全 文 ：中国生态农业学报 2012年 11月 第 20卷 第 11期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, Nov. 2012, 20(11): 1451−1456


* 公益性行业(农业)科研专项(201103003)资助
** 通讯作者: 孙建好(1972— ), 男, 副研究员, 硕士研究生, 主要从事间套作资源利用方面的研究。E-mail: sunjianhao@126.com
赵建华(1980— ), 男, 助理研究员, 硕士研究生, 主要从事间套作养分管理方面研究。E-mail: zhaojianhuatt@163.com
收稿日期: 2012-04-28 接受日期: 2012-07-26
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2012.01451
改变玉米行距种植对豌豆/玉米间作体系产量的影响*
赵建华1 孙建好1** 李 隆2 李伟绮1
(1. 甘肃省农业科学院土壤肥料与节水农业研究所 兰州 730070; 2. 中国农业大学植物营养系 北京 100193)
摘 要 间作体系中改变作物的种植行距可改变体系作物的种间互作效应, 影响作物产量。本研究通过设置
豌豆/玉米间作种植体系中玉米的 5种种植行距(0 cm、20 cm、40 cm、60 cm和 80 cm), 以期揭示间作体系中
作物种植行距变化对体系作物产量的影响。结果表明: 豌豆/玉米间作体系产量优势明显, 各处理的土地当量
比均大于 1。玉米种植行距在 0~80 cm区间改变时对体系产量的影响总体表现为随玉米行距增大, 产量先增后
降, 且玉米种植行距与体系混合产量和间作玉米产量均呈现二次曲线相关关系, 产量峰值出现在玉米种植行
距为 40 cm时, 间作玉米产量达 10 118 kg·hm−2。玉米行距变化对豌豆产量的影响不明显, 间作体系产量主要
受间作玉米产量影响。改变玉米行距种植明显改变了玉米的产量性状, 主要表现在穗粒数上, 行距为 60 cm时,
穗粒数最大，达 549 粒。种间相对竞争力总体表现为随玉米行距的增大玉米相对于豌豆在产量形成方面的竞
争力逐渐增强; 在玉米行距 0~60 cm之间, 豌豆相对于玉米的种间相对竞争力均<0, 表明竞争力玉米强于豌豆,
而当玉米行距为 80 cm时, 种间竞争力为 0.14, 表明此时豌豆竞争力强于玉米。因此, 通过合理调整玉米种植
行距从而提高间作玉米产量有利于提高豌豆/玉米间作体系的整体产量。
关键词 改变玉米行距 豌豆/玉米间作体系 产量和产量构成因子 竞争力 种间互作 土地当量比
中图分类号: S344.2 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2012)11-1451-06
Effect of maize row spacing on yield of pea/maize intercropping system
ZHAO Jian-Hua1, SUN Jian-Hao1, LI Long2, LI Wei-Qi1
(1. Institute of Soil Fertilizer and Water-saving Agriculture, Gansu Academy of Agricultural Sciences, Lanzhou 730070, China;
2. Department of Plant Nutrition, China Agricultural University, Beijing 100193, China)
Abstract Crop row spacing in intercropping systems affects interactions of crop species and subsequent crop yields. In a field
experiment, the response of crop yield to different maize row spacing (0~80 cm) in pea/maize intercropping system was investigated.
The results showed that land equivalent ratio (LER) of each treatment exceeded 1, indicating a significant yield advantage. When
maize row spacing changed from 0 cm to 80 cm, the system yield first increased to a threshold and then declined. Positive quadratic
relations between maize row spacing and yields of intercropping system or intercropped maize were observed in the field experiment.
The highest yield occurred when maize row spacing was 40 cm and intercropped maize yield reached 10 118 kg·hm−2. Since
intercropped pea yield never changed significantly, yield of the intercropped pea/maize system was dependent on maize yield. The
change in maize row spacing significantly influenced maize yield components and especially grain number per spike. Grain number
per spike (549 grains per spike) was highest when maize row spacing was 60 cm. Maize aggressive dominance over pea in terms of
yield gradually strengthened with increasing maize row spacing. When maize row spacing was within 60 cm, its aggressive
dominance over pea was below zero. This indicated that maize had a stronger competitiveness than peas. However, when maize row
spacing was 80 cm, its relative aggressive dominance was 0.14 — which suggested that pea was more competitive than maize. Hence
adjustment of maize row spacing effectively enhanced maize yield in pea/maize intercropping system. This increased production
output of pea/maize intercropping system.
Key words Maize row spacing change, Pea/maize intercropping system, Yield and yield component, Aggressive dominance,
Intercropped system interaction, Land equivalent ratio
1452 中国生态农业学报 2012 第 20卷


