玉米寬窄行種植栽培技術(shù)研究進(jìn)展

陳 征，王鑫鑫，劉宏權(quán)，5，韓會(huì)玲，陳任強(qiáng)，高惠嫣

（1.河北農(nóng)業(yè)大學(xué)城鄉(xiāng)建設(shè)學(xué)院，河北 保定 071001；2.河北省山區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新中心，河北 保定 071001；3.國(guó)家北方山區(qū)農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，河北 保定 071001；4.河北省山區(qū)研究所，河北 保定 071001；5.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部華北節(jié)水農(nóng)業(yè)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河北 保定 071001）

玉米（Zea maysL.）是中國(guó)的主要糧食作物，種植區(qū)域廣泛，在農(nóng)作物中具有重要的地位。隨著科技的進(jìn)步和人口數(shù)量的增多，國(guó)家對(duì)農(nóng)作物的種植越發(fā)重視，傳統(tǒng)的玉米種植技術(shù)已經(jīng)不能滿足社會(huì)需要，提高玉米產(chǎn)量已經(jīng)成了更加重要的問(wèn)題［1］。受惡劣天氣的影響，玉米產(chǎn)量有較大的波動(dòng)，為保證玉米產(chǎn)量，農(nóng)民增加了種植密度。但隨著種植密度的增加，玉米根系倒伏的風(fēng)險(xiǎn)也隨之增高［2］。作物的種植模式改變會(huì)導(dǎo)致作物冠層內(nèi)的小氣候環(huán)境發(fā)生變化［3］。耕作方式會(huì)直接影響玉米種植的土壤環(huán)境，合理的耕作方式可以協(xié)調(diào)土壤各種微生物含量的關(guān)系［4］。

隨著城鎮(zhèn)化和工業(yè)化的加快推進(jìn)，可用耕地的面積大大減少，傳統(tǒng)的玉米種植方式已不再適用于當(dāng)下社會(huì)。因此使用優(yōu)化的種植方式是提高玉米產(chǎn)量的有效途徑［5］。等行種植是中國(guó)最常用的種植方式，該方式操作簡(jiǎn)單、普遍性高、技術(shù)含量低、實(shí)用性大，但不具有產(chǎn)量?jī)?yōu)勢(shì)，長(zhǎng)期以往會(huì)導(dǎo)致水土流失等災(zāi)害，嚴(yán)重影響玉米的產(chǎn)量［6］。玉米種植技術(shù)更加趨向規(guī)?；蜋C(jī)械化［7］，而寬窄行種植技術(shù)得到了提高和完善，成為提高玉米產(chǎn)量的主要方式之一。寬窄行種植可結(jié)合當(dāng)?shù)厍闆r更好的發(fā)揮土壤的優(yōu)勢(shì)，切實(shí)改善種植環(huán)境，為提高玉米產(chǎn)量奠定技術(shù)基礎(chǔ)［8］。本研究對(duì)寬窄行的優(yōu)勢(shì)、存在的問(wèn)題以及與其他農(nóng)藝手段結(jié)合的研究進(jìn)行了綜述，對(duì)玉米寬窄行種植的優(yōu)缺點(diǎn)以及注意事項(xiàng)進(jìn)行了規(guī)整，并闡述其應(yīng)用的廣泛性。

