20世纪八九十年代，间作这种高产种植方式在甘肃河西灌区被广泛采用，是当地增产增收的主要种植方式。虽然随着农业发展、产业结构调整、资源条件限制等因素而导致间作种植在甘肃河西灌区种植面积缩减，但是在河西灌区已有的种植模式中，小麦/玉米和蚕豆/玉米间作依然是当地农户较常采用的种植模式。

间作是2种或2种以上作物组成的复合群体，当作物种植在一起时，作物种间的交互作用必然发生，这种作用有种间竞争作用，也有促进作用^[1-3]，作物间的竞争互补正是复合群体产量优势表现的内在因素。同时，间作为资源需求特性不同的作物提供了从时间和空间利用生态位分异的基础^[4]，促成了种间互补对相关资源的高效利用^[5]，因此，对于复合群体作物配置的要求直接影响到系统生产力。

另外，诸多研究表明，在间作体系中生育期不同的2种作物，当早熟作物收获后，可以形成时间和空间上的补偿效应，使作物在间作共生期内由竞争造成的生长抑制得以恢复^[6]。也就是说，早熟作物在作物共同生长期内受益，然而，当早熟作物收获后，后熟作物会得到一个生长补偿和恢复，而生长的补偿和恢复是发生在早熟作物收获后直至后熟作物收获^[7-9]。那么这样的恢复生长是否要建立在间作复合群体中作物种植行距的合理配置上呢？当间作体系中作物种植行距变化的情况下，这样的生长又会发生怎样的变化？

综上，如何合理的调配间作体系中作物种间距离，如何进行复合群体内作物生育期的合理搭配是提高间作体系生产力的关键。针对小麦/玉米，蚕豆/玉米间作体系作物竞争和互补的研究很多，如齐万海等^[10]研究不同隔根方式对小麦/玉米间作体系作物产量的影响；殷文等^[11]研究了秸秆还田后少耕对小麦/玉米间作体系中作物竞争和互补的影响；郝艳如等^[12]也采用隔根对小麦/玉米间作体系作物生长进行了研究；李玉英等^[13]研究了蚕豆/玉米间作体系的种间竞争和互补作用。针对间作系统种间距离也有广泛的研究，如王建康^[14]对不同种间距离下豌豆/玉米间作体系进行研究，发现当豌豆与玉米的种间距离为30 cm时间作作物产量最高。以上研究多是基于一定种植行距条件下进行的种间关系的研究，而针对间作体系中作物种植行距变化对系统生产力及组分作物产量影响的研究甚少。因此，本研究以小麦/玉米和蚕豆/玉米间作体系为研究对象，总结归纳2010年在甘肃武威和2014年在甘肃张掖做的间作行距试验，初步剖析间作玉米种植行距变化对系统生产力及间作玉米生长的影响，旨在为间作体系中玉米行距合理配置和提高间作系统生产力提供理论依据。

2010年试验在甘肃农业科学院武威白云试验站实施，位于甘肃省武威市永昌镇白云村三组（38°37′N, 102°40′ E），距离武威市以北15 km，海拔1 504 m；无霜期150 d左右；年降水量150 mm，主要集中在7-9月份，玉米生长季降水135 mm，年蒸发量2 021 mm；年平均气温7.7 ℃，日照时数3 023 h，≥10 ℃有效积温3 016 ℃；供试土壤为石灰性灌漠土，pH值8.8，耕层土壤含有机质19.14 g·kg^-1，全氮1.18 g·kg^-1，碱解氮68.8 mg·kg^-1，速效磷17.3 mg·kg^-1，速效钾233 mg·kg^-1。

