专题——黄淮地区玉米大豆复合种植丰产增效技术研发
【目的】 为优化黄淮海区域玉米大豆间作种植模式，通过评估不同行比配置对作物农艺性状、群体冠层结构、产量构成要素、边际效应及综合经济效益的影响，筛选适宜的行比模式，以提升土地资源利用效率及经济效益。【方法】 设置4行大豆间作2行玉米（4﹕2）、6行大豆间作4行玉米（6﹕4）、4行大豆间作4行玉米（4﹕4）3种行比模式，并以大豆单作（SCK）和玉米单作（MCK）为对照，测定分析不同行比配置下作物干物质积累量、叶面积指数(LAI)、叶绿素相对含量（SPAD）、冠层透光率及产量构成要素。采用分内外行取样法评估边际效应及经济效益。【结果】 与单作相比，间作显著降低了玉米（灌浆期、乳熟期及成熟期）和大豆（盛花期、盛荚期、鼓粒期及完熟期）的单株干物质积累量。在行比模式中，4﹕4模式的玉米单株干物质积累量最高，而大豆则以6﹕4模式最高。行比配置显著影响了两作物各行间干物质积累量及产量。玉米产量排序为：4﹕4模式>4﹕2模式>6﹕4模式，较MCK分别降低15.22%、18.02%和12.62%；大豆产量排序为：6﹕4模式>4﹕4模式>4﹕2模式，较SCK分别降低55.99%、50.43%和56.00%。间作玉米表现出明显边际优势，边行产量显著高于内行。间作体系下，玉米和大豆的冠层透光率、LAI及SPAD值均低于单作。玉米的冠层透光率、LAI和SPAD值均表现为：4﹕4模式>4﹕2模式>6﹕4模式；大豆冠层透光率排序为4﹕4模式>6﹕4模式>4﹕2模式，其LAI和SPAD值排序同玉米。玉米LAI受行比影响显著，而其SPAD值及大豆的LAI、SPAD值行间差异均不显著。经济效益及间作优势评估中，4﹕4模式表现最优，其土地当量比(LER)、相对拥挤系数(K)及经济效益均为最高。间作玉米的LER值和K值均高于大豆，且玉米竞争比率(CRm)显著高于大豆(CRs)（CRm>1,CRs<1），表明玉米在种间竞争中占据优势。【结论】 相较于单作，间作模式虽降低了两作物单株干物质积累量、LAI及SPAD值，但显著提升了土地当量比及综合经济效益。本试验条件下，4﹕4模式群体冠层结构更优，玉米边际优势显著，在维持玉米产量水平的同时增收大豆，实现了总产量与经济效益的协同提升。
【目的】 探究不同行比配置对玉米大豆带状复合种植下群体冠层光分布、各冠层光合特性及产量形成的影响，为玉米大豆带状复合种植系统作物高产高光效栽培提供理论依据。【方法】 于2023—2024年，在大田试验条件下，以SM（单作玉米）和SS（单作大豆）为对照，设置4个玉米大豆带状复合种植行比配置，分别为四行玉米、六行大豆（4M6S），四行玉米、四行大豆（4M4S），三行玉米、四行大豆（3M4S），两行玉米、四行大豆（2M4S），玉米种植密度均为67 500株/hm2，SS、4M6S、4M4S、3M4S、2M4S处理大豆种植密度分别为160 000、153 144、128 351、151 068、183 556株/hm2，分析不同行比配置对复合群体冠层内部光分布及光合性能和产量的影响。【结果】 4M4S处理下，玉米具有较高的叶面积指数（LAI）和中部透光率，4M4S叶面积指数分别较4M6S、3M4S、2M4S、SM处理高4.07%、4.41%、4.71%、5.46%，玉米R1期穗位叶透光率4M4S分别较SM、2M4S、4M6S、3M4S处理高9.76%、21.11%、46.83%、48.16%。同时4M4S处理增加了玉米下部叶片的净光合速率，分别比3M4S、4M6S提高10.45%、8.58%，整体辐射能值利用率表现为4M4S分别较4M6S、3M4S、2M4S处理高1.38%、6.69%、8.01%，因此，4M4S处理具有较强的光合能力。