辽西半干旱区玉米大豆间作对作物产量及水分利用的影响

为探明玉米大豆间作的作物增产、土地生产力提升和水分高效利用机理,优化辽西半干旱区适宜的玉米大豆间作模式,于2018−2019年在国家农业环境阜新观测实验站,采用田间定位试验方法,设置了玉米大豆间作2行﹕2行（M2S2）、4行﹕4行（M4S4）、6行﹕6行（M6S6）,玉米单作（M）和大豆单作（S）5种种植模式,研究玉米大豆间作对作物产量、土地生产力、土壤水分空间分布及水分利用效率的影响。结果表明,5种单、间作模式作物总产量表现为M＞M6S6＞M4S4＞M2S2＞S,间作模式中作物对总产量的贡献率表现为玉米＞大豆,玉米贡献率为79.0%～87.3%,大豆贡献率为12.7%～21.0%;M6S6和M4S4间作模式土地当量比（LER）分别为1.13～1.19和1.06～1.07,均具有间作产量优势,其中M6S6间作优势最强;M2S2间作模式土地当量比（LER）小于1,表现为间作劣势;土壤水分空间分布结果表明,0−50cm土层间作玉米与大豆存在水分竞争,60−100cm土层玉米和大豆存在水分互补;3种间作模式均提高了单位面积的玉米水分利用效率,除M6S6间作模式外,M4S4和M2S2间作模式均降低了大豆水分利用效率;M6S6和M4S4间作模式水分当量比（WER）分别为1.18～1.21和1.05～1.06,水分生产力提高5%～21%,均具有间作水分利用优势,其中M6S6间作优势最强,M2S2间作模式水分当量比（WER）为0.99～1.01,间作水分利用优势不显著。综合分析认为,玉米大豆间作模式中M6S6间作产量优势和水分利用优势最强,能够显著提高农田土地生产力和水分利用效率,在辽西半干旱区农业生产中具有更好的应用价值。     

谷子播期对谷子/花生间作系统生产力的影响

间作作物的播期会影响其共生期,进而影响作物生产力和种间相互作用。为探究谷子(Setaria italic L. Beauv)播期对谷子/花生(Arachis hypogaea L.)间作系统生产力的影响,以谷子金选6号和花生大花生606为试验材料,固定花生播期为5月15日,谷子从5月15日至6月9日每5天播种1期,共设置6个播期处理(S1~S6)。通过对单间作系统中作物产量、产量构成因素等指标的测定,分析不同谷子播期条件下谷子/花生间作的作物产量、系统生产力、种间竞争力的变化。结果表明,随着谷子播期的推迟,间作系统中谷子和花生的产量均表现为先升高后降低的趋势,5月25日播种时(S3)谷子产量(4.07 t·hm^-2)和土地当量比(LER=1.24)最大,5月30日播种时(S4)花生产量(2.51 t·hm^-2)、间作总产值(4.64万元·hm^-2)和间作系统生产力(SP=2.93 t·hm^-2)最大;谷子/花生间作系统的实际产量损失大于0,具有产量优势。谷子的侵占力大于0、竞争比率大于1,花生的侵占力小于0、竞争比率小于1,间作系统中的谷子是竞争优势作物,对资源的竞争能力高于花生且受谷子播期影响较大。相关性分析及通径分析发现,在间作系统中,谷子产量与穗长呈显著正相关,与穗粗、穗重、穗粒重呈正相关,且穗长对谷子产量的贡献作用最大。本研究结果对谷子/花生间作实践具有指导意义。     

春小麦与玉米、向日葵间作套种对土壤水分的影响

在河套灌区以春小麦、玉米、向日葵单作为对照,测定并分析了春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种作物生长季0—120cm土层土壤水分及作物产量。结果表明,春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种生长季的土壤水分蒸散强度为双峰曲线,春小麦、玉米、向日葵单作为单峰曲线。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种的土壤水分蒸散量高于春小麦、玉米、向日葵单作。春小麦/玉米、春小麦/向日葵间作套种提高了作物产量,提高了土地当量比,但降低了作物生长期、作物生长季及灌溉水的水分利用效率和水分当量比。建议河套灌区减少间作套种面积,或间作套种时在不同作物之间修建土埂隔挡,根据不同作物对水分的需求分别灌溉。     

