棉-粮-绿肥宽带轮作种植技术

赵贵元，王燕，董明，郝曙光，顾春，刘建光，耿昭，张寒霜，王永强*，祁虹*

（1. 河北省农林科学院棉花研究所/ 农业农村部黄淮海半干旱区棉花生物学与遗传育种重点实验室/国家棉花改良中心河北分中心，石家庄 050051；2. 石家庄市平山县农业农村局，石家庄 050400；3. 行唐县农业技术推广中心，石家庄 050699）

棉田复种是提高棉田种植效益的重要方式，包括间作、套种、轮作等[1-5]。 目前，以棉- 麦套种为代表的棉田间作套种是解决黄河流域粮棉争地矛盾、提高植棉效益的重要复种方式。棉田间作套种通过在棉花生育前期，在棉花行间种植其他作物，使棉田内多收获一季作物，不仅利于充分利用棉花生育前期棉行间的土地空间和光热资源，而且可以增加单位面积产出，提高土地利用效率[6]。 但是，棉田间套作涉及多种作物，栽培管理较为繁琐，且传统棉田间套作各作物均为窄行种植[7-8]，不便于农机操作，劳动力投入高，无法适应规模化管理。尤其是近年来，随着农村劳动力老龄化进程加快及劳动力成本不断上涨，这一问题愈发突出，成为限制棉田复种发展和推广的主要障碍。

棉- 粮轮作是提高单位面积作物产量的重要措施。 通过其他作物与棉花轮作，还可减少病害发生[9-10]。 但与间（套）作相比，轮作没有边行优势，产量提升幅度有限。 因此，开发兼具提高作物产量和便于机械化操作的棉田复种模式是农业生产亟待解决的问题。

因此，河北省农林科学院棉花研究所研发了一种棉-粮-绿肥宽带轮作种植技术。 该技术在原有棉田间作套种模式的基础上，依据作物的农机操作幅宽，拉大作物种植的条带宽度，使农机具不需要改装即可直接进行田间操作；同时在作物条带内实行轮作，在提高土地利用效率、增加单位面积产出的同时，可大幅降低劳动力成本，解决了棉田复种农机难以作业的问题，为棉田复种技术的大面积示范推广奠定了基础。

1 宽带轮作技术简介

1.1 幅宽与模式设定

依据种植模式内所有作物所使用农机作业幅宽的最小公倍数设定条带幅宽；且所述条带幅宽为农机作业幅宽最小公倍数的整数倍。条带内的作物可利用边行优势提高产量， 当条带幅宽不超过12 m 时，边行比例高，作物边行效应显著。 以当地示范田为例，播种机械宽度为2 m，收获机械宽度为3 m，A、B、C、D 带宽均为6 m。 第1 年：A、C 带种植棉花，收获后种植冬小麦；B、D 带先后种植冬小麦和夏玉米，夏玉米收获后种植绿肥（油菜）；第2 年：A、C 带接上一年先后种植冬小麦和夏玉米，夏玉米收获后种植绿肥（油菜）；B、D 带绿肥（油菜）翻压入土后种植棉花，收获后种植冬小麦。如此以2 年为周期往复循环。作物带配置示意图见图1。

图1 第1 年和第2 年宽带轮作模式示例图

1.2 作物选择

以作物生长季首尾相接、作物共生期生长存在时空分布差异、 作物资源利用差异互补为原则，作物最佳组合为棉花- 粮食- 绿肥（油菜）。 其中，粮食作物主要为小麦和玉米。

1.3 技术优势

棉- 粮- 绿肥（本文以油菜为例）宽带轮作种植技术在原有棉田间（套）作基础上，解决了复种模式下难以机械化作业的问题。 更重要的是，该技术利用作物轮作互补及边行优势，可实现单位面积作物增产；利用单子叶与双子叶作物根系分布差异和养分需求差异，可减少肥料用量、提高养分利用效率；条带内轮作可打破连作障碍，改善田间环境，减轻作物病害；选择株高较高的玉米作为禾本科轮作作物，利用空间阻隔作用，可减少棉田虫害发生。

相邻条带内作物错年种植，年际轮换，可同时发挥套作的边行优势和轮作打破连作障碍的作用，可改善土壤理化性质，减少土传病害发生，提高作物产量，同时增加经济效益。

1.4 适用区域

该技术适用于黄河流域 （主要包括河北南部、山东中南部、 河南大部）≥15 ℃积温超过3 400 ℃的两熟棉区，理论上也适用于长江流域一年两熟地区。 因该技术适用区域范围较广，各地种植习惯和主流机械差异较大，故具体种植模式与栽培技术应因地制宜。

2 种植技术要点

2.1 棉花种植

选择抗病、广适的中早熟棉花品种，如冀172[11]、冀863[12-13]等。播种期为4 月25－30 日。采用76 cm等行距种植，留苗密度为60 000～90 000 株·hm－2。化肥施用量：氮肥（以纯N 计）180～225 kg·hm－2，钾肥（以K2O 计）120～150 kg·hm－2，不施磷肥；所有化肥全部基施。 9 月下旬喷施脱叶催熟剂，10 月20 日前完成棉花机采收获。

棉花采用76 cm 等行距种植，便于进行机械化采收和其他农机操作； 棉花对磷肥需求量较低，相对不敏感，前茬作物残留的磷肥足以满足棉花生育需求，棉花生长季不施用磷肥，可在保证棉花正常生长的前提下，减少磷肥使用量，提高磷肥的利用效率；化肥全部基施，可在保证肥效的同时，减少施用次数，降低劳动力成本。