4M4S处理下玉米和大豆产量表现最高，4M6S、4M4S、3M4S、2M4S 2年平均玉米产量分别为8.88、9.22、8.44、8.86 t·hm-2，大豆产量分别为1.44、1.44、1.37、1.29 t·hm-2，各间作模式土地当量比均>1.27。行比配置显著影响玉米大豆的种间关系，玉米相对大豆攻击力3M4S、4M6S、2M4S处理分别是4M4S的3.91、4.41和11.32倍，相对拥挤系数2023年3M4S最小，4M4S次之，2024年4M4S分别低于3M4S、4M6S、2M4S处理3.19%、10.58%、21.82%，在保证玉米产量的同时增收大豆。【结论】 4M4S处理致使玉米光拦截增加，改善了玉米群体中下层透光率，内外行各层植株叶片能保持较强的光合能力，也维持了大豆植株的光合能力，系统辐射能值利用率提升，产量和土地当量比显著增加，种间竞争力、相对拥挤系数和净效应相对最小，是本试验条件下最适宜的行比配置。
【目的】 玉米大豆4﹕6间作模式作为黄淮海地区主推种植模式，存在间作玉米中间行行间郁闭、通风透光差、结实不良等问题。通过优化行距配置，探索改善间作玉米群体冠层结构、提高间作系统产量的有效途径，为玉米大豆带状复合种植技术在黄淮海地区的推广应用提供理论依据。【方法】 于2023—2024年，以有限生长型大豆品种菏豆22与紧凑密植型玉米品种立原296为供试材料，在玉米大豆4﹕6间作模式下，设置间作玉米等行距60 cm（ER）与宽窄行40 cm+70 cm+40 cm（WNR1）、40 cm+80 cm+40 cm（WNR2）、40 cm+90 cm+40 cm（WNR3）、40 cm+100 cm+40 cm（WNR4）5种行距配置处理，研究间作玉米行距配置对间作系统产量，间作玉米干物质积累、植株性状、冠层特性的影响。【结果】 玉米大豆4﹕6间作模式下，间作玉米宽窄行种植显著提升间作玉米产量，WNR3处理2年平均较ER增产6.68%，花后干物质积累量增加10.49%。产量提升主要源于中间行穗粒数（增加8.24%—9.95%）和千粒重（增加2.66%—3.04%）的提高；宽窄行种植缓解了中间行“避阴反应”，WNR3处理下中间行玉米株高与边行差异缩小2.3%，茎粗增加5.7%，叶片衰老延缓，抽雄后穗位叶SPAD值较ER处理提高1.95%—14.95%。随着中间行行距的增大，冠层透光率、单株叶面积呈上升趋势，WNR3处理中间行底层透光率提升29.11%，穗位层透光率提升25.44%，但在WNR3与WNR4处理间差异不显著。尽管WNR4处理的冠层通风透光条件得到进一步改善，但间作玉米群体的光能截获率显著降低，导致花后光合产物积累与籽粒产量降低。【结论】 玉米大豆4﹕6间作模式下，采用40 cm+90 cm+40 cm宽窄行配置可显著改善玉米冠层结构，增强光合性能，提高花后干物质积累与籽粒产量，是黄淮海地区优化间作系统产量的有效途径。
【目的】 探究在玉米大豆带状复合种植模式下，不同株高玉米品种搭配对群体冠层光分布及光资源利用的调控效应。【方法】 于2023—2024年，以不同株高的4个玉米品种为试验材料，包括矮秆品种MY73、登海605（DH605）和高秆品种京科968（JK968）、先玉1466（XY1466）及大豆齐黄34。设置不同间作模式：4行均为同一玉米品种为对照（S-MY、S-DH、S-JK、S-XY），4行密度均为6.75万株/hm2和高矮秆品种搭配（中间行为高秆品种JK968，边行为矮秆品种MY73：MY-JK-1、MY-JK-2；中间行为高秆品种XY1466，边行为矮秆品种DH605：DH-XY-1、DH-XY-2），同时设置2种种植密度：4行密度均为6.75万株/hm2（MY-JK-1、DH-XY-1）和中间行为6.75万株/hm2，边行为8.25万株/hm2（MY-JK-2、DH-XY-2）。玉米大豆行配置均为4﹕4，各处理大豆株距均相同。