水肥一体化条件下的玉米种植模式创新初探

袁志明，陶振水，鲍永军，韩 宇

（宁夏农垦平吉堡农场 宁夏，银川 750024)

宁夏平吉堡农场建在银川市西部沙漠地区，毗邻贺兰山东麓，于1960年建场。从建场开始进行土地的开垦与利用，由于新开垦的土地有机质不足，土壤理化性能差，保水供肥能力低，导致种植收益不高，为提高种植收益，农场从1962年开始引进奶牛养殖，发展种养一体化农业。此后近60年来，农场农业生产主要是围绕奶牛养殖与饲草料保障平台建设来开展的，以此来实现种养一体化产业的良性发展。

为实现种养平衡，农场玉米种植的面积常年稳定在农场耕地面积的90%以上，玉米面积稳定在5 万亩左右，其中主要以青贮种植为主，籽粒生产较少，由于常年的玉米连作，导致土壤生态恶化，加上土壤瘠薄、化学肥料的大量使用形成了养分归还不合理和有机肥料投入不足，本来就不肥沃的土壤结构更是雪上加霜，土地的可持续生产能力急剧下降、玉米产量低而不稳、质量徘徊不前的矛盾越发凸显出来。2016年以来，农场争取国家资金实施节水灌溉项目，采用水肥一体化方式进行玉米种植4.5万亩，肥料利用率由传统漫灌的30%左右提高到65%左右，青贮产量和籽粒玉米产量实现了大幅度的提高，产量水平整体提升15%左右，玉米产量提高到1000kg左右、青贮产量提高到4000kg 左右。但由于长年连作青贮玉米，种植模式与配套技术单一，土地又不能得到休养生息、导致耕地养分失衡，投入与产出报酬率逐年下降，品质降低，产量水平停滞不前，种养模式的良性循环的可持续性受到严重制约。为了实现黄河流域生态保护和高质量发展，近年来进行了创新种植模式、配套先进技术的相关试验示范，并取得了良好效果。

1 创新种植模式

1.1 玉米作物的作物栽培学理论依据

大宽行、小窄行种植技术的基础理论为玉米属于碳四植物，光能利用效率高，在全生育期必须满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产量。只有采用大宽行小窄行种植技术，让生长的每个玉米植株充分实现良好的边际效应，充分满足所有个体对光能的捕获和同化CO2的需要，尤其是玉米属于中位性结实的农作物，玉米穗位于植株的中部，对于玉米籽粒产量而言，棒三叶的光合能力和光合效率是决定玉米产量的决定因素，大宽行、小窄行的种植模式很好的满足了玉米棒三叶对于光能利用的同时也满足了CO2的源源不断的供应，从根本上满足了玉米光合作用的原料，显著提高栽培玉米的光能利用效率，很好地满足了玉米生长需要，为实现丰产、高产创造了更好的先决条件（见表1）。

通过对示范田种植的迪卡159进行小区丈量、称重和计算，试验田种植的迪卡159 采取35cm×120cm、2～3 株/穴的播种模式，与传统的播种模式40cm×70cm、1株/穴相比，株高降低4.4%，ADF增加3.1%，其他生物指标特性均无明显差异，且对关键性指标DM值和淀粉含量影响效果不明显（见表1）。

表1 迪卡159不同种植模式生育特性

通过对示范田种植的先玉1225 进行小区丈量、称重和计算，试验田种植的先玉1225 采取35cm×120cm、2～3株/穴的播种模式，与传统的播种模式40cm×70cm、1 株/穴相比，穗位高降低4.8%、粗脂肪含量降低5.2%，其他生物指标特性均无明显差异，说明该种植模式降低先玉1225穗位高度，但是对关键指标DM值和淀粉含量影响不大。

1.2 一穴多株的理论依据

一穴多株高产栽培技术是近年来开展的玉米高产研究的重要突破点。其理论是建立在生物个体间基因的竞争性表达基础上的应用性研究，在生物界的生存竞争中，强欺弱、大欺小是生物界的必然规律，只有实现个体间势均力敌的平衡态势才能让每个个体充分进行优势基因的表达，实现共生、共促、共同生长的良好态势。双株或三株栽培法就是实现这种种植效果的良好实践。在大宽行、小窄行的基础上，采用一穴多株种植技术，在实现个体优势表达的同时，可以大幅度提高玉米田的种植密度，实现个体与群体高度的统一，个体产量的提高与通过群体的数量的增加，使玉米高产栽培实现质的飞跃，高产也就水到渠成。在采用这种技术时，需要配套正确的播种技术，同时对于种子的质量高度一致性要求较高，播种前要进行种子精选，选用籽粒大小、发芽率和发芽势高度一致的种子，要求整地均匀，底墒充足，播种深浅一致，为大宽行、小窄行、一穴多株栽培技术创造高产条件。

