夏海勇
摘要: 玉米花生间作被认为是缓解山东省内乃至全国粮油争地矛盾的一种重要种植方式,虽然这种间作体系自身具有一定优势,但其种植面积在山东地区仍非常有限。本文论述了玉米花生间作在山东地区种植推广所面临的主要问题,并提出了今后的应对策略和研究思路。间作玉米如何用更少的种植面积保证目前总产,且品质不降低,如何缩减间作花生单株水平与单作的产量差和品质差,玉米花生间作如何实现有效的机械化和轻简化栽培,这些是以后研究和考虑问题的主要出发点。
关键词:间作;玉米;花生;机械化;轻简化栽培
中图分类号:S344.2:S5-33文献标识号:A文章编号:1001-4942(2015)03-0121-04
Present Status and Countermeasures for Popularization
of Peanut-Maize Intercropping in Shandong Province
Xia Haiyong, Meng Weiwei, Yu Limin, Liu Lingyan, Gao Huaxin, Zhang Zheng*
(Crop Research Institute, Shandong Academy of Agricultural Sciences, Jinan 250100, China)
AbstractThe peanut-maize intercropping is considered as an important pattern to ease the land competition contradictory between grain and oil crops in Shandong Province and even the whole China. Although this intercropping pattern itself has certain advantages, its application area in Shandong Province is still very limited. The main problems present in application and popularization of the peanut-maize intercropping pattern in Shandong Province were discussed, and the countermeasures and research ideas in future were put forward in this paper. The main starting points of research and thinking in the future were as follows: how to ensure the total output and grain nutritional quality of intercropped maize with less acreage; how to reduce the differences of yield and oil quality between monocropped and intercropped peanut at individual level; and how to implement effective mechanization and light simplified cultivation.
Key wordsIntercropping; Maize; Peanut; Mechanization; Light simplified cultivation
间套作历史悠久,是中国传统精耕细作农业的精髓之一,早在2 000年前中国最早的农书《汜胜之书》和1 500多年前的《齐民要术》中就有黄河流域瓜与薤或小豆子、桑与黍和椹子混种的记载。在现代农业里,我国间套作的分布很广泛,种类丰富,比如粮油、粮豆、蔬菜、棉花、瓜果、林下经济等间套作,仍然具有一定地位;据调查统计,山东省间套作种类达86种,在全国各省份中数目最高[1]。间套作能增加作物多样性,提高土地、光、水和养分等资源的利用能力[2~6]。另外,还有其他诸多优点,比如豆科可向禾本科作物转移氮素[7~9],促进禾本科作物对有机磷和无机磷的吸收[10,11];禾本科/豆科作物间套作改善豆科作物的铁锌营养状况[12,13],提高整个作物体系生物量和粮食产量[7]等。
针对当前山东省农业生产中存在的主要粮食作物与油料作物争地的矛盾、玉米单产徘徊不前与农田环境恶化的矛盾以及土地生产力未充分发挥与油料油脂自给严重不足的矛盾等问题,花生与玉米间作被认为是在黄淮海平原缓解粮油争地矛盾的一种重要种植方式,能够提高我国油脂自给能力,提高土地利用当量比,增加农民收益,尤其在种植大户、家庭农场和农民专业合作社具有广阔的应用前景。以往缺乏最优栽培调控技术和机械化及轻简化方面的研究,限制了这些体系的进一步发展,恰恰这方面的研究对于通过增加农田作物多样性发展可持续、高产、优质、高效、生态、安全农业具有重要的理论和实践意义。本文论述了玉米花生间作在山东地区种植推广的现状和所面临的主要问题,并提出对策建议,希望能为玉米花生间作最优栽培调控理论和实践的研究提供借鉴,进一步推动这方面的发展。
1玉米花生间作在山东地区的发展现状与自身优势分析
