一种小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法

摘要

本发明公开了一种小麦‑玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法，第一至三年实施免耕加秸秆残茬覆盖，即采用尽可能少的扰动土壤的前提下小麦播种采用免耕施肥播种机进行一次性播种，肥料尽可能用颗粒状复合肥，不易堵塞；第四年玉米收获后用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀覆盖于地表，然后进行深翻耕20~25cm，以后每隔四年重复实施此项操作步骤。水分利用效率和周年产量均优于传统耕种模式。

说明书

技术领域

本发明涉及农作物栽培技术领域，具体涉及一种小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法。

背景技术

过去农业生产讲究精耕细作，这无疑是一种优良的传统耕作方法。然而，这种方法也有不少缺点。首先，耕作次数较多，耕作成本较高，作物播种前先处理上季作物秸秆，施肥（多为人工），然后进行翻耕耙耱，最后再进行播种，对于劳动力投入较多，播前整地时间较长。其次，土壤翻耕后虽然变得疏松，但土壤表层水分散失较快，土壤呼吸增强，土壤碳氮损失较大，第三、翻耕后土壤表面呈裸露状态，风蚀增加，对于坡耕地土壤因水蚀形成的土壤流失会成倍增加据测定，在略有坡度的土地中，免耕比起翻耕来，土壤水土流失可减少80%以上。免耕农田因表有秸秆覆盖，可有效降低强降水对地表的冲刷，提高降水的入渗率及降水的利用率，同时可减少土壤蒸散水分损失，对于提高作物的水分利用效率及产量是非常有利的。

目前免耕技术越来越受到人们的重视，一方面是其可有效减少农田的机械作业与人工作业成本，增加种植的收益，另一方面可有效的降低土壤侵蚀，减少土壤碳排放，有着显著生态环保效益，第三方面免耕播种通过秸秆覆盖还田，能够改良土壤结构增肥土壤地力，提高作物水分利用效率及作物产量。具体操作步骤：前茬作物收获后（收获时）进行灭茬，小麦（玉米）播种时用专用的免耕播种机一次完成耕作、播种、施肥作业，仅播种行的土壤进行松动（土壤扰动低于30%），未播种的地方不进行耕作。在作物出苗前或出苗后用专用除草剂防治杂草，在收获前不需要耕作（如中耕）方面的作业。

当然，免耕土地也有不足之处：

第一，免耕条件下作物秸秆处于地表，腐化程度较低，易于病虫草害的发生，需要较多的除草剂及农药进行防治，难免有污染土壤之嫌，应当选用高效低毒易分解的农药。

第二，免耕播种因地表作物秸秆量较大，对播种机械及播种技术要求较高，同时播种行混入的秸秆对作物出苗有一定影响，因此播种量要比传统播种有所增加，播种机也需要有镇压功能。

第三，免耕技术也不宜连续应用。主要原因有以下几点：（1）、小麦玉米一年两熟种植模式下，作物秸秆还田量较大，且腐化程度低，病虫的生活环境未破坏，更会使病菌、虫卵数量积累，病虫害发生较翻耕田有所增加，农药成本有所增加。（2）、因为连年没有深耕，表层土壤容重较高，地表又有秸秆覆盖，不易接受阳光，耕作地温较低，小麦苗期生长较慢，冬前分蘖较少。

发明内容

本发明的目的是为解决上述技术问题的不足，提供了一种小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法，三免一翻轮耕种植方法包括以下步骤：

（1）第一轮作期：9-10月份至次年5-6月份，采用小麦免耕播种加玉米秸秆残茬覆盖：夏玉米收获后冬小麦播种前，用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀覆盖于地表，冬小麦播种采用免耕施肥播种机进行一次性播种；来年冬小麦收获后夏玉米播种前，小麦收获时留茬高度不超过15cm，小麦秸秆覆盖于玉米行间；

（2）第二轮作期和第三轮作期延续第一轮作期的种植方法；

（3）第四轮作期：9-10月份夏玉米收获后用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀抛撒田间，用大型拖拉机带翻转犁进行全量秸秆翻埋还田，深翻耕，冬小麦播种作业；

（4）四年为一个轮耕周期，每隔四年重复实施操作步骤。

作为本发明小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法的进一步优化：第一轮作期中，免耕播种是施肥与播种一起完成的，肥料施在两个播种行中间，且施肥深度比播种深度深。

本发明中，小麦播种所用的肥料为复合肥，复合肥的成分为N、P

作为本发明小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法的进一步优化：，第一轮作期和第四轮作期中，玉米秸秆粉碎后的长度不超过10cm，三免一翻的翻耕作业是在玉米收获后进行的，如果秸秆长过长一方面不利于将秸秆完全翻入地中，另一方也不利于秸秆在土壤中的腐化。

