摘要:玉米大豆帶狀復合種植通過作物時空配置與資源協(xié)同調控突破傳統(tǒng)間作瓶頸,實現(xiàn)糧食增產與資源高效利用的協(xié)同發(fā)展。該模式依托光能梯度截獲、根系生態(tài)位分離及邊際效應增強三大生態(tài)適應機制,構建“品種適配—帶狀復合種植—育苗移栽—分帶供肥—綠色防控”五位一體技術體系:篩選緊湊型玉米與耐蔭大豆形成冠層互補,優(yōu)化帶狀行比與錯期播種,降低共生競爭;分帶深耕與分層施肥保障養(yǎng)分精準供給,結合封閉除草與生物調控構建低碳防控鏈條。研究表明,該技術可提升土地利用率,減少氮肥投入,推動旱地農業(yè)向集約化、生態(tài)化轉型。
關鍵詞:玉米;大豆;帶狀復合種植;栽培技術;農技推廣
在耕地資源剛性約束與糧食安全雙重壓力下,傳統(tǒng)玉米大豆間作因品種混雜、資源競爭導致產量與效益難以突破。帶狀復合種植通過重構作物空間布局與生理協(xié)同關系,破解高位作物遮陰脅迫與土壤養(yǎng)分失衡難題。其核心在于利用玉米邊際效應拓展大豆受光界面,結合根系垂直分布差異緩解水肥競爭,形成“高稈遮光減蒸發(fā)-矮稈固氮改土”的互利關系。近年來,以四川等為代表的區(qū)域通過品種選育與農機農藝融合,逐步構建標準化技術規(guī)程,為規(guī)模化推廣提供理論支撐與實踐范式。
1 帶狀復合種植的生態(tài)適應性
1.1? 光能梯度利用?
玉米作為高稈作物與大豆形成垂直空間分層,緊湊型玉米冠層(株高260~280 cm)通過葉片上沖角度調節(jié)透光率,使下層大豆帶在共生期仍能獲取充足散射光。玉米葉片集中于中上部形成“光篩效應”,大豆利用玉米冠層間隙的漫射光完成光合作用,兩者形成互補性光競爭關系。帶狀配置通過擴大帶間距,避免玉米遮陰導致大豆光抑制,實現(xiàn)光資源立體化利用?。
1.2 ?根系互補效應?
玉米根系主要分布于0~25 cm土層,大豆直根系可下扎至30~50 cm深度,形成土壤養(yǎng)分吸收的垂直互補。玉米對氮素需求集中于拔節(jié)至抽雄期,而大豆根瘤固氮作用在分枝期后增強,兩者氮素利用時段錯位減少競爭。根系分泌物差異激活不同微生物群落,玉米根系釋放酚酸類物質抑制土傳病害,大豆根系分泌黃酮類化合物促進根瘤菌增殖,形成互利共生的根際微生態(tài)?。
1.3 ?邊際效應分析?
帶狀種植通過擴大玉米邊行占比,使邊行植株獲得更優(yōu)通風透光條件,莖稈粗度與穗粒數(shù)顯著高于單作。玉米帶外側植株的光合速率提升,籽粒灌漿飽滿度提高,而大豆帶因遠離玉米密集區(qū),受邊際蔭蔽影響降低。帶狀結構形成“高稈遮風-低稈固土”協(xié)同效應,玉米為大豆阻擋強風侵襲,大豆根系固氮改善土壤微環(huán)境,雙向邊際優(yōu)勢疊加提升其穩(wěn)定性。
光能梯度利用解決作物間遮陰矛盾,根系互補效應優(yōu)化土壤養(yǎng)分時空分配,邊際效應放大單株生產潛力。三者協(xié)同形成“上層截光-中層透光-下層用光”的立體資源利用模式,使玉米穩(wěn)產與大豆增收在四川丘陵地區(qū)實現(xiàn)兼容?。
2 玉米大豆帶狀復合種植關鍵技術實施體系構建
2.1 品種時空匹配方案
2.1.1 玉米品種篩選標準?