1 寬窄行種植

寬窄行種植是一種保護(hù)性耕作，會(huì)導(dǎo)致土壤剖面中植物養(yǎng)分的垂直分層。玉米采用寬窄行種植技術(shù)改進(jìn)了傳統(tǒng)種植方式，調(diào)整了玉米種植間隙，減少了單位面積的種植量，在通風(fēng)和光照方面有所改進(jìn)，減少了耗水量，降低植物爭(zhēng)光爭(zhēng)肥的問(wèn)題［9］，提高了土地利用率；采用機(jī)械播種，集中施肥，實(shí)行精量播種，可最大程度保全苗，減少了勞動(dòng)強(qiáng)度；采用種地與養(yǎng)地相結(jié)合，從源頭提高了玉米品質(zhì)，大大提高了玉米產(chǎn)量，促進(jìn)了中國(guó)農(nóng)作物可持續(xù)發(fā)展的進(jìn)程，是種植技術(shù)上的改革創(chuàng)新［10］。寬窄行種植具有靈活性和可控性，可根據(jù)當(dāng)?shù)丨h(huán)境和玉米品種調(diào)節(jié)行距，為玉米的健康成長(zhǎng)奠定基礎(chǔ)［11］。研究表明，在水分限制條件下玉米寬窄行種植更受歡迎，種植在窄行的玉米會(huì)形成更均勻的根系和葉片分布，寬行對(duì)玉米產(chǎn)量的增長(zhǎng)最為穩(wěn)定［12］。行距增大會(huì)導(dǎo)致玉米在生長(zhǎng)階段水分的蒸發(fā)，可以促進(jìn)玉米更有效利用光能和水資源［13］。

研究表明，寬窄行種植玉米可明顯增加千粒重和子粒產(chǎn)量［14］，降低玉米耗水量，調(diào)節(jié)作物的干物質(zhì)規(guī)律，對(duì)提高群體效應(yīng)有重要意義［15］，同時(shí)也可以改善玉米周邊生長(zhǎng)環(huán)境，增強(qiáng)邊際效應(yīng)，為玉米產(chǎn)量帶來(lái)更大的優(yōu)勢(shì)。寬窄行種植玉米也可與其他作物間作和套作，從而提高綜合效益。

2 提高玉米品質(zhì)

密植是提高產(chǎn)量的常用方法，但會(huì)導(dǎo)致玉米品質(zhì)下降，密度越大玉米品質(zhì)越差。寬窄行種植通過(guò)影響玉米的主要性狀從而影響玉米產(chǎn)量［16］。主要從增強(qiáng)光合作用、改善通風(fēng)調(diào)節(jié)、改善養(yǎng)分條件和土壤條件來(lái)影響玉米的株高、穗高、穗位高等性狀［17］。

2.1 促進(jìn)光合作用和通風(fēng)

寬窄行種植模式對(duì)冠層小氣候因子有積極影響，可促進(jìn)光合作用［18］。寬窄行種植改變了行距，田間的通風(fēng)條件得到優(yōu)化，植株之間的相互遮擋變?nèi)?，窄行比寬行單位面積上受光面積更大［19］。玉米植株受光面積與空氣交換能力明顯提高，促進(jìn)了二氧化碳的吸收，空氣的交換導(dǎo)致的植株內(nèi)部晝夜溫差大，提高了光合作用強(qiáng)度［20］，植株內(nèi)部干物質(zhì)積累增多，改善了玉米品質(zhì)［21］。

2.2 改善土壤環(huán)境

寬窄行的深松和高留茬有效減少了化肥的使用，為耕地的可持續(xù)發(fā)展和玉米持續(xù)高產(chǎn)提供了有利基礎(chǔ)［22］。寬窄行種植技術(shù)可以對(duì)種植地進(jìn)行分區(qū)，進(jìn)行輪年換耕，這種交替種植可使土壤含水率提高3%以上［23］，充足的土壤水分可以充分滿足玉米生長(zhǎng)的需求，改善干旱季玉米生存環(huán)境，同時(shí)可以保持土壤肥力，土壤中微生物群落直接受到耕地種植農(nóng)作物的影響［24］，玉米寬窄行種植可以促進(jìn)土壤微生物的多樣性［25］。

3 實(shí)施步驟

隨著國(guó)家大力的推行，寬窄行種植有了較快發(fā)展［26］。相對(duì)于其他種植技術(shù)，寬窄行種植有很大優(yōu)勢(shì)。若寬窄行種植使用不合理，可能會(huì)因資源競(jìng)爭(zhēng)而導(dǎo)致減產(chǎn)［27］。需要對(duì)寬窄行種植措施進(jìn)行探究歸納。采用寬窄行種植時(shí)，需對(duì)品種選擇、寬窄行設(shè)計(jì)、精耕細(xì)作與整地、、施肥、防蟲(chóng)害等步驟進(jìn)行合理安排。

