小麦―玉米花生带状轮作理论与技术

1、小麦玉米花生带状轮作理论与技术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 occupiesan increasingl

2、y important position in agricultural production in China and even around the world. In this study ， the theory and technology， research status andapplication prospect of wheat-corn/peanut strip rotation were analyzed to provide technology supports for its application in Huang-Huai-Hai ， Northeast an

3、d Southwest corn producing areas in our country.Keywords Wheat-maize / peanut； Strip rotation ；Theory ； Technology中国属于典型的资源约束型国家，耕地面积不到世界10%，且总面积以每年几十万公顷的速度递减， 耕地后?渥试床欢 ?1 。 中国国家XX局发布的数据显示，2017年我国粮食产量达到6.18 亿吨，比上年增长 0.3%，而同年粮食（含大豆）进口超过 1.3 亿吨，同比增加了 13.9%，进口量占到了我国粮食产量的 21%。 2017 年进口大豆 9 553 万吨，较上一年增加

4、了 1 000 余万吨， 油料自给率只有 30.8%。同时，粮食增产的环境代价：一是施肥 过量， 2016 年我国农用化肥施用量 5 984.1 万吨，远高于世界 平均用量；二是农药超标，中国是世界第一大农药使用国，每年 约有 175 万吨农药使用于农牧林业生产，但仅有约 30%作用于目 标生物；三是环境恶化，化肥、农药的使用量不断提升，造成农 田面源污染和农产品质量问题日益严重。成本“地板”挤压和补贴“黄线”、 资源环境“红线”双重 约束，倒逼着传统农业必须“转方式、调结构”，走现代农业发 展之路。稳定粮食产量，增加油料供给，减少肥药投入，促进农 民增收，已经成为农业供给侧结构性改革的重点方

5、向 2 。国务 院办公厅关于加快转变农业发展方式的意见 （国办发 201559 号文）指出要大力推广轮作和间作套作， 支持因地制宜开展生态 型复合种植，重点在东北地区和黄淮海地区推广玉米 / 花生间作 套作，科学合理利用耕地资源，促进种地养地结合。 山东省油 料（花生）产业提质增效转型升级实施方案明确提出大力发展 小麦 -玉米 / 花生（间作）模式，将夏玉米纯作向玉米、花生间 作调转，提高自然资源利用率。间作由于其有充分利用资源和大幅度增加单位面积上作物 产量的特点， 在我国乃至世界范围内的农业生产中占有愈来愈重 要的地位。玉米 / 花生间作是一种典型的禾本科与豆科间作模 式，可充分发挥须根系

6、与直根系、高杆与矮杆、需氮多与需磷钾 多的互补效应，具有高产高效、共生固氮、资源利用率高、改良土壤环境、 增强群体抗逆性等优点， 能充分利用空间和不同层次 的光能3 。为探索适于机械化的粮油高效生产模式， 自 2010年 起，山东省农业科学院坚持“不与粮争地， 不与人争粮”的发展 思路，开展了“以粮为主， 稳粮增油”的粮油均衡增产模式研究。 已连续 8 年开展小麦玉米 / 花生种植模式研究，在理论研究、 技术创新和配套产品研发方面取得重要成果。1 理论研究1.1 碳足迹研究为明确玉米 / 花生间作农田碳足迹， 探索有效途径实现低碳 与高效的协同效益， 依据全生命周期评价分析原理， 建立农田碳

7、排放核算模型，设置农用物资投入、农机能耗、秸秆处理及氮肥 施用导致的田间N20直接和间接排放四个模块，估算玉米/花生 3 ：4和3：6宽幅间作与传统玉米单作、花生单作单位面积和单 位产值的碳足迹差异。3 ：4和3 ：6间作模式单位面积碳排放分 别为 3 782.4 、 3 829.9 kg C02 e/hm2 ，低于单作花生，高于单 作玉米；而间作模式单位净产值的碳排放强度低于玉米和花生单 作4 。玉米/ 花生宽幅间作不仅提高土地产出率和资源利用率， 而且具有显著的经济效益和生态效益。1.2 间作减缓“氮阻遏”效应 在高水平外源氮条件下，生物固氮能力减弱，引起“氮阻 遏”效应 5 。不同施氮量

8、条件下玉米 / 花生宽幅间作试验初步 明确了不同氮肥用量、 不同形态氮肥吸收规律以及结瘤特点。 单 作花生和间作花生根瘤数量和根瘤鲜重随施氮量增加显著降低， 靠近玉米行的花生边行， 其根瘤数量和根瘤鲜重要高于远离玉米 行的花生中行， 花生边行土壤中硝态氮和铵态氮含量显著低于中 行土壤中的， 说明玉米带吸收了靠近的花生行氮素， 减缓了“氮 阻遏”效应。 玉米 / 花生能充分发挥根瘤固氮作用， 减少化肥氮 用量，实现花生绿色高效生产 6 。 1.3 小麦- 玉米/ 花 生带状轮作对产量的影响研究表明不同玉米 / 花生间作模式土地当量比均大于1，并且表现出明显的产量优势；其中玉米 /花生3 ：4间作

