甘薯糯玉米间作的产量及效益分析

于建伟 ,  崔福柱 ,  石丽婷 ,  段永红

山西农业科学 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (05) : 39 -44.

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山西农业科学 ›› 2025, Vol. 53 ›› Issue (05) : 39 -44. DOI: 10.26942/j.cnki.issn.1002-2481.2025.05.05
专题

甘薯糯玉米间作的产量及效益分析

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Analysis of Yield and Benefit of Sweet Potato and Waxy Maize Intercropping

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摘要

甘薯与糯玉米间作虽具提升土地利用率与产量的潜力,但其在山西中部的适应性与效益尚缺乏系统评估。为了探索甘薯糯玉米间作种植模式在山西中部地区的应用效果,以优质晋糯18号糯玉米与秦薯5号甘薯为试验材料,设置甘薯单作、糯玉米单作和甘薯糯玉米间作3种种植模式,系统比较不同模式下作物的生长特性、产量表现及经济效益。结果表明,在覆膜早播条件下,甘薯糯玉米间作模式有效抑制了糯玉米株高的过度生长,维持了生育后期的叶面积,提高了双穗率;同时,间作抑制了甘薯主蔓与总蔓长度的延伸,降低了徒长导致的产量损失风险。间作土地当量比(LER)为1.27,较单作模式表现出显著的产量优势。经济效益分析显示,间作总产值为11.39万元/hm²,显著高于糯玉米单作;间作纯收入为10.59万元/hm²,分别较甘薯单作与糯玉米单作提高1.20%和92.0%。产投比依次为甘薯糯玉米间作(14.3∶1.0)>甘薯单作(11.8∶1.0)>糯玉米单作(9.8∶1.0)。综上,覆膜条件下甘薯糯玉米间作模式在提升产量与经济效益方面效果良好,具备在山西中部地区推广应用的可行性。

Abstract

Intercropping sweet potato and waxy maize has the potential to improve land use efficiency and crop productivity; however, its adaptability and economic benefit in central Shanxi remain inadequately evaluated. To explore the application effect of intercropping mode of sweet potato and waxy maize in central Shanxi, in this study, a high-quality waxy maize cultivar Jinnuo 18 and a sweet potato cultivar Qinshu 5 were used as the experimental materials to establish three cropping modes: sweet potato monoculture, waxy maize monoculture, and sweet potato–waxy maize intercropping. Growth characteristics, yield performance, and economic benefits were systematically compared across these systems. The results showed that under film mulching and early sowing conditions, intercropping effectively reduced excessive plant height in waxy maize, maintained leaf area during the later growth stages, and increased the double-ear rate. Additionally, it suppressed excessive elongation of sweet potato main and total vines, thereby mitigating yield losses due to overgrowth. The intercropping system achieved a land equivalent ratio(LER) of 1.27, demonstrating a yield advantage over monoculture. Economic analysis indicated that the total output value was 113 900 yuan/ha, significantly higher than that of monocropping waxy maize; net income of intercropping was 105 900 yuan/ha, representing increases of 1.20% and 92.0% compared to sweet potato and waxy maize monocultures, respectively. The output-to-input ratio ranked as follows: intercropping(14.3∶1.0), sweet potato monoculture(11.8∶1.0), and waxy maize monoculture(9.8∶1.0). In conclusion, sweet potato–waxy maize intercropping under film mulching had excellent effect on enhancement of yield and economic benefit, and it possessed feasibility of promoting and applying in the central region of Shanxi.