(Received Apr. 28, 2012; accepted Jul. 26, 2012)
豆科 /禾本科作物间作是我国北方地区广泛应
用的一种种植模式, 两种作物间作后通常可提高总
产量, 保持产量的稳定性[1]。李玉英[2]研究表明蚕豆/
玉米间作, 种间相互作用可显著提高作物产量, 蚕
豆和玉米产量相对单作分别提高 61%和 12%。豌豆/
玉米间作体系作为豆科 /禾本科作物间作模式的一
种, 在产量和水分高效利用方面均表现突出。毛丽
丽[3]研究显示豌豆/玉米间作体系比单作具有显著的
产量优势, 以籽粒产量和生物产量为基础计算的土
地当量比均大于 1。叶优良等[4]研究 3种豆科作物与
玉米间作对水分利用的影响表明, 豌豆/玉米间作体
系相对于单作水分利用效率(WUE)增加 23%。随着
甘肃省河西绿洲灌区水资源日益缺乏, 发展豌豆/玉
米节水型间套作模式以替代以往的高耗水间作模式
成为甘肃河西灌区间套作种植发展的必然趋势。
基本的生态学原理表明, 当两种作物种植在一
起时, 作物种间的交互作用必然发生, 这种作用有
种间竞争作用, 也有促进作用, 两者共同作用的结
果决定了间作有无优势[5]。作物间通过竞争互补而
影响间作体系作物产量和资源利用方面的研究历来
是多熟制种植研究的重点[6−9]。李隆等[5]通过隔根法
研究了小麦 /大豆间作体系作物种间竞争作用和互
补作用, 提出竞争恢复作用是间作优势的机制之一;
齐万海等[10]也通过根系分隔试验分析了小麦/玉米间
作中竞争力与产量的关系, 认为提升小麦的竞争优
势是提高小麦/玉米间作群体整体产量的关键。间作
体系中改变作物种植行距正是改变了两种作物的相
互作用效应, 一些学者对间作体系中作物行距配置
对体系产量和资源利用的影响也做过一些研究[11−13],
但是基于豌豆 /玉米间作体系的研究主要集中在体
系作物的带型配置及水分利用效率方面, 如史中欣
等 [14]通过豌豆/玉米间作的带型配置, 研究豌豆/玉
米间作体系产量和水分利用效率的变化, 发现 4︰3
带型较 4︰2带型显著提高作物产量, 提高水分利用
效率, 而对于作物行距变化对间作体系产量的影响
研究较少。为此, 本研究在改变豌豆/玉米间作体系
中玉米种植行距的条件下, 研究间作体系作物的产
量响应, 以期为通过改变间套作体系中作物种植行
距而提高体系产量提供科学依据, 为豌豆/玉米节水
型间套作模式在甘肃河西灌区的大力发展提供理论
支持。
1 材料与方法
1.1 试验地概况
试验于 2010 年在甘肃省武威市永昌镇白云村
三组(38°37′N, 102°40′E)进行, 该村海拔 1 504 m。无
霜期 150 d 左右; 年降雨量 150 mm, 主要集中在
7—9月份, 玉米生长季降水 135 mm; 年蒸发量 2 021
mm。年平均气温 7.7 ℃, 日照时数 3 023 h, ≥10 ℃有
效积温 3 016 ℃; 年太阳辐射总量 140~158 kJ·cm−2,
麦收后≥10 ℃有效积温 1 350 ℃。供试土壤为石灰
性灌漠土, pH 8.8, 表土质地为轻壤, 耕层土壤含有
机质 19.14 g·kg−1, 全氮 1.18 g·kg−1, 碱解氮 68.8
mg·kg−1, 速效磷 17.3 mg·kg−1, 速效钾 233 mg·kg−1。
1.2 试验设计
试验采用裂区设计, 主处理为种植方式, 包括
豌豆/玉米间作和玉米单作、豌豆单作, 副处理为玉米
种植行距(D), 单作和间作玉米均设置 0 cm、20 cm、
40 cm、60 cm、80 cm 5个行距水平, 种植时采用点
播器点播控制行距, 出苗后间苗以保证 1 穴 1 株,
D=0 cm 处理是将 2 穴尽可能接近用点播器点播种
植。试验处理分别用 D0、D20、D40、D60、D80代
表, 3次重复, 小区面积 6 m×4.8 m=28.8 m2, 共计 33
个小区。施氮量为纯氮 240 kg·hm−2, 其中 50%基施,
50%在玉米大喇叭口期追施, P2O5 90 kg·hm−2, 一次
性基施。试验采取完全随机区组排布。
豌豆供试品种为当地主栽品种针叶豌豆“MZ-1”,
俗称“手拉手”, 单作、间作种植密度分别为 25 万
株·hm−2和 12 万株·hm−2, 行距 20 cm, 株距 20 cm;
玉米供试品种为“郑丹 958”, 单作、间作种植密度均
为 5万株·hm−2, 株距 25 cm。间作采用 4︰2行比(4
行豌豆, 2行玉米)种植, 带幅 160 cm, 每小区种植 3
个组合带。豌豆于 2010年 3月 21日播种, 7月 6日
收获; 玉米于 2010年 4月 13日播种, 10月 10日收
获。试验处理种植示意见图 1。
1.3 测定项目及数据分析
收获时以每小区中间种植带为计产带(避免边
行优势)进行实收测产, 同时在豌豆、玉米计产带以
外随机取 10株进行产量性状的考种; 同时进行地上
部生物量的测定, 测定时豌豆和玉米各取 5 株作为
样本, 采集的鲜样本先在 105 ℃下杀青 1 h, 然后在
80 ℃条件下烘干至恒重后称重。

