專利名稱：沙區(qū)玉米與伴生植物聯(lián)生栽培方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種利用植物種間正相互作用關(guān)系保護(hù)主栽作物和減輕連作障礙的玉米種植新技術(shù)。
背景技術(shù)：
沙區(qū)春季風(fēng)沙危害嚴(yán)重，苗期地面生物覆蓋小，特別在西北干旱和半干旱地區(qū)，裸露地面大，土壤風(fēng)蝕嚴(yán)重，作物經(jīng)常遭受到沙打、風(fēng)割等災(zāi)害，土壤蒸發(fā)量大，幼苗生長(zhǎng)環(huán)境嚴(yán)酷。為了減輕這些危害，重點(diǎn)放在外圍防風(fēng)固沙植被建設(shè)和農(nóng)田防護(hù)林網(wǎng)建設(shè)方面，缺乏以主栽作物為核心的田間生物措施，來(lái)改善適合于主栽作物幼苗生長(zhǎng)的微環(huán)境，提高作物產(chǎn)量和水分利用效率。為了發(fā)展可持續(xù)農(nóng)業(yè)，提高作物產(chǎn)量，從生態(tài)農(nóng)業(yè)角度考慮，以往多采用合理輪作和間作套種的方式，主栽作物和套種作物都是以收獲為目的。但在某一作物市場(chǎng)價(jià)格高，供不應(yīng)求的年代，農(nóng)民希望連年種植同一種作物。近年來(lái)，甘肅河西走廊依靠特殊的地理位置及氣候條件，成為全國(guó)玉米種子生產(chǎn)的主要基地。由于制種玉米效益高，農(nóng)民在同一塊田地上連年單作玉米，導(dǎo)致土壤微生物區(qū)系和土壤理化性狀等發(fā)生變化，以致適合玉米生長(zhǎng)的土壤肥力下降，出現(xiàn)連作障礙。目前，為了不降低產(chǎn)量，化肥施用量不斷增加，特別是氮含量的增多，導(dǎo)致地下水硝態(tài)氮含量不斷提高，水體污染嚴(yán)重。在這種管理狀況下，土壤中礦質(zhì)元素的平衡狀態(tài)遭到破壞，作物產(chǎn)量降低、品質(zhì)變劣、生育狀況變差、病蟲害加劇。近幾年，以前很少出現(xiàn)的玉米黑粉病不斷發(fā)生，玉米螟危害不斷增多。傳統(tǒng)的輪作和間作套種雖然可以起到一定的生物改良土壤的目的，但適宜的輪作制度和間套作物至關(guān)重要。以往的輪作和間套作降低了主栽作物的收獲面積，在主栽作物效益最大化的年代，往往難以實(shí)施；有些間作和套種雖然對(duì)主栽作物播種面積縮減較小，但由于管理復(fù)雜和成本提高而難以推廣。在追求管理簡(jiǎn)便和效益最大化的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，不管是普通玉米還是制種玉米，目前都采用單作連作的種植方式。高肥力或高氮肥投入條件下，生物固氮的潛力被顯著抑制， 種間氮素互惠作用不明顯。

發(fā)明內(nèi)容
為了改變傳統(tǒng)的種植方式，本發(fā)明的目的旨在提供一種沙區(qū)玉米與伴生植物聯(lián)生栽培方法。利用生態(tài)學(xué)原理及植物種間正相互作用關(guān)系，通過(guò)主栽作物與固氮植物同穴播種聯(lián)生，固氮根系和作物根系直接接觸，形成地下生物固氮和吸收利用的新型生態(tài)模式，地上增加生物覆蓋，特別是苗期，將土壤無(wú)效蒸發(fā)較多地轉(zhuǎn)化為植物有效蒸騰，形成一種提高光能利用率和水分利用效率的作物種植模式，以達(dá)到提高玉米產(chǎn)量和水分利用效率的目的。本發(fā)明的目的通過(guò)以下措施來(lái)實(shí)現(xiàn)
