河套地區春玉米生產的主要限制因素及提升關鍵技術

許源源王偉妮郭晨劉俊梅孫霞廖世鵬魯劍巍

(1.華中農業大學資源與環境學院，湖北 武漢 430070；2.鄂爾多斯市農牧業生態與資源保護中心，內蒙古 鄂爾多斯 017001；3.內蒙古自治區農牧業科學院植物保護研究所，內蒙古 呼和浩特 010031)

玉米是我國3大主糧之一，2020年我國玉米播種面積4126.40萬hm2，玉米產量達26066.50萬t，占我國糧食總產量的38.93%。河套地區是我國重要的商品糧基地，玉米是該地區主要糧食作物，提高玉米產量對于保持糧食豐產穩產、保障國家糧食安全具有重要意義。

目前，制約玉米產量的限制因素有極端天氣頻發、品種繁雜、播種質量差、土壤障礙、施肥不合理、技術推廣體系不健全等問題，國內外對此已有較多的研究，并提出了相應的措施。前人對河套地區春玉米苗期的光溫條件[1]、氣象條件對玉米生長和產量的影響[2，3]、施肥措施對玉米產量的影響[4]、覆膜時期及施氮量對玉米產量的影響[5]等均有一些研究，但關于河套地區春玉米限制因素及產量提升技術的研究仍然相對較少。本文通過對河套地區春玉米生產現狀進行調查，并根據文獻針對春玉米生產的氣候條件、品種資源、栽培管理措施、土壤、施肥、病蟲害防治等存在的問題進行了分析總結，同時提出了實現春玉米高產的關鍵技術建議，以期為推進河套地區春玉米持續增產提供指導。

1 河套地區春玉米生產現狀

河套地區是黃河中上游兩岸的平原、高原地區，屬溫帶大陸性氣候，農業文明歷史悠久，是我國重要的商品糧基地。廣義上講，河套地區一般指橫跨內蒙古巴彥淖爾盟、包頭市、鄂爾多斯市的黃灌區，該地區地勢平坦，便于大面積機械化種植，具有豐富的黃河水資源，灌溉便利，適宜發展農業。如表1所示，在2018—2020年，內蒙古河套地區玉米種植面積逐年增長，單產不斷提高，總產量也在穩步上升。該地區整體光溫資源豐富，但單產仍然不高，區域內產量差異大，如與赤峰市松山區2009年的玉米單產15031.50kg·hm-2相比差距很大[6]，尤其是區域內的鄂爾多斯市和包頭市玉米單產具有巨大的上升潛力。

表1 2018—2020年內蒙古河套地區玉米生產情況

2 河套地區春玉米增產限制因素

研究明確河套地區玉米產量限制因素，可以為提高春玉米產量提供依據。河套地區土壤鹽堿化程度高，春玉米播種時氣溫低，熱量不足，夏季高溫干旱缺水，品種繁雜，種植密度偏低，病蟲害嚴重，施肥不合理是限制春玉米產量的主要因素。

2.1 播種時熱量不足，夏季高溫干旱缺水

河套地區容易受冷空氣侵襲，發生低溫冷害，影響玉米的生長發育。當春玉米播種溫度<7.4℃，不利于玉米出苗[1]。當春季低溫突然降至0℃以下時，會出現終霜凍，此時玉米幼苗生長緩慢，抗逆性下降，容易倒伏[8]，至少需要7d時間才能恢復正常生長。而當玉米灌漿期氣溫降至0℃以下時，會出現初霜凍，玉米葉片最先受到影響，葉片枯黃，光合作用減弱，玉米產生的營養物質減少，灌漿緩慢，粒重降低，嚴重時會造成玉米減產[7]。

干旱是制約內蒙古春玉米生產的主要限制因素。7月中旬開始，玉米進入抽雄吐絲期，這一時期是玉米產量形成的關鍵時期，同時也是玉米需水量最大的時期。此時，若降雨較少或沒有及時灌溉，會導致紅蜘蛛大面積爆發，造成玉米減產，出現高溫熱害，導致玉米花粉活力降低，不利于玉米光合產物的積累，生殖生長受阻，嚴重時玉米有可能禿頂、缺粒而影響產量[9]。

