地膜覆蓋藝機一體化栽培技術在高粱上的應用

李文婷　楊三維　高洋　姚建民　韓小英

摘要：干旱少雨和農村勞動力短缺嚴重限制了陜北旱區(qū)高粱產業(yè)發(fā)展和農民脫貧增收，推廣應用地膜覆蓋藝機一體化栽培技術以及引進篩選適合當?shù)氐呐涮灼贩N是解決該問題的有效方法。以裸地栽培為對照，研究了7 個高粱品種晉雜22、晉雜31、晉雜34、晉雜108、晉早5564、晉夏2842 和晉中7742 在地膜覆蓋藝機一體化技術配套栽培下產量相關性狀和收益的變化。結果表明，相比裸地栽培，覆膜藝機栽培顯著提高了高粱的株高、穗長、千粒質量和產量，提高幅度分別為0.99%～12.64%、0.9%～7.3%、2.2%～12.9%、11.7%～32.6%；大幅度節(jié)省了人工成本，每公頃可節(jié)省約6 450 元；增加了收益，增收幅度為103.6%～406.0%。其中，晉雜31 的產量和收益最高，分別為10 346.7 kg/hm2 和16 943.4 元/hm2，其次依次是晉雜108 和晉雜34，產量分別為10 320.0、10 293.3 kg/hm2，收益分別為16 890.0、16 836.6 元/hm2。推薦晉雜31、晉雜108 和晉雜34 等3 個高粱品種配套覆膜藝機栽培模式在陜北旱區(qū)推廣種植。

關鍵詞：高粱；地膜覆蓋藝機一體化；產量；收益；陜北旱區(qū)

中圖分類號：S514 文獻標識碼：A 文章編號：1002?2481（2024）01?0055?06

高粱是世界第五大糧食作物，也是飼料、釀酒、工業(yè)淀粉以及生物能源的原材料，是集食用、飼用、能源于一體的多用途作物。作為C4 植物，高粱具有光合效率高、生物產量高、抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐瘠薄、適應性廣等特點，可在干旱、鹽堿和瘠薄的邊際土地上種植，被認為是最具開發(fā)潛力的糧飼作物和能源作物，在發(fā)展我國旱作農業(yè)、提高糧食產量和脫貧攻堅方面具有重要作用[1-2]。陜北地區(qū)總土地面積約為8.03 萬km2（榆林4.36 萬km2，延安3.6 萬km2），占陜西省總面積的41.5%。西北部接毛烏素沙漠，東北部與黃河接壤，屬暖溫帶和溫帶半干旱大陸性氣候，降水量少，土壤干旱瘠薄，自然條件差，貧困人口多，耕地大多分布在丘陵溝壑區(qū)，大田作物以小雜糧居多。高粱是該地區(qū)種植的主要雜糧作物之一，大多用來滿足釀造業(yè)原料供應，發(fā)展高粱產業(yè)是助推當?shù)剞r民脫貧增收以及鄉(xiāng)村振興的重要手段之一[3-4]。然而近年來，由于旱災發(fā)生頻率增加、持續(xù)時間延長、強度加重，再加上降雨年際不均衡以及農村勞動力短缺，使得高粱播種保苗難度增大，出苗易不齊，病蟲害增多，田間管理用工增多，生產成本也隨之提高，高粱產量和農民種植積極性都受到極大影響，嚴重制約了高粱產業(yè)的快速發(fā)展[5-7]。因此，如何解決這些問題是發(fā)展陜北高粱產業(yè)的當務之急。

藝機一體化是指將農藝技術與機械配套同步研究設計、相互兼顧結合，使二者融為一體的技術體系[8]。地膜覆蓋藝機一體化栽培技術是指在覆膜播種機一次性完成開溝探墑、鋪膜覆土、打孔播種、鎮(zhèn)壓的基礎上，將施基肥、覆膜、播種等農業(yè)措施與農機相結合，使農機作業(yè)貫穿于農業(yè)生產全過程的技術體系。該技術將農業(yè)生產中的農藝技術要求通過農業(yè)機械進行標準作業(yè)，可最大限度地降低生產成本，提高勞動生產率，有效解決半干旱區(qū)旱地的“旱、寒、瘠”問題，提升作物產量和品質，促進作物生產從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化轉變，為規(guī)?；?、集約化生產提供強有力的技術保障。