通过对发表的文献(共计361篇学术论文、60篇学位论文)进行统计发现,山东省内间套作种类繁多,高达92种,比李隆(2013)[1]统计的86种多出6种,以粮粮间套作(小麦/玉米、高粱/玉米等)、粮经间套作(玉米与棉花、南瓜、大豆、马铃薯间套作等)、粮菜间套作(小麦与豌豆、蒜或菠菜和玉米与青椒、黄瓜、白菜、芸豆、平菇、芹菜、香菇、菜豆间套作等)、林下经济间套作(杨树与西瓜、甘薯、大豆、绿豆、花生、杭白菊、棉花等间套作)、经经间套作(甘薯与西瓜、烟叶等间套作)和菜菜间套作(菜/菇、大蒜/白菜、黄瓜/苦瓜间套作等)为主,与草类的间套作种类(比如果草、粮草、林草和经草间套作等)均比较少,且近年来有向果菜等果类为主间套作转移的趋势。而在所有这些间套作类型中,与玉米有关的有22种,占23.9%;与小麦有关的有19种,占20.7%;与杨树有关的有10种,占10.9%;其余的则比较零星。且山东省17地市均有间套作的分布。总之,山东间套作类型多、模式多、规模小、自发性强、不规范。玉米/花生间作在以上间套作种类中并非占据主导和优势地位,相应种植推广面积应该比较小,具体数据暂无相关统计。endprint
尽管玉米/花生粮油间作在山东省内种植推广面积较小,但因其自身存在一定优势,仍具有一定的种植推广价值。首先,玉米花生间作体系中花生通过生物固氮作用,能够降低氮肥投入,改善土壤地力,因此,这种间作体系对于改良山东省内低产田、盐碱地等逆境土壤具有一定的种植利用价值;其次,玉米花生间作这种体系通过在玉米地里挤出耕地来种植花生,能够增加油脂产量,提高油脂自给能力;另外一个比较显著的优点是玉米花生间作能够改善北方石灰性土壤缺铁导致的花生叶片缺铁黄化的现象,实现花生籽粒铁和锌的富集,进而改善人体微量元素营养健康水平[13]。
2玉米花生间作存在的问题及原因分析
2.1玉米花生间作易导致玉米总产量降低
玉米花生间作往往会导致玉米种植面积的萎缩和减产,不利于我国和山东省粮食安全,这主要是由间作时玉米和花生两者分配面积不合理造成的。花生占据了较多面积,从而导致玉米面积的萎缩,而间作玉米自身边行优势的发挥不能抵消面积的大幅度降低带来的产量降低。本课题组在济南仲宫镇进行的鲜食玉米花生间作试验中,玉米面积比例占65.2%,花生占34.8%,间作玉米鲜穗666.7m2单产862.4 kg,相对于单作玉米鲜穗1 122.3 kg减产23.2%,如果大面积推广这种间作体系,无疑会导致玉米总产的大幅降低。因此,间作条件下是否存在一个合理的玉米和花生面积配比,在保证玉米总产的同时,多收花生,对于保证玉米稳产和大面积示范推广这种种植体系至关重要。
2.2间作花生单株产量降低的问题突出
流行于西北地区的禾本科/豆科作物套作会实现套作体系内两种作物的均衡增产[11],而间作由于加大了时空竞争强度,往往会导致一种作物增产,而另一种作物则会减产[14]。由图1可以看出,田间条件下,与玉米间作的花生受到玉米遮荫的影响,株高、分枝角度等株型结构发生明显改变,生育期推迟,出现晚熟现象,且单株和总体产量相对于单作明显降低;不论是2行或者4行花生与玉米间作,花生的籽仁、果皮和叶片重均显著低于单作花生(表1)。焦念元等(2012)[15]田间试验表明,间作花生生长前期单株干物质重量明显高于单作花生,而随玉米株高的增加,玉米对花生遮荫程度加剧,间作花生生长优势消失,到了收获期,其单株干物质重量则明显降低。这种花生单株水平产量的降低,也可能会降低其出油率和油脂品质,从而限制了玉米花生整个间作体系增产、增质和增效的幅度,最终不利于这种间作体系的种植推广。因此,如何缩减间作与单作花生在单株水平的产量差甚至是品质方面的差距将是玉米花生间作在山东地区种植推广的制约瓶颈。
2.3玉米花生间作机械化和轻简化栽培技术是难点
虽然山东地区是间套作的发源地,而随着农业集约化和社会经济的发展,劳动力成本不断上升,间套作在山东的面积也日趋萎缩,其中一个重要原因是间套作是小农经济,费工费时,不利于机械化作业。在1995~2010年间,华北平原间套作面积在原来基础上降低了85%[16]。目前,玉米和花生单作时,从播种、施肥到收获均能机械化作业完成,更不利于玉米花生间作的发展。因此,未来间套作的种植面积很可能继续出现大幅度下滑的态势,甚至消亡。而如何保留这种传统的农业,让其在现代农业中继续闪光,最重要的是研发利于轻简化栽培的机械,从播种到收获,都能做到全程机械化,使其在家庭农场等规模化经营农业中占据一席之地。而相对于单作,玉米花生间作对机械化和农机农艺结合方面提出了更高要求,播种、施肥、收获等实现一机化(两种作物同时执行)和一体化(播种和施肥同时等)多功能操作增加了机械设计的复杂程度,且不一定实用。因此,难于机械化和轻简化栽培是限制间套作推广应用的主要原因。
3建议与对策
(1)最佳种植模式创建是开展玉米花生间作研究的核心和基础。最佳种植模式的基本要求是在同一面积下的单作玉米产量与更少面积的间作玉米产量持平或略有减产(间作玉米充分发挥边行优势,其单株产量高于单作玉米),剩余的面积用来种植间作花生;而且这种种植模式要适宜机械化设计和操作。这涉及玉米和花生各自所占面积比例的搭配和各自株、行距的设置及玉米与花生之间行距的设置等密度调控试验,然后将这种最佳模式用于机械化播种和收获设计。因此,研究的开始就要考虑到机械化问题。
(2)适宜种植模式确定后,从品种选择和水肥调控的角度实现间作玉米单株水平超高产和缩减间作花生与常规单作之间的产量差和品质差。这涉及筛选适宜间作的玉米品种(耐密的品种和适宜株型)和适宜间作的花生品种(选择耐荫的品种、小花生品种等);研究适宜间作的养分管理措施,比如氮肥减量化投入、磷肥适量和钾肥保底的高产高效技术,涉及施肥时期的选择和施肥位点的选择(比如是在玉米行间、玉米与花生行间,还是花生行内追肥)等;研究合理的水分控制措施,包括浇水时期、次数和位置等。
(3)为了便于轻减化生产,在目前条件下可实行间作玉米和花生播种和(或)施肥、喷药一体化和一机化,分开收获的机械化设计策略,结合农艺措施,寻求农机方面专家的合作;进行缓控释肥试验尝试,争取做到全生育期一次性施肥;病虫杂草的化控植保措施要从间作体系的角度考虑,选择玉米和花生地兼用的除草剂等,省时省工。