9、模式系统 产量最高， 高于同年玉米单作对照和其它间作模式系统产量， 其 间作玉米、花生产量较高，获得最大土地当量比和系统产量，土 地利用效率提高 18%，是一种较为理想的稳粮增油的种植方式 7 。与单作玉米相比，间作玉米不但接受更多的风、光、热等 地上资源，而且可以更多地吸收花生的水分和养分等地下资源， 所以也提高了土地利用效率 6，8 。试验表明与玉米单作茬小麦 比较，不同模式下玉米 / 花生间作茬小麦均有不同程度增产； 其 中玉米/花生3 ：4间作下茬小麦较玉米单作茬增产5%以上。1.4 减氮对玉米 / 花生间作茬小麦产量的影响 氮肥过量施用造成环境污染和生产成本增加已成为限制我 国农业可

10、持续生产的主要因素。 研究表明随着施肥量的增加， 小 麦籽粒产量增加，二者呈线性关系，但施氮量207 kg/hm2和276 kg/hm2 间差异不显著 9 。研究表明，玉米 / 花生间作在实现稳 粮增油的同时可达到减量施氮和氮肥高效利用的目的 6 。与传 统施氮量比较，玉米 / 花生间作茬小麦减施氮肥 10%及增施氮肥 处理对产量无影响。生产上间作茬小麦应适当减少氮肥投入。1.5 田间小气候玉米 / 花生间作改变了光在作物群体中的分布特点， 实现了 作物对光的立体、分层利用，改善作物群体光照度，实现在高光 强下玉米光合速率的提高， 在低光强下花生光能吸收和转化效率 的提高。 玉米 / 花生间作

11、发挥了玉米的边行优势， 玉米群体土壤 温度较高，环境温度、土壤及环境湿度较低。间作后花生群体冠 层温度和湿度较高，土壤温、湿度及光照度降低。花生下针期对 田间湿度要求较高， 花生果针入土快慢受大气湿度影响很大， 在 这个时期玉米高度远远超过花生， 充分起到遮阳的作用， 调节了 田间小气候， 减少了地面蒸发， 从而建立了一个互补共荣的生态 空间 10-13 。1.6 病虫害蒋佩兰等 14 研究表明 ，与玉米单作相比，玉米 / 花生间 作后玉米螟数量下降，玉米被害株率减少 8.6%， 蜘蛛数量增加 14.2%。周大荣 15 等采用人工挂卵的方法 ，系统调查研究了玉 米螟赤眼蜂在 17 种生境中的分

12、布和种群动态。结果表明，玉米 螟赤眼蜂对生境有一定的选择性， 间作豆科作物可在一定程度上 提高玉米螟赤眼蜂的寄生率。 与上述研究结果一致， 玉米 / 花生 间作种植模式增加了生物多样性、 提高了田间通透性， 降低了玉 米和花生纹枯病、褐斑病、叶斑病等病害。玉米病害发病率降低 程度尤为显著，其中对玉米茎腐病影响最大，发病降低率可达 42.53%16 。2 技术研究2.1 种植模式筛选在一年两熟区，主攻小麦 -玉米 / 花生周年种植模式；在不 足一年两熟地区，主攻春花生间套作春（夏）玉米模式；在都市 近郊中低产田开展鲜食玉米 / 花生间作种植模式； 在大型养殖企 业附近开展青贮玉米 / 花生模式。

13、2.2 种植规格筛选选择十余种种植规格进行田间筛选试验，结果表明玉米：花生（行数）2 ：4和3 ：4模式综合效果较好。间作压缩了夏玉米 株行距进行条带种植，每666.7m2种植玉米株数从单作的4 000 4 500压缩至3 6004 000。挤出宽带间套种植夏花生 6 000 8 000 穴（每穴 2 粒）。充分发挥玉米边行效应，挖掘单株生产 潜力，保障玉米稳产。综合地力及气候条件，高产田（土壤有机质含量1.3%以上）可选择夏玉米 / 夏花生 2：4模式，中产田（土壤有机质含量 1.0%1.3%）选择夏玉米 / 夏花生 3：4模式。2 ：4模式：带宽2.93.0 m，玉米株距12 cm；花生垄