作为本发明小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法的进一步优化：玉米秸秆粉碎后为3-5cm撕裂状。

作为本发明小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法的进一步优化：第四轮作期进行深翻耕20-25cm。经过三年的免耕，地表小麦玉米秸秆量较大，为保证翻耕质量，即翻耕能将秸秆全部翻入土壤中又不影响小麦的播种，需要加大翻耕的深度。通过深翻耕，可加速秸秆的腐化降低耕层容重，提高耕层土壤通气性，利用氧化作用消灭病菌及虫卵。

一年两熟为同一年度冬小麦和夏玉米收获各一次；三免一翻为在前茬夏玉米秸秆全量还田基础上，连续三年免耕，第四年在夏玉米收获后开始深翻耕，冬小麦播种作业。

本发明中，小麦收获时留茬高度不超过15cm，如果留茬过高播种机播种时易带出秸秆，造成堵塞，同时留茬过高影响玉米苗生长，玉米苗长的细高，对于形成壮苗不利。

本发明的第一至三年实施免耕加秸秆残茬覆盖，即采用尽可能少的扰动土壤的前提下小麦播种采用免耕施肥播种机进行一次性播种，肥料尽可能用颗粒状复合肥，不易堵塞；第四年玉米收获后用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀覆盖于地表，秸秆长度不超过10厘米。然后进行深翻耕20-25cm，以后每隔四年重复实施操作步骤。通过14年的长期定位试验研究结果表明，小麦水分利用效率平均提高达10.9%；玉米水分利用效率平均提高达32.1%；小麦-玉米周年水分利用效率平均提高达20.7%。小麦平均增产达20.1%，玉米平均增产达32.2%，小麦-玉米周年产量平均增产达20.3%。

附图说明

图1为2015—2021年夏玉米和冬小麦生育期的降雨量；

图2为轮耕模式对旱地夏玉米收获期土壤容重的影响。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容并不局限于下面的实施例。

一种小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法，包括以下步骤：

（1）第一轮作期：9-10月份至次年5-6月份，采用小麦免耕播种加玉米秸秆残茬覆盖：夏玉米收获后冬小麦播种前，用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀覆盖于地表，冬小麦播种采用免耕施肥播种机进行一次性播种；来年冬小麦收获后夏玉米播种前，小麦收获时留茬高度不超过15cm，小麦秸秆覆盖于玉米行间；

（2）第二轮作期和第三轮作期延续第一轮作期的种植方法；

（3）第四轮作期：9-10月份夏玉米收获后用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀抛撒田间，用大型拖拉机带翻转犁进行全量秸秆翻埋还田，深翻耕，冬小麦播种作业；

（4）四年为一个轮耕周期，每隔四年重复实施操作步骤。

本发明的创新点在于第一至三年实施免耕加秸秆残茬覆盖，即采用尽可能少的扰动土壤的前提下小麦播种采用免耕施肥播种机进行一次性播种；第四年玉米收获后用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀覆盖于地表。

一种小麦-玉米一年两熟三免一翻轮耕种植方法，具体包括以下步骤：

（1）第一轮作期：9-10月份至次年5-6月份，采用小麦免耕播种加玉米秸秆残茬覆盖：夏玉米收获后冬小麦播种前，用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀覆盖于地表，玉米秸秆粉碎后的长度不超过10cm，优选的，玉米秸秆粉碎后为3-5cm撕裂状；冬小麦播种采用免耕施肥播种机进行一次性播种；来年冬小麦收获后夏玉米播种前，小麦收获时留茬高度不超过15cm，小麦秸秆覆盖于玉米行间；其中，免耕播种是施肥与播种一起完成的，肥料施在两个播种行中间，且施肥深度比播种深度深；所用肥料复合肥，复合肥的成分为N：P

（2）第二轮作期和第三轮作期延续第一轮作期的种植方法；

（3）第四轮作期：9-10月份夏玉米收获后用秸秆还田机将玉米秸秆进行粉碎并均匀抛撒田间，玉米秸秆粉碎后的长度不超过10cm，优选的，玉米秸秆粉碎后为3-5cm撕裂状；用大型拖拉机带翻转犁进行全量秸秆翻埋还田，深翻耕20-25cm，次年5-6月份播种作业；

（4）四年为一个轮耕周期，每隔四年重复实施此项操作步骤。

其中，一年两熟为同一年度冬小麦和夏玉米收获各一次，上季作物收获后要即时种植下季作物，两季作物播种均为免耕播种，上季作物收获后即进行下季作物播种，为充分发挥秸秆覆盖的保墒作用，要求粉碎在均匀且覆盖均匀，播种时要将种子播于上季作物的行间，避免播种时带出作物带根；三免一翻为在前茬夏玉米秸秆全量还田基础上，连续三年免耕，第四年在夏玉米收获后开始深翻耕，播种。