針對四川瀘州春季多濕、夏季高溫的氣候特點,玉米需選擇株型緊湊或半緊湊型的高位品種(如華試919、正紅6號、成單3601等)。玉米春播,帶狀種植,此類品種株高控制在260~280 cm,葉片上沖且層次分布合理,可減少對大豆的遮陰面積,同時,通過頂部葉片截獲光能、中下部葉片透光,實現(xiàn)光資源的高效利用[1]。播種前需對種子進行包衣處理,選用6.25 %咯菌腈·精甲霜靈等低毒種衣劑,重點防控苗期土傳病害(如根腐病),確保出苗整齊度和幼苗抗逆性。
緊湊型品種通過縮小葉層夾角(穗上部葉片夾角21~23°),降低玉米帶內葉片相互遮擋的程度,減少對大豆的蔭蔽。優(yōu)先選用抗倒伏、耐密植的雜交種,以適應帶狀套作的高密度種植環(huán)境,避免倒伏后壓蓋大豆帶。包衣技術需覆蓋種皮均勻,重點防控玉米苗期病害,避免因病害導致缺苗斷壟,影響帶狀空間配置。
2.1.2 大豆耐蔭品種選育?
大豆需適應玉米生長中后期的蔭蔽脅迫,優(yōu)先選擇有限結莢習性、株型收斂的夏播品種(如南夏豆系25號)。此品種莖稈粗壯、節(jié)間短,在弱光條件下仍能維持較高的光合效率,且成熟期集中。播種時序需嚴格與玉米生育期錯峰,玉米2月底-3月初播種,大豆于6月上中旬套種于玉米帶間,利用玉米抽雄前的低矮期完成大豆苗期生長,避免苗期與玉米快速生長期重疊。
2.2 帶狀復合栽植技術
2.2.1 玉米帶作業(yè)參數(shù)?
玉米帶采用帶狀套作模式,通過優(yōu)化行距、縮短帶間距,及時移栽,高效截獲光能,縮短玉米與大豆的共生期[2]。玉米帶行距設定為40 cm,窩距1尺栽雙株,確保植株間通風透光,減少高位作物對低位大豆的遮蔭面積;相鄰玉米帶間距控制在2 m,為大豆帶預留充足的生長空間,同時,便于田間管理和收獲。播種時,采用穴播2~3粒(株距27 cm),通過擴行縮株增密維持畝密度4 000株左右,與凈作玉米密度相當,保障群體產量。播種前需對玉米帶深耕20~25 cm并旋耕整細,旋耕深度10~12 cm,隨后鎮(zhèn)壓土壤以提升緊實度,確保種子與土壤充分接觸,促進苗齊苗勻。
40 cm行距配合緊湊株型,可縮小玉米帶內植株橫向競爭,同時,為大豆帶側向透光提供通道。2 m帶間距兼顧大豆帶種植行數(shù)2行。4~5 cm播種深度適用于四川春季多濕土壤條件,過淺易受春旱影響,過深則出苗延遲,需結合土壤墑情進行微調。
2.2.2 大豆帶播種時序?
大豆播種需緊扣玉米生育進程,玉米定苗后(約6月上中旬)搶墑實施免耕直播。播種前采用窄幅滅茬機(1.2~1.5 m幅寬)清理玉米帶間前茬秸稈,滅茬深度以不擾動玉米根系為限,確保大豆播種帶土壤表層疏松。大豆帶種植2行,便于管理和收獲,行距30~40 cm,株距27 cm,單穴1~2粒,播種深度3~4 cm。淺播利于大豆快速出苗,同時利用玉米帶邊際效應(60~70 cm間距)擴增大豆苗期受光面積,緩解共生期蔭蔽脅迫。
玉米2月底~3月初播種后,大豆于6月套種,錯開玉米拔節(jié)旺長期,確保大豆苗期在玉米抽雄前完成關鍵生長。前茬為小麥時,滅茬后直接播種;前茬為馬鈴薯或蔬菜,僅需清理地表雜物,避免翻耕破壞土壤結構[3]。大豆帶緊鄰玉米帶,利用玉米植株頂部截光、中下部透光特性,為大豆苗期提供散射光,緩解全遮蔭導致的弱光脅迫。玉米帶深耕鎮(zhèn)壓保障苗全苗壯,大豆帶免耕滅茬維持土壤生態(tài);玉米縮行密植與大豆寬行配置形成“高位截光、低位透光”的立體布局,二者通過播期錯位與空間互補實現(xiàn)資源高效協(xié)同。
2.3 玉米育苗移栽 加強田間管理
為了縮短玉米與大豆的共生期,玉米適期早播,播前15 d選擇沙壤土或蔬菜地作苗床,廂寬150 cm,3.33 m長的秧廂深翻后施入人畜糞100 kg,土壤與肥料充分拌勻,腐熟后耕翻、欠細,澆透底水,播前廂面平整,土壤手抓散開不粘手為宜,每丈廂面均勻撒玉米種0.25 kg,播后蓋細土,噴施高效氯氟氰菊酯防治地下害蟲,2葉1心時及時移栽,栽后及時澆定根水有利成活。栽后及時勻苗補缺,保證全苗,及時中耕除草。?