向日葵和马铃薯间作模式的生产力及水分利用

本研究通过对不同间作模式中作物水分吸收和利用的分析比较,探讨间作提高产量的机理,提出适合当地生态环境的最优间作模式,并提供一定理论依据。于2009年和2010年在内蒙古武川进行了大田试验,研究马铃薯/向日葵不同间作模式水分吸收和利用,结果表明,马铃薯/向日葵2种间作模式:2行马铃薯:2行向日葵(2P:2S)和4行马铃薯:4行向日葵(4P:4S)的土地当量比LER为1.2～1.3,都具有较强的间作产量优势。其中,4P:4S间作体系2年平均的LER为1.26,间作优势最大。4P:4S间作马铃薯的农田蒸散量ET与单作马铃薯的ET相比差异不显著。单作向日葵和间作向日葵的农田蒸散量ET无显著差异。虽然,2P:2S间作模式和4P:4S间作模式的马铃薯水分利用效率WUE比单作分别降低了81%和66%,但2种间作模式下向日葵的水分利用效率与单作相当。因此,在马铃薯和向日葵间作模式中,整体的水分利用效率提高了,水分当量比WER在1.2～1.3,其中4P:4S间作系统的水分当量比2a均为1.3,说明该体系具有显著的水分利用优势。综合分析认为,马铃薯/向日葵间作特别是4P:4S间作模式有利于提高土地生产力和农田水分的利用效率,在可持续雨养农业发展中具有很好的应用价值。     

根系互作对谷子和花生间作体系根际微生物碳代谢的影响

间作系统因其产量优势及生态功能在全世界都广泛应用,尤其是禾本科与豆科作物的优势组合,但该间作体系中作物根系互作对碳代谢特性的影响尚不明确。通过2年田间试验结合盆栽模拟根系分隔(根系无互作;根系部分互作;根系完全互作)方法,采用Biolog技术研究了不同种植模式对谷子和花生籽粒产量、土地生产力及土壤微生物碳源利用特征的影响。2017～2018年田间试验结果表明,2种间作模式下土地当量比(LER)均大于1,尤其是谷子-花生2∶2模式LER于2018年达到1.36,表明禾本科作物谷子与豆科作物花生体系是具有产量优势的间作系统。室内盆栽研究结果表明,间作模式下谷子的生物量与产量分别增加了49.0%和92.6%,花生则增加了11.1%和44.6%,谷子与花生的收获指数(HI)也显著增加。与完全分隔无根系互作相比,根系互作促进了根际微生物碳源利用效率,谷子与花生根际微生物对31种碳源平均利用率分别增加了19.6%和72.2%。土壤微生物对6大碳源种类的平均利用以糖类和氨基酸类为主,对酚酸类利用率最低。主成分分析结果表明,间作与部分间作花生对根际土壤碳源利用率显著高于谷子与花生单作,而单作花生对碳源利用率最低。Shannon指数和Simpson指数研究结果表明,间作提高了土壤群落微生物多样性和均匀度。禾本科作物谷子与豆科作物花生间作体系通过根系互作提高了生物量积累,促进了地下部根际微生物对底物碳源利用,增强了微生物群落结构多样性,这对深入解读地下根系互作驱动的间作体系优势互补机理具有重要意义。     

玉米‖甘蓝间作对土壤水分时空分布及水分利用效率的影响

为探讨作物间作的高效用水机制,在寿阳旱地农业试验站,开展了不同行比的玉米与甘蓝间作试验。结果表明,(1)玉米‖甘蓝间作生长季节的耗水量均低于玉米单作而高于甘蓝单作,从而使作物生长中后期的土壤水分以玉米单作最低,甘蓝单作最高,间作居中。对间作而言,土壤水分具有随着玉米行数减少(或甘蓝行数增加)而增加的趋势。(2)在作物生长季节中后期,各处理的土壤水分等值线出现明显的分异规律,表现为玉米单作最深,甘蓝单作最浅,玉米‖甘蓝间作居中。8月中旬以前,玉米日均耗水量高于甘蓝,之后则相反,表明玉米‖甘蓝间作通过两种作物对水分需求在时间和垂直分布上的互补性,实现对水资源的高效利用。(3)玉米‖甘蓝间作提高了玉米相对产量,但不同程度地抑制了甘蓝生长,且这种抑制作用随着甘蓝行数的增加而减弱,直至消失。当间作的甘蓝带≥4行(240cm)时,即≥1倍玉米高度(220cm)时,间作群体的玉米和甘蓝的产量、产值和水分生产效益均高于单作。因此,甘蓝带≥1倍玉米高度的玉米和甘蓝间作是较理想的种植模式。     

