摘 要:為解決增加玉米農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的問(wèn)題,本文就優(yōu)質(zhì)品種選育與精準(zhǔn)施肥管理、科學(xué)施肥與合理密植、精細(xì)化管理與資源合理利用、有機(jī)肥料與生物防治、現(xiàn)代信息技術(shù)與智能農(nóng)機(jī)設(shè)備五個(gè)方面進(jìn)行研究,以我國(guó)河北、湖北等多個(gè)省份的農(nóng)民或玉米種植機(jī)構(gòu)為例,詳細(xì)分析玉米高產(chǎn)田間種植技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:玉米;品種選育;科學(xué)施肥
2022年我國(guó)的玉米總產(chǎn)量達(dá)到2.59億噸,位居世界第二,而之所以能取得這樣的產(chǎn)量,我國(guó)的玉米高產(chǎn)田間種植技術(shù)是其中的重點(diǎn),這是一種針對(duì)玉米種植的先進(jìn)農(nóng)業(yè)技術(shù),旨在通過(guò)科學(xué)化管理和現(xiàn)代化方法,提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。這種技術(shù)綜合運(yùn)用了優(yōu)質(zhì)品種選育、精準(zhǔn)施肥、合理密植、病蟲(chóng)害綜合防控、智能化農(nóng)機(jī)設(shè)備等手段,以優(yōu)化生長(zhǎng)環(huán)境、節(jié)約資源、保護(hù)生態(tài)環(huán)境為目標(biāo),從而達(dá)到增加產(chǎn)量、提高玉米品質(zhì)、提高農(nóng)業(yè)效率和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目的。
1 優(yōu)質(zhì)品種選育與精準(zhǔn)施肥管理
1.1優(yōu)質(zhì)品種選育
優(yōu)質(zhì)品種選育能夠有效提高玉米的產(chǎn)量,改善玉米的品質(zhì),通過(guò)選育出耐逆性強(qiáng)、抗病蟲(chóng)害、生長(zhǎng)周期短、產(chǎn)量高且品質(zhì)的優(yōu)質(zhì)玉米品種,可以顯著提高農(nóng)作物的產(chǎn)量和經(jīng)濟(jì)效益。在優(yōu)質(zhì)品種選育中,首先要進(jìn)行廣泛的品種資源調(diào)查和收集,收集來(lái)自不同地區(qū)的不同類型玉米種質(zhì)資源,包括地方品種、野生種等。接著,通過(guò)對(duì)這些資源進(jìn)行篩選和鑒定,選取具有高產(chǎn)、耐逆性強(qiáng)、優(yōu)質(zhì)特點(diǎn)的親本材料。隨后,利用傳統(tǒng)雜交育種或現(xiàn)代生物技術(shù)手段,進(jìn)行親本間的雜交,得到F1代。F1代往往具有較高的雜種優(yōu)勢(shì),表現(xiàn)為產(chǎn)量高于親本,這是雜交育種的重要特點(diǎn)。然后,通過(guò)對(duì)F1代的再選和后代的連續(xù)選擇,最終選出一系列性狀優(yōu)異、穩(wěn)定遺傳的優(yōu)質(zhì)玉米品種。例如我國(guó)農(nóng)業(yè)部向全國(guó)主推的兩大優(yōu)質(zhì)玉米品種之一,屬于熟玉米雜交種的鄭單958就是優(yōu)質(zhì)品種選育的產(chǎn)物,它具有許多顯著特點(diǎn),比如適應(yīng)能力強(qiáng)、早熟、高產(chǎn)。鄭單958是我國(guó)種植面積最大的玉米,全國(guó)種植約五億畝,它幾乎在我國(guó)絕大多數(shù)地區(qū)都可以種植。鄭單958的出籽率達(dá)90%左右,春天播種僅需105天即可收獲,夏天播種僅需96天,占據(jù)我國(guó)玉米產(chǎn)出中的一大部分。再比如我國(guó)農(nóng)業(yè)部向全國(guó)主推的兩大優(yōu)質(zhì)玉米品種中的另一種,即鐵嶺先鋒種子研究有限公司選育的先玉355,它在我國(guó)的種植面積僅次于鄭單958,在遼寧、新疆等20多個(gè)省份都有種植[1]。
1.2精準(zhǔn)施肥管理
