全 文 ：　2008年 8月 灌溉排水学报
Journal of Irrig ation and Drainage
　第 27卷第 4期　
文章编号:1672-3317(2008)04-0033-04
三种豆科作物与玉米间作对水分利用的影响＊
叶优良1 , 李隆2 , 孙建好3
(1.河南农业大学 资源与环境学院 , 郑州 450002;2.农业部植物营养重点开放实验室 ,
中国农业大学 植物营养系 , 北京 100094;3.甘肃农业科学院 土壤与肥料研究所 , 兰州 730070)
摘　要:在甘肃河西灌区 , 对蚕豆 、豌豆 、大豆 3 种豆科作物与玉米间作下水分利用情况进行了研究 , 结果表明:在
不同时间和氮水平下 , 3 种豆科作物土壤水分含量变化不同。 3 种豆科作物与玉米间作相对于单作 , 不施氮条件
下 ,蚕豆/玉米间作水分用量(WU)减少 5.05%,水分利用效率(WUE)增加 26.23%;大豆/玉米间作 WU 和 WUE
分别减少 0.97%、23.12%;豌豆/玉米间作 WU 增加 13.05%、WUE 减少 17.08%。在 225 kg/ hm2 氮水平下 , 3 种
豆科作物与玉米间作相对于单作 WU 减少 3.69%～ 7.26%, 蚕豆/玉米和豌豆/玉米间作相对于单作 WUE 增加
33.33%和 23.45%, 而大豆/玉米间作 WUE 减少 12.92%。
关　键　词:豆科作物/玉米间作;土壤水分含量;水分用量;水分利用效率
中图分类号:S318 　　　文献标志码:A
　　豆科作物与非豆科作物间作是我国农业生产中重要的种植方式 ,在我国西北地区也广泛应用 ,对发挥生
物多样性 ,提高资源利用效率有重要作用。以往研究表明[ 1-3] ,豆科作物与非豆科作物间作可以明显提高土
地 、光 、热和养分的利用效率 ,增加农作物产量;但是间作对水分利用的影响 ,尤其在水资源短缺的西北地区
还缺乏系统研究 。因此试图探讨一下不同豆科作物与玉米间作对水分利用的影响 ,为水分高效利用提供依
据。
1　材料与方法
1.1　试验设计
试验设 7种种植方式:蚕豆 、大豆 、豌豆 、玉米单作 、蚕豆/玉米 、大豆/玉米和豌豆/玉米间作;2个氮水
平:0 、225 N kg/hm2 ,磷肥为 75 P2O 5 kg/hm2 ,采用裂区设计 ,主处理为氮水平 ,副处理为不同种植方式。
1.2　种植方式和施肥
采用带状间作 ,每小区间作种 3个带幅 ,分别用于取样和计产 。带宽为 1.40 m ,每带玉米为 2行 ,行间
距为 0.40 m ,株距为 0.30 m ,占地 0.80 m;豆科作物均为 3行 ,行间距为 0.20 m ,占地 0.60 m ,株距为
0.30 m 。玉米和 3种豆科作物单作行间距 、株距与间作相同 ,保证在相同面积上 ,间作和单作密度相等 。
小区面积为 14.0 m×5.4 m ,各处理重复 3次 ,小区间筑埂 ,随机排列 。试验不施农家肥 ,间作中 1/2氮
肥和全部的磷肥作基肥施用 , 1/2的氮肥分 2次在玉米拔节期和大喇叭口期追施。单作玉米肥料的分配和
施用与间作相同 ,单作蚕豆 、豌豆 、大豆所有的氮肥和磷肥均作基肥施用。
蚕豆生育期间降雨量为 44.7 mm ,灌水量为 350 mm;豌豆生育期间降雨量为 30.7 mm ,灌水量 281
mm;大豆生育期间降雨量为 137.9 mm ,灌水量为 619 mm ,玉米生育期间降雨量为 141.6 mm , 灌水量
622 mm 。
供试玉米为中单 2号 ,2001年 4月 28日播种 ,5月 7日出苗 ,10月 1日收获。蚕豆为临蚕 2号 , 3月 20
日播种 ,4月 14日出苗 , 8月 1日收获 。豌豆为北京 5号 , 3月 19日播种 ,4月 12日出苗 , 7月 4日收获 。大
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＊ 收稿日期:2007-05-30
基金项目:948重大项目(2006-G60)
作者简介:叶优良(1968-),男 ,副教授 ,博士 ,研究方向为作物养分资源高效利用。
DOI :10.13522/j.cnki.ggps.2008.04.029
豆为汾豆 8号 , 4月 30日播种 ,5月 15日出苗 ,9月 26日收获 。
1.3　试验地点和供试土壤
试验设在甘肃省武威市白云村 ,海拔 1504 m ,无霜期 150 d 左右 ,年降雨量 150 mm ,年蒸发量 2021
mm ,年平均气温为 7.7 ℃,属于典型的二季不足 、一季有余的自然生态区。
供试土壤为灌漠土 ,土壤有机质含量为 16.1 g/kg ,全氮为 1.48 g/kg ,全磷为 1.02 g/kg ,全钾为 21.5
g/kg ,碱解氮为 217.6 mg/kg ,速效磷为 24.5 mg/kg ,速效钾为 185.0 mg/kg ,pH 为 8.1。
1.4　样品采集和测定
在蚕豆和玉米收获后分别在各处理中的蚕豆 、大豆 、豌豆和玉米带取土样 ,取样深度为 0 ～ 180 cm ,每
20 cm为一层 ,每带取 2个点混合 ,鲜土取回后立即将样品充分混合 ,用烘干法测定土壤水分 。
水分用量(WU)在田间条件下通常指作物的蒸腾蒸发量(ET),可通过水量平衡方程计算 。
2　结果与分析