2014年试验在甘肃省农业科学院张掖节水农业试验站实施，位于甘肃省张掖市小满镇（38°56′ N，100°26′ E），距离张掖市以南10 km，海拔1 570 m；无霜期153 d；年降水量不足130 mm，主要集中在6-8月份，玉米生长季降水118 mm，年平均蒸发量2 075 mm；年平均气温7 ℃，日照时数3 085 h，昼夜温差13.00~16.07 ℃，≥0 ℃积温3 388 ℃，≥10 ℃积温2 896 ℃；供试土壤为石灰性灌漠土，pH值8.2，耕层土壤含有机质17.9 g·kg^-1，速效氮128.8 mg·kg^-1，速效磷24.7 mg·kg^-1，速效钾82.0 mg·kg^-1。

以小麦/玉米、蚕豆/玉米间作系统为研究对象，设置5个间作玉米种植行距（D）处理，即0、20、40、60、80 cm，分别用D0、D20、D40、D60、D80代表（图 1），此时配对作物与玉米的种间距离分别为40、30、20、10、0 cm；各处理3次重复，完全随机区组排列。施肥量为240 kg N·hm^-2，其中50%基施，50%在玉米大喇叭口期追施，P₂O₅ 90 kg·hm^-2，一次性基施。其他田间管理均一致，保证生长时期的充分灌水，并人工除草。

图 1 不同处理作物种植示意图 Figure 1　The sketch of planting arrangement of crops under different treatments

图选项

小麦/玉米间作采用6:2行比（6行小麦，2行玉米）种植，蚕豆/玉米间作采用4:2行比（4行蚕豆，2行玉米）种植，带幅均为1.6 m，每小区种植3个组合带。小麦行距15 cm，按行均匀撒播；蚕豆行株距均为20 cm，人工穴播；玉米采用点播器点播以控制行距，株距25 cm，出苗后间苗以保证1穴1株，种植时行距为0的处理让2种植行尽量靠近。2010年试验小区面积48 m²，2014年小区面积19.2 m²。小麦播种收获时间2010年分别为3月26日，7月18日；2014年分别为3月26日，7月23日；玉米播种收获时间2010年分别为4月21日，10月10日；2014年分别为4月19日，11月1日。小麦品种2010年试验为陇春25，2014年试验为永良4号；蚕豆品种2010年、2014年均为临蚕5号，玉米品种2010年为郑单958，2014年为先玉335。

收获时以每小区中间种植带为计产带（避免边行优势）进行实收测产，同时在计产带以外随机取10株玉米进行农艺性状的考察；株高、穗位用卷尺进行测量，穗行数、行粒数人工计数，玉米棒带回风干至恒重，脱粒后称籽粒重折算单株粒重，人工数100粒称重得百粒重；自玉米苗期起每隔20 d进行地上部生物量的测定，测定时小麦以0.3 m×0.3 m面积采样，蚕豆采样4株，玉米苗期取5株，后期取3株作为样本，采集的鲜样本先在105 ℃下杀青1 h，然后在80 ℃条件下烘干至恒重后称重。2010年采样7次，分别为5月21日、6月12日、6月28日、7月18日、7月28日、8月30日、10月10日；2014年采样7次，分别为5月24日、6月14日、7月4日、7月23日、8月15日、9月24日、11月1日。

间作系统生产力（System productivity，SP，kg·hm^-2）^[15]为单位面积2种间作作物籽粒产量的加权平均值。

(1)

式中：Y_ic、Y_im分别为配对作物和玉米的籽粒产量（kg·hm^-2）；Z_c、Z_m分别为配对作物和玉米在间作系统中所占的面积比例。

生长速率（Growth rate，g·d^-1）

(2)

