棉-糧-綠肥寬帶輪作種植技術(shù)

趙貴元，王燕，董明，郝曙光，顧春，劉建光，耿昭，張寒霜，王永強(qiáng)*，祁虹*

（1. 河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所/ 農(nóng)業(yè)農(nóng)村部黃淮海半干旱區(qū)棉花生物學(xué)與遺傳育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/國家棉花改良中心河北分中心，石家莊 050051；2. 石家莊市平山縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，石家莊 050400；3. 行唐縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，石家莊 050699）

棉田復(fù)種是提高棉田種植效益的重要方式，包括間作、套種、輪作等[1-5]。 目前，以棉- 麥套種為代表的棉田間作套種是解決黃河流域糧棉爭地矛盾、提高植棉效益的重要復(fù)種方式。棉田間作套種通過在棉花生育前期，在棉花行間種植其他作物，使棉田內(nèi)多收獲一季作物，不僅利于充分利用棉花生育前期棉行間的土地空間和光熱資源，而且可以增加單位面積產(chǎn)出，提高土地利用效率[6]。 但是，棉田間套作涉及多種作物，栽培管理較為繁瑣，且傳統(tǒng)棉田間套作各作物均為窄行種植[7-8]，不便于農(nóng)機(jī)操作，勞動(dòng)力投入高，無法適應(yīng)規(guī)?；芾?。尤其是近年來，隨著農(nóng)村勞動(dòng)力老齡化進(jìn)程加快及勞動(dòng)力成本不斷上漲，這一問題愈發(fā)突出，成為限制棉田復(fù)種發(fā)展和推廣的主要障礙。

棉- 糧輪作是提高單位面積作物產(chǎn)量的重要措施。 通過其他作物與棉花輪作，還可減少病害發(fā)生[9-10]。 但與間（套）作相比，輪作沒有邊行優(yōu)勢，產(chǎn)量提升幅度有限。 因此，開發(fā)兼具提高作物產(chǎn)量和便于機(jī)械化操作的棉田復(fù)種模式是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)亟待解決的問題。

因此，河北省農(nóng)林科學(xué)院棉花研究所研發(fā)了一種棉-糧-綠肥寬帶輪作種植技術(shù)。 該技術(shù)在原有棉田間作套種模式的基礎(chǔ)上，依據(jù)作物的農(nóng)機(jī)操作幅寬，拉大作物種植的條帶寬度，使農(nóng)機(jī)具不需要改裝即可直接進(jìn)行田間操作；同時(shí)在作物條帶內(nèi)實(shí)行輪作，在提高土地利用效率、增加單位面積產(chǎn)出的同時(shí)，可大幅降低勞動(dòng)力成本，解決了棉田復(fù)種農(nóng)機(jī)難以作業(yè)的問題，為棉田復(fù)種技術(shù)的大面積示范推廣奠定了基礎(chǔ)。

1 寬帶輪作技術(shù)簡介

1.1 幅寬與模式設(shè)定

依據(jù)種植模式內(nèi)所有作物所使用農(nóng)機(jī)作業(yè)幅寬的最小公倍數(shù)設(shè)定條帶幅寬；且所述條帶幅寬為農(nóng)機(jī)作業(yè)幅寬最小公倍數(shù)的整數(shù)倍。條帶內(nèi)的作物可利用邊行優(yōu)勢提高產(chǎn)量， 當(dāng)條帶幅寬不超過12 m 時(shí)，邊行比例高，作物邊行效應(yīng)顯著。 以當(dāng)?shù)厥痉短餅槔?，播種機(jī)械寬度為2 m，收獲機(jī)械寬度為3 m，A、B、C、D 帶寬均為6 m。 第1 年：A、C 帶種植棉花，收獲后種植冬小麥；B、D 帶先后種植冬小麥和夏玉米，夏玉米收獲后種植綠肥（油菜）；第2 年：A、C 帶接上一年先后種植冬小麥和夏玉米，夏玉米收獲后種植綠肥（油菜）；B、D 帶綠肥（油菜）翻壓入土后種植棉花，收獲后種植冬小麥。如此以2 年為周期往復(fù)循環(huán)。作物帶配置示意圖見圖1。

圖1 第1 年和第2 年寬帶輪作模式示例圖

1.2 作物選擇

以作物生長季首尾相接、作物共生期生長存在時(shí)空分布差異、 作物資源利用差異互補(bǔ)為原則，作物最佳組合為棉花- 糧食- 綠肥（油菜）。 其中，糧食作物主要為小麥和玉米。