Graphical abstract

关键词

糯玉米 / 甘薯 / 间作 / 效益 / 产量

Key words

waxy maize / sweet potato / intercropping / benefit / yield

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于建伟,崔福柱,石丽婷,段永红. 甘薯糯玉米间作的产量及效益分析[J]. 山西农业科学, 2025, 53(05): 39-44 DOI:10.26942/j.cnki.issn.1002-2481.2025.05.05

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甘薯为旋花科薯蓣属草质藤本,根系比较发达,茎蔓通常贴地生长,遮蔽性良好且对光照要求不严格,其不仅是重要的粮食作物与能源作物,还是饲料和工业原料[1-2],具有高产、高抗、适应性强等优良性状。另外,甘薯还具有抗癌、抗衰老等养生功效[3-5]。
糯玉米较普通玉米具有消化率高、营养价值丰富、适口性高、用途广泛等优点。目前,我国糯玉米种植面积已有约70万hm2[6]。随着社会的发展和经济水平的提高,人们对糯玉米的需求逐渐增加[7],为了满足人们的需求,糯玉米种植面积也将不断增加。
山西中部地区位于太行山与吕梁山之间的晋中盆地,光热资源相对充足,作物生产潜力强,适宜种植春玉米[8]与甘薯,是优质甘薯种植的黄金产区之一[9],但该地区80%左右土地皆为丘陵山地,因此,种植面积及单产提升受限。研究表明,甘薯玉米间作不仅可以充分利用时空生态位互补提高产量[10],还可以有效促进根系对土壤中养分的吸收利用及提高土壤中的有机质含量[11-13]。卢广远等[14]研究表明,玉米适当早播有利于玉米产量提高,促进甘薯生长发育。赵大伟等[15]研究表明,甘薯糯玉米间种模式中,甘薯栽种株距为30 cm时,增产效果最佳。肖富良等[16]研究表明,鲜食玉米绿豆按1∶1行比套种甘薯,产量与经济效益最佳。段成鼎等[17]和张丽光等[18]研究表明,覆膜种植不仅可以保持水分、抑制杂草,还可以有效提高作物产量。另外,糯玉米甘薯间作还可以有效防止水土流失,合理间作可以降低病虫害的发生率。
为了充分利用该地区丘陵山地资源,并大幅提升玉米和甘薯的产量,本研究选取优质糯玉米品种晋糯18号与甘薯品种秦薯5号为试验材料,在覆膜早播条件下对甘薯单作、糯玉米单作、甘薯糯玉米间作的产量与经济效益进行了研究,旨在探索甘薯糯玉米间作、单作不同种植模式在该地区的产量及效益表现,为该地区丘陵山地甘薯、糯玉米的高产高效种植及研究提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验地概况

试验在山西省晋中市太谷区山西农业大学(太谷校区)农学院大学生创新创业园区(112°34′E,37°25′N)进行。地处晋中盆地,海拔803 m,属温带大陆性气候,年平均气温11.2 ℃,≥10 ℃有效积温4 030.4 ℃,常年降水量约458 mm,无霜期约190 d,年平均日照时长约2 500 h[19]。

试验田的土壤为砂壤土,0~30 cm土层的土壤理化性质为:pH值8.07、全盐量0.04%、碱解氮75.90 mg/kg、有效磷16.40 mg/kg、速效钾243.00 mg/kg、有机质23.30 g/kg、全氮1.18 g/kg、全钾25.40 g/kg、全磷1.75 g/kg。

1.2 试验材料

供试材料秦薯5号由宝鸡市农业科学研究院与西北农林科技大学选育,晋糯18号由山西省农业科学院玉米研究所选育。

1.3 试验设计

试验采用单因素随机区组设计,设置糯玉米单作、甘薯单作、甘薯糯玉米间作(甘薯糯玉米比例为1∶1,即1行玉米1行甘薯间隔排列)共3个处理,3次重复,共9个处理,每个处理面积为32 m2(8 m×4 m)。

1.4 测定项目及方法

1.4.1 生育时期调查

从移栽开始,记录甘薯移栽、封垄、收获等时期。从出苗开始,记录糯玉米出苗、拔节、大喇叭口、抽雄、吐丝、灌浆、成熟等生育时期。

1.4.2 植株生长状态测定

甘薯移栽50 d后,每隔10 d对主蔓长、分枝数及单株总蔓长测定一次,直至收获[20]。糯玉米出苗后,每10 d对株高、叶面积、可见叶与展开叶面积测定一次,直至收获。