2.4 分帶精準施肥體系
2.4.1 玉米需肥特性管理?
玉米需肥遵循“前輕后重”原則,通過分階段精準供肥滿足其全生育期養(yǎng)分需求。玉米栽后及時施用定根水,基肥以氮肥為主,于播種時深施于玉米帶,利用溝施或穴施技術將肥料埋入土壤10~15 cm深處,避免表層揮發(fā)損失,同時,促進根系下扎。大喇叭口期結合大豆播種,在玉米行外側15~25 cm處開溝追施氮肥,既可滿足玉米穗分化關鍵期的需肥高峰,又防止肥料接觸大豆根系導致燒苗。磷鉀肥需依據(jù)土壤檢測結果進行動態(tài)調整,低磷地塊優(yōu)先以顆粒磷肥作基肥,缺鉀區(qū)域可結合中耕培土撒施鉀肥,同時,補充鋅肥(如硫酸鋅)葉面噴施,增強玉米抗倒伏與抗病能力。
保障肥料與土壤混合,減少氮素揮發(fā),延長肥效期[4]。玉米追肥溝與大豆帶保持安全距離,避免肥料橫向遷移影響大豆根瘤活性。鋅肥通過葉面噴施快速補充,矯正玉米缺鋅引起的“白苗病”,保障光合效率。玉米成熟后從惠位葉上邊及時砍去雄花,減少蔭蔽,讓大豆充分受光,提高光能利用率。
2.4.2 大豆固氮增效措施?
大豆施肥以“減氮促固氮”為核心,通過生物與農藝措施協(xié)同提升根瘤固氮能力[5]。播種前接種根瘤菌(如快生型大豆根瘤菌),菌劑與種子按比例混合后陰干,確保菌群定植于根際。前茬作物(小麥、馬鈴薯)秸稈粉碎后覆蓋還田,既提供了有機質又避免微生物爭氮。磷鉀肥以條施方式作基肥,施于大豆播種帶5~8 cm深處,促進苗期根系發(fā)育;鉬肥(如鉬酸銨)通過拌種或花期葉面噴施,激活固氮酶活性,提升根瘤固氮效率。玉米帶減施純氮4 kg/畝,利用大豆固氮作用替代部分氮源,實現(xiàn)帶狀系統(tǒng)內氮素循環(huán)互補。
菌劑接種需避光、避高溫操作,確保菌群活性;酸性土壤配合施用石灰調節(jié)pH至6.5~7.0,優(yōu)化根瘤形成環(huán)境。小麥秸稈切碎長度≤5 cm,均勻鋪撒后淺旋入土,加速腐解;馬鈴薯莖葉需堆漚腐熟后施用,避免攜帶病原菌[6]。拌種時鉬酸銨用量控制在種子重量的0.05%~0.1%,花期噴施濃度0.02%~0.05%,避免過量抑制生長。玉米通過分階段供肥,保障高產潛力,大豆依托生物固氮與養(yǎng)分替代實現(xiàn)低碳種植;二者通過帶狀隔離施肥與氮素協(xié)同利用,形成“高稈作物供肥集約化、矮稈作物養(yǎng)分自給化”的互補體系。
2.5 綠色防控技術集成
2.5.1 封定除草?
