高粱是酿造白酒的重要原料之一，其在四川省种植地主要分布在宜宾、泸州、自贡和内江等地区，其年种植面积较大，在种植业结构调整中发挥着重要作用[1]。大豆是优质的植物蛋白资源和食用植物油资源之一，在粮食安全中占有重要地位[2]。近年来，结合高粱和大豆作物互补优势，提倡作物间套作种植模式，有利于提高土地当量比和种植效益。相关学者在高粱大豆复合种植模式方面开展了一系列研究，梁晓红等[3]结合山西省高粱大豆间作模式，提出合理选配高粱和大豆行间配置有利于提高土地生产力，从而提高氮素养分利用率。尹学伟等[4]开展了双季糯高粱间作大豆的最优群体筛选试验，指出合理的群体配置结构可提高作物总产量。李霖超等[5]开展了高粱大豆复合种植模式筛选，认为高粱大豆模式可显著提升经济效益。辛宗绪等[6]研究指出，高粱大豆间作模式有利于提高高粱茎粗，合理的行间配置可明显增加高粱和大豆产量。穆元相等[7]对酒用高粱间作大豆行比配置进行研究，指出高粱大豆行比配置3:2或4:2模式较好。陈鑫伟等[8]结合研究区生态情况，认为高粱与大豆种植行比在2:6时产量最高。李环[9]通过高粱大豆间作研究，认为间作模式较单作可显著降低高粱株高，使其茎粗增大，穗长和穗粒重增加。目前针对四川宜宾地区高粱品种套作夏大豆带状复合种植模式下，两种作物的合理株行配置、适宜密度、共生期和产量及其构成因素等研究较少。本试验在结合前期开展的高粱大豆带状复合种植模式的基础上，研究不同复合种植模式配置对高粱和大豆生育期、主要农艺性状及产量构成因素的影响，旨在筛选高粱大豆带状复合种植最优模式，为研究区高粱大豆复合种植模式推广应用提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试高粱材料为酿酒高粱品种宜糯红4号，该品种于2018年通过农业农村部品种登记 [登记编号：GPD高粱（2018）510254]，由宜宾市农业科学院提供[10]。特征特性：全生育期122.5 d，幼苗绿色，芽鞘绿色；平均株高260.0 cm，穗伞形、散穗，穗长35.5 cm，穗粒重51.6 g，千粒重18.4 g，红壳，红褐粒，胚乳糯质；总淀粉含量77.12%，其中支链淀粉含量98.66%；粗脂肪含量3.72%，单宁1.31%；中抗丝黑穗病和炭疽病。
供试大豆材料为夏大豆品种贡秋豆5号，该品种于2017年通过国家农作物品种审定委员会审定（审定编号：国审豆20170002），由自贡市农业科学研究院提供[11]。特征特性：全生育期103 d，株型半开张，有限结荚习性；株高57.0 cm，主茎节数13.6节，有效分枝2.0个，底荚高度16.9 cm，单株有效荚数34.6个，单株粒数63.3粒，单株粒重15.9 g，百粒重26.9 g；椭圆叶，紫花，棕毛；籽粒椭圆形，种皮黄色、微光，种脐黑色；接种鉴定表现为中抗花叶病毒病15号株系，抗花叶病毒病18号株系；籽粒粗蛋白含量45.46%，粗脂肪含量19.89%。
1.2 试验方法
试验技术规格参照高粱大豆带状复合种植技术要求，设置6个处理，分别为A1、A2、A3、A4、A5和CK，采用随机排列设计，小区面积30 m2，重复3次。各处理种植规格如表1所示
表1 各处理种植规格设置 |
| 处理 | 带宽/m | 密度/ （万株/hm2） | 行距/cm | 窝距/cm | 间距/cm | 大豆 播期 | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 高粱 | 大豆 | 高粱 | 大豆 | 高粱 | 大豆 | ||||
| A1 | 2.0 | 9.90 | 12.00 | 40 | 40 | 20 | 17 | 60 | 06-25 |
| A2 | 2.0 | 7.50 | 7.50 | 50 | 50 | 27 | 27 | 50 | 06-25 |
| A3 | 1.5 | 9.00 | 9.00 | 50 | 40 | 30 | 30 | 30 | 06-25 |
| A4 | 1.5 | 7.95 | 9.00 | 40 | 50 | 33 | 30 | 30 | 06-25 |
| A5 | 2.0 | 9.00 | 12.00 | 66 | 40 | 22 | 17 | 27 | 06-25 |
| CK | 1.4 | 9.00 | 6.00 | 60 | 50 | 32 | 24 | 40 | 06-25 |
1.3 试验管理
