水肥一體化條件下的玉米種植模式創(chuàng)新初探

袁志明，陶振水，鮑永軍，韓 宇

（寧夏農(nóng)墾平吉堡農(nóng)場(chǎng) 寧夏，銀川 750024)

寧夏平吉堡農(nóng)場(chǎng)建在銀川市西部沙漠地區(qū)，毗鄰賀蘭山東麓，于1960年建場(chǎng)。從建場(chǎng)開(kāi)始進(jìn)行土地的開(kāi)墾與利用，由于新開(kāi)墾的土地有機(jī)質(zhì)不足，土壤理化性能差，保水供肥能力低，導(dǎo)致種植收益不高，為提高種植收益，農(nóng)場(chǎng)從1962年開(kāi)始引進(jìn)奶牛養(yǎng)殖，發(fā)展種養(yǎng)一體化農(nóng)業(yè)。此后近60年來(lái)，農(nóng)場(chǎng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要是圍繞奶牛養(yǎng)殖與飼草料保障平臺(tái)建設(shè)來(lái)開(kāi)展的，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)一體化產(chǎn)業(yè)的良性發(fā)展。

為實(shí)現(xiàn)種養(yǎng)平衡，農(nóng)場(chǎng)玉米種植的面積常年穩(wěn)定在農(nóng)場(chǎng)耕地面積的90%以上，玉米面積穩(wěn)定在5 萬(wàn)畝左右，其中主要以青貯種植為主，籽粒生產(chǎn)較少，由于常年的玉米連作，導(dǎo)致土壤生態(tài)惡化，加上土壤瘠薄、化學(xué)肥料的大量使用形成了養(yǎng)分歸還不合理和有機(jī)肥料投入不足，本來(lái)就不肥沃的土壤結(jié)構(gòu)更是雪上加霜，土地的可持續(xù)生產(chǎn)能力急劇下降、玉米產(chǎn)量低而不穩(wěn)、質(zhì)量徘徊不前的矛盾越發(fā)凸顯出來(lái)。2016年以來(lái)，農(nóng)場(chǎng)爭(zhēng)取國(guó)家資金實(shí)施節(jié)水灌溉項(xiàng)目，采用水肥一體化方式進(jìn)行玉米種植4.5萬(wàn)畝，肥料利用率由傳統(tǒng)漫灌的30%左右提高到65%左右，青貯產(chǎn)量和籽粒玉米產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了大幅度的提高，產(chǎn)量水平整體提升15%左右，玉米產(chǎn)量提高到1000kg左右、青貯產(chǎn)量提高到4000kg 左右。但由于長(zhǎng)年連作青貯玉米，種植模式與配套技術(shù)單一，土地又不能得到休養(yǎng)生息、導(dǎo)致耕地養(yǎng)分失衡，投入與產(chǎn)出報(bào)酬率逐年下降，品質(zhì)降低，產(chǎn)量水平停滯不前，種養(yǎng)模式的良性循環(huán)的可持續(xù)性受到嚴(yán)重制約。為了實(shí)現(xiàn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展，近年來(lái)進(jìn)行了創(chuàng)新種植模式、配套先進(jìn)技術(shù)的相關(guān)試驗(yàn)示范，并取得了良好效果。

1 創(chuàng)新種植模式

1.1 玉米作物的作物栽培學(xué)理論依據(jù)

大寬行、小窄行種植技術(shù)的基礎(chǔ)理論為玉米屬于碳四植物，光能利用效率高，在全生育期必須滿足玉米光合效率中碳同化的基本要求才能大幅提高玉米的生物產(chǎn)量。只有采用大寬行小窄行種植技術(shù)，讓生長(zhǎng)的每個(gè)玉米植株充分實(shí)現(xiàn)良好的邊際效應(yīng)，充分滿足所有個(gè)體對(duì)光能的捕獲和同化CO2的需要，尤其是玉米屬于中位性結(jié)實(shí)的農(nóng)作物，玉米穗位于植株的中部，對(duì)于玉米籽粒產(chǎn)量而言，棒三葉的光合能力和光合效率是決定玉米產(chǎn)量的決定因素，大寬行、小窄行的種植模式很好的滿足了玉米棒三葉對(duì)于光能利用的同時(shí)也滿足了CO2的源源不斷的供應(yīng)，從根本上滿足了玉米光合作用的原料，顯著提高栽培玉米的光能利用效率，很好地滿足了玉米生長(zhǎng)需要，為實(shí)現(xiàn)豐產(chǎn)、高產(chǎn)創(chuàng)造了更好的先決條件（見(jiàn)表1）。

通過(guò)對(duì)示范田種植的迪卡159進(jìn)行小區(qū)丈量、稱重和計(jì)算，試驗(yàn)田種植的迪卡159 采取35cm×120cm、2～3 株/穴的播種模式，與傳統(tǒng)的播種模式40cm×70cm、1株/穴相比，株高降低4.4%，ADF增加3.1%，其他生物指標(biāo)特性均無(wú)明顯差異，且對(duì)關(guān)鍵性指標(biāo)DM值和淀粉含量影響效果不明顯（見(jiàn)表1）。

