小麦—玉米“吨半粮”高效栽培技术及其应用

王东 林祥 殷复伟 李令伟 薛丽娜

摘 要 小麦-玉米“吨半粮”高效栽培技术通过创新并优化集成麦-玉周年生产品种优选搭配、耕层优化、高产群体构建、水肥精准调控等关键技术，配套地力培肥、植保、机械作业等技术，实现周年产量1 500   kg/667m2及以上高产，有力带动大面积中低产田产能提升，大幅度提高粮食单产。

关键词 小麦—玉米；吨半粮；高效栽培技术；产能提升

“吨半粮”是指在同一块农田里，一年中种植的小麦、玉米两季作物，产量突破1 500   kg/667m2。中国小麦—玉米一年两熟制地区是粮食主产区，然而该地区年际和季节间降水分布不均且不确定性大、部分区域土壤蓄水和保肥能力弱，小麦生产缺乏精准调控关键技术、水肥供需匹配度尚低，导致资源利用效率不高、单产持续提升难。因此，如何实现土壤水分和养分供给与小麦和玉米需求的精准匹配，充分发挥小麦和玉米良种的高产潜力，大幅度提高籽粒产量，从而实现“吨半粮”是目前亟需解决的技术难题。

小麦—玉米“吨半粮”高效栽培技术，是在前期多个单项关键技术研究和创新的基础上，优化集成的一套综合技术模式，该技术模式通过对麦—玉周年生产品种的优选搭配、耕层优化、高产群体构建、水肥精准调控，并配套地力培肥、病虫害绿色综合防控、全程机械化作业等技术，实现周年产量1 500 kg/667m2及以上高产，有力带动大面积中低产田产能提升，对确保国家粮食安全、农民增产增收和助力乡村振兴有重要作用。

1 小麦—玉米“吨半粮”高效栽培技术主要内容

1.1 地块选择、地力培肥

选择土地平整，耕作层深厚，土壤肥沃，无明显障碍因素，田间灌排设施完善，灌排保障高，路、林、电等配套的高标准农田。土壤质地以壤土为宜，0～20 cm土层土壤有机质含量一般应在17.3 g/kg以上。小麦、玉米收获后应立即进行秸秆全量粉碎还田；每季作物播种前腐熟有机肥施用量为1 t/667m2左右，或每年于小麦播种前一次性施入腐熟有机肥，施用量为2 t/667m2左右。

1.2 品种搭配、群体构建

根据周年光热条件优化搭配麦玉良种：全年≥10 ℃的积温为4 200 ℃～4 500 ℃，且12月至次年2月0 ℃以上积温（冬季积温）低于180 ℃的地区，选择具有成穗675万/hm2～825万/hm2潜力的高产冬小麦品种和具有9万株/hm2密植高产潜力的玉米杂交种；全年≥10 ℃的积温为  4 500 ℃～5 000 ℃或12月至次年2月0  ℃以上积温高于180 ℃的地区，选择具有成穗675  万/hm2左右、单穗粒质量达1.7～2.0 g左右潜力的高产冬小麦品种和具有13 500 kg/hm2以上产量潜力的高产玉米杂交种[1-2]。另外，所选冬小麦品种应耐晚播且具有较高产量潜力，常用品种有‘济麦22‘山农28‘郑麦1860‘伟隆169等；所选玉米杂交种，应耐密、抗倒、抗病，常用品种有：‘登海605‘新单58‘农大778等。

春前积温（自冬小麦播种至次年雨水或惊蛰左右0  ℃以上的积温；计算春前积温一般以雨水至惊蛰期间日平均气温连续5 d稳定在0  ℃以上的初始日为终止日。）为500～600 ℃时冬小麦基本苗为225×104 ～300×104 hm-2，播种量约为135～180 kg/hm2，春前积温为400～500 ℃时冬小麦基本苗为300×104 ～375×104 hm-2，播种量约为180～260 kg/hm2。