2.2 品種繁雜，缺少區域主推品種

品種選擇是玉米生產的第1步，合適的品種是玉米高產穩產的基礎。河套地區種植的玉米品種有“西蒙”“內單”“鄭單”“先玉”“科河”“隆平”“真金”“利禾”“禾眾玉”等，種類繁多，缺少主推品種[11]。玉米品種選用不注重結合實際種植條件，一味追求高產品種，忽視生長過程出現的倒伏和病蟲害問題，致使玉米減產[12]。在河套地區開展玉米品種適應性評價研究，有助于了解該品種的抗逆性、抗病性、豐產性以及是否適宜機械化籽粒收獲，能夠確定在河套地區玉米的主推品種。河套地區鹽堿程度比較嚴重，研究耐鹽堿玉米品種對河套地區玉米發展具有重大意義。

2.3 種植密度低，播種質量差

玉米的種植密度是影響玉米產量最重要的栽培因素。河套地區玉米的種植密度在6.75萬株·hm-2左右，相比其他高密度種植地區，河套地區玉米種植密度仍有很大提升空間。連彩云等[13]研究報道了在12.50萬株·hm-2種植密度下，玉米單產可達10697.78kg·hm-2。王楷等[14]研究發現，種植密度與單位面積玉米產量之間存在拋物線關系，單產隨密度的增加出現先增加后減少的趨勢。合理的種植密度會增加玉米各器官的氮素積累量，使玉米單株和群體都能正常生長，是增產的有效途徑。

2.4 土壤鹽堿化程度高

河套地區鹽堿地的面積大約有43.07hm2，土壤鹽堿化是威脅玉米生產的重要限制條件。河套地區常年干旱少雨，母質含鹽量高，大水漫灌等粗放的管理措施會導致地下水位升高，鹽分向上層移動，使土壤結構性變差，加劇土壤鹽堿化程度[10]。土壤鹽堿化造成土壤質地黏重，通氣透水性能變差，土壤有機質含量和土壤質量下降，耕層變淺，致使玉米生長受到阻礙。河套地區年平均降水量在150～200mm，年平均蒸發量在2000～2400mm，蒸發量是降雨量的數十倍，降雨會導致鹽堿地出現返鹽板結，影響玉米正常出苗。

2.5 施肥不科學

合理施肥是提高河套地區玉米生產水平的重要措施。河套地區農業技術推廣服務手段落后，種植戶主要依靠傳統經驗施肥，在生產中普遍存在盲目施肥、不合理施肥、增肥不增產的現象。種植戶不合理施肥行為主要表現在：氮磷鉀比例失調，鉀肥少施或者不施；施肥方法不科學，追肥時只是表撒施，施肥深度過淺，導致肥料流失，肥料利用率降低；忽視微量元素肥料，通過尋訪得知很多種植戶都不知道玉米要施鋅肥；大量秸稈資源和農家肥沒有得到利用[15]。

河套地區秸稈還田技術和施用有機肥技術并沒有在全區推廣開來，種植戶對這2項技術不重視。玉米秸稈中含有氮、磷、鉀及少量微量元素，將秸稈還入土壤不僅會增加有機質含量，提高土壤肥力，加強微生物活動，促進土壤團粒結構的形成，還能改善土壤理化性狀[16]，提高土壤保水、保肥、供肥的能力。秸稈還田可減少化肥使用量，是彌補化肥長期施用缺陷的有效途徑。有機肥可提供玉米生長所需要的養分，有機肥料所含的養分多以有機態形式存在，通過微生物分解轉變成為玉米可吸收利用的形態，養分緩慢釋放，長久供應玉米生長[17]。

2.6 病蟲害頻繁

河套地區玉米常見的病蟲害有紅蜘蛛、粘蟲、玉米螟、地老虎[18]。玉米紅蜘蛛是玉米生產中的暴發性害蟲之一，在河套地區每年均有不同程度地發生，特別是進入7月后，持續出現的高溫、干旱，為紅蜘蛛的發生提供有利條件。紅蜘蛛經常聚集起來吸食玉米葉片的汁液，致使玉米干枯，空穗率明顯提高，嚴重時會造成減產。近年來，隨著氣候變化，玉米紅蜘蛛危害呈逐年加重趨勢，嚴重威脅玉米生產安全。其中，單株玉米上的紅蜘蛛就能達到上千只。玉米螟的幼蟲會進入玉米莖稈內或者進入玉米果穗內，破壞植物體內養分和水分的輸送，致使莖稈折斷，造成玉米減產。粘蟲和地老虎會咬斷玉米幼苗的根部，造成玉米缺苗[19]。