3.1 玉米品種的選擇

玉米品種的質(zhì)量直接影響玉米的產(chǎn)量，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂?、土質(zhì)、光照等因素選擇抗倒伏、抗病好、耐密植的品種，缺水地區(qū)選擇耐旱性品種，土壤肥沃地區(qū)選擇喜水品種，根據(jù)光照的時(shí)長(zhǎng)選擇不同生長(zhǎng)周期的玉米品種［28］。為保證發(fā)芽率，要選擇顆粒飽滿、品相好的種子，種子提前晾曬，有效殺菌后種植［29］。

3.2 寬窄行合理設(shè)計(jì)

根據(jù)具體情況進(jìn)行寬窄行設(shè)計(jì)，土壤和氣候會(huì)影響寬窄行行距。高密度種植會(huì)增加植物脅迫，會(huì)改變植物的形態(tài)和發(fā)育，降低單株產(chǎn)量［30］。黑龍江省早熟地區(qū)寬窄行耕作方式為寬行90 cm，窄行40 cm［31］。寬行一般為窄行的3 倍，若寬行中間不間作其他農(nóng)作物，寬窄行間可逐年交換種植。寬行為休息區(qū)，窄行為種植區(qū)，換耕時(shí)2 種區(qū)域互換。無(wú)論季節(jié)質(zhì)量如何，窄行種植可使植物生長(zhǎng)和產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)最大化，在半干旱地區(qū)采用寬窄行種植，可有效提高產(chǎn)量，抑制雜草［25］。

3.3 精耕細(xì)作與整地

根據(jù)土壤耕層的厚度和玉米品種進(jìn)行深松，2～3 年一次，一般深度25～30 cm，可以改善土壤肥力、提高作物產(chǎn)量［32，33］。深松只松土不翻土，可以保持耕作層的肥力和水分。采用密集深松的窄行作物生產(chǎn)系統(tǒng)時(shí)，土壤養(yǎng)分分層的差異很小。深松的差異主要是養(yǎng)分去除，深松強(qiáng)度越高的處理玉米產(chǎn)量越高［34］。

土地是農(nóng)作物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，良好的土壤基礎(chǔ)有利于提高玉米產(chǎn)量［33］。整地為玉米創(chuàng)造更好的生長(zhǎng)環(huán)境，但在降雨多、泥土濕潤(rùn)的地區(qū)應(yīng)延遲整地時(shí)間。玉米根系發(fā)達(dá)，需要適宜的深度才能促進(jìn)根部成長(zhǎng)［35］。在整地過(guò)程中，需要氮磷鉀肥、雞糞、辛硫磷顆粒劑等混合施入［36］。還需要將藥劑均勻撒到地表，并利用整地翻耕的環(huán)節(jié)將其埋入到土層里，防止地下蟲(chóng)害侵襲。

3.4 科學(xué)播種

根據(jù)實(shí)際情況確定行距，可使用機(jī)械化的播種機(jī)，以縮短播種期、提高播種質(zhì)量［37］。晾曬可以促進(jìn)種子成熟和酶活性化，增大種子萌發(fā)幾率。將品質(zhì)差的種子挑選出來(lái)，良品種則用藥劑混合處理。六月上旬根據(jù)實(shí)際情況確定合理的播種量和種植密度，還需確定種植溫度［38］。種植后及時(shí)進(jìn)行壓土、施肥、灌溉，壓土厚度為2～3 cm，保證玉米發(fā)育有充足的水分和營(yíng)養(yǎng)［39］。