机械收获秸秆粉碎还田技术：联合收获机收获玉米带秸秆还田粉碎装置的，秸秆切碎长度要小于10cm，以3-5cm厘米撕裂状秸秆为宜。秸秆抛撒要均匀。留茬高度小于5cm。

本发明方法的操作流程：

玉米收获（9月下旬）--秸秆还田机粉碎玉米秸秆-免耕施肥播种机播种小麦（10月上中旬）-小麦收获（5月底、6月初）-免耕施肥播种机播种玉米（6月上旬）-玉米收获（9月下旬）--秸秆还田机粉碎玉米秸秆-免耕施肥播种机播种小麦（10月上中旬）-小麦收获（5月底、6月初）-免耕施肥播种机播种玉米（6月上旬）-玉米收获（9月下旬）----秸秆还田机粉碎玉米秸秆-免耕施肥播种机播种小麦（10月上中旬）-小麦收获（5月底、6月初）-免耕施肥播种机播种玉米（6月上旬）-玉米收获（9月下旬）----秸秆还田机粉碎玉米秸秆-翻耕-播种小麦（10月上中旬）-小麦收获（5月底、6月初）-免耕施肥播种机播种玉米（6月上旬）-玉米收获（9月下旬）----秸秆还田机粉碎玉米秸秆-免耕施肥播种机播种小麦（10月上中旬）。

以下实施例中的试验条件：

试验地位于黄土高原东南边缘的河南省洛阳农林科学院（34°37′12″N，112°27′36″E），海拔130 m。试验地属典型的温带半湿润偏旱季风气候，年平均气温14.6°Ｃ，平均干旱频率＞40%，干燥度＞1.3，无霜期200—219天。年平均降水量为549 mm，年平均蒸发量1870 mm。一年两熟或两年三熟为主要的种植制度。供试土壤为褐土，耕层土壤田间持水量为27%，土壤容重为1.53 g·cm

试验设计和田间管理：试验始于2004年10月，采用随机区组设计，共2个处理，分别为：

（1）实施例

3SNAN，三免一耕：玉米和小麦季均进行免耕和秸秆覆盖，小麦秸秆覆盖玉米行间，在拔节期追施尿素300 kg·hm

（2）对比例

CK，传统耕作：夏秋均翻耕，翻耕深度为20~25cm，秸秆不还田，施肥管理同3SNAN。小区面积16 m

土壤容重：于2020年玉米收获期，利用挖剖面取样法用环刀取0—5cm、5—10cm、10—20 cm、20—40 cm土层土壤，于105℃烘至恒重，称量并计算土壤容重。

式中D为土壤容重（g·cm

土壤水分：分别在玉米和小麦收获后的3—5天，利用直径4 cm土钻，从每个小区采集0—200 cm土层土样，每20 cm为一土层，取50 g±5 g鲜土，于105 ℃烘至恒重并称量，计算含水量。按照黄明等描述的方法计算0—200 cm土层土壤贮水量和作物生育期耗水量。

式中，

式中，ET为作物生育期耗水量（mm）；P为作物生长期总降雨量（mm）；R为径流量（mm）；U为地下水补给量（mm）；F为深层渗漏量（mm）；

土壤养分：在2020和2021年玉米和小麦收获期，用直径4 cm的土钻在每个小区采集0—5 cm、5—10 cm、10—20 cm、20—40cm土层土壤，每个小区采集3个样点，同层混合均匀后留取300 g左右，迅速装入预先标记好的塑料袋并系紧袋口，带回实验室自然风干，并分别研磨过1mm，0.15 mm土筛，保存，待测。土壤养分含量参照鲍士旦的方法测定：有机质含量采用重铬酸钾外加热法，全氮含量采用凯氏定氮法，速效磷含量采用钼锑抗比色法，速效钾含量采用火焰光度计法。

土壤酶：土壤样品采集与处理方法同上。土壤脲酶活性采用苯酚钠—次氯酸钠比色法测定，土壤蔗糖酶活性采用3，5—二硝基水杨酸比色法测定。

土壤硝态氮：在2020和2021年小麦收获期，用直径4 cm的土钻在每个小区采取0—200cm的土壤，0—200 cm每20 cm为一层，每层土壤混合均匀后留取300 g左右，迅速装入预先标记好的塑料袋并系紧袋口，带回实验室称取5.00 g鲜土，用50 mL1mol·L

式中，NA为土壤硝态氮累积量（kg·hm

作物产量：在每季作物的收获期，人工全区收获并脱粒称重，然后换算成公顷产量。

水分利用效率：

式中，WUE为水分利用效率（kg·hm

利用Microsoft Excel 2019和DPS软件处理数据和绘图，用LSD法进行显著性检验。本发明图中，同一土层，图柱上方的不同小写字母表示处理间水平差异显著（P<0.05）。