式中：w₂和w₁分别表示玉米在不同测定时期积累的生物量（g·株^-1），t₂和t₁分别表示两个测定时期（d）。

采用Microsoft Excel 2007进行数据整理及绘图，用SAS8.0统计分析软件进行数据分析，并用LSD法对各处理间的差异显著性在5%水平上进行检验。

玉米行距变化对间作系统作物产量产生了不同程度的影响（表 1），2年试验表明，无论是间作体系之间，还是不同行距处理间，在玉米产量、体系混合产量及系统生产力上均存在显著差异（P < 0.05）。分析配对作物产量，对于小麦/玉米间作，2010年D40处理最高，较D0和D20分别高14%和21%，2014年D60处理最高，分别较D0和D20高出17%和16%，其他处理间无显著差异。而蚕豆/玉米体系中蚕豆的产量无显著差异；可见，改变玉米行距对蚕豆玉米体系蚕豆产量无影响；对于间作玉米产量，小麦/玉米体系中，2010年D40和D60处理的间作玉米产量显著高于D0、D20和D80，其中D60处理最高，较D0和D80处理产量分别提高68.2%和46.8%，2014年D40处理的玉米产量显著高于其他处理，分别较D0、D20、D60和D80高出93%、50%、58%和200%；在蚕豆/玉米体系中，2010年D80处理的间作玉米产量显著低于其他处理；2014年D40处理显著高于其他处理；间作系统混合产量的变化趋势与间作玉米产量变化趋势基本一致；可见，间作玉米行距变化对体系产量的影响主要表现在间作玉米的产量变化上。

表 1　不同处理下系统生产力及作物产量差异 Table 1　The yield of crops and the system production under different treatments

表选项

对于间作系统生产力，均表现为随玉米行距增加，系统生产力先增加后减小。对于小麦/玉米间作系统，2010年系统生产力峰值出现在D60处理，较D0处理和D80处理系统生产力提高了66.7%和23.0%，而2014年试验中峰值出现在D40。对于蚕豆/玉米体系，在2010年试验中，系统生产力的峰值出现在D60，2014年试验中，其峰值出现在D80，但是与D40和D60处理的生产力无显著差异。对比来看，小麦/玉米体系和蚕豆/玉米体系2010年试验中D60处理的系统生产力最高，分别达4 508.5 kg·hm^-2和4 499.0 kg·hm^-2，2014年试验以D40处理占优，分别达5 607.6 kg·hm^-2和5 154.5 kg·hm^-2。

决定系统生产力的关键在于玉米产量，间作玉米行距变化对间作玉米的农艺性状产生了影响，见表 2。结果表明，对于株高，间作体系间存在显著差异，与蚕豆间作的玉米株高显著的高于与小麦间作的玉米株高，2010年试验中，小麦/玉米体系中D0处理显著低于D80，蚕豆/玉米体系D80显著低于其他处理；2014年试验中，小麦/玉米体系中D40处理显著高于其他处理，而蚕豆/玉米间作体系中各处理间无显著差异。对于穗长，2010年小麦/玉米中，D0处理显著低于其他处理，蚕豆/玉米体系，各处理间无显著差异；2014年，小麦/玉米体系，D80显著低于其他处理，蚕豆/玉米体系D20处理显著低于D40。对于穗粒数，两年试验表明，无论体系间还是行距处理间均存在显著差异，小麦间作玉米的穗粒数2010年试验变幅在309~476粒·穗^-1，2014年为434~578粒·穗^-1，而与蚕豆间作的玉米两年穗粒数变幅分别为382~447粒·穗^-1和540~626粒·穗^-1，整体而言，与蚕豆间作的玉米穗粒数显著高于与小麦间作的玉米，对比各处理间，2010年试验中，小麦/玉米体系中D40、D60和D80处理的穗粒数显著高于D0和D20，蚕豆/玉米体系中D20显著低于其他处理；2014年试验，两体系中均显示出D40处理的穗粒数显著高于其他处理，小麦/玉米体系达到578粒·穗^-1，而此时D0和D80处理分别仅为467粒·穗^-1和434粒·穗^-1，蚕豆/玉米体系最高达626粒·穗^-1，分别较D0和D80高86粒·穗^-1和45粒·穗^-1。对于百粒重，2010年小麦/玉米体系中，D0处理显著低于其他处理，蚕豆/玉米体系，D40显著高于其他处理，2014年小麦/玉米体系中，D20和D40处理百粒重显著高于其他处理，蚕豆/玉米体系中，D0处理显著低于其他处理，综合来看，两年试验均是D40处理的百粒重高于其他处理。单株粒重小麦/玉米体系2010年D60处理高于其他处理，2014年D40处理高于其他处理，蚕豆/玉米体系2010年D0高于其他处理，但与D40处理没有显著差异，2014年D40和D60高于其他处理，这也与间作玉米产量及系统生产力形成一致。