玉米播种一般应于6月15日前完成。单穗粒质量大于200 g的高产玉米杂交种基本苗为  6×104～6.75×104 hm-2；单穗粒质量为150～180 g左右的高产玉米杂交种，在土壤有机质含量高于和低于20 g/kg的地块，分别以8.25×  104～9×104 hm-2和7.5×104～8.25×104 hm-2为宜。

1.3 耕层优化、精施底肥

1.3.1 小麥季 小麦播种前翻耕，深度20～25 cm掩埋秸秆和有机肥，旋耕2～3遍后采用宽幅精密播种机播种，或采用小麦联合精密耕播机于翻耕+旋耕1遍后直接播种。小麦联合精密耕播机一次进地可依次完成旋耕+按比例分层施肥+播前镇压+宽幅播种+播后镇压/耱作业[3-6]。按比例分层施肥是指将底肥按照1∶2∶1的质量比分别条施于地表以下8 cm、16 cm和  24 cm土层。

耕层（0～20 cm土层）土壤有机质含量大于20 g/kg，有效磷含量高于25 mg/kg、速效钾含量为80～150 mg/kg的地块，且种植的小麦品种为平均单株成穗数大于等于3个的冬性或半冬性品种时，每公顷底施复合肥（N—P2O5—K2O含量为12～18—12～18—10～15）750～900 kg；有机质含量低于20 g/kg，有效磷含量为10～25   mg/kg、速效钾高于150 mg/kg的地块，且种植的小麦品种为平均单株成穗数小于3个的半冬性或偏春性品种时，每公顷底施复合肥（N—P2O5—K2O含量为17～24—12～18—4～6）800～950 kg[7]。

小麦播种时，每公顷添加45～60 kg生物菌肥，与小麦种子混合均匀后随种子播入土壤。所选生物菌肥包括解磷解钾菌类肥料、固氮菌类肥料或二者复混制成的复合型生物菌肥。

1.3.2 玉米季 玉米播种前需进行灭茬+旋耕1～2遍。选用具有按比例分层施肥功能的玉米单粒精播机播种。

耕层（0～20  cm土层）土壤有机质含量大于20 g/kg，有效磷含量高于25 mg/kg、速效钾含量为80～150 mg/kg的地块，每公顷底施掺混肥（N—P2O5—K2O含量为25～30—8～12—10～15）750～900 kg；有机质含量低于20 g/kg，有效磷含量为10～25 mg/kg、速效钾高于150   mg/kg的地块，每公顷底施掺混肥（N—P2O5—K2O含量为25～30—10～15—6～10）750～900 kg。

玉米播种时，每公顷施用60～90 kg生物  菌肥。

1.4 按需补灌、水肥一体

1.4.1 小麦季 播种期0～20 cm土层土壤相对含水量低于60%或0～40 cm土层土壤相对含水量低于50%，播种后灌水300～450   m3/hm2；起身拔节期、孕穗期、灌浆期分别灌水500～700、400～500、400～500 m3/hm2。播种期0～20 cm土层土壤相对含水量大于60%但0～40 cm土层土壤相对含水量低于70%时，于越冬前、起身拔节期、孕穗期、灌浆期分别灌水200～400、500～700、200～400、200～400 m3/hm2。播种期0～20 cm土层土壤相对含水量大于70%时，于越冬前、拔节期、完花期分别灌水200～400、400～500、400～500 m3/hm2[8-10]。采用滴灌或微喷灌方式实施灌溉。

小麦拔节期随水追肥，有效磷含量高于15 mg/kg的地块，每公顷追施配方复合肥（N—P2O5—K2O含量为30-0-5或相近）60～80 kg、尿素200～250 kg；有效磷含量低于15 mg/kg的地块，每公顷追施磷酸二铵60～80 kg、尿素200～250 kg[11-12]。在砂壤土地块或前期群体过大的情况下，亦可将追肥量平分为2～3份，拔节后分  2～3次于灌水时随水追施。

