摘要:在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中,要提高農(nóng)作物總產(chǎn)量有兩條途徑:一是靠擴(kuò)大種植面積,二是靠提高單位面積產(chǎn)量。我國(guó)由于人多地少,只能采取第二個(gè)途徑。在廣大的北方地區(qū),熱量資源一季有余,兩季不足,或在南方大部分省市兩季有余,三季不足,若進(jìn)行合理的套作,可充分利用當(dāng)?shù)氐墓鉄豳Y源,提高土地利用率,是實(shí)現(xiàn)提高單位面積產(chǎn)量的有效途徑。綜述了套作的概念、常見(jiàn)的套作模式及套作栽培的關(guān)鍵技術(shù),分析了套作栽培技術(shù)的重要意義及其增產(chǎn)機(jī)理。
關(guān)鍵詞:套作;栽培技術(shù);應(yīng)用現(xiàn)狀;分析
中圖分類號(hào):S344.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 文章編號(hào):0439-8114(2011)19-3909-04
Analysis on the Adoption Status of Relay Cropping Cultivation Techniques in China
LEI Hai-xia1,ZHANG Chang-sheng2,LUO Kai-shi2,ZHOU Pei-jian3,ZHOU Jiang-xia4,
CHEN Ai-wu4,ZHOU Guang-sheng1
(1.College of Plant Science and Technology, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China;
2.National Agri-Technique Extension and Service Centre, Beijing 100026, China; 3.Department of Agriculture of Jiangxi Province,
Nanchang 330046, China; 4. Department of Agriculture of Hubei Province, Wuhan 430070, China)
Abstract:In agricultural production, there are two ways to increase crop yield, one by expansion of area and the other by increasing the yield of unit area. In Chinese, there are too many people and too little land, so only the second way was available. In the vast northern region, the energy resource is more for one crop, but not enough for two crops in one year. And in most southern region, the energy resource is more for two crops, but not enough for three crops in one year. If we adopt reasonable relay cropping, we can take advantage of the local light, heat and land resources. Therefore, relay cropping is an effective way to increase the yield of unit area. The concept of relay cropping and common relay cropping models was summarized, and the significance and mechanism of increasing yield was analyzed.
Key words: relay cropping; cultivation technique; adoption status; analysis