表 2　不同处理下玉米农艺性状 Table 2　Agronomy trait of intercropped maize under different row spacing treatments

表选项

将不同采样时期生物量求算生长速率，可以看出间作玉米在不同行距处理下生长速率的动态变化（图 2），总体看来，间作玉米的生长速率均表现为先逐步增加后降低的趋势。对于小麦/玉米体系，1~3阶段为间作作物共同生长阶段，3~6阶段为间作玉米单独生长阶段，对于蚕豆/玉米体系，1~4阶段为间作作物共生期，4~6阶段为玉米单独生长期。共生期内各处理的生长速率显著小于单独生长期，2010年单独生长期各处理的生长速率为共生期各处理生长速率的2.2~7.0倍，2014年为1.3~6.2倍。但是无论共生期还是单独生长期，不同行距处理下玉米的生长还是存在差异，对于小麦/玉米体系，2010年试验中，1~3阶段，D40处理的生长速率显著高于其他处理，从采样开始到小麦收获，D40处理的生长速率为0.63 g·株^-1·d^-1，而此时D0和D80的速率分别仅为0.29 g·株^-1·d^-1和0.41 g·株^-1·d^-1，2014年试验中，1~3阶段各处理生长速率无显著差异；对于蚕豆/玉米体系，1~4阶段，2010年D60和D0处理生长速率显著高于其他处理，D80处理生长速率始终低于其他处理，从采样至蚕豆收获，D40处理的生长速率为1.08 g·株^-1·d^-1，D80仅为0.39 g·株^-1·d^-1，4~6采样阶段，D40处理生长速率显著提升，从蚕豆收获至玉米收获，D40处理的生长速率达3.09 g·株^-1·d^-1；2014年试验，D40处理显著高于其他处理，达2.28 g·株^-1·d^-1，蚕豆收获后至玉米收获，D40处理的速率达到3.30 g·株^-1·d^-1。

2010年采样阶段：1：5月21日至6月12日；2：6月12日至6月28日；3：6月28日至7月18日；4：7月18日至7月28日；5：7月28日至8月30日；6：8月30日至10月10日。2014年采样阶段：1：5月24日至6月14日；2：6月14日至7月4日；3：7月4日至7月23日；4：7月23日至8月15日；5：8月15日至9月24日；6：9月24日至11月1日 Sampling period in 2010:1:21 May to 12 June; 2:12 June to 28 June; 3:28 June to 18 July; 4:18 July to 28 July; 5:28 July to 30 August; 6:30 August to 10 October. Sampling period in 2014:1:24 May to 14 June; 2:14 June to 4 July; 3:4 July to 23 July; 4:23 July to 15 August; 5:15 August to 24 September; 6:24 September to 1 November 图 2 不同处理下玉米生长速率变化 Figure 2　The growth rate of intercropped maize under different treatments