单叶叶面积(展开叶)=叶长×叶宽×0.75
单叶叶面积(未展开叶)=叶长×叶宽×0.5
叶面积指数(LAI)=单位面积总绿叶面积/占地面积

1.4.3 产量指标测定

在红薯收获时,测定产量并计算经济效益。在糯玉米成熟时,测定小区内穗长、穗粒数、鲜穗质量、干粒质量、双穗率、产量,并计算经济效益。其中,玉米果穗参照山西省鲜食玉米果穗分级标准DB14/T 867—2014进行分级[21]。

1.4.4 土地当量比及增产率测定

甘薯、糯玉米全部收获测产后,计算土地当量比(LER)和增产率。

LER=(间作甘薯产量/单作甘薯产量)+(间作糯玉米产量/单作糯玉米产量)
增产率=(LER-1)×100%
薯块干物质百分比=晒(烘)干后的薯块质量/薯块鲜质量×100%

1.5 数据分析

采用Microsoft Excel 2010进行数据处理并作图,采用IBM SPSS 26.0进行统计学分析。

2 结果与分析

2.1 甘薯糯玉米间作对甘薯、糯玉米农艺性状的影响

由图1可知,出苗后50 d时,株高不同处理间有差异显著(P<0.05),糯玉米单作株高显著高于间作株高(P<0.05);出苗后90 d时,糯玉米单作处理下糯玉米株高为225 cm,显著高于甘薯糯玉米间作处理下糯玉米株高(211 cm)(P<0.05)。表明甘薯糯玉米间作可以防止糯玉米过度旺长,增强植株抗倒伏能力。

由图2可知,甘薯栽后至50 d,甘薯主蔓长不同处理间无显著差异;甘薯栽后60~80 d,甘薯主蔓长不同处理之间有显著差异,单作显著高于间作(P<0.05),以甘薯栽后70 d为例,此时甘薯单作处理下甘薯主蔓长为133.0 cm,显著高于甘薯糯玉米间作处理(89.6 cm)(P<0.05),表明甘薯糯玉米间作可以防止甘薯过度旺长。

由图3可知,甘薯栽后至50 d,甘薯单株总蔓长不同处理间无显著差异;甘薯栽后60~80 d,甘薯单株总蔓长不同处理之间有显著差异,单作显著高于间作(P<0.05)。以甘薯栽后70 d为例,此时甘薯单作处理下甘薯单株总蔓长为800.0 cm,显著长于甘薯糯玉米间作处理(590.0 cm)(P<0.05),表明甘薯糯玉米间作可以防止甘薯过度旺长。

由图4可知,自糯玉米出苗后70 d时,单作和间作的叶面积指数间存在显著差异(P<0.05),糯玉米单作和甘薯糯玉米间作的叶面积指数均达到最大峰值,糯玉米单作的叶面积指数为3.85,显著高于甘薯糯玉米间作(3.54)(P<0.05);收获时(出苗后90 d),间作的叶面积指数为3.30,显著高于单作(2.93)(P<0.05),表明甘薯糯玉米间作有利于糯玉米灌浆期绿叶面积保持。

2.2 甘薯糯玉米间作对甘薯和糯玉米产量的影响

由表1可知,甘薯糯玉米间作与糯玉米单作在穗长、穗粒数、鲜穗质量、千粒质量方面无显著差异,说明甘薯糯玉米间作对糯玉米穗部性状无影响。甘薯糯玉米间作与糯玉米单作在产量与双穗率方面存在显著差异(P<0.05),甘薯糯玉米间作糯玉米产量为12.9 t/hm2,显著低于糯玉米单作产量(18.8 t/hm2);甘薯糯玉米间作的双穗率为70%,显著高于糯玉米单作的双穗率(25.6%)(P<0.05),较糯玉米单作增加173%,表明甘薯糯玉米间作有利于提高糯玉米双穗率,可以有效提高糯玉米单株产量。

