楊芳芳

(隴西縣農(nóng)機服務(wù)中心，甘肅 隴西 748100)

0 引言

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中通常是將長勢較高的喜陽作物與較矮的喜蔭作物搭配種植，兩種農(nóng)作物有較長的共同生長期，兩種作物之間可以形成良好的時空層次的復(fù)合種植群體，通風(fēng)透光，實現(xiàn)農(nóng)田資源和空間上的最大化利用，提高產(chǎn)量[1-3]。

玉米是我國主糧作物之一，在我國種植面積廣泛。大豆是我國重要的糧食作物與經(jīng)濟作物，但是大豆種植單產(chǎn)與發(fā)達國家還有一定的差距。玉米—大豆帶狀高效種植模式是典型的間作種植模式之一，該模式的經(jīng)濟效益及生態(tài)效益較為顯著，可以促進生物群產(chǎn)量及效益的提升，不同作物的相互作用可以改善土壤環(huán)境，減緩?fù)寥辣韺铀终舭l(fā)，提高水分利用效率與氮肥利用效率，為農(nóng)業(yè)高效、可持續(xù)發(fā)展提供新的途徑[4-6]。該模式還被寫入中央一號文件中，因此，發(fā)展玉米—大豆帶狀高效種植模式具有重要意義。

1 玉米—大豆帶狀高效種植模式定義

玉米—大豆帶狀高效種植模式是在傳統(tǒng)的玉米—大豆間作模式的基礎(chǔ)上創(chuàng)新發(fā)展而來的，田間結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。采用玉米—大豆帶狀復(fù)合種植，讓玉米等高位作物具有邊行優(yōu)勢，擴大大豆的受光空間，實現(xiàn)玉米與大豆之間的和諧共生。

圖1 玉米—大豆帶狀高效種植模式田間示意圖

玉米、大豆在我國東北地區(qū)、黃淮海地區(qū)及西南地區(qū)都有廣泛的種植，但是不同地區(qū)由于積溫、氣候條件、種植模式及特色優(yōu)勢作物不同，因此進行玉米—大豆帶狀高效種植模式田間技術(shù)參數(shù)具有很大的差異，以西南地區(qū)玉米—大豆帶狀高效種植模式為例，玉米—大豆帶狀高效種植模式技術(shù)參數(shù)如表1所示[7-8]。

表1 玉米—大豆帶狀高效種植模式技術(shù)參數(shù)表

2 對土壤環(huán)境的影響

2.1 玉米—大豆帶狀高效種植對土壤養(yǎng)分的影響

作物生長所需的養(yǎng)分主要是作物根系吸收土壤中的養(yǎng)分進而為作物地上部分提供營養(yǎng)物質(zhì)。玉米—大豆帶狀高效種植中，由于兩種作物根際微環(huán)境不一致，與單一作物相比，玉米—大豆帶狀復(fù)合種植具有更加豐富的根際土壤環(huán)境，可以促進土壤中微生物多樣性，促進作物根際土壤中的養(yǎng)分轉(zhuǎn)換與循環(huán)，改善土壤肥力，提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性(表2)[9]。相關(guān)研究表明，玉米—大豆帶狀復(fù)合種植中可以增加土壤有機質(zhì)含量，相比于作物單一種植，玉米—大豆帶狀復(fù)合種植中，土壤地表20 cm左右的有機質(zhì)含量提升了4%～8%左右，土壤10～20 cm有機碳含量顯著增加。主要原因是由于大豆根瘤系統(tǒng)可以分解土壤中的有機物，促進土壤微生物菌群數(shù)量的增加，促進土壤殘留物等的分解與養(yǎng)分轉(zhuǎn)化，進而增加了土壤中的有機質(zhì)及有機碳含量。豆科植物可以顯著提高土壤中的全氮含量、堿解氮含量、硝態(tài)氮含量及銨態(tài)氮量，同時可以減輕土壤氮含量向土壤深層的淋溶風(fēng)險，減少氮肥的損耗，進而提升土壤氮含量。

