小麥—玉米//花生帶狀輪作理論與技術

唐朝輝 張佳蕾 郭峰 楊莎 孟靜靜 耿耘 李新國 萬書波

摘要：輪作換茬是一項悠久的傳統農業技術，在現代農業中仍具有其他農業技術所不能代替的作用。間作因其充分利用資源和大幅度增加單位面積上作物產量的特點，在我國乃至世界范圍內的農業生產中占有愈來愈重要的地位。本文對小麥-玉米//花生帶狀輪作理論與技術研究現狀及應用前景進行分析，以期為該技術在我國黃淮海、東北、西南三個玉米主產區推廣應用提供科技支撐。

關鍵詞：小麥-玉米//花生；帶狀輪作；理論；技術

中圖分類號：S344文獻標識號：A文章編號：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

中國屬于典型的資源約束型國家，耕地面積不到世界10%，且總面積以每年幾十萬公頃的速度遞減，耕地后備資源不多[1]。中國國家統計局發布的數據顯示，2017年我國糧食產量達到6.18億噸，比上年增長0.3%，而同年糧食（含大豆）進口超過1.3億噸，同比增加了13.9%，進口量占到了我國糧食產量的21%。2017年進口大豆9 553萬噸，較上一年增加了1 000余萬噸，油料自給率只有30.8%。同時，糧食增產的環境代價：一是施肥過量，2016年我國農用化肥施用量5 984.1萬噸，遠高于世界平均用量；二是農藥超標，中國是世界第一大農藥使用國，每年約有175萬噸農藥使用于農牧林業生產，但僅有約30%作用于目標生物；三是環境惡化，化肥、農藥的使用量不斷提升，造成農田面源污染和農產品質量問題日益嚴重。

成本“地板”擠壓和補貼“黃線”、資源環境“紅線”雙重約束，倒逼著傳統農業必須“轉方式、調結構”，走現代農業發展之路。穩定糧食產量，增加油料供給，減少肥藥投入，促進農民增收，已經成為農業供給側結構性改革的重點方向[2]。國務院辦公廳《關于加快轉變農業發展方式的意見》（國辦發[2015]59號文）指出要大力推廣輪作和間作套作，支持因地制宜開展生態型復合種植，重點在東北地區和黃淮海地區推廣玉米/花生間作套作，科學合理利用耕地資源，促進種地養地結合?！渡綎|省油料（花生）產業提質增效轉型升級實施方案》明確提出大力發展小麥-玉米//花生（間作）模式，將夏玉米純作向玉米、花生間作調轉，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量的特點，在我國乃至世界范圍內的農業生產中占有愈來愈重要的地位。玉米//花生間作是一種典型的禾本科與豆科間作模式，可充分發揮須根系與直根系、高桿與矮桿、需氮多與需磷鉀多的互補效應，具有高產高效、共生固氮、資源利用率高、改良土壤環境、增強群體抗逆性等優點，能充分利用空間和不同層次的光能[3]。為探索適于機械化的糧油高效生產模式，自2010年起，山東省農業科學院堅持“不與糧爭地，不與人爭糧”的發展思路，開展了“以糧為主，穩糧增油”的糧油均衡增產模式研究。已連續8年開展小麥—玉米//花生種植模式研究，在理論研究、技術創新和配套產品研發方面取得重要成果。

1 理論研究

1.1 碳足跡研究

為明確玉米//花生間作農田碳足跡，探索有效途徑實現低碳與高效的協同效益，依據全生命周期評價分析原理，建立農田碳排放核算模型，設置農用物資投入、農機能耗、秸稈處理及氮肥施用導致的田間N2O直接和間接排放四個模塊，估算玉米//花生3∶4和3∶6寬幅間作與傳統玉米單作、花生單作單位面積和單位產值的碳足跡差異。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值的碳排放強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出率和資源利用率，而且具有顯著的經濟效益和生態效益。