1.3 创建了以提高光能利用率和产量的玉米高光效新型种植模式

以减少植株相互遮阴程度为前提，以提高光能利用率为目标，科学量化作物种植垄距。改变以往的常规45cm、55cm传统漫灌玉米种植行距和水肥一体化条件下的40cm、70cm 种植行距，确定155cm 为1 个组合行，将传统小行，改为超大行距种植，宽行行距120cm，小行行距35cm（可最大限度地提高光能利用率）。种植时在155cm大行的一侧播种，种双行，小行距为35cm，其余的120cm行做通风透光行，株距30cm，一穴多株，原空行的株数和肥量分配到种植行上，总施肥量不变，通过大行距以改善通风透光条件。第2年播种在第1年原茬处挪35cm进行播种，第3年播种类推，第4年播种回到第1年种植的原行上。

创建的新型种植模式，解决了植株相互遮阴、群体光照不均影响产量的难题，突破了作物栽培传统理念，提高了光能利用率，国家增粮、农民增收。

1.4 创新玉米苗带轮换休耕模式和秸秆高效还田新技方法

耕地休耕技术取得突破，秸秆高效还田成为现实。玉米新型种植模式155cm 种植带内划分出1 条苗带和3条间隔带，创建了每年播种1 条苗带，休闲3 条苗带，耕地得到3年休耕，4年一个播种轮回的技术方法，成功解决了耕地只种不养、耕地不能休耕的技术瓶颈。通过玉米种植苗带的划分，创建了留高茬、秸秆全株或粉碎还田于35cm播种带内的新技术方法，同时解决了生产青贮和籽粒玉米都能够还田的技术问题。解决了因秸秆不能还田造成地力下降的技术难题。秸秆年还田量500kg/亩，减少了秸秆焚烧量、低碳环保，有机质增加12.4%，土壤容重下降。

1.5 揭示了新型模式的作物增产机理

初步掌握了作物群体光照强度、光合速率、光合电子传递速率、关键酶活性、糖和淀粉合成效率和光能利用率与产量的关系，明确了光照条件改善对作物生理生态指标的影响机制，揭示了新型模式的作物增产机理，证明了新型模式对提高光能利用率和产量有巨大促进作用。

2 配套先进技术

在水肥一体化条件下，辅之以下列两项关键技术。

2.1 基因诱导调控技术

基因诱导剂是以植物中草药原料为主要成份。加部分矿质营养元素，按照中草药配伍的方式，经过混合后利用生物提取技术生产的液体制剂，可以实现栽培农作物的发挥其高光效能，大幅度提高栽培农作物的光能利用率，实现在水、肥互作效果下产量的大幅度提高，一般每亩产量可以实现增长30% 以上，根据多年来的应用实践，基本上是遵循一个规律，就是根据栽培农作物产量水平的高低，实现高产田快增产。

该技术通过其技术产品对作物进行喷施处理，进行人为诱导调控，使作物早熟，优质、高产，且抗逆、高效、无污染。

2.2 量子肥料应用技术

量子肥料是载有信息的能量波以共振及记忆的方式传递给土壤、作物，使其接收有益频谱波，提高土壤肥力，增强作物养分吸收，激发作物自我修复功能，消除病虫害，达到治病、增产、提质的目的。全生育期滴灌三次，每次5kg。

3 取得初步成果

突破传统作物栽培理念和方式。科学量化种植垄距，扩大作物生长空间，从而实现增产、增收，效益显著，达到农业可持续发展的国家战略目标。做到休耕轮作，秸秆还田，保护耕地，实现地力恢复和耕地可持续利用。留高茬和秸秆还田能防止土壤风蚀水蚀，提高土壤有效含水量和利用率[6]。减轻玉米大斑病和低温冷害的危害程度，减少农药使用量，绿色环保。减少田间作业次数，低碳节能，节约生产成本。降低了玉米倒伏风险。由于行距放宽，边际效应明显，降低了行与行之间的群体竞争，植株高度、穗位降低，倒伏风险大大降低。一是通风透光条件优越，充分发挥边行优势，彰显边际效应；二是植株地上部分和地下部分发育协调，地下根系发育庞大，地上茎粗叶片繁茂，抗倒伏、抗逆性能增强；三是植株个体发育空间优势大，叶片不受约束的生长发育，叶片增宽，加之底部叶片寿命延长，个体叶面积扩展，垄向角度的调整，受光时间增加，增强了光合作用，提高了光合质量；四是超大行距组合垄栽培，可以实现用地养地进行苗带轮作，秸秆还田补充有机质，提升土壤肥力，进而提高单产，增加收入。

综上所述，该技术突破传统作物栽培理论，从扩大作物生长空间，增大作物叶片受光面积和延长作物光合作用时间，提高作物光合效率角度进行了突破，利用作物光合机理与作物增产的关系，辅之以配套技术，实现增产、增收的目的。经专家随机测产，尽管在今年持续58天36摄氏度以上高温、玉米大面积减产20%以上的情况下，通过该技术的应用，亩产仍然达到1265kg，是正常产量的158%。用每亩地23%的面积生产出了常规土地1.5 亩的产量，经济、生态效益明显。