小麦玉米带田种植模式优化效应研究

小麦/玉米带田种植模式优化效应研究

杨蕊菊

（甘肃省农业科学院土壤肥料研究所　甘肃兰州　730070）

摘要：在高产田条件下，研究不同小麦/玉米带幅、小麦密度、玉米密度为变化因子的种植模式对产量的影响，结果表明，不同种植模式小麦玉米带田产量有显著的差异，间作小麦带幅1.6m时产量最高，净增长率达26.35%，而在带幅为2.66m（5∶5）带型结构中间作玉米产量最高，其增产幅度达81.15%，总产量也最高，带田增产幅度达29.29%。相关分析得出带幅与总体产量、间作玉米产量呈极显著的正相关而与间作小麦产量则呈极显著的负相关。多元回归分析表明，单位面积穗数对间作小麦产量的贡献率最大，标准化回归系数为0.579，其次为穗粒重，逐步回归分析表明，决定间作小麦产量的最终因素为带幅、单位面积穗数、玉米密度、生物产量，这4个因素决定总体变异的0.896，决定间作玉米产量的主要因素为带幅和株高。

关健词：间套作；种植模式；小麦/玉米

间作套种既是我国农业生产中的传统栽培方法，又是一种较为普遍的高产种植方式，它能充分利用地力、光能、热能资源，是作物增产的重要措施之一，近年来，随着资源、环境、粮食等全球性问题的日益严峻，间作再次引起世界各地科学家的关注^[1，3，6]，春小麦/玉米间作是我国西北地区，特别是甘肃—熟灌区的—种较为普遍的高产种植模式，它具有明显的产量优势^[3～5]。关于小麦/玉米带状间作作物对光、热资源的竞争利用前人已进行了大量研究工作，取得了明显的进展。而间套作体系中对带幅和密度效应的研究较少，在这种种植方式中，两作物共处期达80d左右，小麦全生育期的80%是与玉米共同生长的，其中既有种间竞争又有种内竞争，因带型结构和密度是影响两者的关键因素。鉴于此，笔者进行了不同种植模式对小麦/玉米间作作用的研究，旨在为优化间作体系，促进间套作种植模式和生产实践提供理论依据。

1　材料与方法

供试土壤为灌漠土，前茬作物油葵，供试小麦品种为171，玉米品种为沈单16，化肥施用量同当地用量。

注:本文发表于《西北农业学报》，2005，14（6）：44～49.

本试验采用最优回归设计排列，为三因子五水平试验，三因子依次为小麦密度（小麦密度上限为525kg/hm²，下限为225 kg/hm²，零水平为375kg/hm²），玉米密度依次为45 000、56520、67 500、78 750、15 0000株/hm²，带幅因子依次为1.6（9∶1型）、2.13（10∶2型）、2.4（9∶3型）、2.56（7∶4型）、2.66（5∶5型）m，试验共设12个处理，3次重复，每小区行长5m，每小区设2个带幅结构，小麦行距13cm，带宽随种植模式的改变而变化；玉米行距40cm，玉米带宽随种植模式的改变分别设为1行、2行、3行、4行、5行，各处理均以带幅为1.5m的当地小麦/玉米带田作为对照，对照中小麦带宽72cm，玉米带宽度78 cm，小麦6行区，玉米2行区。

表l　三因子编码值（近似值）

表2　各处理对应的编码值及实际值　（kg/hm²）

2　结果与分析

2.1　不同处理对小麦/玉米间作产量效应的影响

产量是各个综合性状的终极目标性状，各个处理间相互间最终作用则表现在产量性状的差异上。经方差分析表明，不同处理间作小麦产量（F=42，P＜0.01）、间作玉米产量（F=99.969，P＜0.01）、总体产量（F= 30.686，P＜0.01）间的差异均达极显著水平。即不同种植模式引起小麦/玉米群体的竞争作用最终表现在产量的差异上，从表3可以得出间作小麦产量只有处理1、2、7与当地对照相比增产，其增产幅度为8.68%～26.35%，而与之相对应的间作玉米产量则呈减产趋势，又因小麦密度、玉米密度对各处理的产量差异均不显著，即可得出间作小麦在带幅为1.6m是体现增产作用。与对照相比间作玉米产量只有处理4、5、6、8、9、11、12呈现增长趋势，增产幅度为32.29%～81.15%，其中处理9的增产最大可达15 357.9kg/hm²，又从表中可以得出增产间作玉米的带幅基本集中在2.4～2.6m之间，即可说明小麦/玉米复合群体随带幅的增大有利于间作玉米的增产，相应的玉米密度在4500～78750株/hm²。

表3　不同种植模式对各处理产量效应分析　（kg/hm²）

2.2　不同种植模式与小麦/玉米产量的相关性分析

从产量与种植模式的相关分析（表4）可看出，间作小麦的产量与间作玉米的产量、总产量、带幅、均呈极显著的负相关，即说明间作小麦产量随间作玉米、带幅、总产量的增大而减小。间作玉米与带幅、总产均呈极显著的正相关，即随带幅的增大而增大。总体产量只与带幅呈极显著的正相关。