图选项

间作本质上是将生理、生态具有差异的作物组合在同一群体内，通过优化群体结构，发挥种间互补作用，在时空上集约利用光、热、水、养分资源的高产高效种植模式^[16-18]。群体中作物空间配置的变化直接改变了作物地上地下物质的积累分配以及产量潜力的发挥^[19]。合理的空间配置促进群体作物生态位的分离，作物间竞争互补达到和谐，促进作物对于周围环境资源的高效利用，以实现最大的产量效应。而间作体系中玉米行距的变化实质上是改变了群体作物的空间配置，从而影响了群体内部作物产量，最终影响系统生产力。赵建华等^[19]研究豌豆/玉米间作体系中玉米不同行距对产量的影响发现，行距为40 cm时体系产量及间作玉米产量均最高；杨峰等^[20]研究玉米大豆间作系统，在200 cm带幅中，玉米行距80 cm，种间距离40 cm时玉米产量最大。在本研究中或许是因为两个年份种植玉米的品种差异，当2010年玉米行距为40 cm，2014年为60 cm时，间作系统生产力占优；说明无论品种和地区差异，当玉米种植行距在40~60 cm间时，玉米与配对作物的空间配置最优，过小的行距致使玉米种内竞争加剧，过大的行距又促使种间竞争过于强烈不利于作物的产量发挥；进一步的分析发现，间作玉米不同行距引起玉米产量变化的主要因素是穗粒数和百粒重，2010年试验中，小麦/玉米体系间作玉米随行距增加穗粒数增大，与蚕豆间作的玉米穗粒数却未发生变化，百粒重均是以D40处理的最高，然而2014年表现出D40穗粒数、百粒重均较其他处理高；两年结果的不同可能是因为品种差异造成的，不同的品种对于间作的影响力表现不同，但不管怎样，间作玉米产量峰值出现的处理都在D40和D60处理下。

小麦/玉米间作中，在小麦、玉米共生期内，玉米对资源的竞争处于劣势，生长速率低，小麦收获后，间作玉米地上部扩大了光、热、气资源的吸收空间。地下部扩大了水和养分的吸收范围，得到了明显的恢复生长，后期生长表现出明显的增产作用，这种竞争恢复生长已在诸多研究中证实^[21-24]。本研究中，虽然两体系共生期和单独生长期不一样，但是比较分析，2010年单独生长期的生长速率是共生期生长速率的2.2~7.0倍，2014年达到1.3~6.2倍，因此，无论行距怎么变化，玉米的恢复生长均存在；然而不同的玉米行距对于玉米的生长产生了不同的影响，这正是由于共生期配对作物对于间作玉米的不同程度的竞争作用而造成的，配对作物收获后，进入单独生长期，不同处理的生长速率也存在差异，对于小麦/玉米体系，虽然D80有较高的生长速率，但是共生期内强烈的竞争致使前期的生物量较小，最终产量形成上还是低于D40和D60；蚕豆/玉米体系，虽然前期各处理生长速率差异不明显，但是蚕豆收获后，D40的生长速率显著提高，如2014年单独生长期D40的平均生长速率达到3.09 g·株^-1·d^-1，D80的生长速率仅为2.64 g·株^-1·d^-1。因此，配对作物收获前后D40和D60生长速率的变化最终决定了体系产量，由于两年试验选取的品种不一致，这也许是造成生长期D40和D60生长速率两年变化规律不一致的原因，但是，无论怎样，D40和D60两处理前期生长速率占优在前期积累了好的生物产量，配对作物收获后虽生长缓慢，但是由于前期的基数较大，最终产量形成也占优；而前期生长速率不占优，配对作物收获后，D40的生长速率显著提升致使最终的生物产量占优。

笔者仅是对不同行距处理下两间作体系作物生产力和玉米生长进行了初步的探究，生产力形成和外界环境，如光照、养分供应等诸多因素相关，进一步的深入分析研究有待于今后开展，以便更深入地剖析不同行距下作物产量差异及生长变化的原因。

小麦/玉米、蚕豆/玉米系统中间作玉米行距变化均影响间作玉米产量及系统生产力，同时影响玉米的生长。玉米行距变化对配对作物的影响不显著，主要影响了间作玉米的产量，而引起玉米产量变化的主要因素是不同行距下间作玉米穗粒数和百粒重的变化；不同行距下，共生期生长速率均显著小于单独生长期，无论哪个时期，玉米行距40 cm和60 cm的处理生长速率均较其他处理占优，因此，适合河西灌区小麦/玉米和蚕豆/玉米间作系统的最佳玉米行距配置为40 cm或60 cm，此行距下可让配对作物和玉米的生态位达到和谐，系统生产力达最大。