专利名称：沙区玉米与伴生植物联生栽培方法
技术领域：
本发明属于一种利用植物种间正相互作用关系保护主栽作物和减轻连作障碍的玉米种植新技术。
背景技术：
沙区春季风沙危害严重，苗期地面生物覆盖小，特别在西北干旱和半干旱地区，裸露地面大，土壤风蚀严重，作物经常遭受到沙打、风割等灾害，土壤蒸发量大，幼苗生长环境严酷。为了减轻这些危害，重点放在外围防风固沙植被建设和农田防护林网建设方面，缺乏以主栽作物为核心的田间生物措施，来改善适合于主栽作物幼苗生长的微环境，提高作物产量和水分利用效率。为了发展可持续农业，提高作物产量，从生态农业角度考虑，以往多采用合理轮作和间作套种的方式，主栽作物和套种作物都是以收获为目的。但在某一作物市场价格高，供不应求的年代，农民希望连年种植同一种作物。近年来，甘肃河西走廊依靠特殊的地理位置及气候条件，成为全国玉米种子生产的主要基地。由于制种玉米效益高，农民在同一块田地上连年单作玉米，导致土壤微生物区系和土壤理化性状等发生变化，以致适合玉米生长的土壤肥力下降，出现连作障碍。目前，为了不降低产量，化肥施用量不断增加，特别是氮含量的增多，导致地下水硝态氮含量不断提高，水体污染严重。在这种管理状况下，土壤中矿质元素的平衡状态遭到破坏，作物产量降低、品质变劣、生育状况变差、病虫害加剧。近几年，以前很少出现的玉米黑粉病不断发生，玉米螟危害不断增多。传统的轮作和间作套种虽然可以起到一定的生物改良土壤的目的，但适宜的轮作制度和间套作物至关重要。以往的轮作和间套作降低了主栽作物的收获面积，在主栽作物效益最大化的年代，往往难以实施；有些间作和套种虽然对主栽作物播种面积缩减较小，但由于管理复杂和成本提高而难以推广。在追求管理简便和效益最大化的农业生产中，不管是普通玉米还是制种玉米，目前都采用单作连作的种植方式。高肥力或高氮肥投入条件下，生物固氮的潜力被显著抑制， 种间氮素互惠作用不明显。
发明内容
为了改变传统的种植方式，本发明的目的旨在提供一种沙区玉米与伴生植物联生栽培方法。利用生态学原理及植物种间正相互作用关系，通过主栽作物与固氮植物同穴播种联生，固氮根系和作物根系直接接触，形成地下生物固氮和吸收利用的新型生态模式，地上增加生物覆盖，特别是苗期，将土壤无效蒸发较多地转化为植物有效蒸腾，形成一种提高光能利用率和水分利用效率的作物种植模式，以达到提高玉米产量和水分利用效率的目的。本发明的目的通过以下措施来实现
一种沙区玉米与伴生植物联生栽培方法，包括伴生植物选择、种植规格、提早覆膜、联生模式、播种方法和水肥管理，其特征是a.选择一年生草本固氮植物箭舌豌豆(Vicia sativa L.)为伴生植物；b.玉米采用2行带状种植方式，带行穴距为带距60 X行距40 X株距28 30cm， 栽植密度4500 4700株/亩；c.冬灌地在灌溉前施足底肥，翌年土壤解冻后玉米播种前1月前后按种植带规格覆地膜；d.箭舌豌豆与玉米同穴播种，或同穴和带间条播1行播种，或同穴、行间条播1行及带间条播1行播种模式，种子用量在1 3kg/亩；e.同穴播种时将2粒玉米种子和5 6粒箭舌豌豆种子同时下播；覆膜行间采用点播，带间采用条播；f.主栽作物玉米间苗，将同穴的另一株弱苗沿地面剪除，玉米生长发育期追肥 2-3次，灌水6-8次。本发明的优点和产生的有益效果是本发明在不降低主栽玉米播种面积的情况下，引进适宜联生的固氮能力强而早， 不与玉米争夺肥水的一年生草本植物箭舌豌豆。采取了玉米与箭舌豌豆联生为核心的间混作模式。箭舌豌豆不以收获为目的，生物固氮，改良土壤，用地养地，减少肥料投入，通过种间正相互作用，提高玉米产量、经济系数和水分利用效率。在田间管理上，与以前传统种植方式相同，只增加了少量箭舌豌豆种子费用，没有再增加生产管理难度和成本，易于生产实际应用。本发明在不增加施肥量和灌水量的同时，增加了早期地面生物覆盖，将土壤无效蒸发更多地转化为植物有效蒸腾，提高太阳能的生物转化能力，增加生物固氮。提高玉米籽粒产量2 % 13 %，提高经济系数2 0Z0 4%，提高水分利用效率2 % 8 %。本发明通过植物种间相互关系的助长作用，提供了一条生物措施改良土壤，促进植物生长的经济实惠途径。豆科与非豆科植物间作中的氮素经济利用，本发明进行了有益的尝试。
