一种北方玉米、豆角和冬小麦的轮作种植方法与流程

本发明属于农业种植技术领域，具体涉及一种北方玉米、豆角和冬小麦的轮作种植方法。

背景技术：

目前在华北平原地区广泛存在着一种冬小麦和玉米轮作的种植模式，利用两种作物对温度和光照等气候资源的不同需要，即冬小麦适应冬季低温和长日照、玉米需要短日照且高温耐受性强，合理搭配其种植时间和管理序列，提高复种指数，有效增加了粮食产量和农民增收，对于促进农业稳定发展和粮食安全具有重要作用。

在气候变暖背景下，山东省的农业气候资源呈显著升高趋势，尤其春季和秋季温度升高，适宜作物生长的时间显著延长。造成冬小麦收获与玉米种植之间和玉米收获和冬小麦种植之间的间隔周期越来越长。如何充分利用增加的农业气候资源成为该地区农民增收和农业发展的重要问题。

冬小麦-玉米轮作种植系统应对气候变化的主要措施为延长两种作物的生长期，通过选择有效积温要求高的作物品种，在温度升高条件下也可以实现较长的生长期，并促进光合物质的积累和作物产量的提高。受光照和降水等气象条件和遗传特性的影响，小麦和玉米的生长期只能有限延长。过去几十年，通过品种更新增加农业气候资源的利用率，其效果已经趋于饱和，尤其最近几年小麦和玉米的种植时间受气象条件的制约越发弱化。而且，国内粮食收购价格较低，农民对小麦和玉米的种植热情日渐消沉，逐渐影响到国家的粮食安全。如何做到既提高对农业气候资源的有效利用，又提高农民的种粮热情，保证国家粮食安全，成为农业生态系统和国家面临的重要问题。

本发明提供了一种北方玉米、豆角和冬小麦的轮作种植方法，充分利用春季和秋季因温度升高而延长的生长时间，实现在当年可以成熟2.5次，玉米和小麦的种植充分考虑了国家对粮食安全的需求，豆角的种植不需要额外的设施，保持了农业生态系统种植的连贯性，在自然条件下生长，并选择在蔬菜短缺的季节上市，极大的提高了经济效益。

在相关文献和专利中，未见豆角与玉米和小麦的轮作种植制度。

技术实现要素：

针对上述存在的问题，本发明提供了在作物生育后期作物的时间和空间配置方案，提供了一种北方玉米、豆角和冬小麦的轮作种植方法。该种植制度不仅仅提高耕地和气候资源的利用率，实现玉米和小麦产量的稳定输出，同时极大增加了农民的收入，促进了农业地区的脱贫致富。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种北方玉米、豆角和冬小麦的轮作种植方法，包括如下步骤：

（1）采用覆膜技术和宽窄行模式种植玉米；

（2）玉米秸秆处理；

（3）豆角的种植；

（4）冬小麦种植。

步骤（1）中，玉米的种植时间从4月下旬或5月上旬提前到3月10~20日之间，并覆盖薄膜予以保温；玉米出苗后，把玉米生长上方的薄膜抠破，暴露玉米苗于空气中；玉米采用宽窄行种植模式，宽行间距80cm，窄行间距50cm，株距7~8cm。

步骤（2）中，玉米棒子收获后，把每行的玉米秸秆上半部分每2株拧在一起，形成一种更加稳固的、具有机械支撑能力的固定物；种植豆角前，必须把玉米下半部分的叶子去掉。

步骤（3）中，豆角种植模式为宽窄行，宽行80cm，窄行50cm，株距为15cm；豆角攀附玉米秸秆生长；豆角生育期中需要灌溉5~6次。

步骤（4）中，豆角收获完全后，玉米和豆角的秸秆机械化打碎后施入农田，然后种植冬小麦。

步骤（4）中，冬小麦的种植方式为条播，行距15cm。

所述玉米、豆角和冬小麦的水分和肥料等管理方式与常规条件一致。

玉米为常规品种，种植时间为3月中旬-下旬，收获时间为7月上旬，生长期中灌溉2~3次，施肥2次，主要以硫酸钾复合肥为主。

豆角种植时间为7月上旬，收获时间为8月下旬，生长期中灌溉5~6次，施肥1次，主要以硫酸钾复合肥为主。

冬小麦种植时间为9月上旬，收获时间为来年5月，生长期中灌溉2~3次，施肥4次，主要以硫酸钾复合肥为主。

本发明的优点在于：传统的解决途径主要通过种植生育期更长的冬小麦和玉米品种，从而增加作物的生长和发育时间，并实现粮食产量的增加和质量的改善。但是该方法对农业气候资源的利用率仍然偏低，尤其在成熟期和间种期，作物基本无法利用温度、光照和降水等农业气候资源，从而造成农业气候资源的极大浪费。而且该方法对农民增收的贡献较小。

