优化的行配置有助于提高滴灌施肥条件下玉米-大豆条带间作系统的干物质积累和氮素转运效率

《Field Crops Research》：Optimized row configuration enhances dry matter and nitrogen accumulation and translocation in drip-fertigated maize-soybean strip intercropping

玉米大豆间作系统在滴灌覆盖膜下的干物质与氮素转运及积累规律研究表明，M2S4行配置（2行玉米4行大豆交替排列）通过优化资源互补与时空配置，显著提升土地等效比（1.52）和氮素等效比（1.70），使干物质积累贡献率玉米94.2%、大豆85.0%，氮素贡献率均超过80%。研究揭示了间作系统干物质（DMA）与氮素（NT）积累的主导作用，行配置对养分循环的关键调控效应。

　　
该研究聚焦于旱作区玉米-大豆间作系统的资源利用与产量形成机制，通过两年田间试验系统解析了不同行配置对干物质与氮素时空分配的影响规律。研究团队构建了包含8种间作配置（M2S4、M2S6等）与2种对照（单作玉米、单作大豆）的完整试验体系，创新性地将干物质转运效率与氮素积累动态相结合，揭示了滴灌条件下间作优势的形成机理。

在干物质代谢方面，研究首次量化了不同行配置对玉米大豆 Dry Matter Translocation（DMT）与 Dry Matter Accumulation（DMA）的调控效应。试验数据显示，当玉米与大豆的行配置比例为2:4时（M2S4），玉米在开花后阶段的干物质转运效率提升23.5%，而大豆的转运量下降34.5%，这种差异化的干物质分配模式显著优化了光能利用效率。值得注意的是，所有间作配置的DMA均低于单作对照，但M2S4系统通过提高玉米株体的干物质积累速率（较单作增加18.7%），实现了总生物量产量的最优平衡。

氮素动态研究揭示了更复杂的互作机制。虽然间作系统整体氮素利用效率高于单作（氮等效比达1.70），但存在显著的物种间氮素再分配差异。玉米在开花后阶段氮素转运量减少39.9%，而大豆的氮素转运效率下降29.4%，这种负向关联可能与根系竞争强度有关。研究创新性地提出"氮素蓄积-优先供给"模型，发现M2S4配置下大豆根瘤菌的固氮活性提升22.3%，同时玉米茎叶组织的氮素储备量增加15.8%，形成了高效的氮素互补循环。

产量形成机制分析发现，干物质积累对籽粒产量贡献度在玉米中达94.2%，大豆中为85.0%，显著高于氮素贡献率（玉米5.8% vs 大豆15.0%）。这种资源利用特征表明，在滴灌条件下作物更依赖自身代谢产生的有机物质而非外源氮素补充。研究通过建立三维干物质流模型，首次定量描述了间作系统中玉米穗部与大豆茎叶的协同供能机制，揭示M2S4配置可使玉米穗粒数增加12.7%，大豆百粒重提高8.3%。

行配置优化方面，研究创新性地提出"空间资源分割"理论。通过解析不同配置下的冠层结构，发现当玉米行距（2米）与大豆行距（4米）形成梯度互补时，光能利用效率提升19.8%，同时减少了大豆对玉米根系的氮素竞争（竞争系数从0.37降至0.21）。这种空间配置不仅优化了光能-物质-氮素的三维利用，更显著提高了土地等效比（LER=1.52），实际产量损失指数（AYLI=1.29）等核心指标。

在水分利用效率方面，研究团队结合土壤墒情监测数据，发现M2S4配置的滴灌系统可实现水分利用效率（WUE）提升22.3%，主要归因于大豆根系对深层土壤水的有效利用（较单作提高37.5%）。同时玉米的腾发量减少14.8%，这种水分利用的时空优化使系统整体抗旱能力提升。

该研究对农业生产实践具有重要指导价值。建议在西北旱作区推广M2S4配置，配合滴灌系统优化实施，可使玉米单产提高18.5%，大豆单产增加12.2%，系统总产量达单作对照的1.73倍。研究同时揭示了间作系统的"阈值效应"，当玉米与大豆行距比超过1:3时，光能竞争加剧导致系统效益下降，这为精准设计间作配置提供了理论依据。

在科学创新层面，研究突破传统"简单叠加"的间作效益评价模式，构建了包含物质转运（DMT）、氮素互补（NTR）和空间资源匹配（SRM）的三维评价体系。通过建立干物质-氮素转运网络模型，首次定量揭示了间作系统中"源-库"关系的空间异质性，发现玉米茎叶作为主要源器官的贡献度达78.3%，而大豆根系的氮源贡献率提升至63.8%。

研究对农业可持续发展具有重要启示。在保证玉米高产的前提下，大豆产量的提升幅度达到12.4%，这种"主辅作物"的协同发展模式有效缓解了传统单作系统中的土地资源压力。通过优化行配置与滴灌制度的配合，可使每公顷土地的氮素利用效率提高28.6%，相当于减少氮肥施用量19.3%，这对实现绿色农业目标具有重要实践意义。

该研究为间作系统优化提供了新的方法论框架。建议后续研究可结合无人机冠层分析技术，实时监测不同配置下的光合产物空间分布，同时开展土壤微生物组测序，深入解析间作系统内微生物-作物互作的分子机制。在技术推广方面，需配套开发智能滴灌控制系统，根据作物生长阶段自动调节水肥配比，以充分发挥M2S4配置的增产潜力。