图1是本发明带行穴距示意图。图2是本发明玉米与箭舌豌豆联生播种的3种模式示意图。图3是本发明玉米与箭舌豌豆联生丰产栽培方法实施方框图。
具体实施例方式实验例1本发明2007年在甘肃河西走廊中段临泽北部边缘绿洲进行玉米栽培试验，采用完全随机试验，共设置9个处理，3次重复。处理1 与玉米同穴播种箭舌豌豆；处理2 玉米株间点播箭舌豌豆；处理3 玉米行间条播1行箭舌豌豆；
处理4 玉米带间条播1行箭舌豌豆；处理5 与玉米同穴播种箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆；处理6 玉米株间点播箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆；处理7 玉米行间条播1行箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆；处理8 与玉米同穴播种箭舌豌豆，株间点播箭舌豌豆，行间条播1行箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆。处理9 对照，玉米单作，无箭舌豌豆间混作。4月22日播种，按设计要求箭舌豌豆与玉米同时播种。试验地管理按玉米管理方式，除箭舌豌豆播种模式不同外，其它水肥等管理措施均相同。冬灌前种植地施足底肥，羊粪3090kg/hm2，磷酸二铵(含磷46%，氮18% )375kg/hm2，复合肥(含氮18%，磷27%，钾 10% )250kg/hm2。6月12日各处理均施尿素625kg/hm2，7月3日追施复合肥150kg/hm2，8 月2日追施尿素300kg/hm2。玉米生长发育期灌水6-8次。到6月上旬，箭舌豌豆逐渐衰退；6月中下旬，玉米完全郁闭时，箭舌豌豆开始枯萎，7月中旬全部枯死，生长期80天左右。玉米生育期150天，9月18日为玉米收获期。1、不同间混作模式对玉米根系生长的影响玉米与箭舌豌豆间混作使玉米根幅增大，平均增加了 11.3%。玉米与箭舌豌豆同穴播种联生，玉米根系干重比单作都有所增加，平均增加了 6. 1%。2、不同间混作模式对玉米经济产量和水分利用效率的影响表1 2007年不同间混作类型玉米经济产量和水分利用效率比较
类型经济产量t/hm2水分利用效率kg/m3处理115. 2±0. 81. 27±0. 07处理213. 1±0. 91. 09±0. 07处理313. 7±0. 61. 14±0. 05处理415. 3±0. 51. 26±0. 04处理515. 4±0. 61. 24±0. 05处理615. 4±0. 71. 26±0. 06处理713. 1±0. 51. 03±0. 04处理816. 9±1. 11. 36±0. 09对照14. 9±0. 61. 26±0. 06注经济产量和生物产量均为干重，不同处理取籽粒产量样品在80°C下烘干他， 生物产量在同样温度下烘干Mh，用干鲜比计算产量的干重，下同。由表1看出，玉米与箭舌豌豆同穴播种联生的3种类型(处理1、处理5、处理8)，
5玉米产量都提高，提高幅度与箭舌豌豆生物量的多少成正比。处理1、处理5和处理8提高幅度分别为2. 0%,3. 4%和13. 4%。间混作箭舌豌豆模式，有的处理水分利用效率提高，有的降低。与玉米同穴播种箭舌豌豆的处理，水分利用效率平均较高，高出对照2. 4%。合理间混作有利于玉米经济产量和水分利用效率的提高，“与玉米同穴播种箭舌豌豆、株间点播箭舌豌豆、行间条播1行箭舌豌豆、带间条播1行箭舌豌豆”的间混作为模式，玉米产量和水分利用效率最高，分别为16.9士1. IfhnT2和1.36士0. 09kg ·πΓ3，较对照分别提高了 13. 4%和7.9%。实验例22008年再次在甘肃临泽北部边缘绿洲进行田间试验。采用随机试验，共设置9个处理，3次重复。