1.2 間作減緩“氮阻遏”效應

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[5]。不同施氮量條件下玉米//花生寬幅間作試驗初步明確了不同氮肥用量、不同形態氮肥吸收規律以及結瘤特點。單作花生和間作花生根瘤數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，其根瘤數量和根瘤鮮重要高于遠離玉米行的花生中行，花生邊行土壤中硝態氮和銨態氮含量顯著低于中行土壤中的，說明玉米帶吸收了靠近的花生行氮素，減緩了“氮阻遏”效應。玉米//花生能充分發揮根瘤固氮作用，減少化肥氮用量，實現花生綠色高效生產[6]。

1.3 小麥-玉米//花生帶狀輪作對產量的影響

研究表明不同玉米//花生間作模式土地當量比均大于1，并且表現出明顯的產量優勢；其中玉米//花生3∶4間作模式系統產量最高，高于同年玉米單作對照和其它間作模式系統產量，其間作玉米、花生產量較高，獲得最大土地當量比和系統產量，土地利用效率提高18%，是一種較為理想的穩糧增油的種植方式[7]。與單作玉米相比，間作玉米不但接受更多的風、光、熱等地上資源，而且可以更多地吸收花生的水分和養分等地下資源，所以也提高了土地利用效率[6，8]。試驗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；其中玉米//花生3∶4間作下茬小麥較玉米單作茬增產5%以上。

1.4 減氮對玉米//花生間作茬小麥產量的影響

氮肥過量施用造成環境污染和生產成本增加已成為限制我國農業可持續生產的主要因素。研究表明隨著施肥量的增加，小麥籽粒產量增加，二者呈線性關系，但施氮量207 kg/hm2和276 kg/hm2間差異不顯著[9]。研究表明，玉米//花生間作在實現穩糧增油的同時可達到減量施氮和氮肥高效利用的目的[6]。與傳統施氮量比較，玉米//花生間作茬小麥減施氮肥10%及增施氮肥處理對產量無影響。生產上間作茬小麥應適當減少氮肥投入。

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，實現了作物對光的立體、分層利用，改善作物群體光照度，實現在高光強下玉米光合速率的提高，在低光強下花生光能吸收和轉化效率的提高。玉米//花生間作發揮了玉米的邊行優勢，玉米群體土壤溫度較高，環境溫度、土壤及環境濕度較低。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?；ㄉ箩樒趯μ镩g濕度要求較高，花生果針入土快慢受大氣濕度影響很大，在這個時期玉米高度遠遠超過花生，充分起到遮陽的作用，調節了田間小氣候，減少了地面蒸發，從而建立了一個互補共榮的生態空間[10-13]。

1.6 病蟲害

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量下降，玉米被害株率減少8.6%， 蜘蛛數量增加14.2%。周大榮[15]等采用人工掛卵的方法 ，系統調查研究了玉米螟赤眼蜂在17種生境中的分布和種群動態。結果表明，玉米螟赤眼蜂對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。玉米病害發病率降低程度尤為顯著，其中對玉米莖腐病影響最大，發病降低率可達42.53%[16]。

2 技術研究

2.1 種植模式篩選

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

2.2 種植規格篩選

選擇十余種種植規格進行田間篩選試驗，結果表明玉米∶花生（行數）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行條帶種植，每666.7m2種植玉米株數從單作的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）。充分發揮玉米邊行效應，挖掘單株生產潛力，保障玉米穩產。

綜合地力及氣候條件，高產田（土壤有機質含量1.3%以上）可選擇夏玉米//夏花生2∶4模式，中產田（土壤有機質含量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，開展了耐密玉米篩選試驗，基本確定3∶4模式下666.7m2間作玉米3 600株可實現玉米單產550 kg以上。選擇山東、河南、河北主推的花生品種20余個進行篩選，結果如下：

冬小麥選用矮桿、高抗、葉片上沖型、早熟品種（濟麥22、魯原502等）

夏玉米選用緊湊型、單株高產、中熟品種（登海605、魯單818等）

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

2.4 施肥與整地

每666.7m2基施優質農家肥2 000～3 000 kg，復合肥（15-15-15）50～60 kg，玉米播種時再增施玉米專用控釋肥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，保證整地質量，搶墑、搶時播種，保證一播全苗。