3 河套地區春玉米產量提升關鍵技術

玉米的高產穩產不是一蹴而就的，單靠某一因素不足以實現玉米高產，高產往往是多種因素綜合作用的結果。趙曉宇等[20]發現，河套地區采取“深松+翻耕+秸稈還田”模式，可增加玉米的干物質積累量，提高玉米葉面積指數，從而提高玉米產量。靳亞紅等[22]研究表明，咸淡交替灌溉模式下，實行上膜下秸技術能有效控制耕層土壤鹽分含量，增加玉米產量。有機肥與秸稈還田加化肥的配合施用，不僅可以培肥土壤，對河套地區鹽堿地有一定改良效果，還可以使作物高產[23]。因此，本文在研究高產栽培技術時，應充分考慮如何將多種因素綜合起來以達到產量最大化的目的。

3.1 因地制宜選擇優良玉米品種

河套地區玉米的生育期在120d左右，種植應選擇安全成熟品種。針對河套地區容易遭受低溫冷害、干旱脅迫和病蟲害脅迫的情況，選擇抗逆性強、抗病性強和抗鹽堿能力強的玉米品種，提高玉米單產[11]。機械粒收玉米品種選育是未來玉米品種研究的重點方向。機械直收籽粒技術擺脫傳統過程中的晾曬、脫粒環節，集摘穗與脫粒一體化，大幅提高農事生產效率。在河套地區選擇適宜機械粒收品種，可提高勞動效率，增加種植戶收益。河套地區玉米品種選擇應充分考慮氣候[24]、病蟲害、機械化等因素，篩選并確定主推玉米品種。

3.2 適當提高種植密度

合理密植是提高玉米產量的重要途徑。種植密度過大，會通過增加玉米群體的光合作用面積來提高產量，過大的種植密度會降低玉米單株的光合作用，降低穗粒數，從而限制玉米的產量[25]。種植密度過小，單株玉米光合作用增強，但單位面積的穗數會減少，玉米整體產量下降[26]。合理的種植密度使光溫資源得到有效利用，增加群體生產潛力，提高玉米整體產量。增加玉米種植密度，再配合相應的栽培技術，可提高河套地區玉米的單產水平。在玉米種植過程中，要根據種植的品種、土壤條件和是否機械化收割選擇合適的種植密度，保證玉米植株之間的距離，使每株玉米都能得到通風與透光，加強植株的抗倒伏能力。研究河套地區玉米的種植密度對指導玉米高產穩產具有重大意義。

3.3 采用地膜覆蓋技術

河套地區屬于干旱半干旱區域，地膜覆蓋被認為是一種提高旱地作物生產力的重要途徑[27]。通過地膜覆蓋可有效減少河套地區土壤表層水分蒸發，增加土壤貯水量，抗旱保墑，保障玉米生產所需要的水分。地膜覆蓋可以增溫保墑，使土壤溫度升高，為玉米出苗提供合適的溫度條件，避免春季玉米播種時的低溫冷害[28]。采用地膜覆蓋方式種植玉米還能有效控制土壤鹽分，增加玉米耐鹽性，為玉米高產提供適宜環境[29]。河套地區采用覆膜方式，可充分協調土壤水、氣、熱的關系，促進玉米根系生長，提高水分利用效率，從而提高玉米單產。但是目前，河套地區地膜回收利用率較低，對環境存在污染，可降解地膜是未來該地區地膜發展的重點方向。

3.4 科學合理施肥

“有收無收在于水，多收少收在于肥”，玉米的增產離不開肥料的施用。在河套地區推廣測土配方施肥技術，由專業人員取樣調查當地土壤養分狀況，根據玉米的需肥規律，進行精準施肥，制定符合生產的施肥方案。施基肥時，將充分腐熟的農家肥施入土壤，在配合施用適量的化肥，注意控制氮肥用量，不能一次性全部施入氮肥，考慮微量元素肥料，按照玉米生長需求增施鉀肥和鋅肥。播種時，注意肥料和種子之間的距離不少于5cm。追肥時進行深層施肥，采用穴施，施后覆土，提高肥效。

適量施用有機肥是農業可持續發展的保證，可增加玉米產量。有機肥替代化肥是實現化肥零增長和玉米高產的重要途徑。在常規施肥基礎上增施生物碳是提高河套地區玉米產量的重要措施[30]。秸稈、農家肥、生物炭作為有機肥施用，可提高玉米產量。楊旸等[31]研究表明，有機肥配施化肥增產效果明顯高于減量施肥處理，增產幅度為32.4%～32.6%，說明有機無機配施對于玉米高產穩產是必不可少的。有機肥氮替代化肥氮可通過增加光合特性，增加氮素效率。目前，關于河套地區有機肥替代部分化肥的研究較少，有機肥替代氮肥的比例和有機無機配施的交互作用是未來河套地區研究的重點。