重点分析不同间作模式对群体冠层结构、光分布、玉米光合特性及作物产量的影响。【结果】 不同株高玉米品种搭配种植优化了冠层结构，显著改善玉米穗位层透光率，提高了玉米叶面积指数和光合特性，最终促进系统产量的增加。在吐丝期，MY-JK-1、MY-JK-2的穗位层透光率较S-MY、S-JK增加18.55%—88.22%，DH-XY-1、DH-XY-2较S-DH、S-XY的穗位层透光率增加39.26%—55.77%。4个品种（除MY-JK-2下的MY73）在高矮秆搭配模式下的净光合速率（Pn）均有所提高，其中DH605在DH-XY-2模式下的Pn较S-DH提高6.88%，XY1466在DH-XY-2模式下的Pn较S-XY提高10.31%。同时，穗位叶最大光化学效率（Fv/Fm）和潜在活性（Fv/Fo）均有所提升。MY-JK-2模式下的玉米产量较S-MY、S-JK、MY-JK-1模式2年平均分别提高19.44%、9.58%、1.66%；DH-XY-2较S-DH、S-XY、DH-XY-1模式2年平均分别提高30.20%、14.94%、9.21%。2年均为DH-XY-2模式下的玉米产量（12 536.58 kg·hm-2）和系统产量（14 001.29 kg·hm-2）最高。【结论】 与单一玉米品种间作模式相比，不同株高玉米品种搭配种植能够优化群体冠层结构，改善群体冠层光分布，提高玉米穗位层透光率和大豆顶部光合有效辐射。同时，提高了玉米叶面积指数和光合特性，促进光合产物的积累，最终促进系统产量的增加。随着边行密度的增加，玉米产量得到进一步提升。本试验条件下，在黄淮海地区推荐使用矮秆DH605和高秆XY1466搭配种植，中间行密度为6.75万株/hm2且边行为8.25万株/hm2的模式。
【目的】 探究施氮量与播后滴灌量对玉米大豆带状复合种植系统生产力及资源利用效率的调控效应，为黄淮海地区水肥协同优化提供理论基础和技术支撑。【方法】 于2023和2024年，设置不同种植模式（M，玉米单作；S，大豆单作；MS，玉米大豆带状复合种植）、施氮量（N1，120 kg·hm-2；N2，180 kg·hm-2；N3，240kg·hm-2）和播后滴灌量（I1，不灌水；I2，30 mm；I3，60 mm）三因素三水平正交试验，解析叶面积动态、产量、水分利用特性及经济效益对水氮调控的响应。【结果】 玉米和大豆叶面积指数（LAI）均在播后90 d左右达峰值，符合Sine函数变化（拟合度R2>0.967），带状复合种植显著提高玉米LAI，但降低大豆LAI，大豆对水分敏感，播后30 d无滴灌（I1）显著降低单作和带状复合大豆LAI，降幅达13.25%—25.00%和17.73%—24.48%；带状复合最优处理（MSN1I2，120 kg·hm-2+滴灌30 mm）产量达9 063—9 088 kg·hm-2，虽较单作玉米最高产处理（MN2I3，180 kg·hm-2+滴灌60 mm）低3.48%—4.11%，但其土地当量比（land equivalent ratio，LER）持续>1（1.02—1.26），证实土地集约优势；带状复合种植较单作玉米提高0—40 cm耕层土壤蓄水量1.20%—8.64%；带状复合系统平均经济效益较单作玉米、大豆分别提高4.11%—8.04%与49.62%—63.28%，其中MSN1I2处理效益峰值达23 638元/hm2；MSN1I2实现水肥协同增效，灌溉产量效益达3.06 kg·m-3。【结论】 玉米大豆带状复合种植模式下，减氮至120 kg·hm-2耦合播后滴灌30 mm（MSN1I2）可同步优化冠层结构、保障高产稳产、提升经济效益与水肥效率，为区域“减氮增效”提供技术支持。