由表2可知,甘薯糯玉米间作与甘薯单作在茎叶鲜质量、薯块鲜质量方面无显著差异,说明甘薯糯玉米间作对甘薯茎叶和薯块性状无影响。甘薯糯玉米间作与甘薯单作在产量与薯块干物质百分比方面存在显著差异(P<0.05),甘薯糯玉米间作的甘薯产量为20.8 t/hm2,显著低于甘薯单作(35.7 t/hm2),表明甘薯糯玉米间作会降低甘薯单位面积产量。

综上可知,甘薯糯玉米间作模式中糯玉米双穗率及单株产量高于糯玉米单作,甘薯单位面积产量低于甘薯单作;计算可得甘薯糯玉米间作处理土地当量比为1.27,表明间作具有产量优势。

2.3 不同种植模式下的经济效益分析

不同种植模式下经济效益分析如表3所示。

由表3可知,甘薯糯玉米间作、甘薯单作总产值与纯收入均与糯玉米单作存在极显著差异(P<0.01),甘薯糯玉米间作总产值为11.39万元/hm2,显著高于糯玉米单作,而略低于甘薯单作;产投比由大到小依次为:甘薯糯玉米间作(14.3∶1.0)>甘薯单作(11.8∶1.0)>糯玉米单作(9.8∶1.0)。甘薯糯玉米间作的纯收入为10.59万元/hm2,分别比甘薯单作(10.46 万元/hm2)和糯玉米单作(5.51万元/hm2)增加1.20%、92.00%。表明在山西中部地区在覆膜早播条件下,甘薯种植既可以进行单作,也可以进行甘薯糯玉米间作;糯玉米的种植模式优先选择甘薯糯玉米间作可以取得较好的经济收益。

3 结论与讨论

甘薯糯玉米间作模式在共生期对甘薯的地上部茎叶生长具有一定程度的抑制,使得甘薯糯玉米间作模式综合产量较甘薯单作模式低5.6%,与吴巧玉等[22]及王林等[23]研究结果一致。说明甘薯作为低位作物会受高位作物玉米的影响,产量降低。甘薯糯玉米间作糯玉米双穗率高于玉米单作,表明甘薯糯玉米间作有利于糯玉米双穗率增加。甘薯糯玉米间作模式中,糯玉米双穗率比糯玉米单作高出173%,甘薯单位面积产量低于甘薯单作,这与张德等[24]、肖关丽等[25]、孔玮琳等[26]的研究结果一致。说明在甘薯糯玉米间作模式中糯玉米处于种间竞争的优势一方,而甘薯处于劣势,这与张艳等[27]、王新华等[28-29]的研究结果一致。

本研究表明,相比于糯玉米单作,甘薯糯玉米间作不仅可以降低糯玉米株高,保持糯玉米生长后期叶面积,还可以有效提高糯玉米的双穗率;相比于甘薯单作,甘薯糯玉米间作有效抑制了甘薯主蔓长和单株总蔓长,避免了因徒长导致的产量损失。甘薯糯玉米间作的土地当量比为1.27,表现出明显的产量优势。经济效益分析发现,甘薯糯玉米间作总产值显著高于糯玉米单作,而略低于甘薯单作;产投比表现为甘薯糯玉米间作>甘薯单作>糯玉米单作。甘薯糯玉米间作的纯收入分别比甘薯单作和糯玉米单作增加1.20%、92.00%。因此,甘薯种植既可以进行单作也可以进行甘薯糯玉米间作;糯玉米的种植模式则优先选择甘薯糯玉米间作。

综上所述,覆膜条件下甘薯糯玉米间作,可以有效提高产量和经济效益,适宜在山西中部区域进行大面积推广应用。

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