间作是一种农业多样化实践，可以增强资源捕获和利用（Stomph等人，2020年）。许多研究表明，这种做法可以提高作物产量（Li等人，2023年），提高土壤肥力（Li等人，2021b年），并限制温室气体排放（Zhang等人，2024年），因此是农业集约化的一个非常有前景的方法。常见的模式是玉米（Zea mays L.）和大豆（Glycine max L.）的条带间作，这种模式通过时间和空间的互补性有效利用了光照（Li等人，2021a年）、水分（Ren等人，2016年）和养分资源（Dong等人，2025年）。这种互补作用使得土地生产力和资源利用效率高于单作，表现为土地当量比（LER）和肥料当量比大于一（Li等人，2020年，Li等人，2023年，Wu等人，2023年）。
玉米-大豆条带间作（MSSI）在提高大豆产量方面起着关键作用，目前是中国政府推广的核心农业技术（Wu等人，2023年，Liu和Yang，2024年）。然而，高秆玉米植株造成的显著遮荫在整个生长季节都会减少大豆冠层的光照，导致更高的倒伏风险和显著的大豆产量限制（Liu等人，2016年，Hussain等人，2019年）。在高播种密度下，玉米植株的竞争优势加剧了遮荫引起的压力，限制了系统生产力和产量稳定性（Ren等人，2016年，Li等人，2023年）。因此，在提高整个系统生产力和减轻大豆遮荫压力之间取得平衡成为优化玉米-大豆间作系统的一个重要挑战。
光照是调节植物生长和形态发生的关键环境因素（Zhu等人，2015年，Luo等人，2024年，Zhang等人，2025b年）。在MSSI系统中，光照截获和分布取决于播种密度、物种特性、行配置和间作布局（Stomph等人，2020年，Li等人，2023年，Liu和Yang，2024年）。增加播种密度已被证明可以提高单作系统的冠层光照捕获和谷物产量，并且可以改善间作性能（Yang等人，2022年，Li等人，2023年，Liu和Yang，2024年，Xiao等人，2025年）。然而，在较高播种密度下，玉米植株往往会长得更高，产生更重的遮荫，这会影响玉米和大豆的茎秆形态和生物力学特性，从而降低茎秆强度并加剧倒伏风险（Xue等人，2016年，Hussain等人，2019年，Xu等人，2020年）。
为了解决高秆玉米植株造成的遮荫问题，研究人员研究了空间配置和具有优化作物结构的杂交品种的应用。例如，选择叶片角度较小的紧凑型玉米品种（Raza等人，2021年）以及加大玉米和大豆条带之间的间距（Feng等人，2024年，Yang等人，2024年）已被证明可以改善大豆的光照透过率并促进机械化。另一方面，使用耐荫的大豆品种，这些品种具有较短的植株高度和更多的分枝，也可以帮助减少MSSI系统中的倒伏风险和产量损失（Liu等人，2016年，Hussain等人，2019年，Xu等人，2020年，Luo等人，2024年）。传统的高秆玉米杂交品种通常会在相邻的大豆行上产生密集的遮荫，从而限制光照可用性（Li等人，2021a年），加速叶片衰老（Fan等人，2025年）并降低光合作用能力（Kou等人，2025年，Zhang等人，2025a年）。这种遮荫对大豆生长有显著影响，尤其是在对光照敏感的生殖阶段（Luo等人，2024年）。最近的育种工作成功培育出了具有与传统品种相当紧凑冠层的矮秆玉米杂交品种（Kosola等人，2023年）。这些杂交品种可以在不增加倒伏风险的情况下实现更高的播种密度（Stubbs等人，2023年）。在MSSI系统中，这种结构创新不仅可以减轻大豆的遮荫压力，还可以通过允许更密集的播种来提高单位面积的玉米产量，从而提高整个系统的生产力和产量稳定性。
矮秆玉米杂交品种（如AD268）的最新开发和商业化标志着植物结构的重大进步，这与绿色革命期间矮化基因对小麦和水稻品种的变革性影响类似（Stubbs等人，2023年，Xiao等人，2025年）。尽管它们在单作系统中的潜力日益受到认可，但其在间作系统中的应用仍很大程度上尚未探索。具体来说，尚不清楚密集种植的矮秆玉米基因型引入会对MSSI系统内的关键农业生态相互作用产生何种影响。在这项研究中，我们采用了完全加性设计，即玉米和大豆每单位总面积的总体植株数量与其各自的单作情况相同。本研究的主要目的是探讨在高播种密度下矮秆玉米杂交品种对系统光照环境、生长动态、干物质分配和两种伴生物种的倒伏风险以及整个系统生产力的影响。阐明这些基本过程对于确定这种新的种植配置是否可以有效缓解间作中玉米产量与大豆遮荫之间的权衡至关重要，从而为更高效和稳定的集约化铺平道路。