处理1 与玉米同穴播种箭舌豌豆；处理2 玉米株间点播箭舌豌豆；处理3 玉米行间条播1行箭舌豌豆；处理4 玉米带间条播1行箭舌豌豆；处理5 与玉米同穴播种箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆；处理6 玉米株间点播箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆；处理7 玉米行间条播1行箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆；处理8 与玉米同穴播种箭舌豌豆，株间点播箭舌豌豆，行间条播1行箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆；处理9:对照。4月18日播种。除箭舌豌豆播种模式不同外，其它水肥等管理措施均与实施例1 相同。种植前施入羊粪1560kg/hm2，磷酸二铵(含磷46%，氮18% )为188kg/hm20 6月10 日追施磷酸二铵250kg/hm2，尿素188kg/hm20 7月1日追施复合肥250kg/hm2 (含氮18%, 磷27%，钾10%)。8月2日追施尿素438kg/hm2。9月17日玉米收获。1、箭舌豌豆生长发育及生物量变化调查箭舌豌豆的枯死时间，发现与玉米同穴播种的箭舌豌豆生长时期最长，于7 月15日枯死，行带间播种的箭舌豌豆枯死最早，在7月10日，枯死早晚顺序依次是行带间 —株间一穴中。这与箭舌豌豆生长的水肥状况以及种间相互作用关系有关。箭舌豌豆的生物量依间混作多少而变化，总体比较，只要与玉米同穴播种，箭舌豌豆的地上生物量明显提高，最高的是“与玉米同穴播种箭舌豌豆，株间点播箭舌豌豆，行间条播1行箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆”的间混作模式。2、不同间混作模式对玉米经济产量和水分利用效率的影响由表2可以看出，2008年试验表现出与2007年试验类似的结果，间混作箭舌豌豆的玉米产量与对照相比有高有低，但总体不低于对照。其中，只要有箭舌豌豆同穴播种的玉米产量均高于对照。处理1、处理5和处理8分别高出对照2. 4%、3. 2%和8. ；它们的水分利用效率也是高于对照，提高幅度在2% 8%之间，以处理8最高。可以看出，以“与玉米同穴播种箭舌豌豆，株间点播箭舌豌豆，行间条播1行箭舌豌豆，带间条播1行箭舌豌豆”的间混作模式最好。表2 2008年不同间混作类型玉米经济产量和水分利用效率比较
权利要求
1. 一种沙区玉米与伴生植物联生栽培技术，包括伴生植物选择、种植规格、提早覆膜、 联生模式、播种方法和水肥管理，其特征是a.选择一年生草本固氮植物箭舌豌豆(Viciasativa L.)为伴生植物；b.玉米采用2行带状种植方式，带行穴距为带距60X行距40 X株距28 30cm，栽植密度4500 4700株/亩；c.冬灌地在灌溉前施足底肥，翌年土壤解冻后玉米播种前1月左右按种植带规格覆地膜；d.箭舌豌豆与玉米同穴播种，或同穴和带间条播1行播种，或同穴、行间条播1行及带间条播1行播种模式，种子用量在1 3kg/亩；e.同穴播种时将2粒玉米种子和5 6粒箭舌豌豆种子同时下播；覆膜行间采用点播， 带间采用条播；f.主栽作物玉米间苗，将同穴的另一株弱苗沿地面剪除，玉米生长发育期追肥2-3次， 灌水6-8次。
全文摘要
本发明属于一种沙区玉米与伴生植物联生栽培方法。伴生植物选择固氮能力强而早，不与玉米争夺肥水的一年生草本植物箭舌豌豆(Vicia sativa L.)，玉米采用2行带状种植方式，带行穴距为带距60×行距40×株距28～30cm，栽植密度4500～4700株/亩；采取了与玉米联生为核心的间混作模式。试验表明玉米与箭舌豌豆联生栽培，玉米产量和水分利用效率与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况下，显著增加了早期地面生物覆盖，将土壤无效蒸发更多地转化为植物有效蒸腾，增加生物固氮，提高太阳能的生物转化能力，达到了提高玉米产量和水分利用效率的目的。
文档编号A01G1/00GK102232340SQ20101016176
公开日2011年11月9日 申请日期2010年4月28日 优先权日2010年4月28日
发明者丁松爽, 张岭梅, 肖洪浪, 苏培玺, 解婷婷, 赵文智 申请人:中国科学院寒区旱区环境与工程研究所