如何在現(xiàn)有耕地上生產(chǎn)出更多農(nóng)產(chǎn)品一直是我國(guó)農(nóng)業(yè)工作的重中之重。因此,如何在有限的土地上增加作物產(chǎn)量已成為目前研究的重點(diǎn)[1]。提高農(nóng)作物總產(chǎn)量有兩條途徑:一是靠擴(kuò)大面積,二是靠提高單位面積產(chǎn)量。我國(guó)人多地少,人均耕地面積不足0.086 7 hm2,因此要提高農(nóng)作物總產(chǎn)量必須通過(guò)提高單位面積產(chǎn)量的途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)。廣大北方地區(qū),特別是無(wú)霜期較短、生長(zhǎng)季節(jié)中熱量資源一季有余、兩季不足的地區(qū),以及南方熱量資源兩季有余、三季不足的大部分地區(qū)實(shí)行合理套作,可充分利用當(dāng)?shù)氐墓鉄豳Y源,提高土地利用率和單位面積產(chǎn)量,從而提高農(nóng)作物總產(chǎn)[2]。
農(nóng)作物套作是農(nóng)作物種植方式的組成部分。我國(guó)套作模式形式多樣,是充分利用自然資源、抗拒自然災(zāi)害、緩和勞力高峰、實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)增收、增加經(jīng)濟(jì)效益的重要手段之一[3]。農(nóng)作物套作可有效利用地力、季節(jié)、溫光和有效生育期,最終達(dá)到增產(chǎn)、增效的目的[4]。
1套作的概念及套作模式
套作是在同一土地上的前茬作物收獲之前,播種或移栽后茬作物的種植方式。其主要特點(diǎn)是:兩種作物生育期、播種期及收獲期均不同[2]。通過(guò)作物不同組合、搭配,構(gòu)成多作物、多層次、多功能復(fù)合群體結(jié)構(gòu),可有效發(fā)揮有限土地、空間資源的生產(chǎn)潛力,取得較單作更大的經(jīng)濟(jì)效益[5]。常見(jiàn)的套作模式有:水稻套作小麥、水稻套作油菜、棉花套作小麥、棉花套作油菜、小麥套作玉米、小麥套作大豆等。根據(jù)作物分類可將套作方式分為以下類型。
1.1園藝作物互套
園藝作物套作模式較多,如番茄套作大蒜,西瓜套作大蒜、白菜、甘藍(lán)、茄子、水蘿卜等。又如萬(wàn)壽菊套作圓蔥,既能有效解決萬(wàn)壽菊盛花期田間郁閉、濕熱排放慢而引發(fā)的病菌重復(fù)侵染導(dǎo)致落花和品質(zhì)下降問(wèn)題,又能充分利用土地,變一作為兩作,增加圓蔥產(chǎn)量[6]。
1.2大田作物互套
大田作物可分為糧食作物和經(jīng)濟(jì)作物,常用于套作的糧食作物有水稻、小麥、玉米、大豆、馬鈴薯、甘薯等。用于套作的經(jīng)濟(jì)作物有棉花、油菜、花生、苧麻、甘蔗、煙草等。可按作物類別將大田作物套作分為以下3種類型。
1.2.1糧食作物互套 糧食作物互套在生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。如水稻套作小麥、小麥套作玉米、玉米套作大豆、玉米套作馬鈴薯等。何世龍等[7]研究表明,丹東地區(qū)玉米和馬鈴薯套作模式中,由于其株型、葉型、需光特性不同,可增加復(fù)合群體總密度、減少漏光和反射、改善群體內(nèi)部受光狀況和使光能利用率提高,從而提高產(chǎn)量。
1.2.2經(jīng)濟(jì)作物互套經(jīng)濟(jì)作物地域性較強(qiáng),采用套作模式能顯著增加經(jīng)濟(jì)作物的產(chǎn)量。如長(zhǎng)江中下游地區(qū)是我國(guó)油菜的主產(chǎn)區(qū),該地區(qū)棉花收獲較遲,種植油菜產(chǎn)量低而不穩(wěn)。但棉田套播油菜栽培模式解決了這一矛盾,既增加了油菜總產(chǎn)量,又增加了農(nóng)民收入[8,9]。