其中，轮耕模式对旱地夏玉米收获期土壤容重的影响结果如图2所示。由图2可知，与对比例CK相比，在0~5 cm土层，实施例3SNAN在0~5 cm土层显著降低5.63%；在20~40 cm显著降低6.37%；在5~10 cm土层，3SNAN显著降低6.63%。说明长期免耕覆盖可减少对土壤的扰动次数，且由于作物秸秆混入土层，使土壤通透性增大，土壤容重与传统翻耕有所降低。长期翻耕无秸秆覆盖仅疏松表层土壤，但会形成犁底层，尤其是在20~40cm土层土壤容重增大，不利于作物根系下扎，而免耕通过不同方式降低了20~40cm土层土壤容重。

其中，下表1为轮耕模式对旱地夏玉米和冬小麦收获期土壤有机质含量的影响：

土壤有机质含量随着耕层加深呈现下降趋势。在2020年玉米收获期，与对比例CK相比，在0—5 cm土层，实施例3SNAN显著提高29.48%；在5~10 cm土层，3SNAN显著提高29.13%；在10~20 cm土层，3SNAN显著提高12.90%；在2020~2021年小麦收获期，与CK相比，在0~5 cm、10~20 cm和20~40 cm土层，增幅为：20.15%~37.16%（3SNAN）；而在5~10 cm土层，3SNAN显著提高37.16%。结果表明，3SSAN在0~40cm土层的土壤有机质含量相比传统轮耕模式有不同程度的增加。

其中，下表2为轮耕模式对旱地夏玉米和冬小麦收获期土壤全氮含量的影响：

由表2可知，在2020年玉米收获期，在0~40 cm土层中的土壤全氮含量最高。与CK相比，增幅为：29.02%~94.97%、18.90%~35.39%。在2020~2021年小麦收获期，与CK相比， 3SNAN在0~5 cm土层显著提高25.74%，在5~10 cm土层显著提高20.09%，在10~20 cm土层显著提高13.93%，在20~40 cm土层显著提高14.10%；结果表明，3SNAN能有效0-40cm土层的土壤全氮含量。

其中，下表3为轮耕模式对旱地夏玉米和冬小麦收获期土壤速效磷含量的影响：

从表3可以看出，在2021年玉米收获期，与CK相比，3SNAN在20~40 cm土层显著提高39.35%。结果表明，免耕有助于提高0~40 cm土层的土壤速效磷含量。

其中，下表4为轮耕模式对旱地夏玉米和冬小麦收获期土壤速效钾含量的影响：

从表4可以看出，0-40cm土层的土壤速效钾含量显著提高。在2020年玉米收获期，与CK相比，3SNAN轮耕模式在5~10 cm显著提高，增幅为147.06%；3SNAN在10~20 cm土层显著提高72.34%。在2020~2021年小麦收获期，与CK相比，3SNAN轮耕模式在0~5 cm土层显著提高42.27%；在5~10 cm土层显著提高33.70%；而在10 cm以下土层，3SNAN在10~20 cm显著提高21.35%。

其中，下表5为轮耕模式对旱地夏玉米—冬小麦产量的影响：

从表5可以看出，轮耕模式对旱地夏玉米—冬小麦轮作体系作物产量有显著的调控效应。在夏玉米季，与CK相比，3SSAN 5年的产量显著增加12.38%—60.66%，5年平均产量增加20.18%。这说明轮耕较传统翻耕相比对夏玉米有显著的增产作用。在冬小麦季，与CK相比，3SSAN轮耕模式在2015—2021年均有显著的增产作用，增幅为11.17%—109.95%，平均增产24.99%。周年产量5年平均增产26.98%。

其中，下表6为轮耕模式对旱地玉麦轮作体系水分利用效率的影响：

从表6可得，不同轮耕模式对旱地玉麦轮作体系水分利用效率的调控效应因作物和年型而异。在玉米季，与CK相比，除3SNAN在2018年无变化外，在2015—2020年的水分利用效率均显著提高，增幅为10.68%—226.89%、11.63%—84.95%，5年平均增加48.01%、20.18%，表明免耕均能有显著提高夏玉米季的水分利用效率。

在小麦季，与CK相比，3SNAN在2015—2016、2017—2018、2018—2019、2019—2020显著提高34.72%、27.41%、81.41%、17.71%，3SNAN轮耕模式5年平均显著提高25.08%。从周年来看，3SNAN轮耕方式较CK显著提高，5年平均提高24.70%。

而且，通过长达14年的长期定位试验研究结果表明：小麦水分利用效率平均提高能够达10.9%；玉米水分利用效率平均提高能够达32.1%；小麦-玉米周年水分利用效率平均提高能够达20.7%。小麦平均增产能够达20.1%，玉米平均增产能够达32.2%，小麦-玉米周年产量平均增产能够达20.3%。