1.3 技術(shù)優(yōu)勢

棉- 糧- 綠肥（本文以油菜為例）寬帶輪作種植技術(shù)在原有棉田間（套）作基礎(chǔ)上，解決了復(fù)種模式下難以機(jī)械化作業(yè)的問題。 更重要的是，該技術(shù)利用作物輪作互補(bǔ)及邊行優(yōu)勢，可實(shí)現(xiàn)單位面積作物增產(chǎn)；利用單子葉與雙子葉作物根系分布差異和養(yǎng)分需求差異，可減少肥料用量、提高養(yǎng)分利用效率；條帶內(nèi)輪作可打破連作障礙，改善田間環(huán)境，減輕作物病害；選擇株高較高的玉米作為禾本科輪作作物，利用空間阻隔作用，可減少棉田蟲害發(fā)生。

相鄰條帶內(nèi)作物錯(cuò)年種植，年際輪換，可同時(shí)發(fā)揮套作的邊行優(yōu)勢和輪作打破連作障礙的作用，可改善土壤理化性質(zhì)，減少土傳病害發(fā)生，提高作物產(chǎn)量，同時(shí)增加經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 適用區(qū)域

該技術(shù)適用于黃河流域 （主要包括河北南部、山東中南部、 河南大部）≥15 ℃積溫超過3 400 ℃的兩熟棉區(qū)，理論上也適用于長江流域一年兩熟地區(qū)。 因該技術(shù)適用區(qū)域范圍較廣，各地種植習(xí)慣和主流機(jī)械差異較大，故具體種植模式與栽培技術(shù)應(yīng)因地制宜。

2 種植技術(shù)要點(diǎn)

2.1 棉花種植

選擇抗病、廣適的中早熟棉花品種，如冀172[11]、冀863[12-13]等。播種期為4 月25－30 日。采用76 cm等行距種植，留苗密度為60 000～90 000 株·hm－2。化肥施用量：氮肥（以純N 計(jì)）180～225 kg·hm－2，鉀肥（以K2O 計(jì)）120～150 kg·hm－2，不施磷肥；所有化肥全部基施。 9 月下旬噴施脫葉催熟劑，10 月20 日前完成棉花機(jī)采收獲。

棉花采用76 cm 等行距種植，便于進(jìn)行機(jī)械化采收和其他農(nóng)機(jī)操作； 棉花對磷肥需求量較低，相對不敏感，前茬作物殘留的磷肥足以滿足棉花生育需求，棉花生長季不施用磷肥，可在保證棉花正常生長的前提下，減少磷肥使用量，提高磷肥的利用效率；化肥全部基施，可在保證肥效的同時(shí)，減少施用次數(shù)，降低勞動(dòng)力成本。

2.2 小麥種植

選擇高產(chǎn)、節(jié)水的弱春性小麥品種，如邯麥14號[14]等。 在棉花收獲后播種，播期為10 月20－25日。 播種量不低于225 kg·hm－2。 底肥施氮肥（以純N 計(jì)）135～150 kg·hm－2， 磷肥（以P2O5計(jì)）150～180 kg·hm－2，不施鉀肥；拔節(jié)期結(jié)合澆水追施氮肥（以純N 計(jì)）105～120 kg·hm－2， 孕穗期追施氮肥（以純N 計(jì)）35～45 kg·hm－2。 6 月上旬收獲。

小麥對鉀肥相對不敏感，前茬作物棉花殘留的鉀肥足以滿足小麥生育需求，小麥生長季不施用鉀肥，可在保證小麥正常生長的前提下，減少鉀肥使用量，提高鉀肥的利用效率。

2.3 玉米種植

選擇株型緊湊、高產(chǎn)、節(jié)水的中熟玉米品種，如登海605[15]等。 在小麥?zhǔn)斋@后播種，播期為6 月上旬。留苗密度為66 000～69 000 株·hm－2。底肥施氮肥（以純N 計(jì)）90～120 kg·hm－2，磷肥（以P2O5計(jì)）30～45 kg·hm－2，鉀肥（以K2O 計(jì)）20 kg·hm－2；“大喇叭口期”追施氮肥（以純N 計(jì)）105～130 kg·hm－2。選用對下茬油菜安全的短效除草劑如唑草酮等進(jìn)行化學(xué)除草。在7～11 片葉時(shí)，噴施矮壯素、多效唑等玉米矮化劑。 10 月上旬完成收獲。