第 11期 赵建华等: 改变玉米行距种植对豌豆/玉米间作体系产量的影响 1453




图 1 豌豆/玉米间作试验种植示意图
Fig. 1 Sketch of the field experiment in intercropped pea and maize

1.3.1 间作优势
用土地当量比(land equivalent ratio, LER)衡量
间作产量优势[15]:
LER= (Yip/Ysp) + (Yim/Ysm) (1)
式中, Yip和 Yim分别代表间作总面积上豌豆和玉米的
产量, Ysp和 Ysm分别为单作豌豆和单作玉米的产量。
LER>1表明间作有优势, LER<1表示间作劣势[16]。
1.3.2 种间相对竞争能力
作物竞争力(aggressivity)[17]指间作体系中一种
作物相对于另一种作物对水分、养分等与产量形成
有关资源的竞争力:
Apm=Yip/(Ysp×Pp)−Yim/(Ysm×Pm) (2)
式中, Apm为豌豆相对于玉米的产量竞争力, Pp和 Pm
分别为间作中豌豆和玉米的占地比例, 其余符号意
义同式(1)。Apm>0, 表明豌豆竞争力强于玉米; Apm<0,
表明玉米竞争力强于豌豆。
1.4 数据处理
采用 DPS 统计分析软件进行单因素方差分析,
并用 LSD 法对各处理间的差异显著性在 5%水平上
进行检验。
2 结果与分析
2.1 改变玉米行距对豌豆/玉米间作体系作物产量
的影响
豌豆 /玉米间作体系各作物的产量及混合产量
见表 1。对比各处理的混合产量可知, 改变玉米行距
种植对豌豆 /玉米间作体系产量的影响总体表现为
随玉米行距变大, 产量先逐步增大而后减小。D=20
cm、40 cm、60 cm 3个行距种植时豌豆/玉米间作体
系混合产量较 D=0 cm和 80 cm行距时高, 差异达显
著水平, 其中 D=40 cm 行距处理的混合产量最高,
达 11 622 kg·hm−2, 而 D=80 cm处理产量最低, 仅为
9 309 kg·hm−2。可见间作体系中玉米行距调整得过近
或过远都使体系产量下降, 较近时种内竞争强于种
间竞争, 致使体系玉米产量降低, 较远时种间竞争
强于种内竞争, 也致使玉米产量降低。玉米行距的
改变对体系中间作豌豆产量的影响差异不显著, 差
异主要表现在玉米上, 而间作玉米的产量对体系混
合产量的贡献率可达 84%~87%, 因此, 合理调整玉
米行距种植是提高豌豆 /玉米体系混合产量的途径
之一。对比单作玉米种植, 改变单作玉米行距种植
对于玉米产量的影响表现为随玉米行距的增大, 产
量逐步增高, 由D=0 cm时的 9 401 kg·hm−2逐步增加
到D=80 cm时的 12 907 kg·hm−2, 这主要是由于行距
逐步增大, 玉米种内竞争逐步弱化; 而引入配对作
物豌豆时, 这种趋势变为随玉米行距的增大, 产量
由 D=0 cm时的 8 915 kg·hm−2逐步增加到 D=40 cm
时的最高 10 118 kg·hm−2, 随后逐步减小为 D=80 cm
