地膜覆蓋藝機(jī)一體化栽培技術(shù)在高粱上的應(yīng)用

李文婷　楊三維　高洋　姚建民　韓小英

摘要：干旱少雨和農(nóng)村勞動力短缺嚴(yán)重限制了陜北旱區(qū)高粱產(chǎn)業(yè)發(fā)展和農(nóng)民脫貧增收，推廣應(yīng)用地膜覆蓋藝機(jī)一體化栽培技術(shù)以及引進(jìn)篩選適合當(dāng)?shù)氐呐涮灼贩N是解決該問題的有效方法。以裸地栽培為對照，研究了7 個高粱品種晉雜22、晉雜31、晉雜34、晉雜108、晉早5564、晉夏2842 和晉中7742 在地膜覆蓋藝機(jī)一體化技術(shù)配套栽培下產(chǎn)量相關(guān)性狀和收益的變化。結(jié)果表明，相比裸地栽培，覆膜藝機(jī)栽培顯著提高了高粱的株高、穗長、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量，提高幅度分別為0.99%～12.64%、0.9%～7.3%、2.2%～12.9%、11.7%～32.6%；大幅度節(jié)省了人工成本，每公頃可節(jié)省約6 450 元；增加了收益，增收幅度為103.6%～406.0%。其中，晉雜31 的產(chǎn)量和收益最高，分別為10 346.7 kg/hm2 和16 943.4 元/hm2，其次依次是晉雜108 和晉雜34，產(chǎn)量分別為10 320.0、10 293.3 kg/hm2，收益分別為16 890.0、16 836.6 元/hm2。推薦晉雜31、晉雜108 和晉雜34 等3 個高粱品種配套覆膜藝機(jī)栽培模式在陜北旱區(qū)推廣種植。

關(guān)鍵詞：高粱；地膜覆蓋藝機(jī)一體化；產(chǎn)量；收益；陜北旱區(qū)

中圖分類號：S514 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1002?2481（2024）01?0055?06

高粱是世界第五大糧食作物，也是飼料、釀酒、工業(yè)淀粉以及生物能源的原材料，是集食用、飼用、能源于一體的多用途作物。作為C4 植物，高粱具有光合效率高、生物產(chǎn)量高、抗旱、耐澇、耐鹽堿、耐瘠薄、適應(yīng)性廣等特點(diǎn)，可在干旱、鹽堿和瘠薄的邊際土地上種植，被認(rèn)為是最具開發(fā)潛力的糧飼作物和能源作物，在發(fā)展我國旱作農(nóng)業(yè)、提高糧食產(chǎn)量和脫貧攻堅(jiān)方面具有重要作用[1-2]。陜北地區(qū)總土地面積約為8.03 萬km2（榆林4.36 萬km2，延安3.6 萬km2），占陜西省總面積的41.5%。西北部接毛烏素沙漠，東北部與黃河接壤，屬暖溫帶和溫帶半干旱大陸性氣候，降水量少，土壤干旱瘠薄，自然條件差，貧困人口多，耕地大多分布在丘陵溝壑區(qū)，大田作物以小雜糧居多。高粱是該地區(qū)種植的主要雜糧作物之一，大多用來滿足釀造業(yè)原料供應(yīng)，發(fā)展高粱產(chǎn)業(yè)是助推當(dāng)?shù)剞r(nóng)民脫貧增收以及鄉(xiāng)村振興的重要手段之一[3-4]。然而近年來，由于旱災(zāi)發(fā)生頻率增加、持續(xù)時間延長、強(qiáng)度加重，再加上降雨年際不均衡以及農(nóng)村勞動力短缺，使得高粱播種保苗難度增大，出苗易不齊，病蟲害增多，田間管理用工增多，生產(chǎn)成本也隨之提高，高粱產(chǎn)量和農(nóng)民種植積極性都受到極大影響，嚴(yán)重制約了高粱產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展[5-7]。因此，如何解決這些問題是發(fā)展陜北高粱產(chǎn)業(yè)的當(dāng)務(wù)之急。