3.5 施肥

玉米寬窄行種植對(duì)氮肥的響應(yīng)不明顯，但玉米寬窄行種植中行距競(jìng)爭(zhēng)、肥料濃度、施氮時(shí)間均與行距存在交互作用，推遲施氮和側(cè)施氮肥可以增加玉米產(chǎn)量，窄行和側(cè)施氮肥的玉米產(chǎn)量最高［40］。

合理施肥可促進(jìn)和平衡土壤中的營(yíng)養(yǎng)成分，促進(jìn)玉米的健康成長(zhǎng)。根據(jù)玉米生長(zhǎng)階段，定期定量使用氮磷鉀肥［41］。氮肥可以促進(jìn)植物的成熟，避免老化，磷肥促進(jìn)根部發(fā)育，避免幼苗生長(zhǎng)緩慢［42］。要結(jié)合土壤的相關(guān)含量，多施底肥，科學(xué)施肥，設(shè)計(jì)具體的方案，針對(duì)性施肥，使玉米養(yǎng)分和水分充分得到補(bǔ)給［38］。

3.6 防蟲(chóng)害

寬窄行種植密度較大，為保證玉米健康成長(zhǎng)，玉米種植后，需做好防病蟲(chóng)害工作，根據(jù)害蟲(chóng)的種類和數(shù)量，合理使用藥物［43］。針對(duì)不同害蟲(chóng)所使用殺蟲(chóng)劑不同，除蟲(chóng)前需要明確玉米的狀態(tài)。種子包衣種衣劑是防止地下蟲(chóng)害的有效措施，要做好相對(duì)措施，避免過(guò)多損失［44］。

3.7 適當(dāng)晚收

為了提高玉米的產(chǎn)量、增加玉米成熟度，可以根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r，在玉米成熟后適當(dāng)晚收5～7 d，可以起到增產(chǎn)、提質(zhì)的作用［45］。如遇到干旱年份可推遲7～10 d［46］。晚收可以延長(zhǎng)玉米子粒的灌漿時(shí)間，從而增加淀粉、氨基酸等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的積累，直到完全成熟，可以使效益最大化［47］。晚收還可以降低子粒含水量，方便脫粒和儲(chǔ)存［48］。

4 注意事項(xiàng)

寬窄行種植主要適用于地面平整的平原地區(qū)［49］，低洼易澇地不宜采用［50］。天氣干旱時(shí)，深松會(huì)導(dǎo)致水分的加速流失，不宜深松［51］。田間管理和機(jī)械栽培注意事項(xiàng)如下。

4.1 田間管理

田間管理包括農(nóng)作物的除草、查苗補(bǔ)種、間苗等。良好的田間管理，可使玉米達(dá)到高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)［52］。

1）除草。除草是非常重要的環(huán)節(jié)，寬窄行種植清理雜草很便捷［53］。寬窄行種植降低了雜草的生長(zhǎng)和競(jìng)爭(zhēng)力［25］。最佳除草劑施用時(shí)間及除草劑的有效性不受行寬的影響［54］。

2）檢苗、補(bǔ)苗。受諸多因素影響，玉米苗生長(zhǎng)會(huì)有較大差異，玉米出苗后要及時(shí)進(jìn)行查苗，減少少苗、缺苗現(xiàn)象，及時(shí)除草與中耕，以增強(qiáng)抗旱能力。補(bǔ)苗要確保玉米苗與泥塊同時(shí)移植，保證根部不被破壞。要及時(shí)澆水，保證苗期水分充足，避免枯死［55］。

3）間苗、定苗。間苗、定苗可以保證玉米苗合理株距，避免出現(xiàn)密度過(guò)大或小的現(xiàn)象。遵循“留強(qiáng)去弱”的原則，把有病蟲(chóng)害、發(fā)育較差的玉米苗篩除，留下高質(zhì)量的玉米幼苗。玉米苗3 葉片時(shí)進(jìn)行間苗，5葉片時(shí)定苗［56］。同時(shí)開(kāi)展松土和灌溉，及時(shí)追肥，嚴(yán)格把控肥料的種類和比例，為玉米茁壯生長(zhǎng)提供適宜的環(huán)境［57］。