高粱采用育苗盘育苗移栽技术，每穴定壮苗2株。试验地移栽前施入150 kg/hm2过磷酸钙（P2O5）作穴边底肥，拔节期培土起垄追施675 kg/hm2 三元复合肥（N:P2O5:K2O为10:5:5）。大豆种植按照试验设置进行，采取人工点播，播期为6月25日，播种时同步施入150 kg/hm2过磷酸钙（P2O5）作穴边底肥；收获期在10月下旬至11月上旬，大豆田间群体叶片75%呈枇杷色，豆荚变黄褐色或褐色时，抢晴天及时收获，转至棚内挂晾后熟至完全脱水成熟，再集中机械脱粒晒干贮藏，其他管理同当地大田生产。
1.4 测定项目和方法
1.4.1 高粱和大豆的生育期
分别记录高粱和大豆播期、出苗期和成熟期等生育时期，每个时期的记载以75%达到要求为准，并计算生育期天数和各生育期阶段天数。
1.4.2 高粱和大豆的植株主要农艺性状
高粱和大豆的成熟期，在各小区中间一行连续选取10株，用卷尺、游标卡尺分别测量两种作物的株高、穗长和茎粗主要农艺性状，并分别计算平均值。
1.4.3 高粱和大豆的产量及产量构成因素
高粱收获全部有效穗，编号带回室内进行脱粒和晾晒，分小区称重并测定水分，计算小区产量；大豆收获全部有效株，编号分段挂晾和脱粒，分小区称重并测定水分，计算小区产量。每个处理取10株样品考种，测定高粱每穗粒重和千粒重等产量构成指标；测定大豆单株有效荚数、单株粒数和百粒重等产量构成指标。
1.5 数据分析
采用Microsoft Excel 2010软件进行数据整理，DPS 9.01软件进行数据统计分析，用LSD法进行多重比较分析。
2 结果与分析
2.1 不同处理对生育期的影响
由表2所示，不同处理对高粱和大豆的全生育期影响较大。各处理高粱的平均生育期天数由长到短依次为A5（125.0 d）>CK（124.0 d）=A4（124.0 d）>A3（123.5 d）>A2（123.0 d）>A1（120.0 d），A5处理的高粱平均生育期最长，为125.0 d，较A1长5.0 d，差异具有统计学意义（P<0.01）；与CK（124.0 d）差异无统计学意义（P>0.05）。各处理大豆的平均生育期由长到短依次为A2（121.5 d）>CK（121.0 d）>A3（119.2 d）>A5（119.0 d）>A4（118.4 d）>A1（117.2 d），A2处理的大豆平均生育期最长，为121.5 d，较A1长4.3 d，差异具有统计学意义（P<0.01）；与CK（121.0 d）差异无统计学意义（P>0.05）。综合来看，高粱套作大豆种植模式下，随着种植密度增大，高粱和大豆生育期均呈缩短趋势。
表2 不同处理对高粱、大豆生育期的影响 |
| 处理 | 高粱 | 大豆 | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 播期 （月-日） | 出苗期（月-日） | 抽穗期（月-日） | 扬花期（月-日） | 成熟期 （月-日） | 平均生 育期/d | 播期（月-日） | 出苗期（月-日） | 始花期（月-日） | 成熟期（月-日） | 平均生 育期/d | |
| A1 | 03-20 | 03-25 | 06-20 | 06-25 | 07-18 | 120.0 Cc | 06-25 | 06-30 | 08-12 | 10-20 | 117.2 Dc |
| A2 | 03-20 | 03-25 | 06-24 | 06-28 | 07-20 | 123.0 Bb | 06-25 | 06-30 | 08-15 | 10-24 | 121.5 Aa |
| A3 | 03-20 | 03-25 | 06-24 | 06-27 | 07-22 | 123.5 ABab | 06-25 | 06-30 | 08-14 | 10-23 | 119.2 BCb |
| A4 | 03-20 | 03-25 | 06-23 | 06-26 | 07-19 | 124.0 Aba | 06-25 | 06-30 | 08-13 | 10-23 | 118.4 CDc |
| A5 | 03-20 | 03-25 | 06-22 | 06-27 | 07-23 | 125.0 Aa | 06-25 | 06-30 | 08-14 | 10-21 | 119.0 BCb |
| CK | 03-20 | 03-25 | 06-24 | 06-28 | 07-22 | 124.0 Aab | 06-25 | 06-30 | 08-14 | 10-23 | 121.0 ABa |
