玉米—大豆帶狀復(fù)合高效種植關(guān)鍵技術(shù)研究

楊芳芳

(隴西縣農(nóng)機(jī)服務(wù)中心，甘肅 隴西 748100)

0 引言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通常是將長(zhǎng)勢(shì)較高的喜陽(yáng)作物與較矮的喜蔭作物搭配種植，兩種農(nóng)作物有較長(zhǎng)的共同生長(zhǎng)期，兩種作物之間可以形成良好的時(shí)空層次的復(fù)合種植群體，通風(fēng)透光，實(shí)現(xiàn)農(nóng)田資源和空間上的最大化利用，提高產(chǎn)量[1-3]。

玉米是我國(guó)主糧作物之一，在我國(guó)種植面積廣泛。大豆是我國(guó)重要的糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物，但是大豆種植單產(chǎn)與發(fā)達(dá)國(guó)家還有一定的差距。玉米—大豆帶狀高效種植模式是典型的間作種植模式之一，該模式的經(jīng)濟(jì)效益及生態(tài)效益較為顯著，可以促進(jìn)生物群產(chǎn)量及效益的提升，不同作物的相互作用可以改善土壤環(huán)境，減緩?fù)寥辣韺铀终舭l(fā)，提高水分利用效率與氮肥利用效率，為農(nóng)業(yè)高效、可持續(xù)發(fā)展提供新的途徑[4-6]。該模式還被寫入中央一號(hào)文件中，因此，發(fā)展玉米—大豆帶狀高效種植模式具有重要意義。

1 玉米—大豆帶狀高效種植模式定義

玉米—大豆帶狀高效種植模式是在傳統(tǒng)的玉米—大豆間作模式的基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)展而來(lái)的，田間結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。采用玉米—大豆帶狀復(fù)合種植，讓玉米等高位作物具有邊行優(yōu)勢(shì)，擴(kuò)大大豆的受光空間，實(shí)現(xiàn)玉米與大豆之間的和諧共生。

圖1 玉米—大豆帶狀高效種植模式田間示意圖

玉米、大豆在我國(guó)東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)及西南地區(qū)都有廣泛的種植，但是不同地區(qū)由于積溫、氣候條件、種植模式及特色優(yōu)勢(shì)作物不同，因此進(jìn)行玉米—大豆帶狀高效種植模式田間技術(shù)參數(shù)具有很大的差異，以西南地區(qū)玉米—大豆帶狀高效種植模式為例，玉米—大豆帶狀高效種植模式技術(shù)參數(shù)如表1所示[7-8]。

表1 玉米—大豆帶狀高效種植模式技術(shù)參數(shù)表

2 對(duì)土壤環(huán)境的影響

2.1 玉米—大豆帶狀高效種植對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

作物生長(zhǎng)所需的養(yǎng)分主要是作物根系吸收土壤中的養(yǎng)分進(jìn)而為作物地上部分提供營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。玉米—大豆帶狀高效種植中，由于兩種作物根際微環(huán)境不一致，與單一作物相比，玉米—大豆帶狀復(fù)合種植具有更加豐富的根際土壤環(huán)境，可以促進(jìn)土壤中微生物多樣性，促進(jìn)作物根際土壤中的養(yǎng)分轉(zhuǎn)換與循環(huán)，改善土壤肥力，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性(表2)[9]。相關(guān)研究表明，玉米—大豆帶狀復(fù)合種植中可以增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，相比于作物單一種植，玉米—大豆帶狀復(fù)合種植中，土壤地表20 cm左右的有機(jī)質(zhì)含量提升了4%～8%左右，土壤10～20 cm有機(jī)碳含量顯著增加。主要原因是由于大豆根瘤系統(tǒng)可以分解土壤中的有機(jī)物，促進(jìn)土壤微生物菌群數(shù)量的增加，促進(jìn)土壤殘留物等的分解與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，進(jìn)而增加了土壤中的有機(jī)質(zhì)及有機(jī)碳含量。豆科植物可以顯著提高土壤中的全氮含量、堿解氮含量、硝態(tài)氮含量及銨態(tài)氮量，同時(shí)可以減輕土壤氮含量向土壤深層的淋溶風(fēng)險(xiǎn)，減少氮肥的損耗，進(jìn)而提升土壤氮含量。