3.5 及時灌溉

河套地區位于半干旱地區，水鹽問題嚴重制約當地玉米產業的發展。在玉米生長過程中，遇到墑情不足或者干旱的天氣時，要及時灌水，補充玉米生長需要的水分。合理的灌溉制度是實現河套地區玉米高產的有效栽培措施。膜下滴灌作為一種新型節水灌溉方式，相比傳統灌溉，既能節約用水，維持玉米生長期間需要的水分，又能增溫保墑，促進玉米增產，但易引發鹽分累積[32]。而孫貫芳等[33]研究結果表明，通過生育期滴灌和非生育期洗鹽灌溉雙重調控可以控制鹽分累積，有效緩解膜下滴灌帶來的鹽漬化問題。但是目前關于滴灌的研究并沒有形成一套完整的體系，且大部分地區仍采用大水漫灌的方式進行灌溉，合理有效的灌溉制度是河套地區未來農業發展必須克服的重點難點。

3.6 改良鹽堿地

在河套地區開展鹽堿地改良，有利于提高土壤肥力，增加玉米產量，促進農業可持續發展。表層摻沙作為一種傳統改良鹽堿地的方法，能促進土壤水分向下移動，提高土壤脫鹽速率，從而提高玉米單產。但有研究發現，與摻沙相比，生物炭在提升玉米產量效果要優于摻沙[34]。施用有機肥可以改善土壤通透性，提高土壤的毛管孔隙度，也可以把土壤表層鹽分向下層淋洗，促進土壤排鹽并抑制返鹽，從而降低電導率[35]。在鹽堿地上長期施用有機肥，是促進玉米增產的重要措施[4]。施用改良劑能有效降低鹽堿土含鹽量，增加土壤陽離子交換量，促進玉米增產。上膜下秸技術可有效增加土壤有機質含量，防止“鹽隨水來”，有效保墑，提高作物產量[21]。現在，關于鹽堿地改良技術已初見成效，未來在河套地區的推廣是玉米實現高產的必要措施。

3.7 合理耕作，加強田間管理

在玉米生長過程中，耕作措施也發揮著重要作用。秸稈還田條件下，深松配合重耙，可增加土壤孔隙度，提升地力，改善玉米生長環境[36]。深耕會降低土壤容重，增加土壤水分，有利于玉米根系下扎，給玉米生長發育提供充足的養分。選擇合理的耕作措施，可改良土壤結構，提高土壤肥力，增加玉米產量[37]。

3.8 防治病蟲害

在玉米生長發育期間，尤其是玉米幼苗期間要做好病蟲害防治工作，這個時期不僅會危害玉米單株，還會造成病毒傳播，危害整塊玉米田。整體來說，采用“預防為主，綜合防治”的方針，及時做好病蟲害的防治工作。

4 總結與展望

河套地區是我國重要的黃金農業種植帶，雨熱同季，其增產還有很大上升空間。河套地區現有的玉米種植技術有寬覆膜密植栽培技術、一穴雙株栽培技術和玉米—大豆帶狀復合種植技術。這3種技術在一定程度都能實現增產，但沒有進行大面積的推廣。目前，河套地區玉米高產研究主要集中在栽培管理措施和施肥方面，品種方面研究較少，高產研究仍有很長的一段路要走。

未來，河套地區玉米的研究以品種選育、提高產量、提升地力、緩解土壤鹽堿化、智能化栽培為重點。篩選適合河套地區玉米生產的品種，避免越區種植，確定主推品種，再把主推品種應用到基層。借助遙感、3S等現代化技術，全過程、全方位檢測玉米生長的動態變化，確定玉米的播種量、施肥量和施肥時期，以實現河套地區玉米的精準化生產。緊接著，采用保護性耕作技術和新型灌溉技術，減少化肥和農藥的施用，提高農用地膜回收利用率，實現河套地區玉米的可持續生產。面對自然災害，研究避災減災技術，確保高產穩產。總之，河套地區高產玉米種植要因地制宜選擇適合品種，合理增加種植密度，多種農藝措施相結合，發揮最大生產潛力。