利用微灌水肥一体化系统随水追肥[13]。使用与微灌系统相配套的溶肥和注肥设备，如：固态肥循环搅磨快溶连注一体机、固态肥连续溶注一体机等，在补灌水的同时，将肥料快速溶解，并将肥液注入输水管，使其随灌溉水均匀施入田间。具体步骤如下：①根据田块大小计算所需的肥料用量；②将固体肥料分次或一次性溶解制成肥液，液体肥料需要稀释时应稀释后备用；③待1/3的灌水量灌入田间后再行注肥，注肥时间约占总灌水时间的1/3，注肥流量根据肥液总量和注肥时间确定。注肥完毕后，继续灌水直至达到预定灌水量。

1.4.2 玉米季 于播种期、大喇叭口期、吐丝期和灌浆期测定0～20 cm土层土壤相对含水量；当播种期0～20 cm土层土壤相对含水量低于60%时，于播种后灌水300～450  m3/hm2；大喇叭口、吐丝期和灌浆期0～20 cm土层土壤相对含水量低于60%时，灌水300～450  m3/hm2[14]。采用滴灌或微喷灌方式实施灌溉。

玉米大喇叭口和吐丝期每公顷分别追施配方复合肥（N—P2O5—K2O含量为30—0—5或相近）  120～150 kg[15]。

利用微灌水肥一体化系统随水追肥[13]，具体参照小麦季操作。

1.5 综合防控、抗灾减损

1.5.1 防控病虫草害 种子包衣或拌种、化学除草、病虫害预测预报及无人机绿色喷防。

1.5.2 防干热风危害 小麦孕穗至开花后21 d左右，结合病虫害防控喷施叶面肥3～4次。小麦灌浆中后期预报高温当天10：00时，可采用微喷灌设施喷水60～90  m3/hm2，增湿降温，预防干热风危害。

1.5.3 辅助授粉抵御高温危害 玉米吐丝期，每天10：00-11：00采用无人机辅助授粉，连续进行5 d。

1.5.4 适时减损收获 小麦在蜡熟末期，玉米在籽粒乳线基本消失、基部黑层出现且籽粒含水率下降至25%左右时收获，机收损失率分别不高于2%和3%。

2 小麦—玉米“吨半粮”高效栽培技术应用效果

自2019年以来小麦—玉米“吨半粮”高效栽培技术在山东、河南、陕西等地推广应用，可实现周年产量1 500 kg/667m2及以上高产（表1），比采用常规栽培技术增产9.2%～18.9%，而且每公顷减少用工15～30个，减少灌溉用水量  450～900 m3，氮肥利用率提高20.1%，磷肥利用率提高  5.3～11.2个百分点，每公顷增收节支  3 000元左右，增产提质增效显著。

3 讨论与结论

冬小麦-夏玉米一年两熟种植制度在一定程度上实现了对光、热和耕地等自然资源的高效利用，对粮食产量的稳步提升做出了重要贡献。两季作物对周年光热资源的合理分配是实现高产的基础。冬小麥-夏玉米“双晚”技术，针对传统种植中夏玉米过早收获制约产量提升的问题，提出了选用紧凑耐密中晚熟高产玉米杂交种和中熟高产冬小麦品种，适度推迟夏玉米收获期和冬小麦播种期，实现两季均衡增产的技术方案[16-18]。冬小麦晚播配以增加播量，产量与常规播种无显著差异，而夏玉米增密晚收产量显著增加，周年资源利用效率显著提高[19-20]。本研究进一步分析了黄淮海地区“吨半粮”田麦-玉两季积温分配和品种选用特点，提出了依据不同区域全年有效积温和冬季积温条件，优选搭配麦玉良种的技术方案和相应的参数指标。由于全球气候变暖的影响，许多地区全年有效积温和冬季积温明显增加，冬小麦在越冬期间仍可继续生长，分蘖数量和干物质积累均有一定程度的增加，有利于晚播小麦转弱促壮。本研究基于冬季积温的变化，提出了“春前积温”的概念，即自冬小麦播种至次年雨水或惊蛰左右0 ℃以上的积温。计算春前积温一般以雨水至惊蛰期间日平均气温连续5 d稳定在0 ℃以上的初始日为终止日。依据春前积温可以预测冬小麦在越冬期间的分蘖增长数量，对准确确定晚播冬小麦合理的种植密度提供了参考。