与北方的种植系统相比，该技术合理选择作物品种，通过合理搭配时间生长序列和空间配置，充分利用农业气候资源，实现产量和收入的双丰收。

附图说明

图1 玉米-豆角-冬小麦轮作系统示意图。

图2 玉米-冬小麦轮作系统示意图。

具体实施方式

一、 实施例1

地点：山东省安丘市金冢子镇

采用宽窄行模式于3月中旬种植玉米，玉米品种选用当地广泛种植的登海605，玉米宽行间距80cm，窄行间距为50cm株距7cm。通过穴播覆膜方式播种，每穴2粒种子，出苗后，抠破薄膜并间苗，每穴留苗1株，密度为6500株/亩。按照当地常规管理方式管理，种植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉3次，农药按照实际病虫害发生实际和类型施用。7月上旬收获玉米棒子。产量为1190斤/亩，市场收购价0.9元/斤，亩产值1071元。

玉米棒子收获后，把两种玉米秸秆拧在一起，去掉下半部分叶子，给豆角生长初期提供足够的生长空间和阳光。豆角在7月上旬采用宽窄行模式种植，种植在其中一株玉米的旁边，方便攀附，种植密度为3200株/亩。管理措施包括：施用化肥1次、灌溉5次和病虫害防治。8月中旬到下旬可以摘豆角并销售，总计可以摘961斤/亩，平均单价4元/斤，亩产值3844元。

豆角收获完毕，利用粉碎机械把玉米和豆角秸秆全部粉碎在农田中，利用深耕机械把秸秆碎屑卷入土壤并平整土地。9月上旬开始种植冬小麦，条播方式，播种量为15斤/亩。生育期中施用化肥3次，视实际情况灌溉2次。在来年5月份机械化收获小麦。产量938斤/亩，市场收购价1.2元/斤，亩产值1125.6元。

玉米和豆角秸秆都还到农田中，极大增加了土壤中有机质的含量，土壤更加疏松，保水保肥效果好。豆角作为固氮植物对氮素的增加，有效减少了化肥的施用次数，同时冬小麦的生长态势更加健壮，产量更高。这种效果对于农田的高产肥沃和可持续利用具有积极作用。

对比实施例1

玉米-冬小麦轮作种植方法

地点与实施例1的相同，玉米品种选用当地广泛种植的登海605，种植时间为5月上旬，玉米宽行间距80cm，窄行间距为50cm株距7cm。通过穴播方式播种，每穴2粒种子，出苗后每穴留苗1株，密度为6500株/亩。按照当地常规管理方式管理，种植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉2次，农药按照实际病虫害发生实际和类型施用。8月下旬收获玉米棒子。产量为1081斤/亩，市场收购价0.9元/斤，亩产值972.9元。

玉米秸秆粉碎还田后开始种植冬小麦，条播方式，播种量为15斤/亩。生育期中施用化肥4次，视实际情况灌溉3次。在来年5月份机械化收获小麦。产量837斤/亩，市场收购价1.2元/斤，亩产值1004.4元。

对比实施例2

玉米-冬小麦轮作种植方法

地点与实施例1的相同，玉米品种选用当地广泛种植的登海605，种植时间为5月上旬，玉米宽行间距80cm，窄行间距为50cm株距7cm。通过穴播方式播种，每穴2粒种子，出苗后每穴留苗1株，密度为6500株/亩。按照当地常规管理方式管理，种植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉3次，农药按照实际病虫害发生实际和类型施用。8月下旬收获玉米棒子。产量为1054斤/亩，市场收购价0.9元/斤，亩产值948.6元。

玉米秸秆粉碎还田后开始种植冬小麦，条播方式，播种量为15斤/亩。生育期中施用化肥4次，视实际情况灌溉3次。在来年5月份机械化收获小麦。产量820斤/亩，市场收购价1.2元/斤，亩产值984元。

春季玉米种植之前，农田杂草丛生，需要采用化学农药方式消除杂草，增大了对土壤环境的污染和粮食的质量。种植小麦需要施加更多的化肥，获得的产量反而偏低，并产生土壤板结和化肥污染等问题。从收益来看，玉米-豆角-冬小麦轮作系统可以获得6040.6元/亩收入，玉米-冬小麦轮作系的收入平均为1955元/亩。因此，玉米-豆角-冬小麦轮作系统不仅获得玉米和小麦的高产，还增收一季豆角，与对比实施例1相比，亩产值增加4085.6元。另外，该方案解决了玉米种植前预留时间过长，杂草滋生和农业气候资源浪费等问题，增加了土壤中氮素含量，利于农田的可持续利用。

二、 实施例2

地点：山东省安丘市城郊

采用宽窄行模式于3月10日种植玉米，玉米品种选用当地广泛种植的登海605，玉米宽行间距80cm，窄行间距为50cm株距7cm。通过穴播覆膜方式播种，每穴2粒种子，出苗后，抠破薄膜并间苗，每穴留苗1株，密度为6500株/亩。按照当地常规管理方式管理，种植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉2次，农药按照实际病虫害发生实际和类型施用。7月上旬收获玉米棒子。产量为1110斤/亩，市场收购价1元/斤，亩产值1110元。