|
2.2 不同处理对主要农艺性状的影响
不同种植模式对高粱和大豆主要农艺性状的影响较大。不同种植模式下，高粱株高由高到低依次为A1（288.6 cm）>A5（280.7 cm）>A2（275.9 cm）>A4（274.7 cm）>CK（273.2 cm）>A3（263.7 cm）；各处理穗长由长到短依次为A3（35.2 cm）>A2（32.7 cm）>A5（32.3 cm）>A4（31.0 cm）>CK（30.5 cm）>A1（27.7 cm）；各处理穗下柄长度由长到短依次为A1（17.2 cm）>A4（15.7 cm）>A5（15.5 cm）>A2（14.7 cm）=A3（14.7 cm）>CK（14.0 cm）；各处理高粱茎粗由粗到细依次为CK（1.93 cm）>A2（1.91 cm）>A5（1.87 cm）>A4（1.85 cm）>A3（1.78 cm）>A1（1.21 cm）。各处理大豆株高由高到低依次为A1（79.5 cm）>A2（69.4 cm）>A3（66.7 cm）>CK（64.4 cm）>A5（61.5 cm）>A4（59.5 cm）；各处理大豆底荚高度由高到低依次为A1（19.4 cm）>A2（17.8 cm）=CK（17.8 cm）>A4（17.3 cm）>A3（17.0 cm）>A5（16.4 cm）；各处理大豆主茎节数由多到少依次为A4（14.6个）>A5（14.4个）>CK（14.2个）>A3（13.7个）>A2（13.6个）>A1（12.0个）（表3）。综合来看，高粱群体密度增大，在一定程度上会使其株高增高，穗长缩短，茎粗变细；随着大豆群体密度增加，受群体遮阴影响，其株高和底荚高度明显增加，主茎节数变化不明显。
表3 不同处理对高粱、大豆主要农艺性状的影响 |
| 处理 | 高粱 | 大豆 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 株高/cm | 穗长/cm | 穗下柄/cm | 茎粗/cm | 株高/cm | 底荚高度/cm | 主茎节数/个 | |
| A1 | 288.6 Aa | 27.7 De | 17.2 Aa | 1.21 Bc | 79.5 Aa | 19.4 Aa | 12.0 Bb |
| A2 | 275.9 Bb | 32.7 Bb | 14.7 BCbcd | 1.91 Aab | 69.4 Bb | 17.8 ABb | 13.6 Aa |
| A3 | 263.7 Cc | 35.2 Aa | 14.7 BCcd | 1.78 Ab | 66.7 BCbc | 17.0 Bbc | 13.7 Aa |
| A4 | 274.7 BCb | 31.0 BCcd | 15.7 Bb | 1.85 Aab | 59.5 Cd | 17.3 Bbc | 14.6 Aa |
| A5 | 280.7 ABab | 32.3 BCbc | 15.5 Bbc | 1.87 Aab | 61.5 BCcd | 16.4 Bc | 14.4 Aa |
| CK | 273.2 BCb | 30.5 Cd | 14.0 Cd | 1.93 Aa | 64.4 BCbcd | 17.8 ABb | 14.2 Aa |
| 平均值 | 276.1 | 31.6 | 15.3 | 1.76 | 66.8 | 17.6 | 13.8 |
2.3 不同处理对产量及产量构成因素的影响
由表4所示，不同处理对高粱产量的影响较大，其中，以A3产量最高，为4 413.0 kg/hm2，较CK增产7.8%，差异具有统计学意义（P<0.01）；A1产量最低，为3 915.0 kg/hm2，较CK减产4.4%，差异具有统计学意义（P<0.05）。各处理高粱穗粒重由大到小依次为A3（66.1 g）>A2（65.0 g）>A4（62.5 g）>A5（59.8 g）>CK（58.2 g）>A1（57.0 g）；千粒重由重到轻依次为A3（18.6 g）>A2（18.0 g）>CK（17.9 g）>A5（17.8 g）>A4（17.6 g）>A1（16.0 g）。不同处理对套作大豆产量的影响较大，其中，以A4产量最高，为1 881.0 kg/hm2，较CK增产12.3%，差异具有统计学意义（P<0.01）；以A1产量最低，为1 587.0 kg/hm2，较CK减产5.3%，差异具有统计学意义（P<0.05）。各处理大豆百粒重差异较小。按照试验期间两年高粱和大豆的市场平均价格计算经济总产值，各处理经济产值大小顺序依次为A3（5.29万元/hm2）>A4（5.16万元/hm2）>A2（5.08万元/hm2）>A5（5.01万元/hm2）>CK（4.86万元/hm2）>A1（4.63万元/hm2），以A3产值最高，为5.29万元/hm2，较CK产值高0.43万元/hm2；A1产值最低，为4.63万元/hm2，较CK产值低0.23万元/hm2。综合来看，减小高粱套作大豆株行间距会增加群体密度，其高粱和大豆产量有所降低，经济产值较低。