在農(nóng)田種植過(guò)程中,精準(zhǔn)施肥管理根據(jù)土壤質(zhì)量、植物需求和環(huán)境條件等因素,科學(xué)準(zhǔn)確地施用適量的肥料,以最大程度地提高作物產(chǎn)量和品質(zhì),同時(shí)盡量減少肥料的浪費(fèi)和對(duì)于環(huán)境的污染。首先,精準(zhǔn)施肥管理需要進(jìn)行土壤檢測(cè)和植物營(yíng)養(yǎng)診斷。這個(gè)過(guò)程可以借助現(xiàn)代化的農(nóng)業(yè)技術(shù)和實(shí)驗(yàn)室分析手段來(lái)實(shí)現(xiàn),需要確保施肥的準(zhǔn)確性和科學(xué)性。接著,根據(jù)土壤檢測(cè)和植物營(yíng)養(yǎng)診斷的結(jié)果,科學(xué)制定施肥方案。同時(shí),還需要考慮其他微量元素和有機(jī)肥料的使用,以確保作物在各個(gè)生長(zhǎng)階段都能獲得充足的養(yǎng)分供應(yīng)。在我國(guó)河北省的玉米種植中,農(nóng)民往往采用傳統(tǒng)的施肥方式,將肥料均勻撒在田地上。由于缺乏精準(zhǔn)的施肥管理,肥料的利用率不高,同時(shí)還會(huì)造成土壤污染。而近年來(lái),河北省的一些農(nóng)業(yè)合作社開(kāi)始采用精準(zhǔn)施肥管理技術(shù)。這些合作社首先對(duì)田地進(jìn)行土壤檢測(cè),確定土壤中各種養(yǎng)分的含量和pH值。然后,根據(jù)玉米的生長(zhǎng)階段和養(yǎng)分需求,精確測(cè)算每個(gè)地塊應(yīng)該施用的氮、磷、鉀等肥料量,并結(jié)合有機(jī)肥料的使用,制定了個(gè)性化的施肥方案。根據(jù)合作社的調(diào)查數(shù)據(jù),采用精準(zhǔn)施肥管理技術(shù)后,合作社玉米產(chǎn)量平均增加了15%以上。之前一塊田地的玉米產(chǎn)量約為每畝400kg,而在精準(zhǔn)施肥管理的應(yīng)用下,同一塊田地的產(chǎn)量達(dá)到了每畝460kg,產(chǎn)量顯著提高,且玉米的籽粒變得更加飽滿、顆粒均勻,外觀更鮮亮,口感更好。同時(shí),因?yàn)槭┓矢泳_,減少了肥料的浪費(fèi),節(jié)約了種植的成本。
2 科學(xué)施肥與合理密植
2.1科學(xué)施肥
科學(xué)施肥通過(guò)合理施用肥料,確保作物在生長(zhǎng)過(guò)程中得到充足的營(yíng)養(yǎng),從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)。在我國(guó),有許多農(nóng)民和農(nóng)業(yè)專家采用科學(xué)施肥來(lái)提高玉米產(chǎn)量和品質(zhì)。以湖北省的玉米高產(chǎn)種植為例,在過(guò)去,當(dāng)?shù)剞r(nóng)民使用傳統(tǒng)的施肥方法,產(chǎn)量和品質(zhì)一直沒(méi)有變化。然而,在當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站推廣的玉米高產(chǎn)田間種植技術(shù)后,他們決定嘗試科學(xué)施肥。種植前首先進(jìn)行了土壤檢測(cè),他們委托專業(yè)機(jī)構(gòu)對(duì)土壤進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)土壤的各項(xiàng)養(yǎng)分含量較低,而pH值中性偏酸,在6.0~7.0之間,他們經(jīng)過(guò)考慮后決定施用化學(xué)肥。根據(jù)土壤檢測(cè)結(jié)果,他們適量施用有機(jī)肥,氮、磷、鉀等化肥,其中氮肥在苗期施用較多,以促進(jìn)植株生長(zhǎng);磷肥和鉀肥在抽穗期施用較多,有利于籽粒的形成和充實(shí)。他們還嘗試使用秸稈覆蓋和有機(jī)肥料覆蓋的方法,不僅能減少水分蒸發(fā)和土壤侵蝕,還能逐步釋放養(yǎng)分,延長(zhǎng)肥料的供應(yīng)時(shí)間。通過(guò)科學(xué)施肥方法的應(yīng)用,當(dāng)?shù)氐挠衩桩a(chǎn)量和品質(zhì)取得了明顯提高。在前幾年的傳統(tǒng)施肥方式下,他們的玉米產(chǎn)量約為每畝500kg,而在應(yīng)用科學(xué)施肥方法后,玉米產(chǎn)量顯著增加,達(dá)到每畝700kg以上,產(chǎn)量提升了40%以上。同時(shí),玉米的籽粒充實(shí)度更高,顆粒飽滿,品質(zhì)得到了市場(chǎng)的一致好評(píng)[2]。
2.2合理密植
