玉米帶耕溝播高效種植模式初步研究

席天元，梁哲軍，謝三剛，劉青云，李永山，張建誠，衛(wèi)曉東，王 雷

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000；2.運(yùn)城農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西運(yùn)城044000）

玉米帶耕溝播高效種植模式初步研究

席天元1，梁哲軍1，謝三剛1，劉青云2，李永山1，張建誠1，衛(wèi)曉東1，王 雷1

（1.山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所，山西運(yùn)城044000；2.運(yùn)城農(nóng)業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山西運(yùn)城044000）

通過大田試驗(yàn)，研究了玉米不同帶耕溝播模式對灌溉效率和產(chǎn)量及水分利用效率的影響。結(jié)果表明，不同玉米帶耕溝播模式可以顯著提高灌溉效率和水分利用效率，并隨著寬帶距離增加，灌溉效率和水分利用效率呈提高趨勢，但產(chǎn)量呈下降趨勢。與傳統(tǒng)60 cm等行距漫灌模式相比，MSⅠ（30 cm＋150 cm）灌溉效率提高155.5%，灌水利用效率提高192.5%，水分利用效率提高122.5%，產(chǎn)量提高了14.5%，具有實(shí)際應(yīng)用價值。

玉米；條帶耕作；壟作溝灌；局部休耕；蓄水保墑

近些年來，在小麥—玉米一年兩作種植區(qū)中，明顯存在許多不足：一是麥留高茬、硬茬播種，為害蟲滋生創(chuàng)造了良好的棲息環(huán)境[1-2]；二是等行距或小寬行種植，田間通風(fēng)透光不良[3-5]；三是灌水周期長、灌水時效性差，成為制約玉米高產(chǎn)的重要因素之一；四是“一炮轟”施肥方式雖能滿足養(yǎng)分的總量控制，卻不能滿足作物不同生育時期對養(yǎng)分的需求[6]。因此，深入分析制約小麥—玉米一年兩作糧食生產(chǎn)的關(guān)鍵所在，大膽創(chuàng)新種植模式[7-14]，改善糧食生產(chǎn)條件，增加藝機(jī)融合度，對提高作物單產(chǎn)，降低生產(chǎn)投入，促進(jìn)農(nóng)民增產(chǎn)增收，確保我省糧食安全，具有十分重要的作用和意義。

壟作溝灌模式在我國干旱與半干旱地區(qū)作為重要的集雨抗旱模式而備受重視[15-17]。王俊鵬等[18]研究表明，在寧南旱作區(qū)采用壟溝微集雨種植模式可以改善土壤供水能力和水分利用效率。此外，眾多學(xué)者在壟溝不同寬度的集雨種植效果[19-20]、起壟覆膜與不覆膜集雨種植效果[21-22]等方面進(jìn)行了研究報(bào)道。但是，關(guān)于在井灌區(qū)既能縮短灌水周期、提高灌水效果，又能實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化輕簡管理的種植模式創(chuàng)新研究相對較少。為了便于玉米生產(chǎn)的機(jī)械化作業(yè)，本研究設(shè)計(jì)了不同帶寬的帶耕溝播模式進(jìn)行田間試驗(yàn)，只對種植帶（窄帶）進(jìn)行耕作溝灌，寬帶區(qū)免耕或休耕免灌，研究其灌水時效性和增產(chǎn)效果，為實(shí)現(xiàn)該模式玉米全程機(jī)械化輕簡栽培提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)條件

本試驗(yàn)于2015年在山西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所楊包試驗(yàn)農(nóng)場進(jìn)行，前茬作物為冬小麥，土壤為壤土，有機(jī)質(zhì)含量為11.03 g/kg，全氮0.64 g/kg，全磷1.28 g/kg，速效鉀249 mg/kg，pH值7.5。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

