高寒地區不同輪作模式對玉米主要農藝性狀和產量的影響

汝甲榮 劉玲玲 孫繼英 馬子竣 王懷鵬 邱廣偉

（黑龍江省農業科學院克山分院 齊齊哈爾161606）

黑龍江省北部高寒區屬于大陸季風氣候區，是氣候變化的敏感區。近年來受自然因素和片面追求高產等影響，該地區玉米生產傾向種植超出正常成熟生育期的晚熟品種，越區種植現象嚴重，造成收獲時出現玉米籽粒水分含量高、品質下降等現象。同時，大豆、玉米長期連作，重茬減產現象日趨嚴重，農田生態系統對自然災害的抵御能力下降，大面積發生病蟲草害風險加劇。隨著玉米庫存的大幅增加和比較效益的降低，農業農村部出臺了 《關于“鐮刀彎”地區玉米結構調整的指導意見》政策，有望優化種植結構和區域布局，提升農業的效益和可持續發展能力[1]。

目前黑龍江省北部高寒區種植模式表現為三大作物產區連作（如玉米連作、大豆連作、水稻連作）與一些地區各種輪作共存的局面，玉米輪作體系有待進一步完善。多年種植玉米導致田間土傳病害加劇，大面積發生病蟲草害風險加劇。王磊等研究[2]認為，玉米連作對其發芽和苗期地上及地下部分的生長發育有抑制作用，并隨著連作年限的增加其抑制作用越大；肖文等研究[3]認為，玉米連作年限在3～5 年內制種玉米的產量降低較小，連作年限在5 年以上的其產量遞減幅度逐年加大。作物輪作是指在同一塊田地上有順序地輪換種植不同作物或輪換采用不同復種方式的種植方法，是農田用地與養地相結合，實現持續增產和改善農田生態環境的一種行之有效的農業措施[4]。

合理的作物輪作制度可以很好的協調滿足不同輪作作物對養分的需求,均衡的利用土壤養分使土壤能保持較長久的生產潛力[5]。農田實行輪作,可以使土壤生態環境得到改善,光、熱、水、氣、養各種農業生產資源得到充分協調和利用,對豐富土壤生物多樣性起到了良好作用[5]。土壤生物種類和數量的增多,又反過來促進土壤生態條件的進一步改善,從而又進一步有利于作物的生長和發育,有利于作物的高產穩產和持續增產[6]。作物輪作可有效減少農田病、蟲、雜草和有毒物質的危害,從而減少或避免農藥使用,對生產綠色產品有利,這實際上是在更高層次、更高要求上提升了農產品的品質和農產品的安全性、健康性和保健性，這正是未來耕作制度改革和農業發展的重要方向[7]。因此，針對該地區種植業生產特點，系統地研究玉米、大豆、馬鈴薯、小麥、高粱不同作物組合種植效應，構建新型的、具有區域特色的最佳輪作模式和配套耕作栽培技術，對實現穩產增收、提質增效和保障國家糧食安全與農產品有效供給意義重大。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設在黑龍江省農業科學院克山分院試驗田，2016 年種植大豆，2017-2019 年 3 年定位種植試驗。

1.2 試驗材料

供試玉米品種為瑞福爾1 號、大豆品種為克山9 號、小麥品種為克春9 號、馬鈴薯品種為尤金。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設計 試驗采用大區設計，設4 個處理，分別為T1：玉米—玉米—大豆；T2：大豆—玉米—馬鈴薯；T3：大豆—玉米—小麥；T4：玉米連作（對照）。每個模式種植面積845 m2，試驗區總面積4 225 m2。玉米、大豆壟距65 cm，馬鈴薯壟距70 cm，小麥行距15 cm，以上各作物行長均為20 m。

小區施肥量：玉米施“是壯”玉米專用肥40 kg/畝；大豆施尿素 3 kg/畝、磷酸二銨 12 kg/畝、硫酸鉀2 kg/畝；小麥施尿素 9 kg/畝、磷酸二銨 11 kg/畝、硫酸鉀 2.5 kg/畝；馬鈴薯施尿素 17 kg/畝、磷酸二銨10 kg/畝、硫酸鉀 23 kg/畝。

各作物種植密度分別為：大豆2.5 萬株/畝，玉米6 000 株/畝，小麥 43.5 萬株/畝，馬鈴薯 4 500 株/畝。

1.3.2 試驗檢測指標與方法 收獲時測定植株株高、穗位高、莖粗、產量和生物產量等指標。株高：選取小區內具有代表性的5 株植株從地面測量至植株雄穗頂端；穗位高：用卷尺測量從地面到穗的距離；莖粗：在玉米植株20 cm 處，用游標卡尺進行測量。

1.4 試驗數據統計分析

采用DPS 統計軟件進行數據統計分析，數據均以平均值表示。對不同處理進行單因素試驗統計方差分析，并用Duncan 法對測定數據進行多重比較。

2 結果與分析

2.1 不同輪作模式對玉米主要農藝性狀的影響

由表1 可見，玉米連作及玉米與大豆、小麥、馬鈴薯等作物輪作后，各處理間除植株葉面積系數外，其他項目如玉米株高、莖粗、穗粒數、百粒重等均沒有明顯差異。各處理葉面積系數從大到小分別為T3（豆—玉—麥）5.5、T1（玉—玉—豆）4.5、T2（豆—玉—薯）4.2、T4（玉米連作）4.1，各處理間差異顯著。

表1 不同輪作模式對玉米主要農藝性狀的影響

表2 不同輪作模式對玉米產量的影響

2.2 不同輪作模式對玉米產量的影響

從表2 的產量結果看，玉米與其他作物輪作均在一定程度上提高了籽粒產量和生物量，其中以 T2（豆—玉—薯）輪作模式籽粒產量和生物量最高，分別為775.4 kg/畝和2 245.6 kg/畝，各輪作模式與對照玉米連作相比，籽粒產量和生物量提高幅度分別為4.72%～15.16%、5.59%～8.15%，但與產量差異都沒有達到顯著水平。說明連作在短時間內對玉米產量不會造成明顯的減產，但會影響玉米植株單位面積葉面積的增長。

3 結論

從試驗結果來看，玉米與大豆、小麥、馬鈴薯等作物輪作后，各處理間除植株葉面積系數外，其他項目如玉米株高、莖粗、穗粒數、百粒重等均沒有明顯差異。玉米與其他作物輪作均在一定程度上提高了玉米籽粒產量和生物量，其中以T2（豆—玉—薯）輪作模式籽粒產量和生物量最高，各輪作模式與對照玉米連作相比，玉米籽粒產量和生物量都有不同程度的提高，但產量差異都沒有達到顯著水平。