小麥—玉米//花生帶狀輪作理論與技術(shù)

唐朝輝 張佳蕾 郭峰 楊莎 孟靜靜 耿耘 李新國(guó) 萬(wàn)書(shū)波

摘要：輪作換茬是一項(xiàng)悠久的傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)技術(shù)，在現(xiàn)代農(nóng)業(yè)中仍具有其他農(nóng)業(yè)技術(shù)所不能代替的作用。間作因其充分利用資源和大幅度增加單位面積上作物產(chǎn)量的特點(diǎn)，在我國(guó)乃至世界范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有愈來(lái)愈重要的地位。本文對(duì)小麥-玉米//花生帶狀輪作理論與技術(shù)研究現(xiàn)狀及應(yīng)用前景進(jìn)行分析，以期為該技術(shù)在我國(guó)黃淮海、東北、西南三個(gè)玉米主產(chǎn)區(qū)推廣應(yīng)用提供科技支撐。

關(guān)鍵詞：小麥-玉米//花生；帶狀輪作；理論；技術(shù)

中圖分類(lèi)號(hào)：S344文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào)：A文章編號(hào)：1001-4942（2018）06-0111-05

Abstract Crop rotation is a traditional agricultural technology with a long history， which is irreplaceable by other agricultural technologies in modern agriculture. Intercropping can make full use of resources and greatly increase the yield of crops in unit area， so it occupies an increasingly important position in agricultural production in China and even around the world. In this study， the theory and technology， research status and application prospect of wheat-corn//peanut strip rotation were analyzed to provide technology supports for its application in Huang-Huai-Hai， Northeast and Southwest corn producing areas in our country.

Keywords Wheat-maize // peanut； Strip rotation； Theory； Technology

中國(guó)屬于典型的資源約束型國(guó)家，耕地面積不到世界10%，且總面積以每年幾十萬(wàn)公頃的速度遞減，耕地后備資源不多[1]。中國(guó)國(guó)家統(tǒng)計(jì)局發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，2017年我國(guó)糧食產(chǎn)量達(dá)到6.18億噸，比上年增長(zhǎng)0.3%，而同年糧食（含大豆）進(jìn)口超過(guò)1.3億噸，同比增加了13.9%，進(jìn)口量占到了我國(guó)糧食產(chǎn)量的21%。2017年進(jìn)口大豆9 553萬(wàn)噸，較上一年增加了1 000余萬(wàn)噸，油料自給率只有30.8%。同時(shí)，糧食增產(chǎn)的環(huán)境代價(jià)：一是施肥過(guò)量，2016年我國(guó)農(nóng)用化肥施用量5 984.1萬(wàn)噸，遠(yuǎn)高于世界平均用量；二是農(nóng)藥超標(biāo)，中國(guó)是世界第一大農(nóng)藥使用國(guó)，每年約有175萬(wàn)噸農(nóng)藥使用于農(nóng)牧林業(yè)生產(chǎn)，但僅有約30%作用于目標(biāo)生物；三是環(huán)境惡化，化肥、農(nóng)藥的使用量不斷提升，造成農(nóng)田面源污染和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題日益嚴(yán)重。

成本“地板”擠壓和補(bǔ)貼“黃線”、資源環(huán)境“紅線”雙重約束，倒逼著傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)必須“轉(zhuǎn)方式、調(diào)結(jié)構(gòu)”，走現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展之路。穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，增加油料供給，減少肥藥投入，促進(jìn)農(nóng)民增收，已經(jīng)成為農(nóng)業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重點(diǎn)方向[2]。國(guó)務(wù)院辦公廳《關(guān)于加快轉(zhuǎn)變農(nóng)業(yè)發(fā)展方式的意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)[2015]59號(hào)文）指出要大力推廣輪作和間作套作，支持因地制宜開(kāi)展生態(tài)型復(fù)合種植，重點(diǎn)在東北地區(qū)和黃淮海地區(qū)推廣玉米/花生間作套作，科學(xué)合理利用耕地資源，促進(jìn)種地養(yǎng)地結(jié)合?！渡綎|省油料（花生）產(chǎn)業(yè)提質(zhì)增效轉(zhuǎn)型升級(jí)實(shí)施方案》明確提出大力發(fā)展小麥-玉米//花生（間作）模式，將夏玉米純作向玉米、花生間作調(diào)轉(zhuǎn)，提高自然資源利用率。

