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吉林省玉米大豆带状复合种植技术分析论文

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2024-05-15 15:12:47    来源:    作者:zhoudanni

摘要:农业农村部“十四五”规划中提出,到 2025 年 推广玉米大豆带状复合种植面积 5000 万亩。2023 年 中央一号文件中也提到,要扎实推进玉米大豆带状复 合种植技术。为保证我国大豆安全,发展国内大豆产 业,提高大豆种植面积及单位面积产量成为近年来备 受关注的话题。采用玉米大豆带状复合种植技术,可 以使农作物尽可能充分地利用系统内的光能、水分和 养分,提高单位面积土地的利用率,从而提高系统的 总体产量,增加系统的经济效益。

  摘 要:2024 年吉林省将“玉米-大豆复合种植生产技术”列入农业主推实用技术中。玉米大豆带状复合种植技术旨在实现两 种作物的高效种植和互利共生,此技术的关键在于扩行距、缩株距、保密度、增大豆,充分发挥边行优势,实现高杆作物玉米 与低杆作物大豆的协同高产。通过对 2023 年该技术在应用过程中的情况进行总结与分析,探索最适宜吉林省的玉米大豆带状 复合种植技术模式,为本领域的科研人员和合作社、种植户等提供参考和借鉴。

  关键词:玉米,大豆,复合种植,技术模式,分析

  1. 引言

  农业农村部“十四五”规划中提出,到 2025 年 推广玉米大豆带状复合种植面积 5000 万亩。2023 年 中央一号文件中也提到,要扎实推进玉米大豆带状复 合种植技术。为保证我国大豆安全,发展国内大豆产 业,提高大豆种植面积及单位面积产量成为近年来备 受关注的话题。采用玉米大豆带状复合种植技术,可 以使农作物尽可能充分地利用系统内的光能、水分和 养分,提高单位面积土地的利用率,从而提高系统的 总体产量,增加系统的经济效益。该技术是在不影响 玉米产量的情况下,再增收一季大豆,是实现稳粮增 豆和解决粮油争地问题的有效途径。

  2. 适宜品种

  2.1 玉米品种

  适宜带状复合种植的玉米品种应为紧凑型或半紧 凑型、中矮杆(株高≤ 280cm) ,对带状复合种植表 现为较好的适应性,产量与其单作种植时差异不大, 边际优势突出、耐密、抗倒、高产、宜机收的品种。 吉林省可选用先玉 1483.该品种为中晚熟品种,出 苗至成熟 128 天,株型紧凑,株高 285cm,穗位高 107cm,百粒重 37.55g。

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  2.2 大豆品种

  在带状复合种植时,光环境直接影响低位作物(大 豆)的生长和最终产量,适宜带状复合种植的大豆品种应为有限或亚有限结荚型习性、底荚高度适中,对 带状复合种植表现为较好的适应性,成熟时单株的有 效荚数超过该品种单作时荚数的 70%,单株粒数不少 于 80 粒,单株粒重在 15g 以上的高产、耐荫、抗倒、 宜机收的品种。吉林省可选用吉育 441.该品种为春 大豆中熟高油型品种,春播生育期平均 127 天,株型 收敛,亚有限结荚习性,株高 94.4cm,底荚高度 12.8cm, 单株有效荚数 51.1 个,单株粒数 122.5 粒, 单株粒重 21.4g,百粒重 18.0g。

  3. 田间配置技术

  3.1 配置原则

  行比和行距配合,决定着玉米大豆两个作物各自 的带宽,关系着玉米大豆的和谐共生、产量高低和品 质好坏,作物带宽安排得过窄,玉米大豆互相影响, 特别是大豆减产更多,安排的过宽,减少了边行,玉 米优势发挥不出来,或者使种植密度显著下降,导致 间作优势丧失。两个作物的行数要根据高位作物玉米 的边际效应和低位作物大豆的受光状况来确定,仅从 作物边际优势来看,玉米带采用 2 行最佳,行行具有 边际优势,综合考虑农机配套、方便轮作、玉米和大 豆单产等因素,2 ~ 4 行玉米在实践中都可行,当采 用 4 行玉米时,还可采用宽窄行种植方式,进一步发 挥玉米的边际优势,大豆是低位作物,受高位作物玉 米的荫蔽影响,受光情况的好坏决定了大豆产量的高低,为了降低玉米对大豆的荫蔽作用,可以合理增加 大豆行数,吉林省选择 4 ~ 6 行在实践中较为适宜, 可根据实际种植条件、便于播种、植保与收获等选择 适宜的大豆行数(图 1)。