一種沙區(qū)玉米與伴生植物聯(lián)生栽培方法，包括伴生植物選擇、種植規(guī)格、提早覆膜、聯(lián)生模式、播種方法和水肥管理，其特征是a.選擇一年生草本固氮植物箭舌豌豆(Vicia sativa L.)為伴生植物；b.玉米采用2行帶狀種植方式，帶行穴距為帶距60 X行距40 X株距28 30cm， 栽植密度4500 4700株/畝；c.冬灌地在灌溉前施足底肥，翌年土壤解凍后玉米播種前1月前后按種植帶規(guī)格覆地膜；d.箭舌豌豆與玉米同穴播種，或同穴和帶間條播1行播種，或同穴、行間條播1行及帶間條播1行播種模式，種子用量在1 3kg/畝；e.同穴播種時(shí)將2粒玉米種子和5 6粒箭舌豌豆種子同時(shí)下播；覆膜行間采用點(diǎn)播，帶間采用條播；f.主栽作物玉米間苗，將同穴的另一株弱苗沿地面剪除，玉米生長(zhǎng)發(fā)育期追肥 2-3次，灌水6-8次。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和產(chǎn)生的有益效果是本發(fā)明在不降低主栽玉米播種面積的情況下，引進(jìn)適宜聯(lián)生的固氮能力強(qiáng)而早， 不與玉米爭(zhēng)奪肥水的一年生草本植物箭舌豌豆。采取了玉米與箭舌豌豆聯(lián)生為核心的間混作模式。箭舌豌豆不以收獲為目的，生物固氮，改良土壤，用地養(yǎng)地，減少肥料投入，通過(guò)種間正相互作用，提高玉米產(chǎn)量、經(jīng)濟(jì)系數(shù)和水分利用效率。在田間管理上，與以前傳統(tǒng)種植方式相同，只增加了少量箭舌豌豆種子費(fèi)用，沒(méi)有再增加生產(chǎn)管理難度和成本，易于生產(chǎn)實(shí)際應(yīng)用。本發(fā)明在不增加施肥量和灌水量的同時(shí)，增加了早期地面生物覆蓋，將土壤無(wú)效蒸發(fā)更多地轉(zhuǎn)化為植物有效蒸騰，提高太陽(yáng)能的生物轉(zhuǎn)化能力，增加生物固氮。提高玉米籽粒產(chǎn)量2 % 13 %，提高經(jīng)濟(jì)系數(shù)2 0Z0 4%，提高水分利用效率2 % 8 %。本發(fā)明通過(guò)植物種間相互關(guān)系的助長(zhǎng)作用，提供了一條生物措施改良土壤，促進(jìn)植物生長(zhǎng)的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠途徑。豆科與非豆科植物間作中的氮素經(jīng)濟(jì)利用，本發(fā)明進(jìn)行了有益的嘗試。


圖1是本發(fā)明帶行穴距示意圖。圖2是本發(fā)明玉米與箭舌豌豆聯(lián)生播種的3種模式示意圖。圖3是本發(fā)明玉米與箭舌豌豆聯(lián)生豐產(chǎn)栽培方法實(shí)施方框圖。
具體實(shí)施例方式實(shí)驗(yàn)例1本發(fā)明2007年在甘肅河西走廊中段臨澤北部邊緣綠洲進(jìn)行玉米栽培試驗(yàn)，采用完全隨機(jī)試驗(yàn)，共設(shè)置9個(gè)處理，3次重復(fù)。處理1 與玉米同穴播種箭舌豌豆；處理2 玉米株間點(diǎn)播箭舌豌豆；處理3 玉米行間條播1行箭舌豌豆；
處理4 玉米帶間條播1行箭舌豌豆；處理5 與玉米同穴播種箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆；處理6 玉米株間點(diǎn)播箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆；處理7 玉米行間條播1行箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆；處理8 與玉米同穴播種箭舌豌豆，株間點(diǎn)播箭舌豌豆，行間條播1行箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆。處理9 對(duì)照，玉米單作，無(wú)箭舌豌豆間混作。4月22日播種，按設(shè)計(jì)要求箭舌豌豆與玉米同時(shí)播種。試驗(yàn)地管理按玉米管理方式，除箭舌豌豆播種模式不同外，其它水肥等管理措施均相同。冬灌前種植地施足底肥，羊糞3090kg/hm2，磷酸二銨(含磷46%，氮18% )375kg/hm2，復(fù)合肥(含氮18%，磷27%，鉀 10% )250kg/hm2。6月12日各處理均施尿素625kg/hm2，7月3日追施復(fù)合肥150kg/hm2，8 月2日追施尿素300kg/hm2。玉米生長(zhǎng)發(fā)育期灌水6-8次。到6月上旬，箭舌豌豆逐漸衰退；6月中下旬，玉米完全郁閉時(shí)，箭舌豌豆開始枯萎，7月中旬全部枯死，生長(zhǎng)期80天左右。