





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (14): 3056-3069.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.14.005
张新博1(
), 范震1, 吴昱霖1, 王嘉豪1, 罗璇1, 林延荣1, 强斌斌1, 任小龙1, 陈小莉1,2(
)
收稿日期:2025-12-01
接受日期:2026-04-15
出版日期:2026-07-16
发布日期:2026-07-21
通信作者:
联系方式:
张新博,E-mail:17709436202@163.com。
基金资助:
ZHANG XinBo1(
), FAN Zhen1, WU YuLin1, WANG JiaHao1, LUO Xuan1, LIN YanRong1, QIANG BinBin1, REN XiaoLong1, CHEN XiaoLi1,2(
)
Received:2025-12-01
Accepted:2026-04-15
Published:2026-07-16
Online:2026-07-21
摘要:
【目的】针对西北半干旱雨养地区水资源效率不足的问题,探究玉米-大豆垄沟间作种植(RFIC)对土壤水热条件、产量和水分利用的影响,明确其优化作物生长环境和高效用水的优势。【方法】于2023—2024年在陕西杨凌西北半干旱雨养农区开展连续2年田间定位试验,共设置4种种植模式:单作玉米(SM)、单作大豆(SS)、玉米大豆行比为2﹕4的常规间作(IC)、垄沟间作(RFIC,沟内种植玉米、垄上种植大豆,行比同IC)。通过测定土壤温度、土壤含水量、土壤蒸发、作物光合生理、叶面积指数与干物质积累量,收获期实测籽粒产量,并计算土地当量比、水分利用效率及水分当量比,系统评价不同种植模式对作物生产与水分利用的影响。【结果】RFIC处理下,玉米的叶面积指数(8.5%)、净光合速率(7.2%)与干物质积累(10.4%)均显著高于IC处理。与SM和SS处理相比,RFIC显著提高玉米产量且未导致大豆显著减产,土地当量比(LER)为1.14—1.18,具有较高的土地资源利用效率。RFIC通过重塑地表微地形,降低了无效蒸发,2023-2024年玉米拔节期土壤表层(0—20 cm)含水率较常规间作(IC)分别提高11.2%和6.8%。尽管RFIC未降低总体耗水量,但与IC处理相比,水分利用效率(WUE)提高7.9%—9.2%;两年水分当量比(WER)为1.06—1.18,表明其具有高效用水的潜力。【结论】相较于常规间作,玉米-大豆垄沟间作通过减少表层蒸发、改善生育初期热环境,营造了更有利于作物生长的环境玉米获得更高产量,同时减弱了对大豆的种间竞争,从而整体提高土地利用效率。因此,玉米-大豆垄沟间作有望优化西北地区的种植制度,并促进农业可持续发展。
张新博, 范震, 吴昱霖, 王嘉豪, 罗璇, 林延荣, 强斌斌, 任小龙, 陈小莉. 玉米-大豆垄沟间作对半干旱地区作物产量和水分利用的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(14): 3056-3069.
ZHANG XinBo, FAN Zhen, WU YuLin, WANG JiaHao, LUO Xuan, LIN YanRong, QIANG BinBin, REN XiaoLong, CHEN XiaoLi. Effects of Maize-Soybean Ridge-Furrow Intercropping on Crop Yield and Water Use in Semiarid Regions[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(14): 3056-3069.