4.2 機(jī)械栽培

機(jī)械栽培在玉米種植中廣泛應(yīng)用，有著嚴(yán)格的操作要求［58］。機(jī)械播種可以在短時(shí)間內(nèi)完成播種，縮短播種期，可以進(jìn)行側(cè)深施肥，避免化肥與種子競(jìng)爭(zhēng)土壤水分。合理的機(jī)械播種在保證土地完整的情況下均勻播種，在覆土一致的情況下快速播種［59］。寬窄行種植使用機(jī)械栽培，實(shí)現(xiàn)了農(nóng)藝措施與農(nóng)機(jī)有效結(jié)合，提高了播種質(zhì)量，增加了群體整齊度，改善群體透光度，具有明顯的增產(chǎn)作用［60，61］。

5 寬窄行種植技術(shù)與其他農(nóng)藝技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用

5.1 玉米寬窄行交替膜側(cè)溝種植技術(shù)

寬窄行種植與膜側(cè)溝種相結(jié)合是一種新型栽培技術(shù)，在寬行龔上覆膜，在膜與側(cè)膜的間隙種植玉米［62］?？梢园l(fā)揮地膜的保溫作用，提高土壤的蓄水能力，防止水分過(guò)度揮發(fā)，保證土壤松弛度［63］，增強(qiáng)土壤微生物活性，增加土壤肥力［64］，同時(shí)可以防止雜草增長(zhǎng)。在使用過(guò)程中主要使用土壤深松，一般在土壤比較松弛、肥力比較高時(shí)使用，可以有效改善土壤環(huán)境，避免風(fēng)蝕等災(zāi)害，還可以增大玉米受光照面積，促進(jìn)果穗生長(zhǎng)［65］。第一年和第二年寬窄行可進(jìn)行互換，休息區(qū)與種植區(qū)互換［66］。

玉米寬窄行交替膜側(cè)溝種植技術(shù)需要在土層厚、土壤條件良好、有機(jī)物含量高的地區(qū)，不僅可以發(fā)揮地膜作用，還能為玉米各個(gè)生長(zhǎng)階段創(chuàng)造有利環(huán)境，提供充足的陽(yáng)光和水分［67］。

5.2 玉米寬窄行淺埋式滴灌栽培技術(shù)

玉米寬窄行淺埋式滴灌栽培技術(shù)可以跟蹤玉米生長(zhǎng)狀況，鋪設(shè)滴灌管在地表，可有效面對(duì)旱災(zāi)，保證玉米產(chǎn)量。滴灌管埋在地下，以防被破壞，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)地灌［68］。該技術(shù)直接向玉米根部輸送水分和養(yǎng)分，改善了水分供給和微氣候環(huán)境，減少了化肥的使用量，一般可以增產(chǎn)15%［69］。該技術(shù)節(jié)約了玉米種植成本，減少了勞動(dòng)量和工作量，實(shí)現(xiàn)了水肥一體化，是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)方式［70］，可以帶來(lái)較好經(jīng)濟(jì)收益［71］。一般在玉米出苗3～5 葉時(shí)進(jìn)行鋪設(shè)，覆土深度5～10 cm，與寬窄行相結(jié)合。

5.3 間作中的寬窄行種植

間作是提高玉米產(chǎn)量、抑制病蟲(chóng)害、充分發(fā)揮土壤性質(zhì)、保證玉米品質(zhì)的有效種植方式。間作模式可以改變田間小氣候和作物的光合特性，從而提高作物的產(chǎn)量和土壤微生物多樣性［72］。采用寬窄行間作種植，可以提高通風(fēng)透光性、提高土地利用率、提高玉米和間作農(nóng)作物的綜合效益、增加農(nóng)民經(jīng)濟(jì)效益［73］。