表1 不同處理株行距設(shè)計(jì) cm

試驗(yàn)共設(shè)4個處理，其中，MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ為帶耕溝播模式，CK為常規(guī)模式，每處理3次重復(fù)，采用隨機(jī)區(qū)組排列。為便于管理，帶耕溝播模式采用大區(qū)設(shè)計(jì)，每區(qū)333 m2（22.2 m×15 m），區(qū)中無田埂。5葉期統(tǒng)一留苗為6.45萬株/hm2。常規(guī)對照畦寬2.5 m，畦內(nèi)60 cm等行距種植4行。MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ播種時使用起壟機(jī)形成底寬60 cm、兩側(cè)高25 cm的播種溝。各處理設(shè)計(jì)及耕作方式如表1、圖1所示。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

各小區(qū)于6月13日、7月16，23日和8月14日統(tǒng)一進(jìn)行灌溉，記錄每次灌水時間，并測定灌水量（出水量按40 m3/h計(jì)算），計(jì)算灌溉水利用效率和灌溉效率。灌溉水利用效率（kg/m3）＝籽粒產(chǎn)量/灌溉量；灌溉效率（hm2/24 h）＝24 h灌溉面積。

玉米成熟時，每小區(qū)選5點(diǎn)，每點(diǎn)選擇長勢均勻一致的連續(xù)5株，考種測定生物學(xué)產(chǎn)量、籽粒產(chǎn)量、穗長、穗軸粗、禿尖長、單穗粒質(zhì)量、千粒質(zhì)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采用DPS和Excel 2003數(shù)據(jù)處理軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種植模式對玉米穗部性狀的影響

從表2可以看出，不同處理對于穗部性狀的影響主要表現(xiàn)在千粒質(zhì)量上，而對于穗長、穗軸粗、禿尖長、穗粒數(shù)、穗粒質(zhì)量的影響不顯著。MSⅠ的千粒質(zhì)量分別比MSⅡ，MSⅢ和CK提高了8.15%，23.55%和8.04%，MSⅢ的千粒質(zhì)量顯著低于其他處理。

表2 不同處理玉米穗部性狀

2.2 不同種植模式對玉米產(chǎn)量的影響

不同帶寬模式的地上部生物學(xué)產(chǎn)量及產(chǎn)量由高到低依次皆為MSⅠ＞MSⅡ＞CK＞MSⅢ（圖2）。MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ玉米籽粒產(chǎn)量分別比對照增產(chǎn)14.5%，1.4%和-13.8%。MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ地上部生物學(xué)產(chǎn)量分別比對照提高了1.8%，-4.8%和 -20.4%。從以上分析可以看出，帶寬230 cm的MSⅢ產(chǎn)量和地上部生物學(xué)產(chǎn)量均顯著低于對照。當(dāng)帶耕溝播模式的休耕帶寬為150 cm時，田間通風(fēng)透光好，產(chǎn)量和地上部生物學(xué)產(chǎn)量最高；當(dāng)休耕帶寬達(dá)到170 cm時產(chǎn)量和地上部生物學(xué)產(chǎn)量與傳統(tǒng)模式差異不顯著。

2.3 不同種植模式的灌溉效率分析

灌溉效率在本研究中定義為24 h灌溉的耕地面積，在實(shí)際應(yīng)用中具有重要的意義。每年的7—8月，運(yùn)城地區(qū)夏玉米進(jìn)入開花灌漿期，而此時正是伏旱時期，高溫干旱同時對玉米構(gòu)成脅迫（“卡脖旱”），如果不及時補(bǔ)灌會影響玉米抽雄吐絲，導(dǎo)致減產(chǎn)嚴(yán)重。

從圖3可以看出，帶耕溝種模式灌溉效率均顯著高于傳統(tǒng)漫灌模式。8月14日為夏玉米大喇叭口期和抽雄吐絲期（需水關(guān)鍵期），此時傳統(tǒng)漫灌模式灌溉效率為0.55 hm2/24 h，MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ灌溉效率分別比對照提高了 164.9%，194.3%和238.5%。從整個生育期灌溉效率比較，MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ灌溉效率分別比對照提高了155.5%，183.8%和226.6%。