(4)上述技术集成后在种植大户和家庭农场等示范,进行经济效益评估,为较大面积推广提供参考。同时加强对我国和山东省粮油生产形势的分析,确定间作发展的适宜面积,适时缓解粮油争地矛盾,稳粮增油。
参考文献:
[1]李隆. 间套作体系豆科作物固氮生态原理与应用 [M]. 北京: 中国农业大学出版社, 2013.
[2]Francis C. Intercropping: competition and yield advantage[C]// Shibles R. World soybean research conference III. Boulder: Westview Press, 1985,1017-1024.endprint
[3]Vandermeer J H. The Ecology of Intercropping [M]. Cambridge: Cambridge University Press, 1989.
[4]Li L, Sun J H, Zhang F S, et al. Wheat/maize or wheat/soybean strip intercropping: I. Yield advantage and interspecific interactions on nutrients [J]. Field Crops Research, 2001, 71(2): 123-137.
[5]Zhang L, van der Werf W, Bastiaans L, et al. Light interception and utilization in relay intercrops of wheat and cotton [J]. Field Crop Research, 2008, 107: 29-42.
[6]Mao L, Zhang L, Li W, et al. Yield advantage and water saving in maize/pea intercrop [J]. Field Crop Research, 2012, 138: 11-20.
[7]Zhang F S, Li L. Using competitive and facilitative interactions in intercropping systems enhances crop productivity and nutrient-use efficiency [J]. Plant and Soil, 2003, 248: 305-312.
[8]肖焱波, 李隆, 张福锁. 小麦/蚕豆间套作体系中的种间相互作用及氮转移研究 [J]. 中国农业科学, 2005, 38(5): 965-973.
[9]叶优良, 李隆, 孙建好, 等. 地下部分隔对蚕豆/玉米间套作氮素吸收和土壤硝态氮残留影响 [J]. 水土保持学报, 2005, 19(3):13-16.
[10]Li L, Tang C X, Rengel Z, et al. Chickpea facilitates phosphorus uptake by intercropped wheat from an organic phosphorus source [J]. Plant and Soil, 2003, 248:297-303.
[11]Li L, Li S M, Sun J H, et al. Diversity enhances agricultural productivity via rhizosphere phosphorus facilitation on phosphorus-deficient soils [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2007, 104:11192-11196.
[12]左元梅, 李晓林, 王永歧, 等. 玉米花生间作对花生铁营养的影响 [J]. 植物营养与肥料学报, 1997, 3(2): 153-159.
[13]Zuo Y, Zhang F. Iron and zinc biofortification strategies in dicot plants by intercropping with gramineous species. A review [J]. Agronomy for Sustainable Development, 2009, 29(1): 63-71.
[14]Xia H Y, Wang Z G, Zhao J H, et al. Contribution of interspecific interactions and phosphorus application to sustainable and productive intercropping systems [J]. Field Crops Research, 2013, 154: 53-64.
[15]焦念元, 侯连涛, 宁堂原, 等. 不同基因型玉米对间作花生铁营养的影响 [J]. 花生学报, 2012, 41(4): 8-11.
[16]Feike T, Doluschitz R, Chen Q, et al. How to overcome the slow death of intercropping in the North China Plain [J]. Sustainability, 2012, 4: 2550-2565.endprint