間作由于其有充分利用資源和大幅度增加單位面積上作物產(chǎn)量的特點(diǎn)，在我國(guó)乃至世界范圍內(nèi)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有愈來(lái)愈重要的地位。玉米//花生間作是一種典型的禾本科與豆科間作模式，可充分發(fā)揮須根系與直根系、高桿與矮桿、需氮多與需磷鉀多的互補(bǔ)效應(yīng)，具有高產(chǎn)高效、共生固氮、資源利用率高、改良土壤環(huán)境、增強(qiáng)群體抗逆性等優(yōu)點(diǎn)，能充分利用空間和不同層次的光能[3]。為探索適于機(jī)械化的糧油高效生產(chǎn)模式，自2010年起，山東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院堅(jiān)持“不與糧爭(zhēng)地，不與人爭(zhēng)糧”的發(fā)展思路，開(kāi)展了“以糧為主，穩(wěn)糧增油”的糧油均衡增產(chǎn)模式研究。已連續(xù)8年開(kāi)展小麥—玉米//花生種植模式研究，在理論研究、技術(shù)創(chuàng)新和配套產(chǎn)品研發(fā)方面取得重要成果。

1 理論研究

1.1 碳足跡研究

為明確玉米//花生間作農(nóng)田碳足跡，探索有效途徑實(shí)現(xiàn)低碳與高效的協(xié)同效益，依據(jù)全生命周期評(píng)價(jià)分析原理，建立農(nóng)田碳排放核算模型，設(shè)置農(nóng)用物資投入、農(nóng)機(jī)能耗、秸稈處理及氮肥施用導(dǎo)致的田間N2O直接和間接排放四個(gè)模塊，估算玉米//花生3∶4和3∶6寬幅間作與傳統(tǒng)玉米單作、花生單作單位面積和單位產(chǎn)值的碳足跡差異。3∶4和3∶6間作模式單位面積碳排放分別為3 782.4、3 829.9 kg CO2 e/hm2，低于單作花生，高于單作玉米；而間作模式單位凈產(chǎn)值的碳排放強(qiáng)度低于玉米和花生單作[4]。玉米//花生寬幅間作不僅提高土地產(chǎn)出率和資源利用率，而且具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益。

1.2 間作減緩“氮阻遏”效應(yīng)

在高水平外源氮條件下，生物固氮能力減弱，引起“氮阻遏”效應(yīng)[5]。不同施氮量條件下玉米//花生寬幅間作試驗(yàn)初步明確了不同氮肥用量、不同形態(tài)氮肥吸收規(guī)律以及結(jié)瘤特點(diǎn)。單作花生和間作花生根瘤數(shù)量和根瘤鮮重隨施氮量增加顯著降低，靠近玉米行的花生邊行，其根瘤數(shù)量和根瘤鮮重要高于遠(yuǎn)離玉米行的花生中行，花生邊行土壤中硝態(tài)氮和銨態(tài)氮含量顯著低于中行土壤中的，說(shuō)明玉米帶吸收了靠近的花生行氮素，減緩了“氮阻遏”效應(yīng)。玉米//花生能充分發(fā)揮根瘤固氮作用，減少化肥氮用量，實(shí)現(xiàn)花生綠色高效生產(chǎn)[6]。

1.3 小麥-玉米//花生帶狀輪作對(duì)產(chǎn)量的影響

研究表明不同玉米//花生間作模式土地當(dāng)量比均大于1，并且表現(xiàn)出明顯的產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)；其中玉米//花生3∶4間作模式系統(tǒng)產(chǎn)量最高，高于同年玉米單作對(duì)照和其它間作模式系統(tǒng)產(chǎn)量，其間作玉米、花生產(chǎn)量較高，獲得最大土地當(dāng)量比和系統(tǒng)產(chǎn)量，土地利用效率提高18%，是一種較為理想的穩(wěn)糧增油的種植方式[7]。與單作玉米相比，間作玉米不但接受更多的風(fēng)、光、熱等地上資源，而且可以更多地吸收花生的水分和養(yǎng)分等地下資源，所以也提高了土地利用效率[6，8]。試驗(yàn)表明與玉米單作茬小麥比較，不同模式下玉米//花生間作茬小麥均有不同程度增產(chǎn)；其中玉米//花生3∶4間作下茬小麥較玉米單作茬增產(chǎn)5%以上。

