该研究由四川农业大学农学院/农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室/四川省作物带状复合种植工程技术研究中心的程彬、刘卫国、王莉、许梅、覃思思、卢俊吉、高阳、李淑贤、Ali Raza、张熠、Irshan Ahmad及成都大美种业有限责任公司的敬树忠、刘然金、杨文钰等人共同完成，发表于《中国农业科学》（Scientia Agricultura Sinica）2021年第54卷第19期。研究基于国家重点研发计划等项目支持，针对玉米-大豆带状间作体系中低位作物大豆受高位作物玉米遮荫及自身群体密度增加导致的光环境恶化问题，系统探讨了种植密度对间作大豆光合特性、产量形成及茎秆抗倒能力的影响，旨在为寡日照地区构建合理群体密度提供理论依据。

从学术背景来看，西南地区多山地丘陵，光照资源相对不足，玉米-大豆带状间作虽能提高土地利用率与系统光能利用效率，但大豆生长中后期常遭受玉米遮荫和自身群体自荫的双重胁迫，导致植株徒长、茎秆纤细、易倒伏并最终减产。已有研究多聚焦于前期遮荫后期不遮荫的套作体系，而针对前期不遮荫后期遮荫的带状间作体系下密度效应研究相对较少。因此，作者提出科学问题：不同种植密度如何影响间作大豆冠层光环境、叶片光合能力、干物质分配及抗倒性，并以何种密度实现产量与抗倒的平衡。

试验于2019—2020年在四川农业大学崇州试验基地进行，采用双因素随机区组设计。主因素为种植方式，设玉米-大豆带状间作和大豆带状单作两个水平；副因素为大豆种植密度，设17株/m²（PD1）、20株/m²（PD2）和25株/m²（PD3）三个梯度。供试材料为春大豆品种川豆-16和半紧凑型春玉米品种正红-505。间作体系带宽2 m，包含2行玉米和2行大豆，玉米行距40 cm，大豆行距40 cm，玉米带与大豆带间距60 cm。玉米密度固定为50株/m²，大豆通过穴距12 cm、10 cm和8 cm实现三个密度处理。单作体系作为对照，大豆株行距与间作保持一致，但带间不种玉米。试验共6个处理，每处理3次重复，每重复种3带。测定项目包括大豆群体冠层的光合有效辐射（PAR）和叶面积指数（LAI），测定时间从播种后35天开始，每14天一次直至收获；初花期测定叶片净光合速率（Pn）、气孔导度（Gs）、胞间CO₂浓度（Ci）、蒸腾速率（Tr）及叶绿素含量；动态监测田间倒伏率、株高、茎粗、茎秆抗折力、地上部干物质积累；成熟期调查单株有效荚数、无效荚数、分枝数及产量。统计分析采用Microsoft Excel 2019进行数据整理，Origin Pro 2020b进行双因素方差分析，采用Fisher LSD法比较处理间差异。

研究结果首先显示，间作显著改变了大豆冠层光环境。随生育进程推进，冠层内部PAR呈先降低后增加趋势，且随密度增加而下降；LAI则先增加后降低，密度越高LAI越大。间作下PAR和LAI的峰值出现时间均早于单作，表明玉米遮荫缩短了大豆生育期。播种后第63天即大豆始花期，间作PD1、PD2、PD3处理的PAR较单作分别减少11.3%、16.7%和21.8%；LAI分别减少75.8%、45.9%和30.2%。间作内部比较发现，PD1和PD2处理的PAR较PD3分别高45.4%和24.8%，LAI则分别低12.4%和6.3%。这说明高密度加剧了群体自荫程度，进一步削弱到达冠层内部的光能。

在光合特性方面，间作显著降低了大豆叶片Pn、Gs和Tr，而提高了Ci。间作PD1和PD2处理的Pn较PD3分别增加46.1%和12.3%，Gs分别增加73.4%和47.4%，Tr分别增加71.4%和19.8%，Ci分别降低53.7%和23.2%。叶绿素含量则相反，间作显著高于单作，且随密度增加而增加。间作PD1和PD2的叶绿素总含量（Chl a+b）较PD3分别减少26.51%和14.22%，叶绿素a/b比值分别增加7.2%和1.3%。这说明间作弱光环境诱导大豆通过提高叶绿素b含量来增强对蓝紫光的捕获能力，但高密度下过度遮荫仍导致光合底物CO₂供应受限，Pn下降。

在形态发育与抗倒性方面，间作大豆株高显著增加，茎粗、茎秆抗折力、主茎干重和叶片干重均显著低于单作，且随密度增加而恶化。间作PD1和PD2处理的株高较PD3分别降低14.3%和8.6%，茎粗分别增加12.4%和7.3%，茎秆抗折力分别提高36.4%和17.4%，主茎干重分别增加35.5%和18.4%，叶片干重分别增加87.8%和24.2%。田间倒伏率动态监测表明，PD2和PD3处理在播种后35天即出现倒伏，PD1处理则推迟至49天后才出现。至播种后91天，PD1和PD2处理的田间倒伏率较PD3分别降低50.3%和19.3%。茎叶干物质比（S:L）随密度增加而增加，表明弱光条件下光合产物更多向茎秆运输以支持伸长生长，但这并未增强茎秆机械强度，反而因茎粗降低和抗折力下降导致倒伏风险增大。

产量及构成方面，间作显著降低大豆单株有效荚数、分枝数和产量，增加单株无效荚数。间作PD1和PD2处理的有效荚数较PD3分别增加53.2%和27.2%，无效荚数分别降低53.2%和27.2%，分枝数分别增加270.4%和140.9%。产量表现上，间作模式为PD2＞PD1＞PD3，单作模式为PD2＞PD3＞PD1。PD2在间作下实现了群体数量与个体生产力的最优平衡，产量最高。相关性分析显示，田间倒伏率与PAR、Pn、茎秆抗折力、S:L、分枝数及有效荚数呈显著负相关，与株高、LAI和无效荚数呈显著正相关。这一结果揭示了光环境恶化通过削弱光合能力、改变干物质分配格局、降低茎秆机械强度最终驱动倒伏和减产的内在逻辑。

研究的结论指出，在玉米-大豆带状间作模式下，20株/m²（PD2）是适宜密度。该密度下群体冠层内部光环境相对改善，单株光合能力和茎秆抗折力维持较高水平，田间倒伏率较低，光合产物积累充足，最终产量最高。17株/m²（PD1）虽然光环境最好、倒伏率最低，但因群体数量不足导致产量低于PD2；25株/m²（PD3）虽然群体数量大，但光环境严重恶化，倒伏率高，单株生产力大幅下降，产量最低。

本研究的主要亮点在于：其一，聚焦于前期不遮荫后期遮荫的带状间作体系，弥补了以往多关注套作体系的研究空白；其二，将冠层光环境、叶片光合生理、茎秆机械强度、干物质分配和产量形成纳入同一分析框架，揭示了密度通过光环境调控倒伏和产量的机制；其三，明确了寡日照地区玉米-大豆带状间作中大豆的适宜密度为20株/m²，具有直接的生产指导价值。该研究为西南地区间作大豆合理密植提供了理论依据和可操作的技术参数。