表1
土壤的基本物理化学性质"
| 土壤层 Soil layer (cm) | 有机质 Organic matter (g·kg-1) | 总氮 Total nitrogen (g·kg-1) | 速效氮 Available nitrogen (mg·kg-1) | 总磷 Total phosphorus (g·kg-1) | 速效钾 Available potassium (mg·kg-1) | 土壤容重 Soil bulk density (g·cm-3) | pH |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 0—20 | 12.22 | 1.29 | 49.20 | 1.13 | 107.57 | 1.35 | 8.25 |
| 20—40 | 12.88 | 1.23 | 50.73 | 1.16 | 102.18 | 1.40 | 8.06 |
| 40—60 | 12.48 | 1.15 | 43.43 | 1.07 | 73.22 | 1.46 | 8.55 |
| 60—80 | 11.90 | 1.15 | 40.28 | 1.07 | 70.00 | 1.60 | 8.96 |
| 80—100 | 10.23 | 1.09 | 34.04 | 0.99 | 82.10 | 1.68 | 8.23 |
表2
2023—2024年不同生育时期日蒸发量"
| 年份 Year | 处理 Treatment | 生育时期 Growth period | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 播种 Sow—V1 | V1—V6 | V6—V12 | V12—R1 | R1—R6 | E/ET | ||
| 2023 | SM | 3.18±0.31a | 2.22±0.25a | 0.70±0.06b | 1.09±0.10b | 1.79±0.04b | 0.48±0.04a |
| SS | 3.30±0.27a | 2.13±0.13ab | 1.03±0.05a | 1.80±0.19a | 2.14±0.05a | 0.52±0.02a | |
| IC | 3.34±0.17a | 1.71±0.16b | 0.70±0.03b | 1.33±0.11b | 2.00±0.07ab | 0.46±0.03a | |
| RFIC | 3.51±0.18a | 1.71±0.14b | 0.57±0.07b | 1.00±0.05b | 1.74±0.03b | 0.41±0.05a | |
| 2024 | SM | 3.85±0.18b | 2.12±0.22a | 1.65±0.14a | 1.71±0.14a | 1.98±0.04a | 0.51±0.01ab |
| SS | 3.66±0.35b | 2.29±0.31a | 1.76±0.12a | 1.62±0.16a | 2.11±0.04a | 0.56±0.03a | |
| IC | 4.32±0.21a | 1.81±0.22b | 1.23±0.07b | 1.38±0.11b | 1.95±0.05a | 0.48±0.02ab | |
| RFIC | 4.13±0.12ab | 1.92±0.21ab | 1.35±0.14b | 1.23±0.13b | 1.90±0.02a | 0.44±0.05b | |
表3
2023—2024年不同种植制度下玉米和大豆的籽粒产量及土地当量比"
| 年份 Year | 种植模式 Planting pattern | 籽粒产量 Grain yield (kg·hm-2) | 总产量 Total Yield (kg·hm-2) | 偏土地当量比 Partial LER | 总土地当量比 Total LER | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 玉米 Maize | 大豆 Soybean | 玉米 Maize | 大豆 Soybean | ||||
| 2023 | SM | 9327.1±154.8c | — | — | — | — | — |
| SS | — | 2238.6±261.5a | — | — | — | — | |
| IC | 10905.6±423.6b | 2058.8±167.4b | 6128.5±115.1b | 0.53±0.02b | 0.50±0.16b | 1.03±0.00b | |
| RFIC | 11946.7±282.3a | 2292.0±263.7a | 6733.2±177.7a | 0.58±0.03a | 0.55±0.02a | 1.14±0.02a | |
| 2024 | SM | 10695.2±436.6c | — | — | — | — | — |
| SS | — | 2650.1±455.1 | — | — | — | — | |
| IC | 13209.5±304.1b | 2612.5±251.2a | 7595.2±144.2b | 0.57±0.13b | 0.54±0.01b | 1.11±0.02b | |
| RFIC | 13972.3±353.0a | 2918.8±367.5a | 8000.5±125.9a | 0.60±0.02a | 0.57±0.14a | 1.17±0.00a | |
