玉米大豆间作系统在灌浆期生理生态指标的分析

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摘要　通过对玉米大豆间作系统3∶2和3∶4型在灌浆期生理指标和生态因子的分析，表明间作后系统内环境得到改善，玉米边行净光合速率、蒸腾速率、叶绿素含量、气孔导度、光合有效辐射、相对湿度等生理指标和生态因子有所增加，空气CO2浓度、胞间CO2浓度及叶片温度有所降低。间作大豆与清种模式相比，光合有效辐射和叶绿素含量等生理生态指标均有不同程度减弱；但随行比增加而得到了改善，3：4间作群体正负相关迭加后优势大于3∶2间作群体。为发挥玉米高产潜势，提高大豆产量，经综合分析提出，米豆间作3∶4的合理模式。

关键词　玉米；大豆；间作；灌浆期；生理生态指标

多熟种植是我国传统农业精耕细作的精华，其中间作套种是多熟种植的重要组成部分。我国粮食作物耕地面积与美国相近，但单产高于美国，关键是我国实行了各种多熟种植。诺贝尔奖获得者N.Borlang评价中国人民的多熟种植是“中国人民创造了世界上见到的最惊人的农业革命之一”。1985年在中国召开的多熟制学术研讨会上，不少学者认为，间作套种是提高土地利用率、作物高产稳产的重要途径。间作套种与清种比较，最大区别在于作物生长的某个阶段，由两种或两种以上作物构成的复合群体，在这个群体中除了存在同种作物间的种内关系，还存在不同作物的种间关系；种间关系除表现为竞争外，还有不同程度的互补性，间作套种能否增产正是决定于这种种间竞争与互补的大小。本文通过试验研究证明，合理的间作比单作具有促进作物增产的优越性。

1材料与方法

1.1试验条件与供试品种

试验于2005年在辽宁省丹东市农业科学院作物栽培试验地进行。试验地势平坦，棕壤，肥力中等，属寒温带海洋季风湿润性气候。供试品种玉米丹玉39号，大豆丹豆11号。

1.2试验设计与田间管理

玉米大豆间作共设置2个处理（3∶2和3∶4），2次重复，并设置玉米和大豆清种对照。小区长30m，宽15m，南北行起垄，垄宽0.6m，春耕施入30t/hm2农家肥作底肥，播种时玉米株间一次性施入尿素450kg/hm2，磷酸二铵112.5kg/hm2，玉米株距32cm，密度5.25万株/hm2；大豆施入磷酸二铵112.5kg/hm2，密度12万株/hm2，生育期间进行田间管理，消除病虫草害。

1.3测定项目

在灌浆旺盛时期用美国Li-COR公司生产便携式光合系统测定仪对有效光合辐射、净光合速率、空气CO2浓度、胞间CO2浓度、气孔导度、空气相对湿度、叶片温度、蒸腾速率进行测定；用叶绿素仪测定叶绿素含量。

2结果与分析

2.1间作群体光合有效辐射（PAR）、叶绿素含量（相对值）和净光合速率（Pn）的比较分析

群体的光合有效辐射、叶片叶绿素含量、净光合速率对作物经济产量形成至关重要。在玉米灌浆期，选择无云晴天对上述生理指标、生态因子进行测量。测定结果见图1、图2、图3。

从图1、图2、图3可以看出，间作玉米边1行光合有效辐射、叶绿素含量及净光合速率均优于边2行，边2行优于清种；3∶4间作模式玉米边1行和边2行在各种指标上也略优于3∶2玉米边1行和边2行，这说明间作群体生态环境和生理指标较清种有所改善，更适宜玉米田间生长环境，为提高玉米生物学产量和经济产量奠定了良好基础。同比间作大豆群体，其有效光合辐射3∶4边1行、边2行和3∶2间作大豆均处于劣势，这说明大豆间作后，高秆作物玉米接收和利用光能得到改善；但同时在光能利用上玉米大豆表现出竞争关系，使得矮杆大豆处于劣势，使大豆光能利用减弱。因为光是影响叶绿素形成的主要因素，原脱植基叶绿素经过光照后才能顺利合成叶绿素；否则在缺少光照条件下，叶绿素无法合成。由于间作大豆边行光能利用处于劣势，所以从图2、图3也可以看到，其叶绿素含量及净光合速率也低于清种大豆；但是间作大豆3∶4边2行较边1行从各项数据上看有所提高，说明随大豆行比的增加各项指标有明显改善。