表1 迪卡159不同種植模式生育特性

通過(guò)對(duì)示范田種植的先玉1225 進(jìn)行小區(qū)丈量、稱重和計(jì)算，試驗(yàn)田種植的先玉1225 采取35cm×120cm、2～3株/穴的播種模式，與傳統(tǒng)的播種模式40cm×70cm、1 株/穴相比，穗位高降低4.8%、粗脂肪含量降低5.2%，其他生物指標(biāo)特性均無(wú)明顯差異，說(shuō)明該種植模式降低先玉1225穗位高度，但是對(duì)關(guān)鍵指標(biāo)DM值和淀粉含量影響不大。

1.2 一穴多株的理論依據(jù)

一穴多株高產(chǎn)栽培技術(shù)是近年來(lái)開(kāi)展的玉米高產(chǎn)研究的重要突破點(diǎn)。其理論是建立在生物個(gè)體間基因的競(jìng)爭(zhēng)性表達(dá)基礎(chǔ)上的應(yīng)用性研究，在生物界的生存競(jìng)爭(zhēng)中，強(qiáng)欺弱、大欺小是生物界的必然規(guī)律，只有實(shí)現(xiàn)個(gè)體間勢(shì)均力敵的平衡態(tài)勢(shì)才能讓每個(gè)個(gè)體充分進(jìn)行優(yōu)勢(shì)基因的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)共生、共促、共同生長(zhǎng)的良好態(tài)勢(shì)。雙株或三株栽培法就是實(shí)現(xiàn)這種種植效果的良好實(shí)踐。在大寬行、小窄行的基礎(chǔ)上，采用一穴多株種植技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)個(gè)體優(yōu)勢(shì)表達(dá)的同時(shí)，可以大幅度提高玉米田的種植密度，實(shí)現(xiàn)個(gè)體與群體高度的統(tǒng)一，個(gè)體產(chǎn)量的提高與通過(guò)群體的數(shù)量的增加，使玉米高產(chǎn)栽培實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍，高產(chǎn)也就水到渠成。在采用這種技術(shù)時(shí)，需要配套正確的播種技術(shù)，同時(shí)對(duì)于種子的質(zhì)量高度一致性要求較高，播種前要進(jìn)行種子精選，選用籽粒大小、發(fā)芽率和發(fā)芽勢(shì)高度一致的種子，要求整地均勻，底墑充足，播種深淺一致，為大寬行、小窄行、一穴多株栽培技術(shù)創(chuàng)造高產(chǎn)條件。

1.3 創(chuàng)建了以提高光能利用率和產(chǎn)量的玉米高光效新型種植模式

以減少植株相互遮陰程度為前提，以提高光能利用率為目標(biāo)，科學(xué)量化作物種植壟距。改變以往的常規(guī)45cm、55cm傳統(tǒng)漫灌玉米種植行距和水肥一體化條件下的40cm、70cm 種植行距，確定155cm 為1 個(gè)組合行，將傳統(tǒng)小行，改為超大行距種植，寬行行距120cm，小行行距35cm（可最大限度地提高光能利用率）。種植時(shí)在155cm大行的一側(cè)播種，種雙行，小行距為35cm，其余的120cm行做通風(fēng)透光行，株距30cm，一穴多株，原空行的株數(shù)和肥量分配到種植行上，總施肥量不變，通過(guò)大行距以改善通風(fēng)透光條件。第2年播種在第1年原茬處挪35cm進(jìn)行播種，第3年播種類(lèi)推，第4年播種回到第1年種植的原行上。

創(chuàng)建的新型種植模式，解決了植株相互遮陰、群體光照不均影響產(chǎn)量的難題，突破了作物栽培傳統(tǒng)理念，提高了光能利用率，國(guó)家增糧、農(nóng)民增收。

1.4 創(chuàng)新玉米苗帶輪換休耕模式和秸稈高效還田新技方法

耕地休耕技術(shù)取得突破，秸稈高效還田成為現(xiàn)實(shí)。玉米新型種植模式155cm 種植帶內(nèi)劃分出1 條苗帶和3條間隔帶，創(chuàng)建了每年播種1 條苗帶，休閑3 條苗帶，耕地得到3年休耕，4年一個(gè)播種輪回的技術(shù)方法，成功解決了耕地只種不養(yǎng)、耕地不能休耕的技術(shù)瓶頸。通過(guò)玉米種植苗帶的劃分，創(chuàng)建了留高茬、秸稈全株或粉碎還田于35cm播種帶內(nèi)的新技術(shù)方法，同時(shí)解決了生產(chǎn)青貯和籽粒玉米都能夠還田的技術(shù)問(wèn)題。解決了因秸稈不能還田造成地力下降的技術(shù)難題。秸稈年還田量500kg/畝，減少了秸稈焚燒量、低碳環(huán)保，有機(jī)質(zhì)增加12.4%，土壤容重下降。