表2 不同處理對(duì)土壤養(yǎng)分的影響

3 對(duì)作物產(chǎn)量的影響

不同作物之間的復(fù)合種植可以提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及資源利用效率，符合重要體系中作物之間的相互競(jìng)爭(zhēng)力，可以提高土壤養(yǎng)分利用率增加作物產(chǎn)量。相關(guān)研究均表明，復(fù)合種植下的作物產(chǎn)量比單一作物種植的產(chǎn)量更加穩(wěn)定，可以改善作物的光合效應(yīng)，增加作物葉片的葉綠素含量，延緩葉片衰老，增加作物葉片的光合速率，促進(jìn)作物生長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的提質(zhì)增產(chǎn)(表3，表4)[10-11]。玉米—大豆帶狀高效種植模式可以利用空間自然需求實(shí)現(xiàn)對(duì)光照、養(yǎng)分、水分的充分利用，增加農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的生物多樣性，進(jìn)而提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

表3 不同處理對(duì)玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表4 不同處理對(duì)大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟(jì)效益

與傳統(tǒng)玉米、大豆單獨(dú)種植相比，玉米—大豆帶狀再種植前需要進(jìn)行專項(xiàng)設(shè)備投入與專業(yè)的管理，是一項(xiàng)高投入與高產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作。本研究對(duì)試驗(yàn)期間不同生產(chǎn)方式下的生產(chǎn)投入成本和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果如表5所示[12]。采用玉米—大豆帶狀種植模式下，玉米和大豆的單產(chǎn)都有所提高，投入方面每公頃減少了225～375元。通過(guò)綜合對(duì)比總產(chǎn)出效益可知，與玉米和大豆單獨(dú)種植相比，玉米—大豆帶狀種植模式下，每公頃產(chǎn)出效益分別提高了1 770元和1 320元左右。因此，采用玉米—大豆帶狀種植可以顯著提高農(nóng)戶的經(jīng)濟(jì)收入。

表5 產(chǎn)值、投入和凈收益對(duì)比結(jié)果 單位：元·hm-2

4.2 生態(tài)效益

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，作物種類越復(fù)雜，營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)越合理，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)與自我修復(fù)能力越強(qiáng)，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)抵抗力與穩(wěn)定性越高。玉米—大豆帶狀高效種植模式中，帶狀復(fù)合種植使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中在空間上形成垂直結(jié)構(gòu)，可以提高單位農(nóng)田土壤的有效光合面積，提高光能利用率。大豆的根瘤中含有根瘤菌可以固氮，可以減少氮肥的用量，在提高土壤肥力的同時(shí)減少化肥農(nóng)藥的投入使用，減少對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成的生態(tài)環(huán)境污染與破壞，可以帶來(lái)良好的生態(tài)效益。

4.3 社會(huì)效益

農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步不僅可以保障我國(guó)糧食安全，提高我國(guó)糧食儲(chǔ)備量，另一方面，農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步對(duì)于社會(huì)進(jìn)展的貢獻(xiàn)率可以達(dá)到27%左右，直接影響我國(guó)糧食蔬菜的出口量，對(duì)我國(guó)畜禽養(yǎng)殖等也會(huì)產(chǎn)生一定的促進(jìn)作用。高效的科學(xué)技術(shù)及種植模式的推廣，可以顯著提高糧食產(chǎn)量，節(jié)省土地資源，對(duì)于保障我國(guó)糧食安全具有重要意義，實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，是保障社會(huì)穩(wěn)步發(fā)展的重要條件之一，促進(jìn)農(nóng)業(yè)和科普共振，人才效應(yīng)、科技效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)效應(yīng)及社會(huì)效益逐步顯現(xiàn)，為科技創(chuàng)新與提升注入新的活力。

5 結(jié)論

玉米—大豆帶狀種植模式是通過(guò)了農(nóng)業(yè)實(shí)踐及科研工作者在無(wú)數(shù)次生產(chǎn)實(shí)踐中而歸納總結(jié)出來(lái)的一種適合大豆和玉米這兩種糧食作物生長(zhǎng)的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。玉米和大豆同時(shí)生長(zhǎng)發(fā)育，互不遮擋陽(yáng)光，互不爭(zhēng)搶土壤養(yǎng)份，可以實(shí)現(xiàn)兩種作物的正常生長(zhǎng)發(fā)育，并且使各自的產(chǎn)量達(dá)到最大化程度的一種復(fù)合型農(nóng)業(yè)種植模式，實(shí)現(xiàn)大豆和玉米的雙高產(chǎn)、雙豐收。