2.4 不同種植模式對灌溉水利用效率的影響

從圖4可以看出，3種帶耕溝種模式灌溉水利用效率和水分利用效率均高于常規(guī)漫灌模式。MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ灌溉水利用效率分別比對照提高了192.5%，187.6%和181.2%。MSⅠ，MSⅡ，MSⅢ水分利用效率分別比對照提高了122.5%，109.6%和92.8%。在本研究條件下，最優(yōu)耕種模式為MSⅠ，其灌溉水利用效率和水分利用效率分別達(dá)到4.21，2.55 kg/m3，而傳統(tǒng)漫灌模式灌溉水分利用效率和水分利用效率僅為1.43，1.14 kg/m3。

3 結(jié)論與討論

本研究創(chuàng)新的玉米帶耕溝播種植模式，以光、水、肥等多因素綜合互作高效為核心，通過帶耕打破了常規(guī)模式的麥留高茬、硬茬播種的傳統(tǒng)，使小麥—玉米一年兩作土地得以適度輪休；通過溝灌改變了傳統(tǒng)大水漫灌方式，縮短灌水周期、提高灌水時效性。

綜合以上分析，適宜的帶耕溝種模式，如MSI（30 cm＋150 cm）可以提高灌溉效率、灌溉水利用效率和水分利用效率，在生產(chǎn)應(yīng)用中具有重要意義。另外，本技術(shù)模式可以通過雙行溝播，實(shí)現(xiàn)底肥集中深施、集雨抗旱；通過寬行近株，實(shí)現(xiàn)通風(fēng)透光增密、全程機(jī)械管理；通過“一噴三防”實(shí)現(xiàn)健株抗逆、病蟲害綜合防治。在本試驗(yàn)進(jìn)行同時，2015年對機(jī)械化除草、噴藥、后期追肥等技術(shù)進(jìn)行了初步試驗(yàn)和機(jī)械改進(jìn)，取得了一定的進(jìn)展。在下一步的研究中，將重點(diǎn)探索該模式條件下玉米生長發(fā)育規(guī)律、光能利用機(jī)理及相關(guān)配套機(jī)械。

［1］馬繼芳，王新玉，李立濤，等.二點(diǎn)委夜蛾的發(fā)生規(guī)律及其防治技術(shù)[J].中國植保導(dǎo)刊，2012，32（5）：26-29.

［2］張戰(zhàn)備，段國琪，張一白，等.二點(diǎn)委夜蛾的生物學(xué)特性及關(guān)鍵防控技術(shù)[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（8）：1003-1005，1009.

［3］王敬亞，齊華，梁熠，等.種植方式對春玉米光合特性、干物質(zhì)積累及產(chǎn)量的影響[J].玉米科學(xué)，2009，17（5）：113-115，120.

［4］鄒吉波.玉米寬窄行交替種植技術(shù)的應(yīng)用 [J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2006，34（9）：1824-1826.

［5］崔曉朋，郭家選，劉秀位，等.不同種植模式對夏玉米光能利用率和產(chǎn)量的影響[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào)，2013，28（5）：231-238.

［6］楊俊剛，高強(qiáng)，曹兵，等.一次性施肥對春玉米產(chǎn)量和環(huán)境效應(yīng)的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（19）：123-128.

［7］趙培芳，李玉萍，姚曉磊.山西省玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀與發(fā)展問題探討[J].山西農(nóng)業(yè)科學(xué)，2015，43（8）：1031-1034.

［8］何萍，張永妮.玉米免耕硬茬播種技術(shù)[J].中國農(nóng)村小康科技，2010（2）：21-22.

［9］李淑金.機(jī)械化玉米免耕播種技術(shù) [J].農(nóng)業(yè)開發(fā)與裝備，2014（11）：98.