【目的】 明确玉米大豆带状间作下生长调节剂对夏玉米茎秆特性与产量影响的生理基础，以期为提高间作系统中夏玉米抗倒伏性能、保障间作系统玉米稳产高产提供技术支持和理论依据。【方法】 于2023—2024年，以玉米品种登海605和大豆品种菏豆22、安豆203为供试材料，在4行玉米和6行大豆带状间作模式下，设置6个处理（CK，清水；T1，300 mg·L-1乙烯利+0.03 mg·L-12,4-表油菜素内酯；T2，300 mg·L-1乙烯利+0.03 mg·L-1胺鲜酯；T3，300 mg·L-1乙烯利+0.03 mg·L-12,4-表油菜素内酯+0.03 mg·L-1胺鲜酯；T4，300 mg·L-1乙烯利+2 g·L-1矮壮素+0.03 mg·L-12,4-表油菜素内酯；T5，300 mg·L-1乙烯利+2 g·L-1矮壮素+0.03 mg·L-12,4-表油菜素内酯+0.03 mg·L-1胺鲜酯），于玉米7叶期（V7）分别对间作玉米植株进行人工喷施，研究不同复配剂组合对间作玉米植株形态、基部第3节间木质素、半纤维素和纤维素含量以及产量的影响。【结果】 与对照组相比，喷施生长调节剂处理增加了玉米基部第3节间茎粗、木质素、纤维素和半纤维素含量，降低了株高、基部第3节间长，提高了间作玉米抗倒伏性能。此外，生长调节剂还增加间作玉米叶面积指数、公顷穗数和秃尖长，降低了玉米大豆带状复合种植模式下间作玉米的株高、穗长、穗粒数、千粒重和籽粒产量，产量降低主要是由于生长调节剂降低了穗粒数和千粒重；T3和T5处理叶面积指数、基部第3节间茎粗与木质素含量较高，籽粒产量降幅为0.38%—1.53%（T3）和1.40%—3.03%（T5），表明喷施乙烯利、2,4-表油菜素内酯、胺鲜酯复配剂处理（T3和T5）对间作玉米产量的形成有利。【结论】 喷施生长调节剂后，玉米大豆带状复合种植模式下间作玉米茎秆的茎粗和木质素含量增加，抗倒伏性能增强。本试验条件下，乙烯利（300 mg·L-1）、2,4-表油菜素内酯（0.03 mg·L-1）与胺鲜酯（0.03 mg·L-1）复配制剂是改善玉米大豆带状复合种植模式中间作玉米茎秆抗倒伏性能，有利于间作玉米产量稳定的生长调节剂。
【目的】 针对“十四五”国家重点研发计划“黄淮玉米大豆复合种植丰产增效技术研发与集成示范”布局在山东、河南、安徽、江苏4省的7个技术示范区及其周边种植户，开展产能表现、经济效益和生态效益的系统评价，以期为区域玉米大豆复合种植模式优化提供科学评价依据。【方法】 构建涵盖产量、经济与生态三大维度的综合评价指标体系，基于7个示范区及其周边种植户的试验监测和实地调研，评估各示范区与区域周边种植户玉米大豆复合种植的综合效益差异。【结果】 产量方面，项目区各示范田玉米大豆复合种植模式总体均比周边种植户平均增产10%—19%；经济效益方面，示范区的单位土地产值平均比周边种植户高出5%—21%，但由于投入成本增加了7%—15%，导致单位土地净效益仅高出2%—18%；生态影响方面，示范区的碳足迹比周边种植户高出约9%—34%、氮足迹高出5%—45%，主要原因是化肥和柴油投入增加。基于周边种植户较示范区在产量、经济、生态3个维度的差异表现，7个示范区与周边种植户的综合差异指数等级（CVI）均处于中等差异水平（对应值为3级）。其中，各区域经济趋近指数等级（ECI）表现优异（等级3—4级），尤以土地产出率差异最小（鲁西北、皖北和苏北地区达最优等级5）。这表明，尽管周边种植户产量与土地产值较低，但示范区的高投入降低了其单位产出收益效率，客观上缩小了与周边种植户的净收益差距，支撑了较高的ECI值。限制各区域综合指数提升的主要原因在于产量较低，产量趋近指数（YCI）均集中在较差的1—2级水平。【结论】 项目技术创新与应用对促进黄淮地区玉米大豆复合种植的产量和经济效益具有良好的效果，但也存在成本上升与生态压力增大的问题。如何节本增效是下一步技术创新需要加强的重点攻关方向。