  玉米带与大豆带间距的大小影响着两个作物枝叶 和根系相互交错的状态,决定着两个作物对水、肥、 光竞争的激烈程度,间距过大会减少作物的种植行数, 浪费土地,大豆对玉米地下根系养分吸收的补偿效应 不能实现,间距过小则两作物间地上部的竞争关系加 剧,低位作物大豆受光环境差,严重影响大豆的生长 发育和产量,也不便于农机具的作业,通常玉米带与 大豆带的间距控制在 60 ~ 70cm 之间为宜,既有利于 大豆生长,又利于机械作业。同时两相邻大豆带之间的距离和两相邻玉米带之间的距离也决定着玉米对大 豆带边行的荫蔽影响和播种、收获机具的通过性,对 协调玉米大豆关系,保证双高产具有十分重要的影响。

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  3.2 带宽、行比、密度和带间距推荐

  保证玉米和大豆的种植密度,是玉米大豆带状复 合种植技术实现增产的核心环节,确定密度的原则是 高位主体、高低协同,高位作物玉米的种植密度保持 在单作时的 2 倍左右,即用 0.5 公顷的土地,播种原 来 1 公顷的玉米株数,低位作物大豆的种植密度根据 两作物共生期的长短不同, 可保持在单作时的 80% ~ 100%。在保证播种密度的前提下,我们通过 实地走访、座谈交流、数据统计等方式,总结分析了 较为适宜吉林省的玉米大豆带状复合种植技术的三种模式。

  3.2.1 2:4 模式

  2:4 模式,即 2 行玉米与 4 行大豆复合种植, 该模式下推荐玉米带与大豆带之间的间距采用 60cm, 玉米行距采用 40cm, 株距采用 11 ~ 12.5cm, 玉米播种密度控制在每公顷 114200 ~ 129800 株,大 豆行距采用 40cm,株距采用 8.5 ~ 10cm,大豆播种 密度控制在每公顷 200000 ~ 235200 株。这种模式下 玉米行行具有边际优势,且对大豆的荫蔽影响较小, 更利于玉米和大豆双高产,但也因玉米带的宽度与大 豆带的宽度相差较大,不利于第二年的轮作。

  3.2.2 4:4 模式

  4:4 模式,即 4 行玉米与 4 行大豆复合种植, 该模式下推荐玉米带与大豆带之间的间距采用 80cm,玉米采用宽窄行种植方式,窄行行距采用 40cm, 宽行行距采用 90cm, 株距采用 11 ~ 12.5cm, 玉米播种密度控制在每公顷 114200 ~ 129800 株,大 豆采用垄上双行等距精量播种,行距采用 60cm,垄 上 双 行 小 行 距 采 用 10 ~ 12cm, 株 距 采 用 11.5 ~ 13.5cm, 大 豆 播 种 密 度 控 制 在 每 公 顷 202000 ~ 237100 株。这种模式下玉米采用宽窄行种 植方式,更利于其发挥出边际优势,同时增加了玉米 带与大豆带之间的宽度,进一步降低了玉米对大豆的 荫蔽影响,而且玉米带的宽度与大豆带的宽度基本一 致,便于第二年的轮作,因此更为受合作社和种植户 的认可。

  3.2.3 4:6 模式

  4:6 模式,即 4 行玉米与 6 行大豆复合种植, 该模式下推荐玉米带与大豆带之间的间距采用 60cm, 玉米行距采用 60cm,株距采用 11 ~ 12.5cm, 玉米播种密度控制在每公顷 114200 ~ 129800 株,大 豆行距采用 40cm,株距采用 9 ~ 11cm,大豆播种密 度控制在每公顷 197600 ~ 241500 株。这种模式下虽 然大豆的行数比玉米多 2 行,但是大豆的播种行距却 小于玉米的播种行距,使得玉米带的宽度与大豆带的 宽度基本一致,便于第二年的轮作。