采用“封閉+定向”協(xié)同除草策略,分階段抑制雜草萌發(fā)與生長[7]。?封閉除草階段?需抓住播后2 d內墑情窗口期,優(yōu)先選用持效期長、淋溶風險低的復配藥劑:推薦每畝使用精異丙甲草胺乳油+唑嘧磺草胺,兌水全田均勻噴灑。特別注意瀘州4~5月多陰雨天氣,需根據(jù)天氣預報調整施藥時間,若施藥后6 h內遇中雨需補噴半量藥劑。?定向除草階段?應結合帶狀種植模式精準施藥。在大豆2~3片復葉期(玉米5~6葉期),采用“物理隔離+化學防控”雙保險措施。優(yōu)先選用噻吩磺隆+滅草松,使用雙系統(tǒng)分帶噴霧機作業(yè),將玉米帶噴頭調整為扇形霧滴,大豆帶采用空心圓錐霧噴頭,通過壓差式隔簾實現(xiàn)藥液精準隔離(隔離帶寬度≥30 cm)。對于人工施藥地塊,可在背負式噴霧器加裝“U型定向罩”,配合行進速度0.8 m/s、噴頭距作物40 cm的操作標準,使霧滴沉積集中在大豆行間。實施過程中需強化“三避”管理:避高溫(選擇早晚時段施藥)、避露水(葉片干燥后作業(yè))、避敏感期(玉米喇叭口期前完成)。通過“封殺結合、因墑調控”的技術路線,可有效提升雜草防效,同時降低作物藥害率[8]。
2.5.2 生物協(xié)同控害?
構建“物理誘殺-生物調控-藥劑減量”三級控害體系,降低化學農藥依賴。?(1)物理防控?:每畝懸掛20張可降解黃板(25 cm×30 cm),布設高度與作物冠層齊平,利用蚜蟲、薊馬趨黃特性誘殺成蟲;田間按80~160 m間距架設LED殺蟲燈,夜間開啟
(19∶00~6∶00)誘殺斜紋夜蛾、玉米螟等趨光性害蟲成蟲,降低產卵基數(shù)。?(2)生物調控?:大豆田按3~5套/畝密度布設食心蟲性誘捕器,誘芯每月更換1次,干擾成蟲交配;玉米螟卵盛期釋放赤眼蜂(2萬頭/畝),蜂卡懸掛于玉米植株中上部,寄生卵塊阻斷幼蟲孵化[9]。?(3)藥劑減量?:優(yōu)先選用枯草芽孢桿菌(500倍液)葉面噴施防控大豆銹病,阿維菌素(1 000倍液)防治紅蜘蛛,玉米大喇叭口期統(tǒng)防1~2次,大豆結莢期重點防控莢枯病,化學農藥用量減少25%以上。
注意黃板粘滿害蟲后及時更換,避免成為二次污染源;殺蟲燈避開天敵活動高峰期(如瓢蟲、草蛉),減少非靶標生物誤殺。誘捕器呈棋盤式分布,間距30~50 m,避免邊緣效應;赤眼蜂釋放需避開降雨,確保蜂群有效擴散。枯草芽孢桿菌需在濕度>70%時施用,增強菌群定殖;阿維菌素避免與堿性農藥混用,防止活性降解。物理阻隔阻斷雜草與作物競爭;生物調控通過天敵與性信息素抑制害蟲種群;藥劑減量實現(xiàn)精準靶向防治。三者協(xié)同形成“前期阻截、中期調控、后期補防”的綠色防控鏈條,保障帶狀復合系統(tǒng)生態(tài)平衡。
3 結語
綜上所述,玉米大豆帶狀復合種植技術體系通過生態(tài)位優(yōu)化與資源再分配,實現(xiàn)“增產不減地、增效不增耗”的可持續(xù)目標。實踐表明,該模式在提升系統(tǒng)生產力的同時,可改善土壤微生物群落結構,降低面源污染風險。然而,區(qū)域適配性品種篩選、輕簡化農機研發(fā)及養(yǎng)分循環(huán)量化調控仍是制約技術縱深發(fā)展的關鍵瓶頸。未來需結合智慧農業(yè)與分子育種技術,構建“品種-環(huán)境-管理”動態(tài)響應模型,推動帶狀種植向精準化、智能化躍遷。
參考文獻
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