奚玉銀等[9]在冀西北地區(qū)開展了玉米、谷子覆膜藝機一體化技術的示范推廣，發(fā)現(xiàn)該技術有效提高了播種效率和作物的出苗率，縮短了播種時間，很好地解決了作物適播期短和春季風大土壤墑情惡化快的問題，解決了農村勞動力短缺和作物對播期要求比較集中的問題，生產效率提高了5～10 倍，節(jié)約生產成本50% 左右。陳云等[10] 研究了藝機一體化技術在山西嵐縣馬鈴薯上的應用效果，發(fā)現(xiàn)該技術提高了當?shù)伛R鈴薯的生產水平，促進了企業(yè)增收，受到了企業(yè)的高度好評。仝志軍[11]研究了谷子膜側播種藝機一體化技術在壽陽縣的應用效果，發(fā)現(xiàn)該技術自應用推廣以來，取得了顯著的經濟效益、社會效益和生態(tài)效益，極大地提高了谷子單產水平，有效地增加了農民收入，切實保護了當?shù)丶Z食生產能力和農民種糧積極性。

然而，陜北地區(qū)多是旱地，立地條件差，覆膜藝機一體化栽培技術在該地區(qū)的應用效果還并不明確，與該技術配套且適宜當?shù)卦耘嗟母吡黄贩N也并不清楚。因此，本研究擬引進7 個高粱品種，在與地膜覆蓋藝機一體化栽培技術配套（簡稱藝機栽培）下，對其在該區(qū)種植的產量相關性狀和收益進行分析，以期為豐富陜北旱區(qū)高粱品種資源和大面積推廣應用地膜覆蓋藝機一體化栽培技術提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗于2022 年4—10 月在陜西省榆林市佳縣謝家溝村（N 38°19?、E 110°07?）進行。該地區(qū)屬典型干旱半干旱大陸季風性氣候，海拔1 180 m，年均氣溫10.0 ℃，年降水量395 mm，集中在7—9 月，≥10 ℃有效積溫3 030 ℃，無霜期157 d。土壤類型為黃綿土，pH 值為7.7，速效氮含量為15.31 mg/kg，有機碳含量為13.05 g/kg，全氮含量為1.06 g/kg。地勢平坦，耕層深厚。

1.2 試驗材料

供試高粱品種為山西農業(yè)大學高粱研究所提供的晉雜22、晉雜31、晉雜34、晉雜108、晉早5564、晉夏2842 和晉中7742。地膜為山西農業(yè)大學農業(yè)經濟管理學院生產的規(guī)格為130 cm×0.007 mm 的生物降解滲水地膜。農機為山西農業(yè)大學農業(yè)經濟管理學院和長治市永成農機開發(fā)有限公司共同研制的2MB-1/3 型覆膜穴播機。

1.3 試驗設計

試驗以7 個高粱品種為材料，每個品種設置裸地栽培和藝機栽培2 種處理，每處理重復3 次，隨機區(qū)組排列，小區(qū)面積為6 m×3 m。2022 年4 月17 日，所有小區(qū)一次性施入氮磷鉀復合肥750 kg/hm2、腐熟羊糞15 000 kg/hm2，旋耕后平整地塊進行播種。其中，藝機栽培處理采用凹型壟背全膜覆蓋模式，每小區(qū)鋪膜2 幅，每幅地膜種植３ 行，行距為45 cm，穴距為20 cm，每穴種2 粒，每公頃播種9.75 萬穴，留苗15 萬～18 萬株，播深3～4 cm；裸地栽培模式采用手推播種器進行人工播種，每小區(qū)種植6 行，播種規(guī)格與藝機栽培一致。高粱出苗后及時查苗，發(fā)現(xiàn)有苗孔錯位及時放苗，出苗率低于80% 且每穴單株率在70% 以上時進行人工補種。裸地栽培處理下全生育期適時除草。成熟后調查株高、穗長、千粒質量和小區(qū)產量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010 軟件進行數(shù)據(jù)處理。采用SPSS Statistics 22.0 統(tǒng)計分析軟件進行方差分析和Duncan 顯著性檢驗（P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同栽培模式下高粱的產量結果