| P | 年份 Year (Y) | 0.001** | 0.000*** | 0.000*** | 0.019** | 0.000*** | 0.000*** |
| 处理 Treatment (T) | 0.000*** | 0.001** | 0.002** | 0.002** | 0.003** | 0.001** | |
| 年份×处理 Y×T | 0.241ns | 0.045** | 0.513ns | 0.647ns | 0.373ns | 0.122ns | |
表4
2023—2024年不同种植模式下玉米与大豆的水分利用效率(WUE)与水分当量比(WER)"
| 年份 Year | 种植模式 Planting pattern | 水分利用效率 WUE (kg·hm-2·mm-1) | 偏水分当量比 Partial WER | 总水分当量比 Total WER | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 玉米 Maize | 大豆 Soybean | 总计 Total | 玉米 Maize | 大豆 Soybean | |||
| 2023 | SM | 17.80±0.29a | — | — | — | — | — |
| SS | — | 4.42±0.12a | — | — | — | — | |
| IC | 9.763±0.28b | 2.23±0.07b | 11.96±0.22b | 0.53±0.027b | 0.46±0.015b | 1.00±0.008b | |
| RFIC | 10.44±0.33b | 2.49±0.06b | 12.74±0.33a | 0.56± 0.031a | 0.49±0.013a | 1.06±0.037a | |
| 2024 | SM | 18.32±0.74a | — | — | — | — | — |
| SS | — | 4.65±0.09a | — | — | — | — | |
| IC | 10.21±0.23c | 2.67±0.04b | 12.89±0.24b | 0.56±0.022b | 0.58±0.010b | 1.11±0.029b | |
| RFIC | 11.13±0.27b | 2.81±0.06b | 13.85±0.21a | 0.60± 0.026a | 0.52±0.013a | 1.18±0.003a | |
| P | 年份 Year (Y) | 0.041** | 0.000*** | 0.002** | 0.008** | 0.000*** | 0.000*** |
| 处理 Treatment (T) | 0.000*** | 0.001** | 0.790ns | 0.827ns | 0.668ns | 0.529ns | |
| 年份×处理 Y×T | 0.914ns | 0.186ns | 0.000*** | 0.002** | 0.003** | 0.000*** | |
| [1] |
Food and Agriculture Organization of the United Nations. FAOSTAT statistical database:Land use. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations, 2022 [2026-01-05].
|
| [2] |
|
| [3] |
万向元. 发展种业新质生产力, 提高作物产量, 保障国家粮食安全[J]. 科学通报, 2025, 70(19): 3009-3011.
|
|
|
|
| [4] |
doi: 10.1016/j.agrformet.2020.108034 |
| [5] |
邵晓梅, 严昌荣. 黄河流域主要农作物的降水盈亏格局分析[J]. 中国农业气象, 2007, 28(1): 40-44.
|
|
|
|
| [6] |
戴彤, 王靖, 赫迪, 王娜. 1961—2010年气候变化对西南冬小麦潜在和雨养产量影响的模拟分析[J]. 中国生态农业学报, 2016, 24(3): 293-305.
|
|
|
|
| [7] |
王剑. 黄淮海平原不同种植制度的生产生态效益及可持续性评价[D]. 北京: 中国农业科学院, 2024.
|
|
|
|
| [8] |
王彦婷, 逄蕾, 赵建华, 郑浩飞, 麻文浩. 玉米配置不同豆科作物对间作体系产量稳定性的影响[J]. 作物学报, 2025, 51(12): 3292-3303.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2025.53036 |
|
doi: 10.3724/SP.J.1006.2025.53036 |
|
| [9] |
doi: 10.1016/j.agwat.2020.106335 |
| [10] |
doi: 10.1016/j.agee.2017.03.007 |
| [11] |
崔爱花, 胡启星, 王淑彬, 刘帅, 孙巨龙, 白志刚, 黄国勤. 玉米大豆带状间作对资源利用效率及土壤养分含量的影响[J]. 江苏农业科学, 2023, 51(10): 236-242.
|
|
|
|
| [12] |
doi: 10.1002/fes3.2019.8.issue-3 |
| [13] |
魏艳骄, 张慧艳, 朱晶. 新发展格局下中国大豆进口依赖性风险及市场布局优化分析[J]. 中国农村经济, 2021(12): 66-86.