1.4 減氮對(duì)玉米//花生間作茬小麥產(chǎn)量的影響

氮肥過(guò)量施用造成環(huán)境污染和生產(chǎn)成本增加已成為限制我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)生產(chǎn)的主要因素。研究表明隨著施肥量的增加，小麥籽粒產(chǎn)量增加，二者呈線性關(guān)系，但施氮量207 kg/hm2和276 kg/hm2間差異不顯著[9]。研究表明，玉米//花生間作在實(shí)現(xiàn)穩(wěn)糧增油的同時(shí)可達(dá)到減量施氮和氮肥高效利用的目的[6]。與傳統(tǒng)施氮量比較，玉米//花生間作茬小麥減施氮肥10%及增施氮肥處理對(duì)產(chǎn)量無(wú)影響。生產(chǎn)上間作茬小麥應(yīng)適當(dāng)減少氮肥投入。

1.5 田間小氣候

玉米//花生間作改變了光在作物群體中的分布特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了作物對(duì)光的立體、分層利用，改善作物群體光照度，實(shí)現(xiàn)在高光強(qiáng)下玉米光合速率的提高，在低光強(qiáng)下花生光能吸收和轉(zhuǎn)化效率的提高。玉米//花生間作發(fā)揮了玉米的邊行優(yōu)勢(shì)，玉米群體土壤溫度較高，環(huán)境溫度、土壤及環(huán)境濕度較低。間作后花生群體冠層溫度和濕度較高，土壤溫、濕度及光照度降低。花生下針期對(duì)田間濕度要求較高，花生果針入土快慢受大氣濕度影響很大，在這個(gè)時(shí)期玉米高度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)花生，充分起到遮陽(yáng)的作用，調(diào)節(jié)了田間小氣候，減少了地面蒸發(fā)，從而建立了一個(gè)互補(bǔ)共榮的生態(tài)空間[10-13]。

1.6 病蟲(chóng)害

蔣佩蘭等[14]研究表明 ，與玉米單作相比，玉米//花生間作后玉米螟數(shù)量下降，玉米被害株率減少8.6%， 蜘蛛數(shù)量增加14.2%。周大榮[15]等采用人工掛卵的方法 ，系統(tǒng)調(diào)查研究了玉米螟赤眼蜂在17種生境中的分布和種群動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明，玉米螟赤眼蜂對(duì)生境有一定的選擇性，間作豆科作物可在一定程度上提高玉米螟赤眼蜂的寄生率。與上述研究結(jié)果一致，玉米//花生間作種植模式增加了生物多樣性、提高了田間通透性，降低了玉米和花生紋枯病、褐斑病、葉斑病等病害。玉米病害發(fā)病率降低程度尤為顯著，其中對(duì)玉米莖腐病影響最大，發(fā)病降低率可達(dá)42.53%[16]。

2 技術(shù)研究

2.1 種植模式篩選

在一年兩熟區(qū)，主攻小麥-玉米//花生周年種植模式；在不足一年兩熟地區(qū)，主攻春花生間套作春（夏）玉米模式；在都市近郊中低產(chǎn)田開(kāi)展鮮食玉米//花生間作種植模式；在大型養(yǎng)殖企業(yè)附近開(kāi)展青貯玉米//花生模式。

2.2 種植規(guī)格篩選

選擇十余種種植規(guī)格進(jìn)行田間篩選試驗(yàn)，結(jié)果表明玉米∶花生（行數(shù)）2∶4和3∶4模式綜合效果較好。間作壓縮了夏玉米株行距進(jìn)行條帶種植，每666.7m2種植玉米株數(shù)從單作的4 000～4 500壓縮至3 600～4 000。擠出寬帶間套種植夏花生6 000～8 000穴（每穴2粒）。充分發(fā)揮玉米邊行效應(yīng)，挖掘單株生產(chǎn)潛力，保障玉米穩(wěn)產(chǎn)。

綜合地力及氣候條件，高產(chǎn)田（土壤有機(jī)質(zhì)含量1.3%以上）可選擇夏玉米//夏花生2∶4模式，中產(chǎn)田（土壤有機(jī)質(zhì)含量1.0%～1.3%）選擇夏玉米//夏花生3∶4模式。