合理密植是指根據(jù)玉米品種和生長(zhǎng)條件,合理安排植株間距,使植株之間的距離適中,從而充分利用土地資源,最大限度地增加產(chǎn)量。在我國(guó),湖北省武漢市黃陂區(qū)的玉米種植是一個(gè)典型的案例。在該地區(qū),農(nóng)業(yè)科技人員采用了合理密植技術(shù),以提高玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。過(guò)去該地區(qū)傳統(tǒng)的玉米種植方式為一株玉米植株距離下一株植株50cm,而在采用合理密植技術(shù)后,植株之間的距離減少到30cm,從而增加了植株密度。通過(guò)合理密植,更多的植株被種植在同一塊土地上,土壤養(yǎng)分和水分的利用更加高效。其次,植株之間較近的距離有助于形成較為封閉的植被群,減少了雜草的生長(zhǎng),有效減少了雜草與玉米之間的競(jìng)爭(zhēng),保證了玉米植株的健康生長(zhǎng)。與傳統(tǒng)種植方式對(duì)比,在使用合理密植技術(shù)的玉米田地中,每畝產(chǎn)量平均提高了10%以上,而且由于植株生長(zhǎng)較為均勻,玉米的品質(zhì)也得到了明顯提升。與此同時(shí),由于密植減少了雜草的生長(zhǎng),農(nóng)民節(jié)省了約20%的除草成本。
3 精細(xì)化管理與資源合理利用
3.1精細(xì)化管理
精細(xì)化管理是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,通過(guò)科學(xué)技術(shù)手段和現(xiàn)代化管理方法,對(duì)農(nóng)作物的生長(zhǎng)環(huán)境、施肥、灌溉、病蟲(chóng)害防控等進(jìn)行精確、細(xì)致、個(gè)性化的管理。在精細(xì)化管理中,首先要對(duì)土壤進(jìn)行測(cè)試,了解土壤的養(yǎng)分含量和pH值等情況。根據(jù)測(cè)試結(jié)果,精確控制施肥量和類型,通過(guò)現(xiàn)代化的氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溫度、濕度、光照等環(huán)境因素,利用土壤水分傳感器等技術(shù),對(duì)土壤水分進(jìn)行監(jiān)測(cè)和調(diào)控,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)灌溉,采用現(xiàn)代生物技術(shù)和無(wú)人機(jī)等技術(shù),實(shí)施精準(zhǔn)噴灑農(nóng)藥,有針對(duì)性地控制病蟲(chóng)害。在我國(guó),精細(xì)化管理在玉米高產(chǎn)田間種植技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。以河北省為例,該省是我國(guó)重要的玉米種植區(qū)之一。在試驗(yàn)區(qū),農(nóng)民采用了土壤測(cè)試與施肥調(diào)控技術(shù),根據(jù)土壤養(yǎng)分含量為玉米科學(xué)施肥,同時(shí)利用氣象監(jiān)測(cè)設(shè)備對(duì)生長(zhǎng)環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),調(diào)整灌溉和通風(fēng)等措施。在病蟲(chóng)害綜合防控方面,利用無(wú)人機(jī)對(duì)玉米田進(jìn)行巡查,并精準(zhǔn)噴灑農(nóng)藥,減少農(nóng)藥的使用量。試驗(yàn)結(jié)果顯示,與傳統(tǒng)種植方式相比,采用精細(xì)化管理技術(shù)的玉米產(chǎn)量由每畝500kg提高至每畝600kg,而農(nóng)藥使用量減少了約四分之一,水資源利用效率提高了20%。同時(shí),玉米的品質(zhì)也得到了顯著改善,均勻度更高,口感更佳,使得農(nóng)民獲得了更好的經(jīng)濟(jì)效益[3]。
3.2資源合理利用
資源合理利用是指在玉米高產(chǎn)田間種植技術(shù)的應(yīng)用過(guò)程中,科學(xué)有效地利用土地、水資源、肥料和勞動(dòng)力等資源,以降低成本,提高產(chǎn)量和效益,同時(shí)減少對(duì)環(huán)境的影響,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。在我國(guó),節(jié)水灌溉技術(shù)是近年來(lái)推廣應(yīng)用的一項(xiàng)重要措施,以提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率和資源利用效率。傳統(tǒng)的灌溉方式中,許多農(nóng)戶采用傳統(tǒng)的洪灌和滴灌方式,導(dǎo)致水資源浪費(fèi),同時(shí)影響土壤水分均衡,不利于玉米的生長(zhǎng)。而采用節(jié)水灌溉技術(shù),如微噴灌,可以將水直接輸送到植株根區(qū),減少水分蒸發(fā)和流失,最大限度地利用水資源。據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,使用滴灌技術(shù)相比傳統(tǒng)灌溉方式,每畝節(jié)水可達(dá)30%以上。在玉米種植中,河北省張家口市的一家農(nóng)民合作社引入滴灌技術(shù)。在這個(gè)合作社,農(nóng)民采用滴灌技術(shù)灌溉玉米田,通過(guò)精確測(cè)算土壤水分需求,合理控制灌溉量,取得了顯著的成效。通過(guò)應(yīng)用滴灌技術(shù),該農(nóng)民合作社的玉米產(chǎn)量得到大幅提高,平均畝產(chǎn)增加了15%以上。