在资源有限条件下，强竞争能力产量的获得是以牺牲另一种作物产量为代价的。竞争能力越强，这种代价就越高。

表4　不同种植模式对小麦/玉米产量的相关性分析

注: * * 代表差异达极显著水平。

表5　不同处理间作小麦经济性状方差分析

2.3　不同种植模式对间作小麦产量及其经济性状的影响

多元方差分析表明（表5），不同处理间作小麦的穗粒数、穗粒重、生物产量、公顷穗数、基本苗、产量均达极显著差异，穗长、不孕小穗数、千粒重均达显著差异，株高、总小穗数、经济系数差异不显著。

2.4　不同种植模式间作小麦产量及其性状的回归分析

为了揭示产量指标与某一因素之间的数量关系，需进行各个因索间的效应分析。经多元回归分析可知，所建立的多元回归方程准确可靠，其方程检验达极显著水平（F=15.717，P＜0.01），复相关系系数为0.911。又从多元回归线性模型可知（表6），间作小麦产量随穗长、总小穗数、穗粒重、基本苗、公顷穗数的增加而增加，其中公顷穗数对产量的贡献率最大，标准化回归系数为0.597，其次为穗粒重；而间作小麦的产量随带幅、玉米密度、小麦密度、千粒重、生物产量、穗粒数、株高的增大反而减小，但带幅对间作小麦的制约因素最大，其标准化回归系数为-0.437，达极显著水平。

进一步对产量各级因素逐步剖析可知（表7），决定间作产量的最终因素为带幅、公顷穗数、玉米密度、生物产量，这4个因素决定总体变异的0.896（F=73.522，P＜0.01），即增加公顷穗数和生物产量，减小玉米密度、带幅有利于间作小麦的增产作用。又因为小麦密度与带幅（r=0.057）、公顷穗数（r=0.509 * * ）有正相关关系，而与生物产量（r=-0.762 * * ）成极显著负相关，所以对间作小麦来说密度适宜为好，过高或过低都将影响作物产量，本试验中小麦密度375kg/hm²时间作小麦产量最高，与试验结论高度一致。

表6　间作小麦产量及其经济性状多元回归线性模型

表7　间作小麦产量及其经济性状逐步回归分析线性模型

2.5　不同种植模式对间作玉米产量及其经济性状的影响

经多元方差分析（表8）得出，在不同种植模式下间作玉米的产量、单株粒重、百粒重、生物产量、双棒率、株高、穗位高、茎周长、行数的差异均达极显著水平，穗粒数达显著水平，对间作玉米来讲属较敏感性状。穗周长、穗长、秃顶率、行粒数间的差异不大。

表8　不同种植方式对间作玉米经济性状的方差分析

2.6　不同种植模式对间作玉米产量及其经济性状的相关分析

从表9可看出，间作玉米产量与单株粒重、百粒重、生物产量、双棒率、株高、穗周长、穗位高、茎周长、穗粒数均达极显著的正相关，而与穗长、秃顶率的关系不大。又因为各级构成要素是相互关联的，即充分说明种植模式的改变首先影响间作玉米的营养生长（株高、穗位高），其次影响生殖生长最终导致产量的差异。

2.7　不同种植模式各指标对间作玉米产量的影响

多元线性回归分析不仅可以预测，而且可以全面比较所有指标对产量的相对重要性，克服简单相关造成的虚假现象。从表10（F=36.061 * * R²=0.963）可见，间作玉米产量随株高、穗位高、茎周长、行粒数、行数、带幅的增高而呈不同程度的增长趋势，但随着穗粒数的增加产量则急剧降低。进一步逐步回归分析（F=276.69 * * R²=0.963）表明，决定间作玉米产量的最终指标为株高（X₁）和带幅（X₂），其所建立的标准化逐步回归方程为:Y=0.581X₁+0.422X₂。

表9　间作玉米产量及其经济性状的相关性分析

3　小结与讨论

第一，小麦玉米带田产量随带型结构，种植密度的不同而呈极显著或显著的差异，间作小麦与带幅呈极显著的负相关，即小麦产量随带幅的增大反而降低，在带幅1.6m时产量最高，而间作玉米产量、总体产量与带幅呈极显著的正相关，带田总体产量在带幅为2.66m时达到最高产，即小麦玉米高产田最佳的带型结构应为5∶5型。而不同种植带宽年总产量的变化是复合群体结构不同单元间协调互补与矛盾竞争关系的最终表现，也是确定最佳种植带宽的关键所在。

第二，不同种植方式对间作小麦的穗粒数、穗粒重、生物产量、公顷穗数、基本苗、产量均有极显著的差异，穗长、不孕小穗数、千粒重均达显著差异。逐步回归分析表明:决定间作小麦产量的最终因素为带幅、公顷穗数、玉米密度、生物产量，这4个因素决定总体变异的0.896。

第三，不同种植方式对间作玉米单株粒重、百粒重、生物产量、双棒率、株高、穗位高、茎周长、行数的差异均达极显著水平，间作玉米产量与单株粒重、百粒重、生物产量、双棒率、株高、穗周长、穗位高、茎周长、穗粒数均达极显著的正相关，回归分析表明决定间作玉米产量的最终因素为株高和带幅因子。

表10　间作玉米产量及其经济性状多元回归线性模型