間作種植模式和時(shí)間生態(tài)位分化對(duì)土地當(dāng)量比沒(méi)有影響，玉米與花生間作種植可以提高玉米產(chǎn)量，而對(duì)花生的產(chǎn)量沒(méi)有影響［74］。

玉米與大豆的根系可塑性和種間時(shí)空互補(bǔ)性可以提高間作作物的產(chǎn)量和水分利用效率，有利于玉米子粒的形成，抵消了部分大豆子粒灌漿的負(fù)遮蔭效應(yīng)［75］。玉米的子粒產(chǎn)量會(huì)顯著增加，可以通過(guò)改變行距和株距來(lái)協(xié)調(diào)玉米和大豆之間的種間競(jìng)爭(zhēng)，從而獲得間作優(yōu)勢(shì)，間作可以有效提高生長(zhǎng)資源的利用率［76］。

6 玉米寬窄行種植的效果

玉米寬窄行種植技術(shù)是創(chuàng)新型玉米栽培技術(shù)，具有很多優(yōu)點(diǎn)。

1）改善玉米的生長(zhǎng)環(huán)境、保證土壤肥力，從而提高玉米產(chǎn)量［77］。

2）明顯改善土壤的物理性質(zhì)，降低土壤硬度，增加土壤孔隙度，提高田間持水率［78］。

3）提高土壤蓄水能力，增加玉米抗倒伏、抗風(fēng)蝕能力，方便機(jī)械化管理，避免了苗種被碾壓的情況［79］。

4）提高土壤微生物活性和多樣性，有效提高土壤脲酶、磷酸酶和轉(zhuǎn)化酶活性，進(jìn)而增加玉米干物質(zhì)的積累，提高玉米產(chǎn)量［80］。

5）做到精確播種，節(jié)省種子用量，減少人工，充分發(fā)揮邊行優(yōu)勢(shì)，提高玉米品質(zhì)，精確施肥，減少肥料用量［81］。

7 玉米寬窄行種植技術(shù)的不足

玉米寬窄行也存在著一些缺點(diǎn)。

1）雖然能夠最大程度地利用土壤以上的光合和通風(fēng)等資源，但其無(wú)法對(duì)土壤中的資源充分合理運(yùn)用，會(huì)出現(xiàn)根部競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題。

2）需要制定合理的寬窄比例和間距，對(duì)專業(yè)知識(shí)要求較高，但大多農(nóng)戶缺乏相應(yīng)專業(yè)知識(shí)，無(wú)法發(fā)揮寬窄行的優(yōu)勢(shì)，不合理的設(shè)定反而會(huì)降低玉米產(chǎn)量。

3）農(nóng)民對(duì)新技術(shù)和機(jī)械化等認(rèn)知不足，導(dǎo)致玉米寬窄行技術(shù)推廣較為困難。且缺乏玉米窄行技術(shù)種植和收獲的相應(yīng)設(shè)備［82］。因此需要引進(jìn)專業(yè)性人才，重視技術(shù)型人才，為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展保駕護(hù)航，加大宣傳力度，提高對(duì)該技術(shù)的重視程度［83］。

8 小結(jié)

玉米寬窄行的種植技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)種植方式的改革，為玉米生長(zhǎng)提供良好的供水條件和土壤條件，可實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收，提高土地利用率［84，85］。相對(duì)于常規(guī)種植，寬窄行種植對(duì)玉米的生育進(jìn)程影響較低，但可明顯提高玉米成穗率，達(dá)到增產(chǎn)的目的［86］。

玉米寬窄行種植可有效降低玉米生產(chǎn)成本，將寬窄行種植運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，可以產(chǎn)生良好的生態(tài)效益，增加農(nóng)民收入，是促進(jìn)農(nóng)業(yè)健康發(fā)展的有效途徑［87，88］。寬窄行種植技術(shù)能夠進(jìn)一步推動(dòng)農(nóng)業(yè)的發(fā)展，將農(nóng)業(yè)發(fā)展推進(jìn)到一個(gè)新階段。