玉米生育期150天，9月18日為玉米收獲期。1、不同間混作模式對(duì)玉米根系生長(zhǎng)的影響玉米與箭舌豌豆間混作使玉米根幅增大，平均增加了 11.3%。玉米與箭舌豌豆同穴播種聯(lián)生，玉米根系干重比單作都有所增加，平均增加了 6. 1%。2、不同間混作模式對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率的影響表1 2007年不同間混作類型玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率比較
類型經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量t/hm2水分利用效率kg/m3處理115. 2±0. 81. 27±0. 07處理213. 1±0. 91. 09±0. 07處理313. 7±0. 61. 14±0. 05處理415. 3±0. 51. 26±0. 04處理515. 4±0. 61. 24±0. 05處理615. 4±0. 71. 26±0. 06處理713. 1±0. 51. 03±0. 04處理816. 9±1. 11. 36±0. 09對(duì)照14. 9±0. 61. 26±0. 06注經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和生物產(chǎn)量均為干重，不同處理取籽粒產(chǎn)量樣品在80°C下烘干他， 生物產(chǎn)量在同樣溫度下烘干Mh，用干鮮比計(jì)算產(chǎn)量的干重，下同。由表1看出，玉米與箭舌豌豆同穴播種聯(lián)生的3種類型(處理1、處理5、處理8)，
5玉米產(chǎn)量都提高，提高幅度與箭舌豌豆生物量的多少成正比。處理1、處理5和處理8提高幅度分別為2. 0%,3. 4%和13. 4%。間混作箭舌豌豆模式，有的處理水分利用效率提高，有的降低。與玉米同穴播種箭舌豌豆的處理，水分利用效率平均較高，高出對(duì)照2. 4%。合理間混作有利于玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率的提高，“與玉米同穴播種箭舌豌豆、株間點(diǎn)播箭舌豌豆、行間條播1行箭舌豌豆、帶間條播1行箭舌豌豆”的間混作為模式，玉米產(chǎn)量和水分利用效率最高，分別為16.9士1. IfhnT2和1.36士0. 09kg ·πΓ3，較對(duì)照分別提高了 13. 4%和7.9%。實(shí)驗(yàn)例22008年再次在甘肅臨澤北部邊緣綠洲進(jìn)行田間試驗(yàn)。采用隨機(jī)試驗(yàn)，共設(shè)置9個(gè)處理，3次重復(fù)。處理1 與玉米同穴播種箭舌豌豆；處理2 玉米株間點(diǎn)播箭舌豌豆；處理3 玉米行間條播1行箭舌豌豆；處理4 玉米帶間條播1行箭舌豌豆；處理5 與玉米同穴播種箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆；處理6 玉米株間點(diǎn)播箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆；處理7 玉米行間條播1行箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆；處理8 與玉米同穴播種箭舌豌豆，株間點(diǎn)播箭舌豌豆，行間條播1行箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆；處理9:對(duì)照。4月18日播種。除箭舌豌豆播種模式不同外，其它水肥等管理措施均與實(shí)施例1 相同。種植前施入羊糞1560kg/hm2，磷酸二銨(含磷46%，氮18% )為188kg/hm20 6月10 日追施磷酸二銨250kg/hm2，尿素188kg/hm20 7月1日追施復(fù)合肥250kg/hm2 (含氮18%, 磷27%，鉀10%)。8月2日追施尿素438kg/hm2。9月17日玉米收獲。