|
|
|
|
| [14] |
doi: 10.3390/land14020234 |
| [15] |
任媛媛, 赵兰兰, 张岁岐. 旱区间作水分高效利用机制探讨[J]. 干旱地区农业研究, 2023, 41(3): 55-62.
|
|
|
|
| [16] |
doi: 10.3390/agronomy15082000 |
| [17] |
李倩倩, 王星运, 李孟浩, 陈小莉, 任小龙, 赵西宁. 小麦玉米间作和氮肥对作物耗水特性及水分利用的影响[J]. 西北农业学报, 2021, 30(6): 819-828.
|
|
|
|
| [18] |
罗键, 尹忠, 郑子成, 何淑勤, 李廷轩. 不同降雨条件下紫色土横垄坡面地表微地形变化特征[J]. 中国农业科学, 2016, 49(16): 3162-3173. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2016.16.010.
|
|
|
|
| [19] |
朱上卿, 赵桂茹, 安曈昕, 李海, 郭锦涛, 格茸吾姆, 吴伯志. 不同播种方式微地形差异对坡耕地水土流失的影响[J]. 水土保持学报, 2023, 37(3): 43-51.
|
|
|
|
| [20] |
张月荷, 梁霞, 曹浚铂, 张雨晴, 刘小利, 王金金, 任小龙. 垄沟集雨种植的研究进展[J]. 节水灌溉, 2022(10): 23-30.
doi: 10.12396/jsgg.2022.135 |
|
|
|
| [21] |
|
| [22] |
谷晓博, 李援农, 周昌明, 杜娅丹, 任全茂, 吴国军. 垄沟集雨补灌对冬油菜根系、产量与水分利用效率的影响[J]. 农业机械学报, 2016, 47(4): 90-98, 112.
|
|
|
|
| [23] |
张少斌, 梁开明, 郭靖, 罗颢. 基于生态位角度的农作物间套作增产机制研究进展[J]. 福建农业学报, 2016, 31(9): 1005-1012.
|
|
|
|
| [24] |
|
| [25] |
郭乔, 王冬梅, 张鹏, 李志梅. 垄沟种植对干旱半干旱地区作物水分利用效率和产量的影响: 基于Meta分析[J]. 水土保持通报, 2024, 44(3): 190-200.
|
|
|
|
| [26] |
doi: 10.3389/fpls.2017.01877 pmid: 29163602 |
| [27] |
HJ 613—2011 土壤干物质和水分的测定重量法[S].
|
|
HJ 613—2011 Soil-Determination of dry matter and water content-Gravimetric method[S]. (in Chinese)
|
|
| [28] |
蒙强, 刘静霞, 李玉庆, 张文贤, 潘苏向, 李敏杰, 尼玛次仁. 土壤水分下限调控灌溉对春青稞生长、产量和水分利用的影响[J]. 干旱地区农业研究, 2020, 38(1): 173-182.
|
|
|
|
| [29] |
王建林, 于贵瑞, 房全孝, 齐华, 王秋凤. 作物水分利用效率的制约因素与调节[J]. 作物杂志, 2007(2): 9-11.
|
|
|
|
| [30] |
孙建好, 赵建华, 李伟绮, 吴科生, 陈亮之, 杨新强, 何旭刚, 郑浩飞. 施氮对玉米||大豆间作产量稳定性的影响[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2025, 33(6): 1138-1145.
|
|
|
|
| [31] |
doi: 10.1177/0030727016650767 |
| [32] |
doi: 10.1093/jxb/ert408 pmid: 24307719 |
| [33] |
张德, 龙会英, 金杰, 樊博, 赵秀梅, 韩学琴. 豆科与禾本科牧草间作的生长互作效应及对氮、磷养分吸收的影响[J]. 草业学报, 2018, 27(10): 15-22.