由表1 可知，7 個參試品種產量在2 種栽培模式下存在顯著差異（P<0.05）。裸地栽培模式下，晉雜31 產量顯著高于其他6 個品種（P<0.05），其次依次為晉雜34 和晉雜108，晉雜22 產量最低；藝機栽培模式下，晉雜31、晉雜108 和晉雜34 等3 個品種產量顯著較高，晉雜22 產量最低。與裸地栽培相比，藝機栽培下的7 個高粱品種均表現(xiàn)出明顯的增產效應，增產幅度為11.7%～32.6%。從平均值看，7 個高粱品種的產量大小表現(xiàn)為晉雜31>晉雜34>晉雜108> 晉中7742> 晉早5564> 晉夏2842> 晉雜22。其中，晉雜31 在2 種模式下的產量均為最高，平均9 803.9 kg/hm2，其次依次是晉雜34 和晉雜108，平均產量分別為9 664.6、9 600.0 kg/hm2。

2.2 不同栽培模式下高粱的產量性狀分析

不同栽培模式下高粱的產量性狀分析結果如表2 所示。

由表2 可知，2 種栽培模式下不同高粱品種間的株高存在顯著差異（P<0.05）。裸地栽培模式下高粱的株高大小表現(xiàn)為晉雜22>晉中7742>晉早5564>晉雜108>晉夏2842>晉雜31>晉雜34，藝機栽培模式下株高表現(xiàn)為晉雜22>晉中7742>晉早5564>晉夏2842>晉雜108>晉雜31>晉雜34。與裸地栽培相比，藝機栽培下7 個高粱品種的株高都有了不同程度的增加，增幅為0.99%～12.64%，說明藝機栽培可能會使高粱植株增高。2 種栽培模式下，晉雜22 的株高均顯著最高，分別為156.1、175.9 cm。相比其他品種，晉雜34 的株高則顯著最低（P<0.05）。

高粱穗長在不同栽培模式下也存在顯著差異（P<0.05）。2 種栽培模式下，高粱穗長大小均表現(xiàn)為晉雜31> 晉雜34> 晉雜22> 晉早5564> 晉夏2842>晉雜108>晉中7742。其中，晉雜31 的穗長顯著最大（P<0.05），平均為28.3 cm，其次為晉雜34，平均為27.9 cm。藝機栽培下高粱穗長均大于裸地栽培。與裸地栽培相比，藝機栽培下高粱千粒質量也明顯增高。藝機栽培下，7 個品種千粒質量大小表現(xiàn)為晉雜31> 晉雜34> 晉雜108> 晉中7742>晉早5564>晉雜22>晉夏2842；裸地栽培下，7 個品種千粒質量大小表現(xiàn)為晉雜31>晉中7742>晉雜34>晉早5564>晉雜22>晉雜108>晉夏2842。其中，晉雜31 的千粒質量在2 種模式下均顯著高于其他品種（P<0.05），平均為29.2 g。

2.3 不同栽培模式下高粱的經濟效益分析

經濟效益直接關系著農民種植的積極性。按照生物降解滲水地膜市場價26 元/kg，覆膜量75 kg/hm2，每公頃地膜成本為1 950 元；藝機栽培播種與收獲時每公頃人工與機器成本各900 元/hm2，合計1 800 元/hm2；裸地栽培播種與收獲時每公頃人工成本各600 元，間苗、除草等每公頃人工成本9 000 元，合計10 200 元/hm2；高粱收購價2 元/kg，計算結果見表3。