藝機(jī)一體化是指將農(nóng)藝技術(shù)與機(jī)械配套同步研究設(shè)計(jì)、相互兼顧結(jié)合，使二者融為一體的技術(shù)體系[8]。地膜覆蓋藝機(jī)一體化栽培技術(shù)是指在覆膜播種機(jī)一次性完成開溝探墑、鋪膜覆土、打孔播種、鎮(zhèn)壓的基礎(chǔ)上，將施基肥、覆膜、播種等農(nóng)業(yè)措施與農(nóng)機(jī)相結(jié)合，使農(nóng)機(jī)作業(yè)貫穿于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)全過程的技術(shù)體系。該技術(shù)將農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的農(nóng)藝技術(shù)要求通過農(nóng)業(yè)機(jī)械進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)，可最大限度地降低生產(chǎn)成本，提高勞動生產(chǎn)率，有效解決半干旱區(qū)旱地的“旱、寒、瘠”問題，提升作物產(chǎn)量和品質(zhì)，促進(jìn)作物生產(chǎn)從傳統(tǒng)向現(xiàn)代化轉(zhuǎn)變，為規(guī)?；⒓s化生產(chǎn)提供強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

奚玉銀等[9]在冀西北地區(qū)開展了玉米、谷子覆膜藝機(jī)一體化技術(shù)的示范推廣，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)有效提高了播種效率和作物的出苗率，縮短了播種時間，很好地解決了作物適播期短和春季風(fēng)大土壤墑情惡化快的問題，解決了農(nóng)村勞動力短缺和作物對播期要求比較集中的問題，生產(chǎn)效率提高了5～10 倍，節(jié)約生產(chǎn)成本50% 左右。陳云等[10] 研究了藝機(jī)一體化技術(shù)在山西嵐縣馬鈴薯上的應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)提高了當(dāng)?shù)伛R鈴薯的生產(chǎn)水平，促進(jìn)了企業(yè)增收，受到了企業(yè)的高度好評。仝志軍[11]研究了谷子膜側(cè)播種藝機(jī)一體化技術(shù)在壽陽縣的應(yīng)用效果，發(fā)現(xiàn)該技術(shù)自應(yīng)用推廣以來，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和生態(tài)效益，極大地提高了谷子單產(chǎn)水平，有效地增加了農(nóng)民收入，切實(shí)保護(hù)了當(dāng)?shù)丶Z食生產(chǎn)能力和農(nóng)民種糧積極性。

然而，陜北地區(qū)多是旱地，立地條件差，覆膜藝機(jī)一體化栽培技術(shù)在該地區(qū)的應(yīng)用效果還并不明確，與該技術(shù)配套且適宜當(dāng)?shù)卦耘嗟母吡黄贩N也并不清楚。因此，本研究擬引進(jìn)7 個高粱品種，在與地膜覆蓋藝機(jī)一體化栽培技術(shù)配套（簡稱藝機(jī)栽培）下，對其在該區(qū)種植的產(chǎn)量相關(guān)性狀和收益進(jìn)行分析，以期為豐富陜北旱區(qū)高粱品種資源和大面積推廣應(yīng)用地膜覆蓋藝機(jī)一體化栽培技術(shù)提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)于2022 年4—10 月在陜西省榆林市佳縣謝家溝村（N 38°19?、E 110°07?）進(jìn)行。該地區(qū)屬典型干旱半干旱大陸季風(fēng)性氣候，海拔1 180 m，年均氣溫10.0 ℃，年降水量395 mm，集中在7—9 月，≥10 ℃有效積溫3 030 ℃，無霜期157 d。土壤類型為黃綿土，pH 值為7.7，速效氮含量為15.31 mg/kg，有機(jī)碳含量為13.05 g/kg，全氮含量為1.06 g/kg。地勢平坦，耕層深厚。

1.2 試驗(yàn)材料

供試高粱品種為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)高粱研究所提供的晉雜22、晉雜31、晉雜34、晉雜108、晉早5564、晉夏2842 和晉中7742。地膜為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院生產(chǎn)的規(guī)格為130 cm×0.007 mm 的生物降解滲水地膜。農(nóng)機(jī)為山西農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院和長治市永成農(nóng)機(jī)開發(fā)有限公司共同研制的2MB-1/3 型覆膜穴播機(jī)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)以7 個高粱品種為材料，每個品種設(shè)置裸地栽培和藝機(jī)栽培2 種處理，每處理重復(fù)3 次，隨機(jī)區(qū)組排列，小區(qū)面積為6 m×3 m。2022 年4 月17 日，所有小區(qū)一次性施入氮磷鉀復(fù)合肥750 kg/hm2、腐熟羊糞15 000 kg/hm2，旋耕后平整地塊進(jìn)行播種。其中，藝機(jī)栽培處理采用凹型壟背全膜覆蓋模式，每小區(qū)鋪膜2 幅，每幅地膜種植３ 行，行距為45 cm，穴距為20 cm，每穴種2 粒，每公頃播種9.75 萬穴，留苗15 萬～18 萬株，播深3～4 cm；裸地栽培模式采用手推播種器進(jìn)行人工播種，每小區(qū)種植6 行，播種規(guī)格與藝機(jī)栽培一致。高粱出苗后及時查苗，發(fā)現(xiàn)有苗孔錯位及時放苗，出苗率低于80% 且每穴單株率在70% 以上時進(jìn)行人工補(bǔ)種。裸地栽培處理下全生育期適時除草。成熟后調(diào)查株高、穗長、千粒質(zhì)量和小區(qū)產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)處理