表4 不同处理对高粱、大豆产量及产量构成因素的影响 |
| 处理 | 高粱 | 大豆 | 经济产值/（万元/hm2） | ||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 穗粒重/g | 千粒重/g | 产量/ （kg/hm2） | 较K±/% | 单株有效荚数/个 | 单株粒数/粒 | 单株粒重/g | 百粒重/g | 产量/ （kg/hm2） | 较CK±/% | ||
| A1 | 57.0 Dd | 16.0 Cc | 3 915.0 Dd | -4.4 | 19.0 Ee | 40.3 Cc | 18.3 Cd | 23.5 Ab | 1 587.0 Cd | -5.3 | 4.63 |
| A2 | 65.0 ABa | 18.0 ABab | 4 261.5 ABb | 4.1 | 38.4 Bb | 69.8 Bb | 21.9 BCbc | 24.8 A a | 1 776.0 ABbc | 6.0 | 5.08 |
| A3 | 66.1 Aa | 18.6 Aa | 4 413.0 Aa | 7.8 | 42.3 Aa | 84.9 Aa | 27.5 Aa | 24.2 Aa | 1 831.5 Aab | 9.3 | 5.29 |
| A4 | 62.5 BCb | 17.6 Bb | 4 306.5 ABab | 5.2 | 34.2 Cc | 75.8 Bb | 24.5 ABabc | 24.5 Aa | 1 881.0 Aa | 12.3 | 5.16 |
| A5 | 59.8 CDc | 17.8 ABb | 4 191.0 BCbc | 2.3 | 30.2 Dd | 71.3 Bb | 25.0 ABab | 24.3 Aa | 1 767.0 ABbc | 5.5 | 5.01 |
| CK | 58.2 Dcd | 17.9 ABab | 4 095.0 CDc | 31.4 CDd | 73.9 Bb | 21.7 BCc | 24.5 Aa | 1 675.5 BCc | 4.86 | ||
| 平均值 | 61.4 | 17.7 | 4 197.0 | 32.6 | 69.3 | 23.2 | 24.3 | 1 753.0 | 5.01 | ||
|
3 结论与讨论
套作对高粱和大豆的生育期、主要农艺性状和产量及产量构成因素产生一定的影响，影响程度因各处理株行间距不同有较大差异[12-13]。本研究结果表明，高粱和大豆的株行间距越小，种植密度越大，会导致高粱抽穗期和扬花期提早，生育期缩短，株高和穗下柄长度有所增加，茎粗和穗长减小，产量下降明显；同时，套作大豆的生育期缩短，株高和底荚高度明显增加，产量有所下降。梁晓红等[3]、尹学伟等[4]研究指出，随着高粱大豆套作密度增加，群体内部互相竞争光照、温度、养分及生产空间，会导致产量降低，因此，合理株行间距配置是高粱大豆复合种植获得高效益的关键，本试验结果与此基本一致。本试验结果表明，高粱、夏大豆在2:2套作模式下，选择A3处理：高粱大豆带宽1.5 m，高粱种植密度9.0万株/hm2，大豆种植密度9.0万株/hm2，高粱行距50 cm，大豆行距40 cm，高粱窝距30 cm，大豆窝距30 cm，高粱大豆间距30 cm时，经济产值最高，为5.29万元/hm2。试验用高粱品种在该带状复合种植模式下，全生育期、株高和千粒重等与其栽培特征特性差异较小，穗粒数有所增加；大豆品种在该带状复合种植模式下，底荚高度和主茎节数与其栽培特征特性差异较小，全生育期有所延长，单株有效荚数和单株粒数增加，百粒重有所下降。综合来看，带状复合种植模式对宜糯红4号高粱品种和贡秋豆5号大豆品种的主要农艺性状影响较小，产量构成因素有所提高。本研究结果为相关地区大豆高粱带状复合种植技术推广应用提供参考。