1.5 揭示了新型模式的作物增產(chǎn)機(jī)理

初步掌握了作物群體光照強(qiáng)度、光合速率、光合電子傳遞速率、關(guān)鍵酶活性、糖和淀粉合成效率和光能利用率與產(chǎn)量的關(guān)系，明確了光照條件改善對(duì)作物生理生態(tài)指標(biāo)的影響機(jī)制，揭示了新型模式的作物增產(chǎn)機(jī)理，證明了新型模式對(duì)提高光能利用率和產(chǎn)量有巨大促進(jìn)作用。

2 配套先進(jìn)技術(shù)

在水肥一體化條件下，輔之以下列兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

2.1 基因誘導(dǎo)調(diào)控技術(shù)

基因誘導(dǎo)劑是以植物中草藥原料為主要成份。加部分礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，按照中草藥配伍的方式，經(jīng)過(guò)混合后利用生物提取技術(shù)生產(chǎn)的液體制劑，可以實(shí)現(xiàn)栽培農(nóng)作物的發(fā)揮其高光效能，大幅度提高栽培農(nóng)作物的光能利用率，實(shí)現(xiàn)在水、肥互作效果下產(chǎn)量的大幅度提高，一般每畝產(chǎn)量可以實(shí)現(xiàn)增長(zhǎng)30% 以上，根據(jù)多年來(lái)的應(yīng)用實(shí)踐，基本上是遵循一個(gè)規(guī)律，就是根據(jù)栽培農(nóng)作物產(chǎn)量水平的高低，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)田快增產(chǎn)。

該技術(shù)通過(guò)其技術(shù)產(chǎn)品對(duì)作物進(jìn)行噴施處理，進(jìn)行人為誘導(dǎo)調(diào)控，使作物早熟，優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)，且抗逆、高效、無(wú)污染。

2.2 量子肥料應(yīng)用技術(shù)

量子肥料是載有信息的能量波以共振及記憶的方式傳遞給土壤、作物，使其接收有益頻譜波，提高土壤肥力，增強(qiáng)作物養(yǎng)分吸收，激發(fā)作物自我修復(fù)功能，消除病蟲(chóng)害，達(dá)到治病、增產(chǎn)、提質(zhì)的目的。全生育期滴灌三次，每次5kg。

3 取得初步成果

突破傳統(tǒng)作物栽培理念和方式。科學(xué)量化種植壟距，擴(kuò)大作物生長(zhǎng)空間，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、增收，效益顯著，達(dá)到農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的國(guó)家戰(zhàn)略目標(biāo)。做到休耕輪作，秸稈還田，保護(hù)耕地，實(shí)現(xiàn)地力恢復(fù)和耕地可持續(xù)利用。留高茬和秸稈還田能防止土壤風(fēng)蝕水蝕，提高土壤有效含水量和利用率[6]。減輕玉米大斑病和低溫冷害的危害程度，減少農(nóng)藥使用量，綠色環(huán)保。減少田間作業(yè)次數(shù)，低碳節(jié)能，節(jié)約生產(chǎn)成本。降低了玉米倒伏風(fēng)險(xiǎn)。由于行距放寬，邊際效應(yīng)明顯，降低了行與行之間的群體競(jìng)爭(zhēng)，植株高度、穗位降低，倒伏風(fēng)險(xiǎn)大大降低。一是通風(fēng)透光條件優(yōu)越，充分發(fā)揮邊行優(yōu)勢(shì)，彰顯邊際效應(yīng)；二是植株地上部分和地下部分發(fā)育協(xié)調(diào)，地下根系發(fā)育龐大，地上莖粗葉片繁茂，抗倒伏、抗逆性能增強(qiáng)；三是植株個(gè)體發(fā)育空間優(yōu)勢(shì)大，葉片不受約束的生長(zhǎng)發(fā)育，葉片增寬，加之底部葉片壽命延長(zhǎng)，個(gè)體葉面積擴(kuò)展，壟向角度的調(diào)整，受光時(shí)間增加，增強(qiáng)了光合作用，提高了光合質(zhì)量；四是超大行距組合壟栽培，可以實(shí)現(xiàn)用地養(yǎng)地進(jìn)行苗帶輪作，秸稈還田補(bǔ)充有機(jī)質(zhì)，提升土壤肥力，進(jìn)而提高單產(chǎn)，增加收入。

綜上所述，該技術(shù)突破傳統(tǒng)作物栽培理論，從擴(kuò)大作物生長(zhǎng)空間，增大作物葉片受光面積和延長(zhǎng)作物光合作用時(shí)間，提高作物光合效率角度進(jìn)行了突破，利用作物光合機(jī)理與作物增產(chǎn)的關(guān)系，輔之以配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)、增收的目的。經(jīng)專(zhuān)家隨機(jī)測(cè)產(chǎn)，盡管在今年持續(xù)58天36攝氏度以上高溫、玉米大面積減產(chǎn)20%以上的情況下，通過(guò)該技術(shù)的應(yīng)用，畝產(chǎn)仍然達(dá)到1265kg，是正常產(chǎn)量的158%。用每畝地23%的面積生產(chǎn)出了常規(guī)土地1.5 畝的產(chǎn)量，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)效益明顯。