时的 7 796 kg·hm−2。这种趋势说明, 将配对作物豌
豆插入玉米单作种植体系中, 通过种间的相互作用
调节合适的行距可以有效改变单作玉米的产量变
化。从产量优势来看, 间作体系的 LER均大于 1, 间
作的产量优势明显, 总体表现为随玉米行距的增大,
间作体系的 LER逐渐减小的趋势, D=80 cm处理较
其他处理差异显著, LER最低为 1.28, 这主要是由于
豌豆和玉米空间距离变小影响了种间补偿效应, 而
种间竞争逐渐强烈致使玉米产量下降所致。
2.2 改变玉米行距对豌豆/玉米间作体系中玉米产
量构成因素的影响
从以上分析中可以看出豌豆 /玉米间作体系混
合产量主要依靠于体系中玉米的产量, 决定玉米产
量的几个主要因子包括百粒重、穗粒数等。通过分
析玉米的产量构成因素(表 2)发现, 改变玉米种植行
距对于玉米穗长、百粒重、穗粒重和出籽率的影响
不大, 统计分析差异不显著; 而对株高、穗位、穗粗
的影响表现为 D=80 cm处理显著低于其他行距处理,
这主要是由于 D=80 cm时, 豌豆与玉米间距达到最
小, 种间竞争明显, 表现为植株株高、穗位等产量性
状降低。改变玉米行距种植对玉米产量性状改变较
为突出的为穗粒数, 总体表现为随玉米行距的增大,
穗粒数先增加后减少, 这也与体系产量随玉米行距
1454 中国生态农业学报 2012 第 20卷


变化的趋势一致, 各处理穗粒数分布在 480~550 粒
之间, 其中D=60 cm时穗粒数最大, 为 549粒, 而当
D=0 cm和 D=80 cm时, 穗粒数均较小, 这主要是因
为 D=0 cm处理玉米种内竞争激烈, D=80 cm处理豌
豆与玉米种间竞争激烈所致。
2.3 改变玉米行距对豌豆/玉米间作体系作物收获
指数及竞争力的影响
作物收获指数反映了作物生长后期干物质由茎
叶向籽粒转移程度的大小[1]。由表 3 可知, 玉米种植
行距的改变对体系中作物收获指数影响不大, 但作物
单间作对比来看, 间作作物具有显著提高作物收获指
数的优势, 即间作作物生长后期干物质向籽粒的转移
明显强于单作, 其中间作玉米的收获指数较单作差异
显著, 这可能是由于间作豌豆前期对间作玉米的影响
致使玉米的生物量累积迟缓, 而豌豆收获后玉米生物
量累积迅速恢复, 直至灌浆期间作玉米的干物质迅速
向籽粒转化从而导致收获指数的提升。
种间相对竞争力表现为随玉米行距的增大, 玉
米相对于豌豆的竞争力逐渐弱化, 直至豌豆相对于
玉米的竞争力强于玉米。可以看出在玉米行距 0~60
cm 之间, 豌豆相对于玉米的种间相对竞争力均<0,
表明竞争力玉米强于豌豆, 而当 D=80 cm 时, 种间
竞争力为 0.14, 表明此时竞争力豌豆强于玉米。
2.4 改变玉米行距与豌豆/玉米间作体系产量的相
关关系
以玉米种植行距为自变量 , 以产量为因变量 ,
研究玉米行距改变与豌豆 /玉米间作体系作物产量
间的相关关系, 结果见图 2。可以看出, 随玉米种植
行距增大, 体系混合产量和间作玉米产量均呈现二
次曲线的相关关系。当玉米单作时, 在 0~80 cm 的