2.1　间作对土壤水分状况的影响
从图 1可见 ,不施氮条件下 ,大豆间作与单作间差别较小;间作蚕豆 0 ～ 160 cm 土层土壤含水量高于单
作 ,比单作增加 3.48%～ 25.45%;间作豌豆 0 ～ 140 cm 土层土壤含水量低于单作 ,比单作减少 0.13%～
27.49%。与蚕豆和豌豆间作的玉米0 ～ 120 cm土层土壤含水量低于单作玉米 ,比单作玉米分别减少0.54%
～ 15.63%和 2.43%～ 16.58%;与大豆间作的玉米 0 ～ 80 cm 土层土壤含水量低于单作玉米 ,比单作玉米减
少 14.23%～ 26.16%,80 ～ 160 cm土层高于单作玉米 ,比单作玉米增加 3.19%～ 9.42%。
图 1　不同豆科与玉米间作蚕豆收获后土壤含水量
　　在225 kg/hm 2氮水平下 ,蚕豆和豌豆间作 0 ～ 40 cm 土层土壤含水量高于单作;间作大豆0 ～ 100 cm 土
层土壤含水量低于单作 ,比单作减少 11.26%～ 18.83%。与蚕豆间作的玉米 0 ～ 140 cm 土层土壤含水量低
于单作玉米 ,比单作减少 1.59%～ 21.92%,与豌豆和大豆间作的玉米 0 ～ 80 cm 土层土壤含水量低于单作
玉米 ,比单作减少 5.13%～ 8.65%和 1.71%～ 21.14%。
不施氮条件下 ,间作蚕豆 0 ～ 80 cm 土层土壤含水量高于单作蚕豆 ,比单作蚕豆增加 4.21%～ 21.28%;
间作大豆 0 ～ 160 cm土层土壤含水量低于单作 ,比单作减少 0.35%～ 7.39%;间作豌豆 20 ～ 140 cm 土层土
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壤含水量低于单作 ,比单作减少 0.90%～ 7.33%。与蚕豆 、豌豆和大豆间作的玉米 0 ～ 60 cm 土层土壤含水
量都高于单作玉米 ,比单作玉米分别增加 2.69%～ 6.46%、6.90%～ 11.65%和 1.28%～ 10.59%(图 2)。
图 2　不同豆科与玉米间作玉米收获后土壤含水量
　　在 225 kg/hm 2 氮水平下 ,间作蚕豆 0 ～ 160 cm 土层土壤含水量高于单作 ,比单作增加 2.03%～
16.17%;间作大豆 0 ～ 60 cm 土层土壤含水量低于单作 ,比单作减少 0.56%～ 2.19%;间作豌豆 0 ～ 80 cm
土层土壤含水量低于单作 ,比单作减少 3.42%～ 6.99%。与蚕豆 、豌豆和大豆间作的玉米 0 ～ 120 cm 土层
土壤含水量都高于单作玉米 ,比单作玉米分别增加 4.91%～ 29.73%、0.48%～ 43.85%和 0.16%～
27.48%。
2.2　间作对水分用量(WU)的影响
不施氮条件下 ,蚕豆间作比单作WU 减少 10.70%;豌豆间作比单作 WU 增加 34.00%;大豆间作比单
作WU 增加 2.19%。与蚕豆和大豆间作的玉米WU 比单作玉米分别减少 2.39%和 3.26%,与豌豆间作的
玉米比单作玉米WU 增加 6.31%。在 225 kg/hm2 氮水平下 ,蚕豆间作比单作WU 减少 6.50%;大豆间作
比单作WU 减少 1.00%;豌豆间作比单作WU 增加 10.44%;与蚕豆 、大豆和豌豆间作的玉米比单作玉米
WU 分别减少 7.60%、6.05%和 8.12%(表 1)。
表 1　不同豆科作物与玉米间作对 WU 和 WUE 的影响
项目 氮水平/(k g· hm-2)
蚕豆
间作 单作
大豆
间作 单作
豌豆
间作 单作
玉米
单作 与蚕豆间作 与大豆间作 与豌豆间作
WU/mm 0(N 0) 488 436 745 762 333 446 775 757 750 824
225(N 225) 494 462 753 746 341 377 816 754 766 749
WUE/
(kg·mm-1)
0(N 0) 17.2 33.5 24.2 5.9 21.2 17.5 28.6 27.2 32.4 23.8
225(N 225) 20.7 25.5 27.5 3.6 26.1 22.0 36.7 50.5 47.2 53.0
2.3　对水分利用效率(WUE)的影响
不施氮条件下 ,蚕豆间作WUE 比单作增加 94.98%;大豆和豌豆间作比单作 WUE 分别减少 75.60%
和 19.17%;与大豆间作的玉米比单作玉米 WUE 增加 12.44%,而与蚕豆和豌豆间作的玉米比单作玉米
WUE 分别减少 3.72%和 16.62%。在 225 kg/hm2 氮水平下 ,蚕豆间作比单作 WUE 增加 21.93%,与蚕
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豆 、大豆和豌豆间作的玉米比单作玉米WUE 分别增加 38.88%、30.13%和 46.43%;而大豆和豌豆间作比
单作WUE 减少 86.92%和 18.85%(表 1)。
3　结　论
蚕豆/玉米间作 ,蚕豆收获后 ,间作蚕豆土壤水分含量高于单作 ,与蚕豆间作的玉米低于单作;玉米收获
后 ,与蚕豆间作的玉米土壤水分含量却都高于单作玉米 ,说明由于蚕豆和玉米对水分吸收生态位的差异 ,蚕