1.2.3糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物互套該模式解決了糧食作物與經(jīng)濟(jì)作物的爭(zhēng)地矛盾。常見(jiàn)的有水稻套作油菜、棉花套作小麥、油菜套作馬鈴薯、甘蔗套作馬鈴薯等。如小麥/玉米/大豆三熟制套作在四川省大面積推廣[10,11],2009年套作大豆面積32萬(wàn)hm2,總產(chǎn)60萬(wàn)t,全省食用大豆60%自給[12],既保證了糧食安全,又實(shí)現(xiàn)了農(nóng)民增收。
1.3園藝作物與大田作物互套
常見(jiàn)的有棉花套作菜、瓜,玉米套作菜、瓜等。如玉米套作蒜苗是陜西省關(guān)中地區(qū)以蒜苗為主要作物的一種高效種植模式,年播種面積約占當(dāng)?shù)厮饷缟a(chǎn)面積的80%[13]。該模式中,蒜苗利用玉米高稈為其前期和中期生長(zhǎng)創(chuàng)造陰涼濕潤(rùn)的生長(zhǎng)環(huán)境,蒜苗產(chǎn)量更高。又如重慶苧麻套作榨菜模式,使該市的苧麻產(chǎn)業(yè)和榨菜產(chǎn)業(yè)都得到發(fā)展[14]。
2套作的重要意義
2.1緩解季節(jié)矛盾
套作是在前茬成熟前就播種后茬,能充分利用生長(zhǎng)季節(jié),變一熟為兩熟或變兩熟為三熟。如稻麥兩熟區(qū)、麥棉兩熟區(qū),或雙季稻區(qū)晚稻收獲后復(fù)種油菜或小麥,由于季節(jié)矛盾,前茬作物成熟遲,則后茬作物播種遲,形成惡性循環(huán),影響產(chǎn)量。通過(guò)套作能夠早種早收,使“兩遲”變?yōu)椤皟稍纭保朔饲镖s夏、夏趕秋的惡性循環(huán),既有利于夏田播前整地、施肥、適時(shí)播種,也能避開(kāi)秋季干旱、低溫對(duì)秋糧的影響,實(shí)現(xiàn)了全年農(nóng)作物增產(chǎn)。
2.2省工省力,節(jié)本增效
套作是一種輕簡(jiǎn)化栽培模式,它省去了育苗、移栽、播前整地等一系列繁瑣的工序,達(dá)到省工省力、節(jié)本增效的目的。如水稻拔秧和栽秧費(fèi)工費(fèi)力,稻麥互套可使稻麥生產(chǎn)相對(duì)簡(jiǎn)單,且可增收1 800~2 250元/hm2[15],稻田套作油菜能在適期內(nèi)播種,經(jīng)濟(jì)效益顯著提高[16]。采用套作方式可減輕勞動(dòng)強(qiáng)度,有利于農(nóng)村勞動(dòng)力向第二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,拓寬增收渠道。
2.3控制秸稈焚燒,提高環(huán)境質(zhì)量
秸稈焚燒不僅造成自然資源極大浪費(fèi),且嚴(yán)重污染環(huán)境。秸稈的其他利用方式目前還很難為廣大農(nóng)民所接受[5]。套作模式能通過(guò)前茬收獲時(shí)留高茬或機(jī)收前茬后部分秸稈留田使其自然腐爛而達(dá)到秸稈部分還田的目的。可保護(hù)生態(tài)環(huán)境,增加土壤有機(jī)質(zhì),減少化肥用量。如水稻套作小麥或油菜,小麥或油菜套作水稻或棉花,前茬作物的秸稈還田都能增加土壤有機(jī)質(zhì)含量,促進(jìn)后茬作物生長(zhǎng)。
2.4提高復(fù)種指數(shù),增加農(nóng)作物總產(chǎn)量
在熱量資源一季有余、兩季不足,或兩季有余、三季不足的地區(qū),前茬騰茬時(shí)間遲,后茬作物溫光資源不足,產(chǎn)量低而不穩(wěn)定,形成大量冬閑田。但套作模式能延長(zhǎng)后茬作物生長(zhǎng)期,增加后茬作物產(chǎn)量,提高了土地復(fù)種指數(shù),有利于農(nóng)作物總產(chǎn)量增加。另外,套作直播技術(shù)還可省去苗床,如棉田套播油菜1 hm2大田可節(jié)約苗床0.198 hm2[17]。而一般秧田占本田的10%左右。套作節(jié)省的面積可種植其他農(nóng)作物,可有效增加農(nóng)作物總產(chǎn)量。
2.5有利于增加農(nóng)產(chǎn)品多樣性
套作可解決糧、油、菜、煙、藥等的爭(zhēng)地矛盾,增加農(nóng)產(chǎn)品多樣性。如棉花、甘蔗等經(jīng)濟(jì)作物用地,利用棉花和甘蔗生長(zhǎng)前的空曠地及生長(zhǎng)后期的較大空間,套作菜、果、瓜、糧等作物,既可增加糧食產(chǎn)量,又可增加菜、瓜等產(chǎn)品。
3套作的增產(chǎn)機(jī)理