1、箭舌豌豆生長(zhǎng)發(fā)育及生物量變化調(diào)查箭舌豌豆的枯死時(shí)間，發(fā)現(xiàn)與玉米同穴播種的箭舌豌豆生長(zhǎng)時(shí)期最長(zhǎng)，于7 月15日枯死，行帶間播種的箭舌豌豆枯死最早，在7月10日，枯死早晚順序依次是行帶間 —株間一穴中。這與箭舌豌豆生長(zhǎng)的水肥狀況以及種間相互作用關(guān)系有關(guān)。箭舌豌豆的生物量依間混作多少而變化，總體比較，只要與玉米同穴播種，箭舌豌豆的地上生物量明顯提高，最高的是“與玉米同穴播種箭舌豌豆，株間點(diǎn)播箭舌豌豆，行間條播1行箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆”的間混作模式。2、不同間混作模式對(duì)玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率的影響由表2可以看出，2008年試驗(yàn)表現(xiàn)出與2007年試驗(yàn)類似的結(jié)果，間混作箭舌豌豆的玉米產(chǎn)量與對(duì)照相比有高有低，但總體不低于對(duì)照。其中，只要有箭舌豌豆同穴播種的玉米產(chǎn)量均高于對(duì)照。處理1、處理5和處理8分別高出對(duì)照2. 4%、3. 2%和8. ；它們的水分利用效率也是高于對(duì)照，提高幅度在2% 8%之間，以處理8最高?？梢钥闯?，以“與玉米同穴播種箭舌豌豆，株間點(diǎn)播箭舌豌豆，行間條播1行箭舌豌豆，帶間條播1行箭舌豌豆”的間混作模式最好。表2 2008年不同間混作類型玉米經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量和水分利用效率比較
權(quán)利要求
1. 一種沙區(qū)玉米與伴生植物聯(lián)生栽培技術(shù)，包括伴生植物選擇、種植規(guī)格、提早覆膜、 聯(lián)生模式、播種方法和水肥管理，其特征是a.選擇一年生草本固氮植物箭舌豌豆(Viciasativa L.)為伴生植物；b.玉米采用2行帶狀種植方式，帶行穴距為帶距60X行距40 X株距28 30cm，栽植密度4500 4700株/畝；c.冬灌地在灌溉前施足底肥，翌年土壤解凍后玉米播種前1月左右按種植帶規(guī)格覆地膜；d.箭舌豌豆與玉米同穴播種，或同穴和帶間條播1行播種，或同穴、行間條播1行及帶間條播1行播種模式，種子用量在1 3kg/畝；e.同穴播種時(shí)將2粒玉米種子和5 6粒箭舌豌豆種子同時(shí)下播；覆膜行間采用點(diǎn)播， 帶間采用條播；f.主栽作物玉米間苗，將同穴的另一株弱苗沿地面剪除，玉米生長(zhǎng)發(fā)育期追肥2-3次， 灌水6-8次。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種沙區(qū)玉米與伴生植物聯(lián)生栽培方法。伴生植物選擇固氮能力強(qiáng)而早，不與玉米爭(zhēng)奪肥水的一年生草本植物箭舌豌豆(Vicia sativa L.)，玉米采用2行帶狀種植方式，帶行穴距為帶距60×行距40×株距28～30cm，栽植密度4500～4700株/畝；采取了與玉米聯(lián)生為核心的間混作模式。試驗(yàn)表明玉米與箭舌豌豆聯(lián)生栽培，玉米產(chǎn)量和水分利用效率與箭舌豌豆的生物量呈正比。在不增加玉米地施肥量和灌水量的情況下，顯著增加了早期地面生物覆蓋，將土壤無(wú)效蒸發(fā)更多地轉(zhuǎn)化為植物有效蒸騰，增加生物固氮，提高太陽(yáng)能的生物轉(zhuǎn)化能力，達(dá)到了提高玉米產(chǎn)量和水分利用效率的目的。
文檔編號(hào)A01G1/00GK102232340SQ20101016176
公開日2011年11月9日 申請(qǐng)日期2010年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月28日
發(fā)明者丁松爽, 張嶺梅, 肖洪浪, 蘇培璽, 解婷婷, 趙文智 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院寒區(qū)旱區(qū)環(huán)境與工程研究所