2.2 小麦种植

选择高产、节水的弱春性小麦品种，如邯麦14号[14]等。 在棉花收获后播种，播期为10 月20－25日。 播种量不低于225 kg·hm－2。 底肥施氮肥（以纯N 计）135～150 kg·hm－2， 磷肥（以P2O5计）150～180 kg·hm－2，不施钾肥；拔节期结合浇水追施氮肥（以纯N 计）105～120 kg·hm－2， 孕穗期追施氮肥（以纯N 计）35～45 kg·hm－2。 6 月上旬收获。

小麦对钾肥相对不敏感，前茬作物棉花残留的钾肥足以满足小麦生育需求，小麦生长季不施用钾肥，可在保证小麦正常生长的前提下，减少钾肥使用量，提高钾肥的利用效率。

2.3 玉米种植

选择株型紧凑、高产、节水的中熟玉米品种，如登海605[15]等。 在小麦收获后播种，播期为6 月上旬。留苗密度为66 000～69 000 株·hm－2。底肥施氮肥（以纯N 计）90～120 kg·hm－2，磷肥（以P2O5计）30～45 kg·hm－2，钾肥（以K2O 计）20 kg·hm－2；“大喇叭口期”追施氮肥（以纯N 计）105～130 kg·hm－2。选用对下茬油菜安全的短效除草剂如唑草酮等进行化学除草。在7～11 片叶时，喷施矮壮素、多效唑等玉米矮化剂。 10 月上旬完成收获。

在7～11 片叶时，喷施玉米矮化剂，在降低玉米株高、提高玉米抗倒伏性和抗逆性、增加产量的同时，可以减少对共生期边行棉花的遮光，有利于边行棉花的生长。 喷施唑草酮等短效除草剂，可以避免除草剂对下茬作物的不利影响，保证油菜的出苗和正常生长。

2.4 油菜种植

选择抗寒、抗旱的甘蓝型油菜品种，在玉米收获后播种，播期为9 月底至10 月初。全生育期不浇水不施肥，在次年4 月5－10 日结籽前将青苗一次性粉碎翻压入土。

油菜作为冬季绿肥作物，生物量大，有机质丰富，翻压入土后能够改良土壤，还可为下茬作物棉花提供一定的养分。 油菜青苗在结籽前粉碎，可防止掉落在土壤中的油菜籽在下茬作物生长季发芽成为杂草，影响其他作物生长。

3 试验示范效果

2020―2022 年在河北省曲周县西漳头村对该技术进行了试验示范，试验区面积为0.75 hm2。 因当地主流播种机械作业宽度为2 m，棉花小型采棉机、玉米及小麦收获机作业宽度约为3 m，故取最小公倍数6 m 作为宽带轮作技术的条带幅宽，2 幅为1 个条带，条带长40 m。 条带内作物轮作顺序为棉花→小麦- 玉米→油菜， 相邻条带作物错年种植。棉花带内种植8 行棉花，品种为冀172，2020 年4 月24 日播种，行距0.76 m，株距0.22 m，留苗密度约为60 000 株·hm－2；小麦带内种植32 行小麦，种植品种为邯麦14 号，2020 年10 月25 日播种，行距0.18 m；玉米带内种植10 行玉米，品种为登海605，2021 年6 月8 日播种，行距0.6 m，株距0.25 m， 留苗密度约为66 700 株·hm－2； 油菜于2021 年9 月29 日撒播种植，全生育期不浇水不施肥，不收获油菜籽，于2022 年4 月6 日一次性粉碎翻压入土。

以小麦玉米轮作和棉花单作作为对照，考察该宽带轮作技术下各作物的产量和棉花黄萎病、铃疫病的发病情况及肥料的利用效率；以单作棉田作为对照，考察宽带轮作下蚜虫危害情况。 所有作物播种时间、品种、管理措施与试验区宽带轮作技术一致。 结果显示， 与小麦- 玉米轮作和棉花单作相比，宽带轮作技术下棉花、玉米和小麦的单位面积产量分别提高12.9%、16.5%和9.8%； 棉花黄萎病和铃疫病发病情况显著降低，对宽带轮作下边行和中行棉花发病率进行统计，边行2 种病害的发病率分别降低63.8%和57.2%，中行棉花2 种病害的发病率分别降低21.2%和22.4%， 边行效应明显；宽带轮作技术的各种肥料用量均较小麦- 玉米轮作降低，钾肥用量也低于棉花单作，而氮磷钾肥料的利用效率较小麦- 玉米轮作和棉花单作分别提高6.5%、14.6%和11.5%；宽带轮作棉花苗期有翅蚜和无翅蚜数量较单作棉田分别显著降低70.8%和84.8%，棉蚜危害率大幅下降。

4 结论

棉- 粮- 绿肥宽带轮作种植技术应用区域范围较广，且绿肥作物不仅仅局限于油菜，也可种植苜蓿等；条带宽度也可根据当地需要进行一定限度的调整。 该技术可打破连作障碍，改善土壤理化性质，减轻土传病害和棉花虫害的发生，提高作物产量，具有诸多的种植优势，还能解决棉田复种难以实施农机作业的问题，为棉田复种技术的大面积示范推广奠定了良好的基础。