從表3 可以看出，晉雜31 在裸地栽培和藝機栽培2 種栽培模式下產量均為最高，因此，其收入也均高于其他品種，分別為18 522.0、20 693.4 元/hm2。與裸地栽培相比，藝機栽培顯著增加了7 個高粱品種的產量，因此，該模式下產量收入更高，且覆膜后減少了間苗、除草等人工成本，可使農民每公頃減少投入約6 450 元，成本更低，農民獲得的收益更高。從栽培模式來看，相較裸地栽培，藝機栽培下7 個品種的經濟效益均明顯增加，其中，晉夏2842和晉中7742 增加最多；從品種來看，藝機栽培模式下種植晉雜31、晉雜108 和晉雜34 獲得的收益更高，分別為16 943.4、16 890.0、16 836.6 元/hm2。

3 結論與討論

現(xiàn)代農業(yè)的核心是集約高效，農業(yè)機械是發(fā)展現(xiàn)代農業(yè)的重要物質基礎，藝機一體化是實現(xiàn)高粱產業(yè)化生產與現(xiàn)代農業(yè)相結合的必由之路[12-13]。實現(xiàn)高粱生產藝機一體化需要有適宜的品種和相應的栽培技術，良種良法配套才可提高作物產量[14-16]?？追残诺萚17]研究發(fā)現(xiàn)，篩選適宜機械化生產的釀造高粱品種時，首先應考慮株高，其次是經濟產量。適宜機械化栽培的高粱品種株高一般應在100～150 cm 為好，因為株高較高會導致高粱倒伏且不便于收獲，太低則會影響產量[18-20]。本試驗篩選的7 個高粱品種中，晉雜22 和晉中7742 雖都在藝機栽培模式下有較大的增產幅度，但其株高超過150 cm，不符合機械化栽培高粱品種的株高要求。其余5 個品種的株高均小于150 cm，符合機械化栽培的要求。從產量來看，晉雜31 在這5 個品種中產量最高，平均為9 803.9 kg/hm2，其次依次是晉雜34 和晉雜108，平均產量分別為9 664.6 、9 600.0 kg/hm2。說明這3 個品種都較適宜配套藝機一體化栽培技術在陜北地區(qū)種植。

農民采用新技術新品種的積極性與其經濟收益直接相關。本試驗中，藝機栽培明顯提高了高粱的株高、穗長、千粒質量和產量，增加了農民收入。與裸地栽培相比，藝機栽培每公頃可節(jié)省鋤草、間苗等人工成本約6 450 元，大幅度減輕了勞動強度和勞動量，節(jié)約了農民投入成本。尤其是選用晉雜31、晉雜108 和晉雜34 這3 個高粱品種配套栽培后，農民每公頃可獲得約1.7 萬元的純收益，這對提高他們的種植積極性、擴大高粱種植面積具有重要意義。此外，藝機一體化栽培不僅提高了農業(yè)機械化率，為當?shù)剞r業(yè)生產規(guī)?；?、糧食生產提質增效發(fā)揮了積極作用，同時也因為減少了勞動力投入，緩解了農村勞動力短缺的困境，推動了農村勞動力的轉移，促進農民外出務工增收，發(fā)揮了一舉多得的作用。

試驗地設置在陜西東北部半干旱地區(qū)，其種植環(huán)境、土壤狀況、栽培措施、管理水平等在陜西北部、山西北部地區(qū)都具有代表性，其研究結果可為相同或相近地區(qū)的高粱生產提高依據(jù)。不過由于市場上高粱品種繁多，本試驗只選取了7 個高粱品種，篩選上還有很大空間，今后應繼續(xù)深入研究，篩選出更適宜當?shù)胤N植的藝機栽培品種，為高粱的機械化生產和集約化經營提供更高效的技術支撐，助推高粱產業(yè)大力發(fā)展、農村繁榮、農民脫貧增收和農村小康建設。

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