使用Microsoft Excel 2010 軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。采用SPSS Statistics 22.0 統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行方差分析和Duncan 顯著性檢驗(yàn)（P<0.05）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培模式下高粱的產(chǎn)量結(jié)果

由表1 可知，7 個參試品種產(chǎn)量在2 種栽培模式下存在顯著差異（P<0.05）。裸地栽培模式下，晉雜31 產(chǎn)量顯著高于其他6 個品種（P<0.05），其次依次為晉雜34 和晉雜108，晉雜22 產(chǎn)量最低；藝機(jī)栽培模式下，晉雜31、晉雜108 和晉雜34 等3 個品種產(chǎn)量顯著較高，晉雜22 產(chǎn)量最低。與裸地栽培相比，藝機(jī)栽培下的7 個高粱品種均表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)效應(yīng)，增產(chǎn)幅度為11.7%～32.6%。從平均值看，7 個高粱品種的產(chǎn)量大小表現(xiàn)為晉雜31>晉雜34>晉雜108> 晉中7742> 晉早5564> 晉夏2842> 晉雜22。其中，晉雜31 在2 種模式下的產(chǎn)量均為最高，平均9 803.9 kg/hm2，其次依次是晉雜34 和晉雜108，平均產(chǎn)量分別為9 664.6、9 600.0 kg/hm2。

2.2 不同栽培模式下高粱的產(chǎn)量性狀分析

不同栽培模式下高粱的產(chǎn)量性狀分析結(jié)果如表2 所示。

由表2 可知，2 種栽培模式下不同高粱品種間的株高存在顯著差異（P<0.05）。裸地栽培模式下高粱的株高大小表現(xiàn)為晉雜22>晉中7742>晉早5564>晉雜108>晉夏2842>晉雜31>晉雜34，藝機(jī)栽培模式下株高表現(xiàn)為晉雜22>晉中7742>晉早5564>晉夏2842>晉雜108>晉雜31>晉雜34。與裸地栽培相比，藝機(jī)栽培下7 個高粱品種的株高都有了不同程度的增加，增幅為0.99%～12.64%，說明藝機(jī)栽培可能會使高粱植株增高。2 種栽培模式下，晉雜22 的株高均顯著最高，分別為156.1、175.9 cm。相比其他品種，晉雜34 的株高則顯著最低（P<0.05）。

高粱穗長在不同栽培模式下也存在顯著差異（P<0.05）。2 種栽培模式下，高粱穗長大小均表現(xiàn)為晉雜31> 晉雜34> 晉雜22> 晉早5564> 晉夏2842>晉雜108>晉中7742。其中，晉雜31 的穗長顯著最大（P<0.05），平均為28.3 cm，其次為晉雜34，平均為27.9 cm。藝機(jī)栽培下高粱穗長均大于裸地栽培。與裸地栽培相比，藝機(jī)栽培下高粱千粒質(zhì)量也明顯增高。藝機(jī)栽培下，7 個品種千粒質(zhì)量大小表現(xiàn)為晉雜31> 晉雜34> 晉雜108> 晉中7742>晉早5564>晉雜22>晉夏2842；裸地栽培下，7 個品種千粒質(zhì)量大小表現(xiàn)為晉雜31>晉中7742>晉雜34>晉早5564>晉雜22>晉雜108>晉夏2842。其中，晉雜31 的千粒質(zhì)量在2 種模式下均顯著高于其他品種（P<0.05），平均為29.2 g。

2.3 不同栽培模式下高粱的經(jīng)濟(jì)效益分析

經(jīng)濟(jì)效益直接關(guān)系著農(nóng)民種植的積極性。按照生物降解滲水地膜市場價(jià)26 元/kg，覆膜量75 kg/hm2，每公頃地膜成本為1 950 元；藝機(jī)栽培播種與收獲時每公頃人工與機(jī)器成本各900 元/hm2，合計(jì)1 800 元/hm2；裸地栽培播種與收獲時每公頃人工成本各600 元，間苗、除草等每公頃人工成本9 000 元，合計(jì)10 200 元/hm2；高粱收購價(jià)2 元/kg，計(jì)算結(jié)果見表3。

