东爪哇热带气候下玉米-大豆-绿豆间作系统的土地利用率优化研究

研究人员针对热带地区同步播种的玉米(Zea mays L.)-大豆(Glycine max L.)间作系统在充足水肥条件下土地利用率(LER)不足的问题，通过4个生长季的田间试验，比较了替代式(2:4)、窄宽行(2:4)和添加式(2:4:2/2:6)三种配置。发现添加式间作平均LER达1.10，显著高于替代式(0.93)，其中窄宽行设计可提升大豆产量且不影响玉米产量，而添加绿豆(Vigna radiata L.)的效果逊于大豆。该研究为热带地区资源充足条件下的间作系统优化提供了实证依据。

　　

在热带农业系统中，玉米-大豆间作被认为能提高土地和资源利用效率，但现有研究多聚焦于温带地区或资源受限环境。东爪哇作为典型热带低纬度地区(7.80°S)，其高太阳辐射和全年三季轮作制度(包括两季水稻)对间作系统提出了独特挑战。尤其当采用同步播种且施用推荐量肥料(玉米N 16.1 g m^-2，大豆N 2.3 g m^-2)时，传统2:4替代式间作是否仍具优势成为关键科学问题。

印度尼西亚农业部Muneng试验站(Instalasi Penelitian dan Pengkajian Teknologi Pertanian/IP2TP)的研究团队通过2022-2023年四个生长季的田间试验，系统比较了三种创新配置：常规替代式(2:4)、窄宽行替代式(缩小玉米行距至20cm以增加大豆受光)以及添加式(在窄宽行间隙添加绿豆或额外大豆行)。研究采用随机区组设计，监测了作物产量、生物量和LER等指标，论文发表在《Field Crops Research》。

关键技术方法包括：(1)设置7种处理组合(含两个大豆品种Grobogan和OSOYA)；(2)采用边际均值分析和Fisher's LSD检验；(3)通过行位特异性收获量化边界效应；(4)基于相对密度理论计算预期pLER(部分土地当量比)。

3.1 Yield
窄宽行配置使大豆产量提升14%(742 vs 651 kg ha^-1)，玉米仅减产7%。添加式系统中，2:6大豆配置使大豆单产达1191 kg ha^-1(OSOYA品种)，显著高于2:4:2绿豆系统的686 kg ha^-1。

3.2 Land use efficiency
添加式间作LER显著高于替代式(1.16±0.04 vs 0.89-0.97)，主要源于额外豆类行的贡献。但绿豆pLER(0.15±0.01)低于预期值0.18，显示其与玉米的兼容性较差。

3.3 Border row effects
窄宽行设计消除了常规间作中边界行的减产效应，证明调整空间配置可缓解种间竞争。在2:6系统中，邻近大豆行的产量甚至超过绿豆添加系统的相同行位。

4. Discussion
该研究首次在热带充足资源条件下验证了同步播种间作的局限性：替代式系统LER≈1，远低于非洲研究中报道的1.3-1.5，这与高氮输入(16.1 g m^-2)削弱互补效应有关。创新性发现包括：(1)窄宽行设计对同步播种同样有效，且玉米减产幅度(7%)小于中国四川的13-18%；(2)新品种OSOYA虽单产高，但间作适应性反而不及其亲本Grobogan；(3)大豆-绿豆组合存在未知拮抗机制。

研究为热带集约化农业提供了重要实践指导：在全年三季轮作体系中，采用窄宽行添加式间作(如2:6大豆配置)可实现LER>1.1，既保持系统多样性又不牺牲年产量。未来需重点解析豆类组合的互作机制，并评估长期种植对土壤有机质的影响。这些发现对应对气候变化下的粮食安全挑战具有战略意义。