doi: 10.11686/cyxb2017475 |
|
doi: 10.11686/cyxb2017475 |
|
| [34] |
纪瑞鹏, 于文颖, 冯锐, 武晋雯, 张玉书, 王茜. 作物对干旱胁迫的响应过程与早期识别技术研究进展[J]. 灾害学, 2019, 34(2): 153-160.
|
|
|
|
| [35] |
doi: 10.1007/s11104-025-07789-6 |
| [36] |
赵雪娇, 孙东宝, 王庆锁. 玉米‖甘蓝间作对土壤水分时空分布及水分利用效率的影响[J]. 中国农业气象, 2012, 33(3): 374-381.
|
|
|
|
| [37] |
苟志文, 殷文, 柴强, 樊志龙, 胡发龙, 赵财, 于爱忠, 范虹. 干旱灌区小麦间作玉米麦后复种绿肥的可持续性分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(7): 1319-1331. DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.07.005.
|
|
|
|
| [38] |
高阳, 段爱旺, 刘战东, 王和洲, 陈金平, 刘安能. 玉米/大豆间作条件下的作物根系生长及水分吸收[J]. 应用生态学报, 2009, 20(2): 307-313.
|
|
|
|
| [39] |
doi: 10.1016/S2095-3119(20)63571-7 |
| [40] |
刘水苗, 关小康, 刘长硕, 王艳丽, 吴鹏年, 高晨凯, 李煜铭, 乔毅博, 赵志恒, 邵京, 于昊霖, 王同朝. 适宜耕作模式提高黄淮海平原冬小麦产量并改善土壤水肥状况[J]. 农业工程学报, 2023, 39(18): 82-91.
|
|
|
|
| [41] |
张凤云. 间作垄沟灌溉作物水分调控试验研究[D]. 杨凌: 中国科学院研究生院(教育部水土保持与生态环境研究中心), 2013.
|
|
|
|
| [42] |
doi: 10.1007/s40333-021-0081-6 |
| [43] |
韩新生, 刘广全, 许浩, 于艺鹏, 郭永忠, 万海霞, 安钰, 王月玲, 董立国. 宁夏南部半干旱黄土区3种土地利用类型的土壤水分时空变化特征[J]. 水土保持学报, 2022, 36(6): 250-259.
|
|
doi: 10.1080/00224561.1981.12436117 |
|
| [44] |
李白玉, 陈金平, 刘安能, 武鹏举, 王和洲. 土壤增温对冬小麦生长特性、产量及耗水量的影响[J]. 灌溉排水学报, 2021(6): 21-27.
|
|
|
|
| [45] |
靳乐乐, 乔匀周, 董宝娣, 杨红, 王亚凯, 刘孟雨. 起垄覆膜栽培技术的增产增效作用与发展[J]. 中国生态农业学报(中英文), 2019, 27(9): 1364-1374.
|
|
|
|
| [46] |
郭海斌, 张军刚, 王文文, 薛志伟, 许海涛, 冯晓曦, 王斌功, 王成业. 夏玉米光合特性、根系生长和产量对砂姜黑土深松增密的响应[J]. 作物杂志, 2024(3): 109-118.
|
|
|
|
| [47] |
安颖蔚, 史书强, 冯良山, 张鹏. 玉米/大豆间作提高农田生产力和水分利用效率研究[J]. 园艺与种苗, 2016, (9): 80-83.