2∶4模式：帶寬2.9～3.0 m，玉米株距12 cm；花生壟距85 cm，壟高10 cm，一壟2行，小行距35 cm，穴距14 cm，每穴2粒。

3∶4模式：帶寬3.5～3.6 m，玉米株距14 cm，花生壟距85 cm，壟高10 cm，一壟2行，小行距35 cm，穴距14 cm，每穴2粒。

2.3 搭配品種篩選

在章丘、棗莊選用不同玉米品種和不同密度處理，開(kāi)展了耐密玉米篩選試驗(yàn)，基本確定3∶4模式下666.7m2間作玉米3 600株可實(shí)現(xiàn)玉米單產(chǎn)550 kg以上。選擇山東、河南、河北主推的花生品種20余個(gè)進(jìn)行篩選，結(jié)果如下：

冬小麥選用矮桿、高抗、葉片上沖型、早熟品種（濟(jì)麥22、魯原502等）

夏玉米選用緊湊型、單株高產(chǎn)、中熟品種（登海605、魯單818等）

夏花生選用高產(chǎn)、中熟、中大果、耐蔭品種（濰花8號(hào)、花育25、花育36、豐花1號(hào)等）

2.4 施肥與整地

每666.7m2基施優(yōu)質(zhì)農(nóng)家肥2 000～3 000 kg，復(fù)合肥（15-15-15）50～60 kg，玉米播種時(shí)再增施玉米專(zhuān)用控釋肥30 kg，種肥同播，一次性完成，后期不追肥，花生種肥根據(jù)土壤肥力酌情施用，一般控制在15 kg左右。滅茬、旋耕各兩遍，保證整地質(zhì)量，搶墑、搶時(shí)播種，保證一播全苗。

夏花生、夏玉米寬幅間作的技術(shù)難點(diǎn)在滅茬起壟，分三步進(jìn)行處理：一是控制麥茬高度在15 cm以內(nèi)，越矮越好；二是用加密度的（雙刀）滅茬機(jī)滅茬兩遍；三是兩次旋耕。

2.5 田間綜合管理

注重苗前化學(xué)除草（選用金都爾、施田補(bǔ)、乙草胺等適用玉米、花生兩種作物的苗前除草劑）；苗后除草劑（玉米帶用煙嘧磺隆等玉米苗后除草劑，花生帶用精奎禾靈等花生苗后除草劑）及花生生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑（烯效唑、壯飽安等）采用隔離分帶噴施技術(shù)機(jī)械噴施，加強(qiáng)水分管理；及時(shí)防治病蟲(chóng)害；預(yù)防花生徒長(zhǎng)；防止后期早衰；適時(shí)收獲。

2.6 機(jī)械化程度

采用現(xiàn)有機(jī)械，基本實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化；研制新型配套機(jī)械，提高效率。播種機(jī)械在原有玉米、花生分播基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)玉米、花生一機(jī)播；收獲機(jī)械現(xiàn)有玉米聯(lián)合收割機(jī)、花生聯(lián)合收獲機(jī)、花生分段式收獲機(jī)和花生摘果機(jī)；田間管理機(jī)械方面加強(qiáng)間作苗后除草劑、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑分帶隔離噴施技術(shù)及相關(guān)配套機(jī)械研發(fā)。

2.7 技術(shù)優(yōu)勢(shì)

2.7.1 穩(wěn)糧增油，緩解糧油爭(zhēng)地矛盾 糧油間作高效生產(chǎn)模式通過(guò)協(xié)調(diào)作物間的競(jìng)爭(zhēng)與互補(bǔ)關(guān)系，充分利用光、熱等自然資源，提高單位面積土地生產(chǎn)力，可在保證小麥和玉米穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的同時(shí)，增收花生，緩解糧油爭(zhēng)地矛盾。

2.7.2 增優(yōu)質(zhì)飼草和飼料，緩解人畜爭(zhēng)糧矛盾 增收的副產(chǎn)品花生粕和花生秸均是優(yōu)質(zhì)飼料，可有效緩解人畜爭(zhēng)糧矛盾。