在7～11 片葉時(shí)，噴施玉米矮化劑，在降低玉米株高、提高玉米抗倒伏性和抗逆性、增加產(chǎn)量的同時(shí)，可以減少對共生期邊行棉花的遮光，有利于邊行棉花的生長。 噴施唑草酮等短效除草劑，可以避免除草劑對下茬作物的不利影響，保證油菜的出苗和正常生長。

2.4 油菜種植

選擇抗寒、抗旱的甘藍(lán)型油菜品種，在玉米收獲后播種，播期為9 月底至10 月初。全生育期不澆水不施肥，在次年4 月5－10 日結(jié)籽前將青苗一次性粉碎翻壓入土。

油菜作為冬季綠肥作物，生物量大，有機(jī)質(zhì)豐富，翻壓入土后能夠改良土壤，還可為下茬作物棉花提供一定的養(yǎng)分。 油菜青苗在結(jié)籽前粉碎，可防止掉落在土壤中的油菜籽在下茬作物生長季發(fā)芽成為雜草，影響其他作物生長。

3 試驗(yàn)示范效果

2020―2022 年在河北省曲周縣西漳頭村對該技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)示范，試驗(yàn)區(qū)面積為0.75 hm2。 因當(dāng)?shù)刂髁鞑シN機(jī)械作業(yè)寬度為2 m，棉花小型采棉機(jī)、玉米及小麥?zhǔn)斋@機(jī)作業(yè)寬度約為3 m，故取最小公倍數(shù)6 m 作為寬帶輪作技術(shù)的條帶幅寬，2 幅為1 個(gè)條帶，條帶長40 m。 條帶內(nèi)作物輪作順序?yàn)槊藁ā←? 玉米→油菜， 相鄰條帶作物錯(cuò)年種植。棉花帶內(nèi)種植8 行棉花，品種為冀172，2020 年4 月24 日播種，行距0.76 m，株距0.22 m，留苗密度約為60 000 株·hm－2；小麥帶內(nèi)種植32 行小麥，種植品種為邯麥14 號，2020 年10 月25 日播種，行距0.18 m；玉米帶內(nèi)種植10 行玉米，品種為登海605，2021 年6 月8 日播種，行距0.6 m，株距0.25 m， 留苗密度約為66 700 株·hm－2； 油菜于2021 年9 月29 日撒播種植，全生育期不澆水不施肥，不收獲油菜籽，于2022 年4 月6 日一次性粉碎翻壓入土。

以小麥玉米輪作和棉花單作作為對照，考察該寬帶輪作技術(shù)下各作物的產(chǎn)量和棉花黃萎病、鈴疫病的發(fā)病情況及肥料的利用效率；以單作棉田作為對照，考察寬帶輪作下蚜蟲危害情況。 所有作物播種時(shí)間、品種、管理措施與試驗(yàn)區(qū)寬帶輪作技術(shù)一致。 結(jié)果顯示， 與小麥- 玉米輪作和棉花單作相比，寬帶輪作技術(shù)下棉花、玉米和小麥的單位面積產(chǎn)量分別提高12.9%、16.5%和9.8%； 棉花黃萎病和鈴疫病發(fā)病情況顯著降低，對寬帶輪作下邊行和中行棉花發(fā)病率進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，邊行2 種病害的發(fā)病率分別降低63.8%和57.2%，中行棉花2 種病害的發(fā)病率分別降低21.2%和22.4%， 邊行效應(yīng)明顯；寬帶輪作技術(shù)的各種肥料用量均較小麥- 玉米輪作降低，鉀肥用量也低于棉花單作，而氮磷鉀肥料的利用效率較小麥- 玉米輪作和棉花單作分別提高6.5%、14.6%和11.5%；寬帶輪作棉花苗期有翅蚜和無翅蚜數(shù)量較單作棉田分別顯著降低70.8%和84.8%，棉蚜危害率大幅下降。

4 結(jié)論

棉- 糧- 綠肥寬帶輪作種植技術(shù)應(yīng)用區(qū)域范圍較廣，且綠肥作物不僅僅局限于油菜，也可種植苜蓿等；條帶寬度也可根據(jù)當(dāng)?shù)匦枰M(jìn)行一定限度的調(diào)整。 該技術(shù)可打破連作障礙，改善土壤理化性質(zhì)，減輕土傳病害和棉花蟲害的發(fā)生，提高作物產(chǎn)量，具有諸多的種植優(yōu)勢，還能解決棉田復(fù)種難以實(shí)施農(nóng)機(jī)作業(yè)的問題，為棉田復(fù)種技術(shù)的大面積示范推廣奠定了良好的基礎(chǔ)。