|
|
|
|
| [48] |
陈宣伊, 张健伟, 张向前, 葛国龙, 路战远, 郭星星, 马子惠, 李欣艺, 陈立宇. 大豆玉米不同条带间作对玉米带水热时空动态变化及玉米产量效益的影响[J]. 作物学报, 2026, 52(1): 178-190.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2026.53050 |
|
doi: 10.3724/SP.J.1006.2026.53050 |
|
| [49] |
doi: 10.1016/j.fcr.2022.108523 |
| [50] |
|
| [1] | 白晶晶, 章宇辰, 倪子捷, 高佳勇, 刘伟洋, 盖东升, 王雨行, 何佳庆, 张强, 邵玺文, 吴莹, 耿艳秋, 郭丽颖. 不同灌溉量对东北地区水稻抗倒伏特性及产量的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(9): 1848-1868. |
| [2] | 蔡巧红, 周甜, 苏明, 洪自强, 李翻过, 李彤, 汪华, 康建宏, 吴宏亮. 宁夏引黄灌区减氮增钾施肥模式对玉米光合荧光特性及光合产物积累的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(9): 1869-1886. |
| [3] | 祝培, 赵耀, 白岩, 张金盔, 李莓, 龙金佳, 杨龙, 罗丽娅, 许本波, 徐劲松, 张学昆. 氟唑菌酰羟胺对油菜的生理调控作用及其与咪鲜胺的复配效应[J]. 中国农业科学, 2026, 59(9): 1903-1915. |
| [4] | 陈宣伊, 郭星星, 张向前, 路战远, 刘凌悦, 罗方, 李金龙, 张传玲, 张志青, 车曼青. 间作行比对玉米冠层光环境异质性和光合物质生产的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(8): 1653-1671. |
| [5] | 侯慧芝, 尹嘉德, 马明生, 刘晓伟, 柳燕兰, 雷康宁. 耕作与增施有机肥对陇东马铃薯-玉米一年两熟制作物产量和水分利用的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(8): 1672-1685. |
| [6] | 彭廷燊, 陆久焱, 吴美林, 严雨欣, 刘宏周, 南文斌, 秦小健, 李明, 龚俊义, 梁永书. 多年生水稻黄糯2号和长白7号产量相关性状的QTL分析[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1361-1379. |
| [7] | 王玉萍, 符质, 孙佳莹, 穆晓萌, 刘慧淋, 郭进云, 宋文菁, 侯雷平, 赵海亮. 苗期施用褪黑素对番茄短期低温胁迫的缓解作用与应用效果评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1523-1535. |
| [8] | 王佳诺, 陈桂平, 李盼, 王丽萍, 南运有, 何蔚, 樊志龙, 胡发龙, 柴强, 殷文, 赵连豪. 免耕地膜两年覆盖提高绿洲灌区玉米产量的灌浆期光合生理机制[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1189-1202. |
| [9] | 周新杰, 任昊, 陈应龙, 张吉旺, 赵斌, 任佰朝, 刘鹏, 王洪章. 过氧化钙对渍涝农田夏玉米根系形态及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1203-1216. |
| [10] | 何继航, 张擎, 吕相月, 薛吉全, 徐淑兔, 刘建超. 不同保绿型玉米杂交种氮效率评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(6): 1217-1230. |
| [11] | 郭富城, 唐海江, 郝馨怡, 马国林, 杨九菊, 黄霖锋, 田蕾, 王彬, 罗成科. 不同灌溉方式对宁夏盐渍化土壤水盐运移、水稻产量及水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 750-764. |
| [12] | 郝琨, 陈洪德, 张威, 钟韵, 党美荣, 朱士江, 黄志坤, 金英. 基于柑橘产量、品质及水氮利用的涌泉根灌水氮综合评价[J]. 中国农业科学, 2026, 59(4): 862-873. |
| [13] | 咸青林, 肖鉴珂, 高阿庆, 郜利闯, 刘杨. 种植方式结合测墒补灌下冬小麦产量及水分利用效率[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 589-601. |
| [14] | 延廷霖, 杜娅丹, 胡笑涛, 王贺, 李晓雁, 王玉明, 牛文全, 谷晓博. 加气滴灌下氮肥有机替代对亏缺灌溉棉花产量和水分利用效率的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(3): 602-618. |
| [15] | 蔡廷阳, 朱玉鹏, 李瑞东, 吴宗声, 徐一帆, 宋雯雯, 徐彩龙, 吴存祥. 苗期叶损伤对黄淮海夏大豆光合特性、荚果分布及产量形成的影响[J]. 中国农业科学, 2026, 59(2): 292-304. |
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