  4. 播种机具配套原则

  播种机具选择时,要依据农业生产实际情况和农 业机械化水平现状,优先选用玉米大豆带状复合种植一体化专用机具,或通过适当改装现有的农机具来达 到复合种植模式的要求,要注重作物行距、机具幅宽、 轮距、外形尺寸等一致性,以实现复合种植全程机械 化,有条件的可加装北斗导航辅助驾驶系统,进一步 保证作业精准度和玉米带与大豆带间距的均匀性。

  4.1 专用播种机

  一体化专用播种机在行距、株距、施肥量调节、 播种精度、作业均匀性等方面均需满足要求。玉米大 豆 2:4 模式下, 可选用“1+4+1”型(两侧玉米, 大 豆居中)或“2+2+2”型(玉米居中,两侧大豆)的 玉米大豆一体化播种机;玉米大豆 4:4 模式下,可选 用 2(玉米)+4(大豆)+2(玉米)型或 2(大豆) +4(玉米)+2(大豆)型玉米大豆一体化播种机;玉 米大豆 4:6 模式下,可选用 2(玉米)+3(大豆)型 玉米大豆一体化播种机。

  4.2 分步播种与异机同步播种

  玉米大豆分步(或异机同步)播种时,要注意选 用适宜轮距的拖拉机,避免后播作物播种时碾压已播 种作物的苗带而降低出苗率,通常后播作物播种时, 牵引拖拉机的后驱动轮外沿和已播种作物播种带的距 离应在 10cm 以上。玉米播种时,通过调整原有玉米 播种机的传动比,使株距控制在 9.5 ~ 11cm 之间,并 扩大肥箱容量、增加排肥器和施肥管数量,增加单位 面积施肥量。大豆播种时, 优先使用现有大豆播种机, 或使用可调整成窄行距的玉米播种机,采用更换播种 盘,调节行距、株距,并降低施肥量等方式来达到大 豆播种的农艺要求 [1]。

  4.3 原有播种机调整改造实现一体化播种

  玉米大豆 2:4 模式下,可将原 3 行或 4 行玉米播 种机调整改造为一侧 1 行玉米、另 一侧 2 行大豆的 “1+2”结构式布局(采用 4 行播种机时先拆除一个 播种单体) ,或将原 6 行玉米播种机调整改造为中间 2 行玉米、两侧各 2 行大豆的“2+2+2”结构式布局, 通过往复作业实现“2+4”玉米大豆带状复合种植; 玉米大豆 4:4 模式下,可将原 4 行玉米播种机调整改 造为一侧 2 行玉米(大豆)、另一侧 2 行大豆(玉米) 的“2+2”结构式布局,通过往复作业实现“4+4”玉 米大豆带状复合种植,此种改造模式下,边行始终为 2 行玉米或 2 行大豆;玉米大豆 4:6 模式下,可将原5 行或 6 行玉米播种机调整改造为一侧 2 行玉米(大豆)、另一侧 3 行大豆(玉米)的“2+3”结构式布 局(采用 6 行播种机时先拆除一个播种单体) ,通过 往复作业实现“4+6”玉米大豆带状复合种植,此种 改造模式下,边行始终为 2 行玉米或 3 行大豆。