豆生长期可能利用了玉米带土壤的水分 ,而玉米在后期生长过程中也利用了蚕豆带的土壤水分 ,因此蚕豆/
玉米间作相对于单作 ,水分用量减少 ,水分利用率提高 。
大豆/玉米和豌豆/玉米间作 ,蚕豆收获后 ,大豆和豌豆在不同氮水平下表现不同 ,但间作玉米都低于单
作;玉米收获后 ,豌豆和大豆间作都低于单作 ,而与豌豆和大豆间作的玉米则都高于单作玉米 ,说明间作在水
分吸收上存在生态位的差异 ,因此在水分利用上明显不同于单作 。
从蚕豆 、豌豆 、大豆 3种豆科作物与玉米间作对土壤含水量 、水分用量和水分利用效率的影响来看 ,蚕
豆/玉米间作在 2个氮水平下都能减少水分用量 ,提高水分利用效率 ,因此在生产中更有应用前景 ,与其在西
北地区大面积应用相吻合 。
参考文献:
[ 1] 　胡恒觉 ,黄高宝.新型多熟种植研究[ M] .兰州:甘肃科学技术出版社 , 1999:18-204.
[ 2] 　李隆.间作作物种间促进与竞争作用的研究[ D] .北京:中国农业大学 , 1999.
[ 3] 　李文学.小麦/玉米/蚕豆间作系统中氮 、磷吸收利用及其环境效应[ D] .北京:中国农业大学 , 2001.
[ 4] 　M orri s R A , Garrity D P.Resou rce capture and uti lization in intercropping:w ater[ J] .Field Crop Research , 1993 , 34:303-317.
[ 5] 　Willey R W.Resou rce use in in tercropping sy stem s[ J] .Agricu ltural Water M anagem ent , 1990 , 17:215-231.
Effect of Beans Intercropped with Maize on Water Use
YE You-liang1 , LI Long2 , SUN Jian-hao3
(1.Col lege of Resources and Environment , Henan Ag ricultural University , Zhengzhou 450002 , China;
2.Department o f Plant Nutri tion , China Agricul tural Universi ty , Beijing 100094 , China;
3.Academy of Gansu Ag ricul tural Sciences , Lanzhou 730070 , China)
Abstract:Effects of 3 leguminous plants intercropped w ith maize on w ater use in Hexi corrido r of Gansu
pro vince w ere discussed.The results show that soil w ater content w ere dif fe rent at tw o ni trog en rate and
various harvest time.With no nit rogen applicat ion , water use (WU)by faba bean/maize and soybean/
maize intercrops relative to sole crops w ere decreased by 5.05%and 0.97%, and pea/maize intercrops rel-
a tive to so le crops w ere increased by 13.05%, re spectively.Water use ef ficiency (WUE)by faba bean/
maize intercrops relative to so le crops w ere increased by 26.23%and soybean/maize , pea/maize intercrops
relative to sole crops were decreased by 23.12% and 17.08%, respectively .A t 225 kg/hm2 nit rogen rate ,
WU by three beans/maize inte rcrops relat ive to sole crops we re decreased by 3.69%～ 7.26%,WUE by fa-
ba bean/maize and pea/maize intercrops relative to sole crops w ere increased by 33.33% and 23.45%, and
soybean/maize intercrops relat ive to sole crops w ere decreased by 12.92%.
Key words:beans/maize intercropping ;soil w ater content;wate r use;water use ef ficiency
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