2.2间作群体空气中CO2浓度、胞间CO2浓度和气孔导度的比较分析

CO2是光合作用合成碳水化合物的重要原料之一，空气中CO2浓度高低反映了光合势的强弱，胞间CO2浓度的高低反映了光合作用原料供给的能力高低，对光合作用的影响很大。从图4看，间作玉米边1行周围空气中CO2浓度低于边2行，边2行低于清种，说明间作后边行玉米光合利用CO2能力增强，明显高于清种玉米，CO2的充分利用使得空气中CO2浓度降低。间作大豆其周围空气中CO2浓度3∶4边1行最低，并非因为其光合利用CO2能力增强，而是受到了边行玉米的影响导致CO2浓度降低。图5反映出气孔导度间作玉米边1行高于边2行，边2行又高于清种，说明间作玉米叶片气孔内外空气交换能力得到提高，为间作玉米增产奠定了良好的生理基础。从大豆看，两种间作模式同清种相比没有良好气孔导度，这对本身CO2利用率较玉米弱的C3植物大豆来讲，更处于劣势。

从图6中看到，间作玉米边行胞间CO2浓度低于边2行，边2行又低于清种，同样间作模式下，3∶4边1行还要低于3∶2边1行，这说明间作玉米特别是3∶4模式CO2利用率最高。大豆同玉米相比，作为C3植物，光呼吸能力强，胞间维管束鞘薄壁细胞排列松散，加之核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP）羧化酶对CO2亲和力较C4植物的磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）羧化酶弱，已固定的CO2又被光呼吸释放到胞间，所以C3具有较高的CO2补偿点，又遇到矮秆作物间作负边际效应，使其胞间CO2浓度表现为最高。

2.3间作群体相对湿度（RH）、叶片温度（Tleaf）和蒸腾速率的比较分析

作物蒸腾速率的大小反映了作物生命活力的旺盛程度，高蒸腾速率的作物生命活力强，水分、矿质、光合等生理代谢速度快，在玉米灌浆时期，高蒸腾速率是增加干物质积累的重要体现。高蒸腾速率的作物在向外界迅速蒸散水分的同时，需要从叶片表面吸收足够的热量，致使植物叶片温度下降，而由于水分的大量散失也使得作物周围空气湿度增大，图7、图8、图9即可反映出上述特点。从相对湿度看，间作玉米边1行大于边2行，边2行大于清种；间作玉米蒸腾速率也同样遵循此规律；而叶片温度正体现相反的特点，间作玉米边行叶片温度均低于清种玉米。图9中清种大豆蒸腾速率最高，图8清种大豆叶片温度最低，图7大豆相对湿度也最大，这恰好也符合如上我们分析的规律特点。从图7、图8看，间作大豆3∶4边1行相对湿度大于边2行。事实上并非边1行叶片蒸腾速率大于边2行，是由于边1行玉米高蒸腾速率影响的结果，这一点可以从边1行大豆叶片温度大于边2行可以得出结论。总体看来，间作玉米群体系统指标得到改善，而大豆表现出劣势。

3结论与讨论

（1）本试验通过对玉米、大豆间作系统与玉米、大豆清种的研究比较，得出了间作群体中高秆作物玉米发挥边行优势的结论。具体表现为其很多生理指标和生态因子有所改善，表现为负边际效应，为间作系统玉米产量的提高提供了充足的物质基础和良好的生态环境。

（2）间作群体大豆与清种相比，除个别指标略有改善外，绝大多数均有不同程度的降低，特别是边行大豆表现出明显的负边际效应。

（3）同时间作处理，3∶2模式在各方面均没有3∶4模式表现突出，主要是由于间作作物不同行比对群体综合优势潜能发挥的限制。3∶X模式，若X较小，高秆作物玉米相邻较近，不仅严重限制矮秆大豆的生长发育，也使得玉米正边际效应表现不显著，若X较大，尽管边际效应明显，但是间作优势互补的利用降低，最终这种效应就趋于清种模式。通过本文的研究分析，最终认为玉米大豆3∶4间作栽培是比较理想的间作模式。

（4）本文的相关数据只是在一个作物生长周期试验得到的，而且田间3（玉米）∶X（大豆）的模式只有两种，加之2005年本地区不利的自然条件，对玉米和大豆间作模式的各方面研究似嫌不足，误差可能甚大。因此，对该问题的研究应进一步试验和深入分析。

4参考文献

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