玉米、大豆是大宗粮食作物，也是目前我国进口量最大的两类作物。在耕地日益减少的背景下，寻求新的途径和大幅度提高单产是当前缓解两类作物供需矛盾的关键。大豆玉米带状复合种植可充分利用光、温、水和土地资源，实现大豆、玉米协同增产，为缓解玉米大豆供需矛盾提供了有效途径。通过有效的栽培措施更充分的发挥该模式的增产潜力，保证大面积均衡增产增效至关重要。田间配置是实现大豆玉米带状复合种植“双高产、机械化”的关键，对作物地上部分光环境和地下部分根系生长环境影响较大。但作物种内竞争强度、光能截获率及光能利用效率、土地生产力与田间配置的定量关系尚不明确，制约了各区域科学构建合理的田间布局，影响了系统产量潜力的发挥。
近日，四川农业大学王小春教授团队在The Crop Journal在线发表了题为“Optimizing trade-offs between light transmittance and intraspecific competition under varying crop layouts in a maize–soybean strip relay cropping system”的研究论文，作者通过四年的大田试验，构建了不同田间布局下带状复合系统光空间分布格局，并进一步分析了带状种植系统不同田间配置下作物光能高效利用特征与作物种内竞争之间的权衡关系。
结果表明，2.0 m带宽相比于2.4 m和2.8 m，玉米带窄行冠层下部光能有效辐射分别增加112.5%和20.71%，净光合速率（Pn）分别显著提高9.46%和20.8%（图1），大豆带冠层顶部光能有效辐射分别降低4.22%和5.12%。2.0 m带宽增至2.8 m，玉米叶面积指数（LAI）、地上部生物量、侵袭力、PLERm、增产率和经济效益均显著降低，反之，大豆侵袭力、PLERs、增产率、经济效益均显著增加。2.0 m带宽增至2.8 m，玉米种内竞争增加580%，玉米产量降低33%，光截获率降低12%，光能利用率降低18%；相比之下，大豆种内竞争降低64%，大豆产量提高26%，光截获率提高32%，光能利用率提高46%（图3）。总之，相较于2.4 m和2.8 m带宽，2.0 m带宽套作系统优化了透光率和套作作物种内竞争之间的权衡，该系统显著提高了LUE、群体产量和经济效益。该研究为开发最大限度利用光能的带状复合种植系统提供了有价值的见解，并进一步丰富了带状种植系统光能高效理论。
最后，作者针对本研究作了进一步展望。目前大豆玉米带状复合种植在全国得到大面积的推广与应用，为适应机械化需要，增加带宽配置会加剧玉米种内竞争，须通过选配耐密玉米品种，削弱种内地上部分光竞争，保证单株施肥量与净作一致的前提下，再运用科学施肥技术措施优化边行玉米根系构型与空间分布来缓解地下部分种内竞争加剧这一现象，协同发挥玉豆间作系统作物地上地下部互作优势，为保障“玉米基本不减产、增收一季豆”提供技术支撑。
图1 不同田间作物布局对玉米净光合速率的影响
图2 不同因子与作物产量之间的曼特尔分析
图3 大豆-玉米带状套作系统中透光率和作物种内竞争之间的权衡机制图
四川农业大学农学院在读博士研究生封亮为该文第一作者，王小春教授为通信作者。该研究得到国家重点研发计划项目(2022YFD2300902-02)等资助。
来源：The Crop Journal