  5. 施肥技术

  5.1 施肥原则

  根据玉米大豆带状复合种植系统的需肥及共生特 性,在肥料施用过程中将玉米、大豆统筹考虑,相对 单作时不单独增加施肥作业环节和工作量,实现一体 化施肥,保证磷、钾肥用量的同时,增加玉米的用氮 量,减少大豆的用氮量,施肥时遵循“一施两用、前 施后用、生 ( 物肥 ) 化 ( 肥 ) 结合”的原则。“一施两 用”指在满足主要作物玉米需肥的同时,兼顾大豆氮、 磷、钾的需要,做到一次性施肥,玉米、大豆共同享 用;“前施后用”指为减少施肥次数,尽量选用缓释 肥或控释肥;“生 ( 物肥 ) 化 ( 肥 ) 结合”指玉米大豆 带状复合种植的优势之一就是利用根瘤固氮,大豆结 瘤过程中需要一定数量的氮元素,但土壤氮元素过高 又会抑制结瘤,因此施肥时既要根据玉米需氮量施足 化肥,又要根据当地土壤根瘤菌存活情况对大豆进行 根瘤菌接种,或施用生物 ( 菌 ) 肥,以增强大豆的结 瘤固氮能力。

  5.2 施肥方法

  吉林省玉米大豆带状复合种植模式下,玉米施肥 宜采用底肥、种肥与追肥三段式施肥方式,因玉米的 播种密度是单作时的 2 倍左右,故而玉米的施肥量也 相应大幅度提高,底肥选用高氮缓控释肥,每公顷施 用量在 1300~1500公斤为宜(如 N-P2O5-K2O=28-8-6 肥,折合后纯氮施用量为 364 ~ 420 公斤 / 公顷) , 种肥采用有效活菌数在 0.2 亿 / 克左右的生物菌肥, 每公顷施用量 100 公斤,追肥采用 46% 尿素,每公 顷施用量 200 公斤。大豆施肥宜采用一次性施肥方式, 肥料选用低氮缓控释肥,每公顷施用量在 230 ~ 250 公斤为宜(如 N-P2O5-K2O=14-15-14 肥,折合后纯 氮施用量为 32.2 ~ 35 公斤 / 公顷) ,需要注意的是 大豆氮肥施用量每公顷不能超过 60 公斤,否则会造 成大豆因吸入大量氮肥而疯长,花荚大量脱落,植株严重倒伏,产量严重下降。

  6. 化学调控技术

  6.1 玉米控旺降高技术

  玉米大豆带状复合种植模式下,玉米种植密度较 单作时大幅度提高,且玉米施肥量也显著增加,较易 对大豆造成荫蔽影响,所以采用化学调控技术,将玉 米的株高控制在 260 ~ 280cm 之间十分必要。根据不 同化控药剂的使用要求,在其最适宜喷药的时期喷施 (通常在玉米 9 ~ 10 片展开叶时) ,要控制好合适 的药液浓度,均匀喷施于上部叶片,避免重喷漏喷, 施药后 6 小时内若遇降雨,可根据情况在雨后减量再 喷施 1 次,玉米采用化学调控技术后,一般能降低株 高 20 ~ 30cm,降低穗位高 15cm 左右,同时能够促 进玉米根系生长,从而提高玉米植株的抗倒伏能力。

  6.2 大豆防倒增荚技术

  玉米大豆带状复合种植时,若水肥营养过剩,尤 其是氮元素含量过多、通风较差、光照不足时,通常 会导致大豆地上部分生长过度,枝叶繁茂、落花落荚、 瘪荚多,严重影响产量和品质,大豆旺长一般出现在 开花结荚时期,种植密度越大,叶片之间的叠加就越 严重,单位面积叶片所能接收到的光照就越少,造成 光合速率下降,光合作用产物不足而减产。此外大豆 会在不同生长时期受到玉米的荫蔽作用,导致大豆植 株节间距变长、株高增加,甚至出现主茎藤蔓化、茎 秆变细、木质素的含量减少、植株强度下降、易出现 倒伏,苗期倒伏的大豆还容易感染病虫害,死苗率较 高,收获时机械化作业难度大,机收损失率较高,玉 米和大豆同时播种时,在播种后 40 ~ 50 天后开始, 玉米对大豆形成荫蔽作用直到收获,这段期间大豆能 接受的光照只能达到单作时的 40% 左右,导致百粒 重下降。通过化学调控技术, 施用大豆防倒增荚药剂, 可以抑制大豆植株的纵向生长、促进横向生长,使植 株变矮、茎枝变粗、豆荚增多, 一般可降低株高 15 ~ 20cm,同时促进茎秆中木质素合成,从而提高 抗倒性和防止旺长。