從表3 可以看出，晉雜31 在裸地栽培和藝機(jī)栽培2 種栽培模式下產(chǎn)量均為最高，因此，其收入也均高于其他品種，分別為18 522.0、20 693.4 元/hm2。與裸地栽培相比，藝機(jī)栽培顯著增加了7 個高粱品種的產(chǎn)量，因此，該模式下產(chǎn)量收入更高，且覆膜后減少了間苗、除草等人工成本，可使農(nóng)民每公頃減少投入約6 450 元，成本更低，農(nóng)民獲得的收益更高。從栽培模式來看，相較裸地栽培，藝機(jī)栽培下7 個品種的經(jīng)濟(jì)效益均明顯增加，其中，晉夏2842和晉中7742 增加最多；從品種來看，藝機(jī)栽培模式下種植晉雜31、晉雜108 和晉雜34 獲得的收益更高，分別為16 943.4、16 890.0、16 836.6 元/hm2。

3 結(jié)論與討論

現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的核心是集約高效，農(nóng)業(yè)機(jī)械是發(fā)展現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，藝機(jī)一體化是實(shí)現(xiàn)高粱產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)與現(xiàn)代農(nóng)業(yè)相結(jié)合的必由之路[12-13]。實(shí)現(xiàn)高粱生產(chǎn)藝機(jī)一體化需要有適宜的品種和相應(yīng)的栽培技術(shù)，良種良法配套才可提高作物產(chǎn)量[14-16]。孔凡信等[17]研究發(fā)現(xiàn)，篩選適宜機(jī)械化生產(chǎn)的釀造高粱品種時，首先應(yīng)考慮株高，其次是經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量。適宜機(jī)械化栽培的高粱品種株高一般應(yīng)在100～150 cm 為好，因?yàn)橹旮咻^高會導(dǎo)致高粱倒伏且不便于收獲，太低則會影響產(chǎn)量[18-20]。本試驗(yàn)篩選的7 個高粱品種中，晉雜22 和晉中7742 雖都在藝機(jī)栽培模式下有較大的增產(chǎn)幅度，但其株高超過150 cm，不符合機(jī)械化栽培高粱品種的株高要求。其余5 個品種的株高均小于150 cm，符合機(jī)械化栽培的要求。從產(chǎn)量來看，晉雜31 在這5 個品種中產(chǎn)量最高，平均為9 803.9 kg/hm2，其次依次是晉雜34 和晉雜108，平均產(chǎn)量分別為9 664.6 、9 600.0 kg/hm2。說明這3 個品種都較適宜配套藝機(jī)一體化栽培技術(shù)在陜北地區(qū)種植。

農(nóng)民采用新技術(shù)新品種的積極性與其經(jīng)濟(jì)收益直接相關(guān)。本試驗(yàn)中，藝機(jī)栽培明顯提高了高粱的株高、穗長、千粒質(zhì)量和產(chǎn)量，增加了農(nóng)民收入。與裸地栽培相比，藝機(jī)栽培每公頃可節(jié)省鋤草、間苗等人工成本約6 450 元，大幅度減輕了勞動強(qiáng)度和勞動量，節(jié)約了農(nóng)民投入成本。尤其是選用晉雜31、晉雜108 和晉雜34 這3 個高粱品種配套栽培后，農(nóng)民每公頃可獲得約1.7 萬元的純收益，這對提高他們的種植積極性、擴(kuò)大高粱種植面積具有重要意義。此外，藝機(jī)一體化栽培不僅提高了農(nóng)業(yè)機(jī)械化率，為當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)規(guī)?；?、糧食生產(chǎn)提質(zhì)增效發(fā)揮了積極作用，同時也因?yàn)闇p少了勞動力投入，緩解了農(nóng)村勞動力短缺的困境，推動了農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移，促進(jìn)農(nóng)民外出務(wù)工增收，發(fā)揮了一舉多得的作用。

試驗(yàn)地設(shè)置在陜西東北部半干旱地區(qū)，其種植環(huán)境、土壤狀況、栽培措施、管理水平等在陜西北部、山西北部地區(qū)都具有代表性，其研究結(jié)果可為相同或相近地區(qū)的高粱生產(chǎn)提高依據(jù)。不過由于市場上高粱品種繁多，本試驗(yàn)只選取了7 個高粱品種，篩選上還有很大空間，今后應(yīng)繼續(xù)深入研究，篩選出更適宜當(dāng)?shù)胤N植的藝機(jī)栽培品種，為高粱的機(jī)械化生產(chǎn)和集約化經(jīng)營提供更高效的技術(shù)支撐，助推高粱產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展、農(nóng)村繁榮、農(nóng)民脫貧增收和農(nóng)村小康建設(shè)。

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