3.1充分利用溫、光、水、土等資源
套作延長(zhǎng)了作物生長(zhǎng)時(shí)間,能更好地利用土壤養(yǎng)分和水分,提高土地利用率。麥豆套作土地當(dāng)量比(LER)可達(dá)134.9%,土地利用率提高34.9%[18]。近年遲熟粳稻和輕簡(jiǎn)栽培面積擴(kuò)大,成熟期推遲,稻油、稻麥的季節(jié)矛盾突出[15,16]。稻油及稻麥套作能有效利用水稻收獲前的溫光資源,油菜及小麥均可增加2片葉,利于壯苗越冬。作物秋播時(shí)遇旱頻率較高[15],套作可利用前茬遮蔽和田間較高濕度使后茬早苗齊苗,有效解決遲苗缺苗問(wèn)題。
3.2用地與養(yǎng)地相結(jié)合
套作能使固氮與耗氮相結(jié)合,使中耕與非中耕相結(jié)合,改善土壤理化性狀,使養(yǎng)分的積累與消耗處于良性的動(dòng)態(tài)平衡中。研究表明,小麥大豆套作后0~20 cm耕層土壤全氮增加0.01%,水解氮增加23.95 mg/kg,實(shí)現(xiàn)土地用養(yǎng)結(jié)合[18]。我國(guó)早在20世紀(jì)90年代前,人們?cè)谕淼局刑鬃髯显朴⒌染G肥作物,以保證早稻養(yǎng)分供應(yīng)。套作中的秸稈自然還田,能增加土壤有機(jī)質(zhì),起到松土養(yǎng)地的作用。因此套作不僅能增加當(dāng)季作物產(chǎn)量,且后效明顯。
3.3減輕自然災(zāi)害
不同作物對(duì)自然條件和不良環(huán)境的適應(yīng)性、抵抗力不同。套作可緩和或減輕自然災(zāi)害所帶來(lái)的損失[2]。如棉油套作可利用棉稈起到防風(fēng)保濕的作用,越冬期凍害程度明顯輕于常規(guī)栽培油菜[17];豌豆洋蔥套作也可減輕豌豆黑粉病危害[1]。
3.4邊際效應(yīng)
邊際效應(yīng)增產(chǎn)在農(nóng)作物生產(chǎn)中普遍存在。套作模式中,由于作物在株高、葉型、播種時(shí)間上不一致,邊際效應(yīng)更明顯。在棉花套作小麥模式中,預(yù)留行未種植小麥,太陽(yáng)光能部分直接照射到地表,光照充足,地溫、氣溫較高,空氣濕度較低,對(duì)邊行生長(zhǎng)十分有利,因此套作小麥邊行的有效穗和穗粒重高于對(duì)照,也高于內(nèi)行,邊際優(yōu)勢(shì)強(qiáng)[19]。
4套作的關(guān)鍵技術(shù)
4.1合理搭配作物的種類和品種
套作存在前后茬共生問(wèn)題,應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)刈匀粭l件(光、熱資源)和生產(chǎn)條件(水、肥、勞力),依據(jù)作物特性進(jìn)行合理搭配,以充分利用溫光資源,減輕作物共生期內(nèi)爭(zhēng)水、爭(zhēng)肥、爭(zhēng)光的矛盾。選擇適宜當(dāng)?shù)胤N植的豐產(chǎn)品種,協(xié)調(diào)好作物共生期矛盾,前茬作物盡量早熟、豐產(chǎn),以縮短共生期[2]。后茬作物易形成高腳苗,應(yīng)據(jù)此進(jìn)行適宜的品種篩選。
4.2適當(dāng)進(jìn)行種子處理
后茬作物套作因種子與土壤接觸面積小,如果遇干旱年份或空氣濕度小時(shí),種子發(fā)芽率下降。所以后茬作物播種前應(yīng)進(jìn)行催芽處理,種子破胸露白后適時(shí)播種,如小麥套播水稻。套作中如共生期較長(zhǎng),易導(dǎo)致后茬作物形成弱苗而降低產(chǎn)量。對(duì)種子進(jìn)行適當(dāng)?shù)乃巹┨幚砜深A(yù)防該情況的發(fā)生。如水稻套作油菜,用多效唑或烯效唑提前處理油菜種子不僅能避免形成高腳苗,而且能起到壯苗增加產(chǎn)量的作用[16,20,21]。
4.3適期播種,合理密植
套作是為了充分利用前茬收獲前的溫、光、水、土資源。如播期偏遲,其效果較差,則達(dá)不到增產(chǎn)的目的;如播期過(guò)早,共生期長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致后茬作物弱苗,同樣不利于增產(chǎn)。因此適期播種除應(yīng)考慮氣候條件外,還應(yīng)考慮適宜的共生期。研究表明稻麥套作模式中,小麥如播種過(guò)早則易形成高腳苗,不利于高產(chǎn);如播種過(guò)遲,則失去套作的作用,導(dǎo)致穗數(shù)不足和產(chǎn)量不高[22]。