  7. 植保机具配套原则

  应优先选用专用一体化双系统分带喷杆喷雾机, 或改装使用现有的喷杆式喷雾打药机,增设双药箱和 喷头分区控制系统,同时在大豆带和玉米带间安装隔 离板,实现玉米和大豆所需不同药液的分区同步喷施作业,为进一步防止药液的带间漂移,还可在此基础 上更换防漂移喷头,提升隔离效果。植保作业时,应 根据施药量的需求选择具有适宜药箱容积的机具,为 便于实时观察施药作业时喷头与大豆带和玉米带的对 应情况,提高施药作业的精准度,推荐选用喷杆前置 的机具,同时要根据玉米带和大豆带宽度,以及玉米 带与大豆带间距,选择适宜轮距的机具,避免喷药作 业时,机具行驶与作物发生剐蹭,损坏作物茎叶。

  8. 收获模式与相应机具

  8.1 收获模式

  应依据作物品种、成熟情况、籽粒含水量和天气 状况等,选择两种作物的收获时间和次序,并及时进 行收获、避免损失。当玉米果穗苞叶干枯变黄、籽粒 乳线消失同时基部出现黑帽层时,代表玉米成熟,可 以进行玉米的收获,当大豆茎秆变黄、叶片脱落,籽 粒呈现出该品种固有的色泽时,代表大豆成熟,可以 进行大豆的收获 [2] 。吉林省玉米大豆带状复合种植模 式下,受玉米和大豆种植品种的影响,若玉米、大豆 同时播种,则大豆一般早于玉米成熟,因此收获时主 要有大豆先收或玉米大豆同时收获两种情况。

  8.1.1 大豆先收

  适用于大豆先于玉米成熟的情况,该模式下通过 窄型大豆联合收获机先将大豆收获,然后等玉米成熟 后再选用常见的玉米收获机收获玉米。采用先收大豆 技术必须满足以下要求:大豆先于玉米成熟;除了严 格按照玉米大豆带状复合种植技术要求种植外,应在 地块的边缘种植大豆,收获时先将边缘的大豆收获, 便于后续作业时的机具掉头,较少了机具空跑作业时 间;大豆带位于两玉米带之间,因此选用的大豆收获 机的整机宽度必须小于两玉米带间的距离。

  8.1.2 玉米与大豆同时收获

  适用于玉米先播、大豆后播,玉米和大豆成熟时 间一致,或玉米、大豆同时播种,但所选玉米和大豆 品种生育期和成熟期相近的情况,要实现玉米和大豆 同时收获,采用常见的玉米和大豆收获机型即可,两 机具一前一后同步跟随同时收获玉米和大豆。

  8.2 机具配置

  应根据地块大小、播种行距、作物带宽度等选用 配套的收获机,并按照作业环境调节机具各项参数,玉米收获机应选择与玉米带行数和行距相对应的割 台,行距偏差不得大于 5cm,用于大豆收获的联合收 割机也要选用与大豆带宽度相匹配的割台宽度,有条 件的情况下推荐选用大豆收获专用的挠性割台,来减 少收获损失率,也可采用全喂入式稻麦联合收割机换 装割台及脱粒滚筒。对于先收的作物,收割机整机外 形尺寸宽度应小于两玉米(大豆)带间距 20cm 以上, 防止收获作业时,夹带或碾压后收作物造成损失,大 面积收获作业前要先进行试收,及时评估收获作业效 果、调节机具参数。大豆收获时割茬高度要小,要在 最低结荚点之下,保证割台将最低结荚收获上来,减 少收获损失,大豆最低结荚高度一般为 6 ~ 8cm,因此割茬高度应控制在不高于 6cm。

  9. 存在的问题及解决措施

  9.1 播种阶段

  吉林省以往种植大豆的农户和合作社较少,几乎 没有配备专用的大豆播种机具,更没有玉米大豆一体 化专用播种机,无法实现玉米大豆一体化同步播种, 若采用分步播种或异机同步播种,则缺少大豆播种机 具,需要对现有的玉米播种机进行改装以满足大豆的 播种需求,而农户和合作社对于播种机的工作原理一 般掌握得不够全面,改造后的机具播种性能较差,分 步播种或异机同步播种时,播种的苗带不够直,容易 出现跑偏的情况,且玉米带与大豆带之间的间距较难 掌控,容易造成过宽或过窄的情况,对于两种作物后 续的植保和收获造成极大的影响。