晋西黄土区幼龄苹果+花生间作地土壤水分的时空分布特征

选取晋西黄土区具有典型代表性的幼龄苹果(Malus pumila)+花生(Arachis hypogaea)间作地作为研究对象,在花生生长季的不同时间对苹果+花生间作地和对照花生单作地的土壤水分进行定位监测,研究苹果+花生间作系统间作界面上土壤水分的时空分布特征和水分效应,及其对花生生长状况和产量的影响。结果表明:1)间作地土壤平均水分含量生长季逐月变化显著,水分耗用最大的时间为7月;2)在垂直方向上,土壤含水量随着土壤深度的增加而增加,在水平方向上,土壤含水量最低值出现在距离果树行最近的区域,并随着与树行距离的增加而增加;3)间作地种间土壤水分耗用量最大的区域为靠近苹果树的表层土壤;4)在当前树龄下,苹果+花生间作系统相对于花生单作土壤水分在整体上表现为负效应,对花生的产量产生了不利的影响,并限制了果农间作系统生态效益和经济效益的进一步提高。建议采取适当的调控和管理措施缓解种间水分竞争并提高花生的产量。     

低丘红壤花生南酸枣间作系统研究III.土壤水分

红壤水分含量随土壤深度而增加为农林间作的水分协同利用提供了可能。但土壤水分动态结果表明农林间作不会改善表层土壤水分状况。南酸枣在干旱季节主要通过吸收深层次土壤水分，与间作花生对表层土壤水分的竞争也不剧烈。与单作南酸枣相比，间作系统中南酸枣种植带土壤水分含量较低。这表明农林间作对土壤水分的影响不是促进间作南酸枣生长、抑制间作花生生长的主要原因。     

聚丙烯酰胺对干旱半干旱区不同作物水分利用及产值的影响

为了在半干旱区和干旱区农业生产中推广应用聚丙烯酰胺(polyacrylamide,PAM),在半干旱区选择了西瓜、马铃薯、玉米和谷子,在干旱区选择了春小麦、向日葵、玉米和番茄,以不施PAM为对照,测定PAM对不同作物产量、产值、水分利用效率和水分生产率的影响。结果表明半干旱区西瓜、马铃薯、玉米和谷子的产量分别提高了36.76%、24.83%、20.20%和13.16%,产值提高了36.32%,23.04%,9.37%,10.18%,水分利用效率提高了30.15%,18.83%,13.42%和6.24%,水分生产率提高了30.57%,22.97%,16.79%和11.66%。干旱区春小麦、向日葵、玉米、番茄的产量分别提高了18.56%,12.82%,13.65%和16.54%,产值提高了12.78%,10.70%,9.53%和14.71%,水分利用效率提高了13.49%,17.03%,12.96%和25.12%,水分生产率提高了16.14%,11.62%,11.79%和14.85%。干旱区春小麦的增产率和增值率虽然高于向日葵,但增产值却极显著低于向日葵。建议半干旱区应用PAM应优先选择西瓜和马铃薯,干旱区应优先选择番茄和向日葵。     

光照亏缺对橡胶-作物农林复合系统中作物生产力的影响

为探明农林复合系统中光照亏缺对不同间作作物生产力的影响,以橡胶-豆薯和橡胶-花生农林复合模式为研究对象,测定光照强度、作物生物量、光合生理等指标,研究光照亏缺对不同喜光间作作物生产力的影响及可能的影响因素。结果表明,复合系统中间作区域的光照强度日变化呈单峰型,间作区域平均光照强度为裸地对照的51.3%～59.0%。间作作物的产量显著低于相应单作处理(P0.05);间作豆薯产量可达22.9 t×hm~(-2),为单作处理的85.3%;而间作花生产量仅为单作处理的39.2%。光照亏缺环境对间作豆薯和花生不同位置叶片的RuBisCO活性没有显著影响,但显著提高叶绿素(特别是叶绿素b)含量,降低类胡萝卜素含量(P0.05),其光合能力亦低于相应单作处理。复合系统中间作豆薯叶面积高于单作豆薯,而间作花生叶面积则较单作花生显著降低59.1%～88.4%(P0.05)。综上所述,豆薯比花生更适合在橡胶-作物农林复合系统中进行间作,间作豆薯应该是通过维持较高的叶面积来捕获光能并制造更多的光合产物,从而维持相对较高的生产力。     