2.7.3 改革種植模式，解決土地種養(yǎng)不協(xié)調(diào)問(wèn)題 常年小麥——玉米輪作的單一種植方式導(dǎo)致偏施氮肥、土壤板結(jié)、地力下降。在這種種植模式內(nèi)引入豆科作物花生，實(shí)現(xiàn)禾本科玉米和豆科花生種植帶互換，利用花生固氮作用實(shí)現(xiàn)土地種養(yǎng)結(jié)合。

2.7.4 減少肥料、農(nóng)藥投入，減輕環(huán)境壓力 由于禾本科與豆科輪作具有改良土壤、降低病害等作用，化肥、農(nóng)藥投入減少10%以上，可改善生態(tài)環(huán)境。

3 不同生態(tài)區(qū)試驗(yàn)示范

自2014年開(kāi)始，在不同生態(tài)區(qū)的中高產(chǎn)田和鹽堿地等開(kāi)展了大面積試驗(yàn)示范（表1）。

通過(guò)表1可以得出基本結(jié)論：（1）模式：高肥力地塊適宜選玉米∶花生=2∶4模式；中肥力地塊適宜選玉米∶花生=3∶4模式。（2）密度：每公頃玉米54 000～60 000株+花生96 000～114 000穴（150 000株以上）。（3）產(chǎn)量：夏玉米7 500 kg/hm2+夏花生1 800 kg/hm2以上，下茬小麥8 250 kg/hm2以上。（4）機(jī)械化程度：播種、管理與收獲基本實(shí)現(xiàn)全程機(jī)械化。

在國(guó)家調(diào)減玉米面積的背景下，可以采用玉米∶花生=3∶6模式（夏播），適當(dāng)增加花生播種面積，可保證玉米產(chǎn)量（7 500 kg/hm2）高于全國(guó)平均單產(chǎn)（6 000 kg/hm2），花生2 700 kg/hm2以上。

4 應(yīng)用前景

小麥-玉米//花生帶狀輪作對(duì)科學(xué)合理利用耕地資源，促進(jìn)種地養(yǎng)地結(jié)合，穩(wěn)定糧食產(chǎn)量，增加油料供給，減少肥藥投入，促進(jìn)農(nóng)民增收具有重要意義。

4.1 在山東省應(yīng)用前景

如每年能在山東省60%～70%的糧油作物耕地推廣應(yīng)用該模式，即推廣190萬(wàn)公頃，可實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：增糧115萬(wàn)噸（間作茬小麥增收300公斤/公頃×推廣190萬(wàn)公頃；花生主產(chǎn)田間作增收玉米2 250公斤/公頃×推廣26萬(wàn)公頃）；增油342萬(wàn)噸（玉米主產(chǎn)田間作增收花生1 800公斤×推廣190萬(wàn)公頃）；增優(yōu)質(zhì)飼料300萬(wàn)噸（玉米主產(chǎn)田間作增收花生秸稈1 800公斤以上×推廣190萬(wàn)公頃）；減少化肥施用量30多萬(wàn)噸、農(nóng)藥用量1萬(wàn)多噸（間作田減少化肥、農(nóng)藥用量10%）；節(jié)本增效約200多億元，其經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和生態(tài)效益十分顯著。

4.2 在我國(guó)玉米主產(chǎn)區(qū)應(yīng)用前景

我國(guó)現(xiàn)有玉米種植面積3 467萬(wàn)公頃，其中黃淮海、東北、西南三個(gè)玉米主產(chǎn)區(qū)種植面積約3 000萬(wàn)公頃。如能在這三個(gè)區(qū)域60%耕地面積上推廣玉米//花生種植模式，即可實(shí)現(xiàn)以下目標(biāo)：增糧750萬(wàn)噸（間作茬小麥增收300公斤/公頃×推廣400萬(wàn)公頃；花生主產(chǎn)田增收玉米2 250公斤/公頃×推廣280萬(wàn)公頃）；增油3 000多萬(wàn)噸（玉米主產(chǎn)田間作增收花生1 800公斤/公頃×推廣1 800萬(wàn)公頃）；增優(yōu)質(zhì)飼料3 000多萬(wàn)噸（玉米主產(chǎn)田間作增收花生秸稈1 800公斤/公頃×推廣1 800萬(wàn)公頃）；減少化肥施用200多萬(wàn)噸、農(nóng)藥用量8萬(wàn)多噸（間作田減少化肥、農(nóng)藥用量10%）；節(jié)本增效約2 000多億元，效益顯著。

參 考 文 獻(xiàn)：

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