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

2.5 田間綜合管理

注重苗前化學除草（選用金都爾、施田補、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）及花生生長調節劑（烯效唑、壯飽安等）采用隔離分帶噴施技術機械噴施，加強水分管理；及時防治病蟲害；預防花生徒長；防止后期早衰；適時收獲。

2.6 機械化程度

采用現有機械，基本實現全程機械化；研制新型配套機械，提高效率。播種機械在原有玉米、花生分播基礎上實現玉米、花生一機播；收獲機械現有玉米聯合收割機、花生聯合收獲機、花生分段式收獲機和花生摘果機；田間管理機械方面加強間作苗后除草劑、生長調節劑分帶隔離噴施技術及相關配套機械研發。

2.7 技術優勢

2.7.1 穩糧增油，緩解糧油爭地矛盾 糧油間作高效生產模式通過協調作物間的競爭與互補關系，充分利用光、熱等自然資源，提高單位面積土地生產力，可在保證小麥和玉米穩產高產的同時，增收花生，緩解糧油爭地矛盾。

2.7.2 增優質飼草和飼料，緩解人畜爭糧矛盾 增收的副產品花生粕和花生秸均是優質飼料，可有效緩解人畜爭糧矛盾。

2.7.3 改革種植模式，解決土地種養不協調問題 常年小麥——玉米輪作的單一種植方式導致偏施氮肥、土壤板結、地力下降。在這種種植模式內引入豆科作物花生，實現禾本科玉米和豆科花生種植帶互換，利用花生固氮作用實現土地種養結合。

2.7.4 減少肥料、農藥投入，減輕環境壓力 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、農藥投入減少10%以上，可改善生態環境。

3 不同生態區試驗示范

自2014年開始，在不同生態區的中高產田和鹽堿地等開展了大面積試驗示范（表1）。

通過表1可以得出基本結論：（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）機械化程度：播種、管理與收獲基本實現全程機械化。

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

4 應用前景

小麥-玉米//花生帶狀輪作對科學合理利用耕地資源，促進種地養地結合，穩定糧食產量，增加油料供給，減少肥藥投入，促進農民增收具有重要意義。

4.1 在山東省應用前景

如每年能在山東省60%～70%的糧油作物耕地推廣應用該模式，即推廣190萬公頃，可實現以下目標：增糧115萬噸（間作茬小麥增收300公斤/公頃×推廣190萬公頃；花生主產田間作增收玉米2 250公斤/公頃×推廣26萬公頃）；增油342萬噸（玉米主產田間作增收花生1 800公斤×推廣190萬公頃）；增優質飼料300萬噸（玉米主產田間作增收花生秸稈1 800公斤以上×推廣190萬公頃）；減少化肥施用量30多萬噸、農藥用量1萬多噸（間作田減少化肥、農藥用量10%）；節本增效約200多億元，其經濟效益、社會效益和生態效益十分顯著。

4.2 在我國玉米主產區應用前景

我國現有玉米種植面積3 467萬公頃，其中黃淮海、東北、西南三個玉米主產區種植面積約3 000萬公頃。如能在這三個區域60%耕地面積上推廣玉米//花生種植模式，即可實現以下目標：增糧750萬噸（間作茬小麥增收300公斤/公頃×推廣400萬公頃；花生主產田增收玉米2 250公斤/公頃×推廣280萬公頃）；增油3 000多萬噸（玉米主產田間作增收花生1 800公斤/公頃×推廣1 800萬公頃）；增優質飼料3 000多萬噸（玉米主產田間作增收花生秸稈1 800公斤/公頃×推廣1 800萬公頃）；減少化肥施用200多萬噸、農藥用量8萬多噸（間作田減少化肥、農藥用量10%）；節本增效約2 000多億元，效益顯著。

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