交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理生态特性的影响

为探明交替灌溉对小麦/蚕豆间作系统作物生理状况和生长发育的影响,揭示交替灌溉的节水机理,以小麦、蚕豆为材料,采用根箱试验,设置交替灌溉(A)、传统灌溉(T)2种灌溉方式和单作小麦(SW)、单作蚕豆(SF)、小麦间作蚕豆(IWF)3种种植模式,于2008年3—11月在甘肃农业大学网室系统研究了交替灌溉对小麦/蚕豆间作作物叶片水分生理和生物量分配的影响。结果表明:1)与传统灌溉相比,交替灌溉条件下间作小麦、间作蚕豆叶片的叶绿素含量增加,叶片相对含水量、叶水势等水分生理指标减小;不同灌溉方式间小麦间作蚕豆生理特性差异不显著。不同种植模式之间,间作显著增加了小麦和蚕豆叶片的叶绿素含量、叶片相对含水量和叶水势。2)交替灌溉小麦间作蚕豆在保持光合速率基本不变的情况下,蒸腾速率、气孔导度降低,与传统灌溉相比,交替灌溉间作小麦蒸腾速率、气孔导度分别降低了10.99%、20.99%,间作蚕豆分别降低6.66%、11.63%。3)与传统灌溉相比,交替灌溉降低了作物的地上部干物质量,增加了根冠比,其中交替灌溉间作小麦和间作蚕豆的根冠比分别较传统灌溉提高14.47%和18.18%。4)间作有利于作物产量的提高,交替灌溉和常规灌溉间作小麦的收获指数分别较相应单作增加8.68%和2.72%,间作蚕豆分别较相应单作处理增加4.78%和5.23%。可见,对小麦间作蚕豆实行交替灌溉,可以调节光合产物在根冠间的分配,优化根冠比,是一种切实可行的灌溉方式。     

轮间作系统对烤烟产量、品质和土壤养分的影响

选择贵州省黔南烟区有代表性的植烟土壤,采用烤烟单作和间作（烤烟∥红薯和烤烟∥花生）,并在同一地块上实施年内间作,年间就地轮作的新型种植系统,连续6年研究了该系统对烟叶产量、品质和土壤养分的影响。结果表明:年内间作,年间就地轮作系统单位面积烟叶产量和产值连续六年显著高于烤烟单作,产量和产值平均提高11.3%和20.4%,作物总产值显著提高,并显著降低青枯病发病率约11.0%,烟叶化学成分含量适中,比例协调。年内间作,年间就地轮作系统种植6年后对土壤全量养分无显著影响,但显著改善土壤有效养分含量,适时保证养分供应,与烤烟单作系统相比,更能保持适宜的土壤有效养分比例,促进烤烟均衡吸收养分。因此,年内间作,年间就地轮作系统有利于减轻烤烟连作障碍,是值得推广的新型烤烟种植系统。     

减氮对华南地区甜玉米大豆间作系统产量稳定性的影响

在广东省广州市华南农业大学试验中心,通过大田定位试验（2013年秋-2017年秋5年9季）对比了两种施氮水平[减量施氮（300 kg·hm^-2,N1）和常规施氮（360 kg·hm^-2,N2）]、4种种植模式[甜玉米单作（SS）、甜玉米//大豆2：3间作（S2B3）、甜玉米//大豆2：4间作（S2B4）、大豆单作（SB）]的甜玉米、大豆及系统产量的动态变化,采用W²（Wricke''s ecovalence,生态价值指数）、变异系数（CV）和可持续指数（SYI）评价了产量的时间稳定性,旨在为华南地区一年2熟制甜玉米产区地力保育和绿色生产提供科学依据。结果表明：1）各处理甜玉米、大豆和系统总产量呈现明显的生产季节动态变化,不同年季、种植模式对甜玉米、大豆和系统总产量均有极显著影响,施氮水平仅显著影响甜玉米的产量。2）所有间作处理甜玉米的相对产量均高于单作,间作系统的实际产量损失指数（AYLs）均大于零,表明甜玉米//大豆间作能稳定地保持间作优势且显著提高了土地利用效率。3）不同处理甜玉米产量的W²、CV和SYI均没有显著差异,但单作大豆的W²值显著高于间作,单作大豆的产量稳定性低于间作大豆。种植模式对系统总产量稳定性有显著影响,且间作大豆提高了其稳定性。4）间作大豆显著提高了土壤地力贡献率,S2B3和S2B4的平均地力贡献率分别为75.07%和74.27%,比SS分别高30.29和29.47个百分点。5）与单作甜玉米相比,9季甜玉米//大豆间作显著提高了土壤pH,缓解了长期大量施氮导致的土壤酸化对地力的影响。连续减量施氮没有影响甜玉米//大豆间作系统土壤有机质和全量养分含量,300 kg·hm^-2的施氮量能够满足甜玉米和大豆对氮素的需要。减量施氮与间作大豆是华南甜玉米产区资源高效利用、系统产量稳定的可持续绿色生产模式。     