玉米棒子收获后，把两种玉米秸秆拧在一起，去掉下半部分叶子，给豆角生长初期提供足够的生长空间和阳光。豆角在7月初采用宽窄行模式种植，种植在其中一株玉米的旁边，方便攀附，种植密度为3300株/亩。管理措施包括：施用化肥1次、灌溉5次和病虫害防治。8月上旬到下旬可以摘豆角并销售，总计可以摘1021斤/亩，平均单价5元/斤，亩产值5105元。

豆角收获完毕，利用粉碎机械把玉米和豆角秸秆全部粉碎在农田中，利用深耕机械把秸秆碎屑卷入土壤并平整土地。9月上旬开始种植冬小麦，条播方式，播种量为16斤/亩。生育期中施用化肥3次，视实际情况灌溉2次。在来年5月份机械化收获小麦。产量915斤/亩，市场收购价1.3元/斤，亩产值1189.5元。

城市郊区豆角销售价格更高，当地百姓对豆角的种植热情更高，并通过提前种植实现了更高的利润。对玉米和小麦的种植主要受惠于两种作物的管理方式简单，因此，两种作物的产量不高。

对比实施例3

玉米-冬小麦轮作种植方法

地点与实施例2的相同，玉米品种选用当地广泛种植的登海605，种植时间为5月上旬，玉米宽行间距80cm，窄行间距为50cm株距8cm。通过穴播方式播种，每穴2粒种子，出苗后每穴留苗1株，密度为6000株/亩。按照当地常规管理方式管理，种植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉2次，农药按照实际病虫害发生实际和类型施用。8月下旬收获玉米棒子。产量为971斤/亩，市场收购价1元/斤，亩产值971元。

玉米秸秆粉碎还田后开始种植冬小麦，条播方式，播种量为16斤/亩。生育期中施用化肥4次，视实际情况灌溉2次。在来年5月份机械化收获小麦。产量785斤/亩，市场收购价1.3元/斤，亩产值1020.5元。

对比实施例4

玉米-冬小麦轮作种植方法

地点与实施例2的相同，玉米品种选用当地广泛种植的登海605，种植时间为5月上旬，玉米宽行间距80cm，窄行间距为50cm株距8cm。通过穴播方式播种，每穴2粒种子，出苗后每穴留苗1株，密度为6000株/亩。按照当地常规管理方式管理，种植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉3次，农药按照实际病虫害发生实际和类型施用。8月下旬收获玉米棒子。产量为993斤/亩，市场收购价1元/斤，亩产值993元。

玉米秸秆粉碎还田后开始种植冬小麦，条播方式，播种量为16斤/亩。生育期中施用化肥4次，灌溉2次。在来年5月份机械化收获小麦。产量773斤/亩，市场收购价1.3元/斤，亩产值1004.9元。

从收益来看，玉米-豆角-冬小麦轮作系统可以获得7404.5元/亩收入，玉米-冬小麦轮作系统可以获得1994.7元/亩收入。因此，玉米-豆角-冬小麦轮作系统获得的收益是玉米-冬小麦轮作系统的3.7倍。通过秸秆还田和减少化肥使用量等方面，该方案改善了土壤质量，解决了玉米种植前预留时间过长，杂草滋生和农业气候资源浪费等问题，提高了耕地和农业资源的利用率，增加了农民收入，利于农民生活质量的改善。

表1 具体实施例的产量和产值统计表

三、 效益分析

根据实施例1和实施例2，玉米-豆角-冬小麦轮作系统的投入主要包括种子、化肥、机械种植和收割以及灌溉等费用。根据当地的平均水平，以上项目造成该轮作系统的平均投入为1350元/亩。豆角的种植和收割主要以人工为主，实施地点主要以小农经济为主，每家种植面积有限，都是以自己家人种植、收获和销售，并不产生对外支付的费用。同时，该系统对于土壤中氮素含量的增加有一定帮助，改善了土壤质量。

玉米-冬小麦轮作系统的投入主要包括种子、化肥、机械种植和收割以及灌溉等费用。根据当地的平均水平，以上项目造成该轮作系统的平均投入为950元/亩。该系统在春季容易造成杂草滋生，对其清除需要产生农药等额外费用，但是比例很低，不计入计算。

结合表1和表2，玉米-豆角-冬小麦轮作系统的平均投入为1350元/亩，平价产出为6722.6元/亩，平均收益为5372.6元/亩。玉米-冬小麦轮作系统的平均投入为950元/亩，平价产出为1974.8元/亩，平均收益为1024.8元/亩。玉米-豆角-冬小麦轮作系统是玉米-冬小麦轮作系统的平均收益的5.2倍。通过合理搭配作物种植时间和生长空间，玉米-豆角-冬小麦轮作系统充分利用耕地和农业气候资源，极大增加了农民的收入，促进了农业地区的脱贫致富；并改善了土壤质量，稳定了粮食产量，成为一种具有良好前景的种植系统。

表2 具体实施例的投入项统计表

以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。