表 1 改变玉米行距对豌豆/玉米间作体系作物产量及产量优势的影响
Table 1 Effects of row spacing of maize on yield and yield advantage of crops of pea/maize intercropping system
豌豆 Pea 玉米 Maize
处理
Treatment
间作
Intercropped
(kg·hm−2)
单作
Monoculture
(kg·hm−2)
间作
Intercropped
(kg·hm−2)
单作
Monoculture
(kg·hm−2)
间作混合产量
(豌豆+玉米)
Total yield (pea+maize)
(kg·hm−2)
土地当量比
Land equivalent
ratio
D0 1 385±99a 2 250±106 8 915±644ab 9 401±735c 10 300±690ab 1.56a
D20 1 520±173a 2 250±106 9 480±541ab 10 883±273bc 11 000±368a 1.55a
D40 1 503±167a 2 250±106 10 118±719a 11 782±1 375ab 11 621±863a 1.53a
D60 1 586±181a 2 250±106 9 838±1 751ab 11 951±958ab 11 424±1 577a 1.53a
D80 1 513±250a 2 250±106 7 796±1 416b 12 907±187a 9 309±1 189b 1.28b
D0、D20、D40、D60和 D80指玉米行距为 0 cm、20 cm、40 cm、60 cm、80 cm。同列数据中不同小写字母表示 0.05水平上差异显著,
下同。D0, D20, D40, D60 and D80 mean 0 cm, 20 cm, 40 cm, 60 cm, 80 cm row spacing of maize, respectively. Values in the same column followed
by different small letters are significantly different at 0.05 level in LSD test. The same below.

表 2 改变玉米行距对豌豆/玉米间作体系中玉米产量构成因素的影响
Table 2 Effects of row spacing of maize on the main yield characters of maize in pea/maize intercropping system
处理
Treatment
株高
Plant height
(cm)
穗位
Spike height
(cm)
穗粒数
Grains per
spike
穗长
Spike length
(cm)
穗粗
Spike thickness
(cm)
百粒重
100-grain weight
(g)
穗粒重
Grains weight per
spike (g)
出籽率
Seed production
percentage (%)
D0 192±14a 77.46±8.30a 492±40b 17.9±0.8a 5.23±0.17a 37.2±0.4a 186±30a 89.4±1.5a
D20 201±5a 83.20±4.78a 503±39ab 18.0±0.4a 5.16±0.08a 36.1±1.6a 182±13a 89.4±1.1a
D40 202±8a 81.53±2.48a 518±13ab 18.6±0.6a 5.22±0.07a 36.8±1.3a 198±1a 88.0±0.6a
D60 195±9a 76.77±6.52a 549±21a 19.2±0.9a 5.14±0.16a 36.9±0.5a 202±23a 87.6±0.8a
D80 173±2b 50.90±1.91b 482±36b 18.5±0.8a 4.87±0.20b 35.1±3.9a 172±9a 88.1±2.8a

表 3 改变玉米行距对豌豆/玉米间作体系作物收获指数和种间相对竞争力的影响
Table 3 Effects of row spacing of maize on harvest indexes and aggressivities of crops of pea/maize intercropping system
豌豆收获指数 Pea harvest index 玉米收获指数 Maize harvest index
处理
Treatment 间作
Intercropped
单作
Monoculture
间作
Intercropped
单作
Monoculture
豌豆与玉米面积比例
Area ratio of
pea to maize
豌豆相对于玉米的竞争力
Aggressivity of pea to maize
D0 0.54a 0.51 0.56a 0.43a — —
D20 0.53a 0.51 0.56a 0.43a 0.5︰0.125 −5.62
D40 0.52a 0.51 0.59a 0.46a 0.5︰0.250 −2.12
D60 0.54a 0.51 0.56a 0.50a 0.5︰0.375 −0.77
D80 0.52a 0.51 0.55a 0.46a 0.5︰0.500 0.14