［10］喬志錄.玉米硬茬播種技術(shù)推廣及建議 [J].農(nóng)業(yè)科技推廣，2008（9）：37.

［11］鄧向東，候敏杰.制約玉米生產(chǎn)機(jī)械化發(fā)展的制約因素[J].農(nóng)村牧區(qū)機(jī)械化，2015（6）：22-23.

［12］黃大海.制約玉米單產(chǎn)的因素及主要解決措施 [J].吉林農(nóng)業(yè)，2015（18）：62-63.

［13］薛玉海.玉米常見病蟲害防治技術(shù)[J].吉林農(nóng)業(yè)，2015（16）：89.

［14］王琛，吳敬學(xué).我國玉米產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)效率與其影響因素研究[J].中國農(nóng)業(yè)資源與區(qū)劃，2015，36（4）：23-32.

［15］方彥杰，黃高寶，李玲玲，等.旱地全膜雙壟溝播玉米生長發(fā)育動態(tài)及產(chǎn)量形成規(guī)律研究 [J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2010，18（4）：128-134.

［16］李國華.全膜雙壟溝播玉米不同覆膜時期水分生產(chǎn)效率研究[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào)，2009，25（18）：205-207.

［17］王紅麗，張緒成，宋尚有，等.西北黃土高原旱地全膜雙壟溝播種植對玉米季節(jié)性耗水和產(chǎn)量的調(diào)節(jié)機(jī)制[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，46（5）：917-926.

［18］王俊鵬，蔣駿，韓清芳，等.寧南半干旱地區(qū)春小麥農(nóng)田微集水種植技術(shù)研究[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，1999，17（2）：8-13.

［19］王曉凌，陳明燦，易現(xiàn)峰，等.壟溝覆膜集雨系統(tǒng)壟寬和密度效應(yīng)對玉米產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2009，25（8）：40-46.

［20］王琦，張恩和，李鳳民.半干旱地區(qū)膜壟和土壟的集雨效率和不同集雨時期土壤水分比較 [J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2004，24（8）：1820-1823.

［21］任小龍，賈志寬，韓清芳，等.半干旱區(qū)模擬降雨下溝壟集雨種植對夏玉米生產(chǎn)影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào)，2007，23（10）：45-50.

［22］李儒，崔榮美，賈志寬，等.不同壟溝覆蓋方式對冬小麥土壤水分及水分利用效率的影響 [J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011，44（16）：3312-3322.

The Pilot Study on Belt Tillage and Furrow Planting Mode of Maize

XI Tian-yuan1，LIANG Zhe-jun1，XIE San-gang1，LIU Qing-yun2，LI Yong-shan1，ZHANG Jian-cheng1，WEI Xiao-dong1，WANG Lei1
（1.Institute of Cotton，Shanxi Academy of Agricultural Sciences，Yuncheng044000，China；2.Yuncheng Agricultural Vocation Technical College，Yuncheng044000，China）

The paper studied the effect of different belt tillage and furrow planting of maize on yield,irrigation efficiency and water use efficiency in field experiment.The results showed that different belt tillage and furrow planting mode could significantly increase irrigation efficiency and water use efficiency.With the increase of belt distance,the irrigation efficiency and water use efficiency increased,while the yield declined.Compared with traditional 60 cm equidistance flooding irrigation mode,MSⅠ（30 cm＋150 cm）increased irrigation efficiency,irrigation use efficiency,water use efficiency and yield by 155.5%,192.5%,122.5%and 14.5%, respectively,which was suitable for practical application.

maize;belt tillage;ridge tillage and furrow irrigation;local fallow;soil water storage and preservation

S513.04

A

1002-2481（2016）05-0614-04

10.3969/j.issn.1002-2481.2016.05.11

2016-01-19

國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目（2015BAD22B03-04）

席天元（1964-），男，山西永濟(jì)人，副研究員，主要從事作物栽培技術(shù)研究工作。梁哲軍為通信作者。