14、距85 cm,垄高10 cm, 一垄2行，小行距35 cm,穴距14 cm,每 穴 2 粒。3 ：4模式：带宽3.53.6 m，玉米株距14 cm,花生垄距85 cm,垄高10 cm, 一垄2行，小行距35 cm,穴距14 cm,每 穴 2 粒。2.3 搭配品种筛选在章丘、 枣庄选用不同玉米品种和不同密度处理, 开展了耐 密玉米筛选试验，基本确定3 ：4模式下666.7m2间作玉米3 600 株可实现玉米单产 550 kg 以上。选择山东、河南、河北主推的 花生品种 20 余个进行筛选,结果如下：冬小麦选用矮杆、高抗、叶片上冲型、早熟品种（济麦22、鲁原 502 等）夏玉米选用紧凑型、单株高产

15、、中熟品种（登海605、鲁单818 等）夏花生选用高产、中熟、中大果、耐荫品种（潍花 8 号、花 育 25、花育 36、?S 花 1 号等）2.4 施肥与整地每666.7m2基施优质农家肥2 0003 000 kg，复合肥（15-15-15 ） 50 60 kg ,玉米播种时再增施玉米专用控释肥30kg，种肥同播，一次性完成，后期不追肥，花生种肥根据土壤肥 力酌情施用，一般控制在15 kg左右。灭茬、旋耕各两遍，保证 整地质量,抢墒、抢时播种,保证一播全苗。夏花生、 夏玉米宽幅间作的技术难点在灭茬起垄, 分三步进 行处理：一是控制麦茬高度在 15 cm以内，越矮越好；二是用加密度的（双刀）灭茬

16、机灭茬两遍；三是两次旋耕。2.5 田间综合管理 注重苗前化学除草（选用金都尔、施田补、乙草胺等适用玉 米、花生两种作物的苗前除草剂）；苗后除草剂（玉米带用烟嘧 磺隆等玉米苗后除草剂，花生带用精奎禾灵等花生苗后除草剂） 及花生生长调节剂（烯效唑、壮饱安等）采用隔离分带喷施技术 机械喷施，加强水分管理；及时防治病虫害；预防花生徒长；防 止后期早衰；适时收获。2.6 机械化程度 采用现有机械，基本实现全程机械化；研制新型配套机械， 提高效率。播种机械在原有玉米、花生分播基础上实现玉米、花 生一机播；收获机械现有玉米联合收割机、花生联合收获机、花 生分段式收获机和花生摘果机； 田间管理机械方面加强间作

17、苗后 除草剂、生长调节剂分带隔离喷施技术及相关配套机械研发。2.7 技术优势2.7.1 稳粮增油，缓解粮油争地矛盾 粮油间作高效生产模 式通过协调作物间的竞争与互补关系， 充分利用光、 热等自然资 源，提高单位面积土地生产力， 可在保证小麦和玉米稳产高产的 同时，增收花生，缓解粮油争地矛盾。2.7.2 增优质饲草和饲料，缓解人畜争粮矛盾 增收的副产 品花生粕和花生秸均是优质饲料，可有效缓解人畜争粮矛盾。2.7.3 改革种植模式，解决土地种养不协调问题 常年小 麦玉米轮作的单一种植方式导致偏施氮肥、 土壤板结、 地力 下降。 在这种种植模式内引入豆科作物花生， 实现禾本科玉米和 豆科花生种植带互

18、换，利用花生固氮作用实现土地种养结合。2.7.4 减少肥料、农药投入，减轻环境压力 由于禾本科与 豆科轮作具有改良土壤、降低病害等作用，化肥、农药投入减少 10%以上，可改善生态环境。3 不同生态区试验示范自 2014 年开始，在不同生态区的中高产田和盐碱地等开展 了大面积试验示范（表 1）。通过表 1 可以得出基本结论：（ 1）模式：高肥力地块适宜选玉米：花生=2 ：4模式；中肥力地块适宜选玉米：花生 =3 ：4 模式。（2）密度：每公顷玉米 54 00060 000株+花生96 000 114 000穴（150 000株以上） 。（3）产量：夏玉米 7 500 kg/hm2+ 夏花生 1 800 kg/hm2 以上，下茬小麦 8 250 kg/hm2 以上。（ 4） 机械化程度：播种、管理与收获基本实现全程机械化。在国家调减玉米面积的背景下，可以采用玉米：花生 =3：6 模式（夏播），适当增加花生播种面积，可保证玉米产量（ 7 500 kg/hm2）高于全国平均单产 （6 000 kg/hm2）,花生2 700 kg/hm2 以上。4 应用前景小麦-玉米/ 花生带状轮作对科学合理利用耕地资源，促进 种地养地结合，稳定粮食产量，增加油料供给，减少肥药投入，促进农民增收具有重要意义。4.1 在山东省应用前景如每年能在山东省