第 11期 赵建华等: 改变玉米行距种植对豌豆/玉米间作体系产量的影响 1455


行距变化区间, 随玉米种植行距的增大, 产量持续
增加。而当引入豌豆到单作玉米体系中时, 间作玉米
产量和体系混合产量的变化趋势一致, 均随玉米种
植行距增大, 在一定行距范围内, 产量先持续增加,
当玉米行距超过一定限度后, 产量随行距的增大反
而降低。很明显, 配对作物在资源利用上的互补和竞
争是影响间作体系生产力高低的重要因素, 作物之
间不同距离而产生的种间竞争和互补差异对于体系
产量的影响必然不同。当豌豆引入单作玉米不同行距
种植体系后豌豆对玉米的竞争和互补效应不同, 在
一定范围内两种作物存在地上部空间互补, 地下部
资源利用促进交流补偿, 最终提升体系整体生产力,
而超出一定限度, 两作物对资源的竞争占据优势, 致
使产量下降。综合来看, 本试验 5个种植行距处理中
两种作物竞争和互补的平衡点出现在玉米种植行距
为 40 cm时, 也即豌豆和玉米间距为 30 cm时。



图 2 玉米行距与豌豆/玉米间作体系产量的相关关系
Fig. 2 Correlation between row spacing of maize and yield of
crops of pea/maize intercropping system

3 讨论和结论
改变间作体系中作物种植行距本质上是改变了
间作体系中作物的空间配置, 从而改变作物对于资
源的利用和产量的形成。因此, 合理的行距可以改
善作物冠层内的光照、温度、湿度和 CO2等微环境,
影响群体的光合效率和作物产量。杨吉顺等[18]研究
表明, 玉米以 80 cm+40 cm的宽窄行距种植有助于
扩大光合面积, 增加穗位叶层的光合有效辐射, 提
高群体光合速率, 减少群体呼吸消耗, 从而提高籽
粒产量。梁泉等[19]研究结果显示, 玉米与大豆 2︰2
间作, 玉米大行距为 145 cm、小行距为 35 cm时, 其
复合群体的总产量最高。本研究中间作玉米种植行
距 40 cm最佳的结果与以上研究相符。豌豆/玉米间
作种植以玉米种植为主体 , 若单纯考虑间作玉米 ,
就是一种宽窄行种植, 但是若从豌豆/玉米间作体系
的整体来考虑, 其实就是在玉米宽窄行种植的宽行
插入豌豆, 合理地改变了种植的群体结构, 提高了
作物产量。
本试验研究表明, 改变豌豆/玉米间作体系中玉
米种植行距对于体系中豌豆产量没有显著影响, 但
是会显著影响体系中玉米的产量, 总体表现为随间
作玉米行距的增大, 玉米产量先增加后减小, 当玉
米行距为 40 cm和 60 cm时, 体系产量均较高, 此时,
种间竞争和互补达到最佳平衡点, 是豌豆/玉米间作
中种植玉米的适宜行距, 所以选择合适的玉米种植
行距是提高豌豆/玉米间作体系产量的主要途径。而
玉米行距改变提高体系产量的主要原因在于种植行
距改变了玉米的产量经济性状, 主要表现在穗粒数
的改变上, 变化趋势与产量变化一致。不同玉米种
植行距与间作体系玉米产量以及体系混合产量的相
关关系均呈二次曲线关系, 玉米种植行距 40 cm 时
产量出现峰值。综上所述, 在豌豆/玉米间作体系中
调整玉米行距为 40 cm 时, 可有效提高间作体系的
混合产量, 玉米行距过小, 强烈的种内竞争会致使
体系中作物产量下滑, 玉米行距过大强烈的种间竞
争也会使体系中作物产量下降, 合理的种植行距是
间作体系高产的主要限制因子之一。
本文仅从间作体系中作物种植行距变化对间作
体系产量的影响进行了初步分析, 而对于作物种植
行距变化影响作物对地上部、地下部空间资源利用
的机理研究 , 如行距改变对作物光能利用的影响 ,
种植行距变化对地下部养分资源利用的变化均未涉
入, 此类研究有待于在今后的工作中开展。
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