  通过指导农户将现有的玉米播种机改装成大豆播 种机,实现玉米大豆分步播种或异机同步播种,或改 装成玉米大豆一体化播种机,实现玉米大豆同步播种, 同时在拖拉机上安装北斗导航驾驶系统和播种作业监 控系统,提高播种直线度和掉头对行衔接性,避免出 现缺种(肥)、漏播等情况,实现高质量精准播种。

  9.2 植保阶段

  玉米属于禾本科单子叶植物,大豆属于豆科双子 叶植物,玉米和大豆植保时使用的农药不同,需要有 针对性地分别施用药剂,现有的植保喷雾打药机,在 作业时容易造成药液飘散,导致相邻的作物出现药害, 使得作物产量受损。

  通过指导农户将现有的植保喷雾打药机改装成一体化双系统分带式,改装后的机具具有双药箱和喷头 分区控制功能,可以实现玉米大豆一体化同步植保作 业,或在原有的植保喷雾打药机上根据玉米带和大豆 带的宽度加装防漂移隔离板,同时将原有喷头改换为 具有防漂移功能的喷头,避免在植保时因药液飘散造 成作物药害,实现玉米和大豆高质量分步植保作业。

  9.3 收获阶段

  玉米和大豆在收获时,需要使用专门的收获机分 别进行收获,然而在大豆收获时由于缺少专用的大豆 收割机,种植户往往采用水稻收割机进行收获,因机 具不匹配导致大豆收割效果不佳,容易造成大豆机收 损失。

  通过指导农户将现有的水稻收割机进行改装,将 割台更换为大豆专用的挠性割台,并更换脱粒滚筒来 实现大豆高质量收获,从而降低大豆机收损失。

  10. 效益分析

  玉米大豆带状复合种植技术增产增收效果明显, 以浩淞农业科技(吉林)有限公司在农安县开安镇孙 家屯的种植地块为例,该地块采用玉米大豆 4:4 种植 模式,玉米种植密度为 128000 株 / 公顷,0.5 公顷的 玉米产量约为 23000 斤,玉米的收购价格按 1.3 元 / 斤计算,0.5 公顷的玉米收入为 29900 元,大豆种植密度为 220000 株 / 公顷,0.5 公顷的大豆产量约为 3800 斤,大豆的收购价格按 2.8 元 / 斤计算,0.5 公 顷的大豆收入为 10640 元,合计每公顷的玉米、大豆 总收入为 40540 元,该地块往年单作玉米时,每公顷 的玉米产量约为 26000 斤,折合收入每公顷约为 33800 元,玉米大豆带状复合种植模式下,0.5 公顷 玉米的种子和化肥的投入量与单作玉米时 1 公顷的投入量基本持平,且玉米和大豆在播种、植保和收获环 节的成本投入也与单作玉米时基本一致,扣除每公顷 种植大豆时多投入的种子和肥料成本,0.5 公顷约为 1100 元(种子每公顷种植 220000 株,约 1200 元; 肥料每公顷投入 500 斤,约 1000 元) ,玉米大豆带 状复合种植比单作玉米时,每公顷多收入约 5640 元, 另外农安县种植大豆每公顷补贴 7500 元,玉米和大豆间作每公顷补贴 1500 元,即玉米大豆带状复合种 植每公顷补贴 5250 元,加上补贴玉米大豆带状复合 种植每公顷比单作玉米时可以多收入 10890 元。

  参考文献

  [1] 农机 123. 大豆玉米带状复合种植配套机具应用指南 [J]. 农业机 械 ,2022.(06):38-39.

  [2] 杨武杰 , 杨久涛 , 刘科等 . 大豆玉米带状复合种植机械化技术与 装备运用 [J]. 山东农机化 ,2023.(05):8-10.