表2 不同處理對土壤養(yǎng)分的影響

3 對作物產(chǎn)量的影響

不同作物之間的復(fù)合種植可以提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力及資源利用效率，符合重要體系中作物之間的相互競爭力，可以提高土壤養(yǎng)分利用率增加作物產(chǎn)量。相關(guān)研究均表明，復(fù)合種植下的作物產(chǎn)量比單一作物種植的產(chǎn)量更加穩(wěn)定，可以改善作物的光合效應(yīng)，增加作物葉片的葉綠素含量，延緩葉片衰老，增加作物葉片的光合速率，促進作物生長，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)的提質(zhì)增產(chǎn)(表3，表4)[10-11]。玉米—大豆帶狀高效種植模式可以利用空間自然需求實現(xiàn)對光照、養(yǎng)分、水分的充分利用，增加農(nóng)田生態(tài)環(huán)境的生物多樣性，進而提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

表3 不同處理對玉米產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

表4 不同處理對大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素的影響

4 效益分析

4.1 經(jīng)濟效益

與傳統(tǒng)玉米、大豆單獨種植相比，玉米—大豆帶狀再種植前需要進行專項設(shè)備投入與專業(yè)的管理，是一項高投入與高產(chǎn)出的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)工作。本研究對試驗期間不同生產(chǎn)方式下的生產(chǎn)投入成本和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效益進行對比分析，結(jié)果如表5所示[12]。采用玉米—大豆帶狀種植模式下，玉米和大豆的單產(chǎn)都有所提高，投入方面每公頃減少了225～375元。通過綜合對比總產(chǎn)出效益可知，與玉米和大豆單獨種植相比，玉米—大豆帶狀種植模式下，每公頃產(chǎn)出效益分別提高了1 770元和1 320元左右。因此，采用玉米—大豆帶狀種植可以顯著提高農(nóng)戶的經(jīng)濟收入。

表5 產(chǎn)值、投入和凈收益對比結(jié)果 單位：元·hm-2

4.2 生態(tài)效益

在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中，作物種類越復(fù)雜，營養(yǎng)結(jié)構(gòu)越合理，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)與自我修復(fù)能力越強，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)抵抗力與穩(wěn)定性越高。玉米—大豆帶狀高效種植模式中，帶狀復(fù)合種植使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中在空間上形成垂直結(jié)構(gòu)，可以提高單位農(nóng)田土壤的有效光合面積，提高光能利用率。大豆的根瘤中含有根瘤菌可以固氮，可以減少氮肥的用量，在提高土壤肥力的同時減少化肥農(nóng)藥的投入使用，減少對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成的生態(tài)環(huán)境污染與破壞，可以帶來良好的生態(tài)效益。

4.3 社會效益

農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的進步不僅可以保障我國糧食安全，提高我國糧食儲備量，另一方面，農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)的進步對于社會進展的貢獻率可以達到27%左右，直接影響我國糧食蔬菜的出口量，對我國畜禽養(yǎng)殖等也會產(chǎn)生一定的促進作用。高效的科學(xué)技術(shù)及種植模式的推廣，可以顯著提高糧食產(chǎn)量，節(jié)省土地資源，對于保障我國糧食安全具有重要意義，實現(xiàn)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)增收，是保障社會穩(wěn)步發(fā)展的重要條件之一，促進農(nóng)業(yè)和科普共振，人才效應(yīng)、科技效應(yīng)、產(chǎn)業(yè)效應(yīng)及社會效益逐步顯現(xiàn)，為科技創(chuàng)新與提升注入新的活力。

5 結(jié)論

玉米—大豆帶狀種植模式是通過了農(nóng)業(yè)實踐及科研工作者在無數(shù)次生產(chǎn)實踐中而歸納總結(jié)出來的一種適合大豆和玉米這兩種糧食作物生長的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式。玉米和大豆同時生長發(fā)育，互不遮擋陽光，互不爭搶土壤養(yǎng)份，可以實現(xiàn)兩種作物的正常生長發(fā)育，并且使各自的產(chǎn)量達到最大化程度的一種復(fù)合型農(nóng)業(yè)種植模式，實現(xiàn)大豆和玉米的雙高產(chǎn)、雙豐收。