合理密植是充分利用地力和陽(yáng)光,適時(shí)調(diào)節(jié)植株個(gè)體與群體生長(zhǎng)發(fā)育的矛盾,奪取后茬作物高產(chǎn)的有效措施之一。套作后茬作物時(shí),應(yīng)考慮前茬收獲時(shí)的傷苗、凹塘爛種、土壤墑情等因素,一般比常規(guī)播種增加一定比例的播種量。其增加的程度還應(yīng)視肥力情況、行數(shù)多少和株型的松散與緊湊而定[23]。
4.4加強(qiáng)田間管理
田間管理是作物獲得高產(chǎn)的關(guān)鍵。套作與常規(guī)栽培存在差異,故管理也有其差異性。套作模式在田間管理上尤其要做好以下幾點(diǎn)。
4.4.1健全溝系套作模式中,溝系質(zhì)量是決定后茬高產(chǎn)的關(guān)鍵因素之一。對(duì)套作的后茬作物來(lái)說(shuō),建立配套的田間溝系,既是排水降漬的抗災(zāi)措施,又是干旱時(shí)提高灌水質(zhì)量的手段,更是覆土蓋子、護(hù)根、保苗及提高保墑能力的重要措施。因此,騰茬后要及時(shí)開(kāi)好田間溝系。
4.4.2科學(xué)管水套作模式除按常規(guī)管水外,應(yīng)重視后茬播前和共生期間的管水措施。在套作后茬作物前,灌1次跑馬水,保持田間土壤水分呈飽和濕潤(rùn)狀態(tài),有利于提高后茬作物的發(fā)芽率和整齊度。土壤濕度低,不利于發(fā)芽;土壤濕度高,易悶種爛芽,且不利于前茬收獲。
4.4.3優(yōu)化施肥套作模式中,由于施用底肥操作不方便,可在前茬騰茬后早施基苗肥,促進(jìn)早發(fā)快長(zhǎng)。且套作模式中的肥料都施于土壤表層,故后茬施肥模式應(yīng)與常規(guī)施肥存在差異。后茬作物的磷、鉀肥可作基苗肥一次性施入;氮肥采用“少食多餐”的原則,以提高氮肥利用率。
4.4.4化學(xué)除草由于套作模式不經(jīng)過(guò)翻耕整地,無(wú)滅茬過(guò)程,雜草發(fā)生早、數(shù)量多、草相復(fù)雜,草害比常規(guī)栽培嚴(yán)重,因此要根據(jù)苗情和草情及時(shí)化除,這也是套作模式取得成功的關(guān)鍵技術(shù)之一。如果一次除草不徹底,還需要進(jìn)行第二次化學(xué)除草,以徹底控制草害。
5存在的問(wèn)題
5.1農(nóng)民觀念老化,知識(shí)有待更新
我國(guó)套作技術(shù)雖有悠久的歷史,但近幾年開(kāi)發(fā)的一些套作模式仍難以為農(nóng)民所接受,如稻麥、稻油套作等。農(nóng)民認(rèn)為這些套作是一種較原始、粗放的種植方式[24]。研究人員和技術(shù)推廣人員應(yīng)該把一些較好的套作模式在適宜的地區(qū)示范推廣。
5.2后茬作物播種難以實(shí)行機(jī)械化作業(yè)
前茬收獲前套作后茬作物,如果用播種機(jī)播種會(huì)對(duì)前茬造成損害,嚴(yán)重影響產(chǎn)量。因此目前主要采用人工播種,因此效率低且播種不均勻,不利于后茬作物全苗勻苗。
5.3特殊年份造成后茬作物減產(chǎn)
較多套作模式的配套技術(shù)尚不夠完善,生產(chǎn)上存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。尤其是特殊年份,若無(wú)應(yīng)急措施應(yīng)對(duì)生產(chǎn)中的突發(fā)事件,則有可能導(dǎo)致較大損失。如2000年水稻收割期間遇連續(xù)陰雨,江蘇中部地區(qū)較大面積的水稻套作油菜因共生期過(guò)長(zhǎng),下胚軸過(guò)于伸長(zhǎng),被迫將水稻套作油菜的田塊翻耕后全部改種小麥[24]。
5.4肥料利用率低
套直播栽培技術(shù)由于田塊不經(jīng)深耕,肥料不能深施,撒于地表的肥料部分會(huì)揮發(fā)或遇大雨天氣而隨雨水流失,因此增加了套作模式的施肥量,使肥料利用率下降。
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