4 有機(jī)肥料與生物防治
4.1有機(jī)肥料
有機(jī)肥料是一種來(lái)源于植物、動(dòng)物等有機(jī)物的天然肥料,可以提供植物所需的多種營(yíng)養(yǎng)元素,同時(shí)改善土壤結(jié)構(gòu)和增加土壤的肥力。相比化學(xué)肥料,有機(jī)肥料具有環(huán)保、持久、改良土壤等優(yōu)勢(shì),近年來(lái)在我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。有機(jī)肥料主要來(lái)自農(nóng)業(yè)廢棄物、城市生活垃圾、農(nóng)作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖糞便等,經(jīng)過(guò)堆肥或腐熟處理后得到。其主要成分包括有機(jī)質(zhì)及多種微量元素(如N、P、K等)。有機(jī)肥料富含有機(jī)質(zhì),可以改善土壤結(jié)構(gòu),增強(qiáng)土壤保水保肥能力,提高土壤的通氣性和持水性,有助于提高土壤的肥力和生物活性。同時(shí),有機(jī)肥料中含有豐富的微生物和有機(jī)物質(zhì),有助于提高植物對(duì)養(yǎng)分的吸收利用效率,促進(jìn)植物生長(zhǎng),增加產(chǎn)量和品質(zhì)。有機(jī)肥料可以直接施用于種植區(qū)域,也可以與化學(xué)肥料混合使用,實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分的全面供應(yīng)。有機(jī)肥料的應(yīng)用可以減少對(duì)化學(xué)肥料的依賴,降低農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的化學(xué)污染,有助于保護(hù)土壤和水資源,減少溫室氣體排放。在我國(guó)江蘇省徐州市,玉米種植合作社實(shí)施了有機(jī)肥料的推廣應(yīng)用項(xiàng)目。該合作社采用農(nóng)作物秸稈、畜禽養(yǎng)殖糞便等廢棄物資源,進(jìn)行堆肥處理,制成有機(jī)肥料,在使用有機(jī)肥料后,玉米的平均畝產(chǎn)量從傳統(tǒng)施用化學(xué)肥料的350kg提高到500kg,產(chǎn)量增加了近一半。同時(shí),由于使用了有機(jī)肥料,該地區(qū)土壤的有機(jī)質(zhì)含量逐年增加,土壤結(jié)構(gòu)得到改良,土壤肥力不斷提升[4]。
4.2生物防治
生物防治是通過(guò)利用自然界中的天敵、病原體等生物因子,控制和減輕農(nóng)作物的病蟲(chóng)害,從而減少對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的依賴,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的效率和品質(zhì)。其原理是利用一種或多種天敵或有益生物,以捕食、寄生、寄主病原體感染等方式,對(duì)農(nóng)作物病蟲(chóng)害進(jìn)行有效的控制。它可以調(diào)節(jié)農(nóng)作物病蟲(chóng)害的種群密度,從而降低病蟲(chóng)害對(duì)農(nóng)作物的危害程度,實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展。在湖南省岳陽(yáng)市,農(nóng)民合作社采用了生物防治技術(shù)來(lái)控制玉米田的害蟲(chóng)——玉米螟。合作社選擇了一種寄生蜂——小黑蜂,它是玉米螟的天敵。小黑蜂能夠寄生在玉米螟的卵上,從而阻止螟蟲(chóng)幼蟲(chóng)孵化,從源頭控制害蟲(chóng)種群。通過(guò)引入小黑蜂,在僅僅一年的時(shí)間后,玉米螟幾乎被徹底清除。
5 現(xiàn)代信息技術(shù)與智能農(nóng)機(jī)設(shè)備
5.1現(xiàn)代信息技術(shù)