通过合理耕作改善土壤结构，提高土壤保水保肥能力，有效促进小麦、玉米丰产增效[21-22]。有研究认为长期秸秆还田下深松可协调两季作物产量构成因素的关系，提高周年产量[23-24]。秋季深松+旋耕+匀施底肥和夏季侧位深松+深施肥可有效调控麦、玉两季产量的提高[25-26]。本研究针对少免耕条件下，长期秸秆粉碎直接还田导致农田病虫害呈加重趋势的问题，提出在“吨半粮”田冬小麦播种前采用翻耕掩埋秸秆和有机肥的技术措施，有效减轻病虫害的发生，并有利于提高耕作和播种质量。此外，本研究还推荐采用小麦联合精密耕播技术，该技术通过使用小麦联合精密耕播机，一次进地可依次完成旋耕+按比例分层施肥+播前镇压+宽幅播种+播后镇压/耱作业，显著优化耕层结构，减少土壤水分蒸发散失，提高保墒效果，协调土壤水肥气热；其中的按比例分层施肥技术将底肥（一般为控释掺混肥）按照1∶2∶1的质量比分别条施于地表以下8 cm、16 cm和  24 cm土层，有效利用16和24 cm土层土壤平均含水量较8 cm土层稳定且冬季温度偏高的优势，显著提高肥效，诱导根系下扎，增强小麦生育中后期供肥强度，明显提高产量和肥料利用率。

小麦季传统的水分管理多于播前造墒、关键生育时期定额灌溉，玉米季亦采用定额灌溉；两季追肥方式一般为沟施或穴施[27-29]。有研究报道，全年施纯氮540 kg/hm2水平下，采用小麦季重磷且玉米季重钾模式（磷肥按麦玉两季64∶36的比例分配，钾肥按麦玉两季42∶58的比例分配），有利于实现周年高产[30]。还有研究推荐在周年纯氮总用量为480 kg/hm2条件下，麦玉氮素分配比例由6∶4优化调整为5∶5，有利于提高周年产量和氮肥表观利用率[31]。本技术以节水节肥高产高效为目标，提出依据当季土壤底墒推荐关键生育时期补灌水量的办法，采用滴灌或微喷灌方式实施灌溉，并利用微灌水肥一体化系统随水追肥[13]。追肥以氮钾肥为主，在土壤有效磷含量低于15  mg/kg的地块，适量补充少量磷肥。实际应用证明，底肥按比例分层条施与水肥一体化技术相配合，提高了冬小麦-夏玉米周年水肥供需匹配度，大幅度节约灌溉用水、减少肥料投入，增产提质节本增效显著。

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High-efficiency Cultivation Technology and Application of  “One  and a  Half Ton Grain Field”  in  Wheat-maize Cropping  System

Abstract This study presents a high-efficiency cultivation technology and its application for achieving a “One and a Half Ton Grain Field”  in the wheat-maize cropping system.Through the implementation of key technologies，including optimal variety combination for year-round wheat-maize production，soil fertility cultivation，topsoil optimization，high-yield population construction，precise water and fertilizer regulation，supported by plant protection and mechanical operations，a yield of 1 500 kilograms per 667 m2 or more was achieved. This technology effectively increased production capacity of large areas with medium and low yield，and significantly enhanced grain yield per unit area.

Key words Wheat-maize cropping system；One and  a  half ton grain field；High-efficiency cultivation technology；Production capacity improvement