不同棉花间作模式中作物养分吸收和利用对间作优势的贡献

棉花间作能够解决棉花与粮食作物和蔬菜作物争地的矛盾,但是否有间作优势以及间作优势的作物营养基础是众所关心的问题。本研究在新疆石河子大学试验站设置棉花与花生、大豆、鹰嘴豆、洋葱、萝卜、线辣椒间作以及各个作物单作的田间试验,以期揭示以棉花为基础的间作体系的间作优势以及养分吸收和利用效率对间作优势的贡献。结果表明,棉花与鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜间作体系作物的吸氮量明显高于单作18%~74%,棉花与大豆和线辣椒间作体系作物的吸氮量低于单作10%和34%;棉花与大豆、鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜间作体系中作物吸磷量比单作增加5%~104%,棉花与线辣椒间作体系作物的吸磷量低于单作6%;棉花与花生、洋葱、萝卜间作体系中作物吸钾量高于单作20%~58%,棉花与大豆、鹰嘴豆和线辣椒间作作物吸钾量低于间作19%~22%。棉花与鹰嘴豆、花生、洋葱、萝卜间作以后土地当量比(LER)分别为1.02、1.30、1.12、1.68,都大于1,说明具有间作优势;棉花与大豆、线辣椒间作后LER分别为0.91和0.99,小于1,没有间作优势。棉花与花生、洋葱和萝卜间作体系氮磷钾吸收效率对LER的贡献分别为0.41~0.82、0.25~1.04和0.15~0.59,利用效率的贡献分别为0.35~0.04、0.03~0.14和0.16~0.01。结果表明,棉花与其他作物的间作优势在营养方面的基础主要来自于间作相对于单作吸收效率的增加,而不是利用效率的改变。     

单作与间作的棵间蒸发量差异及其主要影响因子

在甘肃河西走廊区, 通过大田试验, 研究了不同供水水平下小麦间作玉米与单作小麦、单作玉米的耗水量和棵间蒸发量差异, 探讨了影响作物棵间蒸发量的关键因子。结果表明, 小麦间作玉米的耗水量较单作小麦、单作玉米耗水量的平均值增加了41.44%~47.15%; 间作全生育期的总棵间蒸发量显著大于单作, 但间作的日均棵间蒸发量显著低于单作玉米、高于单作小麦; 间作的棵间蒸发量占总耗水量的比重显著低于单作玉米, 说明间作可提高农田水分利用的有效性。随灌水水平的提高,间作总耗水量显著增加,单作相邻灌水处理间的差异不显著;灌水水平对单作玉米、间作棵间蒸发量的影响不显著,说明间作耗水量增加主要是由蒸腾作用造成的。作物的日均棵间蒸发量与0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度、全生育期的平均叶面积指数均呈显著正相关关系。单作玉米日均棵间蒸发量较大的主要原因是0~30 cm的土壤含水量、0~25 cm的土壤温度均相对较高。小麦间作玉米可提高作物的土地利用率, 其水分利用效率较单作平均提高25%以上。     

玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物质积累与分配差异及氮肥的调控效应

【目的】西南山地玉米区是我国第三大玉米主产区,但单产比全国低近750 kg/hm2。由于该区特殊的气候条件,玉米以多熟间套种植为主,如何利用多熟种植中各作物的间套优势和茬口特性,寻求提高本区玉米产量的新途径,是农业科技工作者研究的热点。本文在四川的两个玉米主产区,通过四年的田间小区试验,对比研究了西南玉米主要的两种套作模式—玉米/大豆和玉米/甘薯模式下玉米干物质积累分配、转运差异及施氮量对其的调控效应,以探讨种植模式和氮肥管理的增产效应。【方法】2008年设置玉米/大豆和玉米/甘薯两个套种田间试验,分析比较两种模式玉米干物质积累、分配和转运的差异;2009 2010年在前一年的基础上分带轮作,即玉米分别种在大豆或甘薯茬上,分析套作和轮作效应对玉米干物质积累的影响;2011年,在前三年的基础上,采用小区套微区的方式,研究两种模式下不同施氮水平(N0、N90、N180、N270、N360)对玉米干物质积累和转运的调控。【结果】1)在玉米/大豆模式下,玉米干物质积累量从蜡熟期开始显著高于玉米/甘薯模式,茎鞘输出率也显著高于玉米/甘薯模式,最终产量增加2.4%3.2%,但差异未达显著水平;2)分带轮作后,从拔节期开始,玉米/大豆模式下玉米干物质积累量就显著高于玉米/甘薯模式,到成熟期两套种模式下玉米单株干物质积累两试验点平均相差达26.8 g,茎秆向籽粒的输出率和贡献率也显著高于玉米/甘薯模式,收获指数玉米/大豆模式平均较玉米/甘薯模式提高3.9%,最终玉米/大豆模式下玉米产量较玉米/甘薯模式增幅加大,两年两个试验点分别增加了7.4%和14.4%;3)氮肥对两种模式下玉米干物质积累分配和产量的调控效应显著,玉米/大豆模式下,玉米以施氮180kg/hm2处理,而玉米/甘薯模式下270 kg/hm2处理与同一模式下其他氮素水平相比,增加了光合产物的积累,提高了干物质增长速率,延长了灌浆持续天数,有利于茎鞘和叶片的干物质向籽粒转移,显著提高收获指数,进而提高玉米的增产潜能,玉米/大豆模式下低氮处理(0 180 kg/hm2)对玉米的增产效应比较明显,在高施氮水平(270360 kg/hm2)下两种模式间玉米产量差异不显著。【结论】西南丘陵旱地应选择玉米与大豆套作,采用分带轮作种植方式,既有利于提高玉米产量,又可避免大豆的连作障碍;且氮肥管理措施应因种植模式不同而有所差异,在中高等肥力条件下,与大豆套作玉米施氮180 kg/hm2,与甘薯套作施氮应提高至270 kg/hm2。     

限量单次灌溉对套作冬小麦和春玉米产量的影响

A field experiment was conducted during the 2002/2003 cropping season of winter wheat (Triticum aestivum) and spring maize (Zea mays) to evaluate the effect of limited single drip irrigation on the yield and water use of both crops under relay intercropping in a semi-arid area of northwestern China. A controlled 35 mm single irrigation, either early or late, was applied to each crop at a certain growth stage. Soil water, leaf area, final grain yield and yield components such as the thousand-grain weight, length of spike, fertile spikelet number, number of grains per spike, and grain weight per spike were measured, and water use efficiency and leaf area index were calculated for the irrigated and non-irrigated relay intercropping treatments and sole cropping controls. The results showed that yield, yield components, water use efficiency, and leaf area index in the relay intercropping treatments were affected by limited single drip irrigation during various growth stages of wheat and maize. The total yields in the relay intercropping treatment irrigated during the heading stage of wheat and the heading and anthesis stage of maize were the highest among all the treatments, followed by that irrigated during the anthesis stage of wheat and silking stage of maize;so was the water use efficiency. Significant differences occurred in most yield components between the irrigated and non-irrigated relay-intercropping treatments. The dynamics of the leaf area index in the relay-intercropped or solely cropped wheat and maize showed a type of single-peak pattern, whereas that of the relay intercropping treatments showed a type of double-peak pattern. Appropriately, limited single irrigation and controlled soil water content level could result in higher total yield, water use efficiency, and leaf area index, and improved yield components in relay intercropping. This practice saved the amount of water used for irrigation and also increased the yield. Therefore, heading stage of wheat and heading and anthesis stage of maize were suggested to be the optimum limited single irrigation time for relay-intercropped wheat and maize in the semi-arid area.