現(xiàn)代信息技術(shù)包括物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)分析等,這些技術(shù)的應(yīng)用使得農(nóng)業(yè)生產(chǎn)更加智能化、高效化和精準(zhǔn)化。在山東省的玉米種植基地,農(nóng)民采用了現(xiàn)代信息技術(shù)來(lái)提高玉米的生產(chǎn)效率和產(chǎn)量。通過(guò)智慧農(nóng)業(yè)的應(yīng)用,他們實(shí)現(xiàn)了精準(zhǔn)播種、智能噴灌和施肥,并運(yùn)用大數(shù)據(jù)分析來(lái)優(yōu)化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)決策。與傳統(tǒng)種植相比,他們的玉米產(chǎn)量提高了15%,而化肥的使用量減少了10%,水資源的利用效率也提高了20%。同時(shí),農(nóng)民的勞動(dòng)強(qiáng)度明顯降低,實(shí)現(xiàn)了從勞動(dòng)密集型向技術(shù)密集型的轉(zhuǎn)變。通過(guò)利用物聯(lián)網(wǎng)(IoT)技術(shù),農(nóng)民可以通過(guò)手機(jī)或電腦隨時(shí)獲取實(shí)時(shí)的田間數(shù)據(jù)。通過(guò)利用人工智能(AI)技術(shù),AI能夠自動(dòng)識(shí)別作物病蟲(chóng)害和營(yíng)養(yǎng)缺失等問(wèn)題,及時(shí)發(fā)出預(yù)警,并提供相應(yīng)的解決方案。
5.2智能農(nóng)機(jī)設(shè)備
智能農(nóng)機(jī)設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)代信息技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、人工智能等高科技手段,在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化的農(nóng)機(jī)設(shè)備。這些設(shè)備可以有效提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)效率,節(jié)省勞動(dòng)力成本,減少資源浪費(fèi)。近年來(lái),我國(guó)農(nóng)業(yè)科技不斷進(jìn)步,智能農(nóng)機(jī)設(shè)備的應(yīng)用逐漸普及。2021年5月12日,甘肅省首家玉米無(wú)人化農(nóng)場(chǎng)開(kāi)始運(yùn)作,他們集成了多種無(wú)人化技術(shù)用于玉米田間種植。無(wú)人化農(nóng)場(chǎng)具有先進(jìn)的導(dǎo)航系統(tǒng)、傳感器和人工智能技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)播種、智能施肥和自動(dòng)駕駛等功能。智能播種可以自動(dòng)調(diào)整播種深度和間距,確保種子的合理布局,減少種子的浪費(fèi)。據(jù)統(tǒng)計(jì),與傳統(tǒng)播種相比,種子的使用量減少了20%,每畝節(jié)約種子成本約200元。智能播種配備了土壤養(yǎng)分檢測(cè)傳感器,能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)土壤中的養(yǎng)分含量。通過(guò)智能算法分析,確定合理的施肥方案,有效利用化肥,減少施肥過(guò)量的情況。而且傳統(tǒng)玉米播種需要大量人工,每畝土地需要投入8~10h。而引入智能播種機(jī)器人后,每畝土地只需2~3h,效率提高了近70%[5]。
通過(guò)優(yōu)質(zhì)品種選育、精準(zhǔn)施肥管理、合理密植等技術(shù)的運(yùn)用,我們實(shí)現(xiàn)了玉米產(chǎn)量和品質(zhì)的顯著提升。這不僅提高了農(nóng)民的收益和農(nóng)產(chǎn)品供給量,而且有助于資源節(jié)約和環(huán)境保護(hù)。然而,我們還需要進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)推廣和培訓(xùn),確保廣大農(nóng)民能有效掌握并應(yīng)用這些高產(chǎn)種植技術(shù),推動(dòng)我國(guó)玉米產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展,為糧食安全和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。
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