减
Yield fluctuate of intercropping compared to monocultrue (%)
−49.02 −43.55 —

表 2 甜玉米/大豆间作对甜玉米产量及产量构成因子的影响
Tab. 2 Effects of sweet corn/soybean intercropping on yield and yield components of sweet corn
处理 Treatment
株高
Plant height
(cm)
穗位高
Ear height
(cm)
穗长
Ear length
(cm)
穗重
Ear weight
(kg)
千粒重
1000-grain
weight (kg)
单株产量
Yield per
plant (kg)
单作 Monoculture 202.80aA 79.07aA 29.40aA 0.36aA 334.67bA 0.34aA
间作 Intercropping 208.00aA 86.27aA 29.60aA 0.35aA 394.50aA 0.35aA
间作比单作增减
Fluctuate of intercropping compared to monocultrue (%)
2.56 9.11 0.68 −2.78 17.88 1.97
630 中国生态农业学报 2010 第 18卷


表 3 甜玉米/大豆间作与单作成本、效益对比
Tab.3 Cost and benefit comparison of sweet corn/soybean intercropping with monocultured sweet corn Yuan·hm－2
成本 Cost
处理 Treatment 种子
Seeds
化肥
Fertilizer
农药
Pesticide
合计
Total
产值
Value
经济效益
Economic
benefit
间作 Intercropping 800 3 600 240 4 640 16 560.66a 11 920.66aA
单作 Monoculture 900 7 200 480 8 580 18 186.90a 9 606.87bB
间作比单作增减
Fluctuate of intercropping compared to monocultrue (%)
−11.11 −50.00 −50.00 −45.92 −9.82 24.08

表 4 甜玉米/大豆间作系统与单作系统的辐射和养分利用
Tab. 4 Radiation and nutirent utilization of sweet corn/soybean intercropping system and monocultured sweet corn
辐射利用率 Radiation use efficiency (g·MJ−1)
处理 Treatment 播后 40 d
40 days after sowing
播后 55 d
55 days after sowing
养分利用率
Nutrient use efficiency
(%)
单作甜玉米 Monocultured sweet corn 0.67aA 1.16aA 7.58bB
甜玉米/大豆间作群体 Sweet corn/soybean intercropping population 0.41cB 0.99aAB 11.68aA
间作甜玉米 Intercropped sweet corn 0.51bB 1.49aA —
间作大豆 Intercropped soybean 0.25dC 0.36bB —

率极显著低于单作 23.88%, 而播后 55 d间作甜玉米
的辐射利用率较单作提高 28.45%。由于大豆辐射利
用率极显著低于甜玉米, 整个生育期甜玉米/大豆间
作群体辐射利用率都低于单作甜玉米, 但生长后期
两者的差值变小, 由播后 40 d的 38.81%到播后 55 d
的 14.66%, 说明生长后期甜玉米/大豆间作群体的
辐射利用率增加趋势大于单作玉米。
甜玉米/大豆间作系统中, 由于大豆整个生育期
不施肥, 减少了间作地的肥料投入, 从而很大程度
上提高了间作系统的养分利用率, 从表 4 可以看出,
甜玉米 /大豆间作群体养分利用率比单作甜玉米提
高 54.09%, 差异达极显著水平。
3 小结
本研究结果表明, 甜玉米/大豆间作较甜玉米单
作能提高土地利用率 , 也更能充分利用养分资源 ,
这与 Li等[23]和 Tofinga等[24]的研究结果一致。刘天
学等[25]提出, 在玉米间套作系统中, 2种作物同时增
产的结果并不常见, 往往是一种增产, 另一种减产;
只有当土地当量比大于 1 时, 间作系统才被认为具
有增产效应。本研究结果表明, 甜玉米/大豆间作系
统中, 虽然间作甜玉米、大豆产量较单作下降, 但以
籽粒产量计算的土地当量比大于 1, 故甜玉米/大豆
间作具有增产效益。在甜玉米/大豆间作下, 甜玉米
千粒重显著高于单作, 因此千粒重在甜玉米间作中
对产量提高有十分重要的调节作用。杨晴等[26]研究
指出, 玉米千粒重对种植密度较敏感, 同时受播种
时间、生态因子等影响; 国内外玉米工作者对光胁
迫下玉米光合作用的研究表明, 弱光胁迫下, 玉米
穗位叶的表观光合速率显著降低[27−28], 使 PSⅡ的实
际光化学效率 ΦPSⅡ减弱[29], 粒重、粒数和产量显
著减少。所以, 在实施间套作时, 要综合考虑品种、
播期、间套作方式等方面, 尽量减少间套作作物的
竞争, 增加互补, 以取得良好的经济效益。
长期的农业科学试验证明[30], 玉米与矮秆作物
间套作形成的多层群体结构, 可增加群体密度和叶
面积指数, 有效提高截光率; 系统中的玉米可以利
用上部较强光照, 而间套作物利用下层较弱的光照,
这样既提高冠层净同化率, 又可延长光合作用时间,
从而获得比单一种植更高的产量。本试验结果与此
一致, 即生长后期, 间作提高了甜玉米的辐射利用
率, 但整个生长期甜玉米/大豆间作群体的辐射利用
率始终低于单作甜玉米。本研究只是甜玉米间作效
应的一个初探, 对甜玉米间作的最优模式以及间作
效应还需进一步更深入的、持续的研究。
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