許源源王偉妮郭晨劉俊梅孫霞廖世鵬魯劍巍

(1.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，湖北 武漢 430070；2.鄂爾多斯市農(nóng)牧業(yè)生態(tài)與資源保護(hù)中心，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 017001；3.內(nèi)蒙古自治區(qū)農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010031)

玉米是我國3大主糧之一，2020年我國玉米播種面積4126.40萬hm2，玉米產(chǎn)量達(dá)26066.50萬t，占我國糧食總產(chǎn)量的38.93%。河套地區(qū)是我國重要的商品糧基地，玉米是該地區(qū)主要糧食作物，提高玉米產(chǎn)量對(duì)于保持糧食豐產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、保障國家糧食安全具有重要意義。

目前，制約玉米產(chǎn)量的限制因素有極端天氣頻發(fā)、品種繁雜、播種質(zhì)量差、土壤障礙、施肥不合理、技術(shù)推廣體系不健全等問題，國內(nèi)外對(duì)此已有較多的研究，并提出了相應(yīng)的措施。前人對(duì)河套地區(qū)春玉米苗期的光溫條件[1]、氣象條件對(duì)玉米生長(zhǎng)和產(chǎn)量的影響[2，3]、施肥措施對(duì)玉米產(chǎn)量的影響[4]、覆膜時(shí)期及施氮量對(duì)玉米產(chǎn)量的影響[5]等均有一些研究，但關(guān)于河套地區(qū)春玉米限制因素及產(chǎn)量提升技術(shù)的研究仍然相對(duì)較少。本文通過對(duì)河套地區(qū)春玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，并根據(jù)文獻(xiàn)針對(duì)春玉米生產(chǎn)的氣候條件、品種資源、栽培管理措施、土壤、施肥、病蟲害防治等存在的問題進(jìn)行了分析總結(jié)，同時(shí)提出了實(shí)現(xiàn)春玉米高產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)建議，以期為推進(jìn)河套地區(qū)春玉米持續(xù)增產(chǎn)提供指導(dǎo)。

1 河套地區(qū)春玉米生產(chǎn)現(xiàn)狀

河套地區(qū)是黃河中上游兩岸的平原、高原地區(qū)，屬溫帶大陸性氣候，農(nóng)業(yè)文明歷史悠久，是我國重要的商品糧基地。廣義上講，河套地區(qū)一般指橫跨內(nèi)蒙古巴彥淖爾盟、包頭市、鄂爾多斯市的黃灌區(qū)，該地區(qū)地勢(shì)平坦，便于大面積機(jī)械化種植，具有豐富的黃河水資源，灌溉便利，適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)。如表1所示，在2018—2020年，內(nèi)蒙古河套地區(qū)玉米種植面積逐年增長(zhǎng)，單產(chǎn)不斷提高，總產(chǎn)量也在穩(wěn)步上升。該地區(qū)整體光溫資源豐富，但單產(chǎn)仍然不高，區(qū)域內(nèi)產(chǎn)量差異大，如與赤峰市松山區(qū)2009年的玉米單產(chǎn)15031.50kg·hm-2相比差距很大[6]，尤其是區(qū)域內(nèi)的鄂爾多斯市和包頭市玉米單產(chǎn)具有巨大的上升潛力。

表1 2018—2020年內(nèi)蒙古河套地區(qū)玉米生產(chǎn)情況

2 河套地區(qū)春玉米增產(chǎn)限制因素

研究明確河套地區(qū)玉米產(chǎn)量限制因素，可以為提高春玉米產(chǎn)量提供依據(jù)。河套地區(qū)土壤鹽堿化程度高，春玉米播種時(shí)氣溫低，熱量不足，夏季高溫干旱缺水，品種繁雜，種植密度偏低，病蟲害嚴(yán)重，施肥不合理是限制春玉米產(chǎn)量的主要因素。

2.1 播種時(shí)熱量不足，夏季高溫干旱缺水

河套地區(qū)容易受冷空氣侵襲，發(fā)生低溫冷害，影響玉米的生長(zhǎng)發(fā)育。當(dāng)春玉米播種溫度<7.4℃，不利于玉米出苗[1]。當(dāng)春季低溫突然降至0℃以下時(shí)，會(huì)出現(xiàn)終霜凍，此時(shí)玉米幼苗生長(zhǎng)緩慢，抗逆性下降，容易倒伏[8]，至少需要7d時(shí)間才能恢復(fù)正常生長(zhǎng)。而當(dāng)玉米灌漿期氣溫降至0℃以下時(shí)，會(huì)出現(xiàn)初霜凍，玉米葉片最先受到影響，葉片枯黃，光合作用減弱，玉米產(chǎn)生的營養(yǎng)物質(zhì)減少，灌漿緩慢，粒重降低，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成玉米減產(chǎn)[7]。

干旱是制約內(nèi)蒙古春玉米生產(chǎn)的主要限制因素。7月中旬開始，玉米進(jìn)入抽雄吐絲期，這一時(shí)期是玉米產(chǎn)量形成的關(guān)鍵時(shí)期，同時(shí)也是玉米需水量最大的時(shí)期。此時(shí)，若降雨較少或沒有及時(shí)灌溉，會(huì)導(dǎo)致紅蜘蛛大面積爆發(fā)，造成玉米減產(chǎn)，出現(xiàn)高溫?zé)岷?，?dǎo)致玉米花粉活力降低，不利于玉米光合產(chǎn)物的積累，生殖生長(zhǎng)受阻，嚴(yán)重時(shí)玉米有可能禿頂、缺粒而影響產(chǎn)量[9]。

2.2 品種繁雜，缺少區(qū)域主推品種

品種選擇是玉米生產(chǎn)的第1步，合適的品種是玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的基礎(chǔ)。河套地區(qū)種植的玉米品種有“西蒙”“內(nèi)單”“鄭單”“先玉”“科河”“隆平”“真金”“利禾”“禾眾玉”等，種類繁多，缺少主推品種[11]。玉米品種選用不注重結(jié)合實(shí)際種植條件，一味追求高產(chǎn)品種，忽視生長(zhǎng)過程出現(xiàn)的倒伏和病蟲害問題，致使玉米減產(chǎn)[12]。在河套地區(qū)開展玉米品種適應(yīng)性評(píng)價(jià)研究，有助于了解該品種的抗逆性、抗病性、豐產(chǎn)性以及是否適宜機(jī)械化籽粒收獲，能夠確定在河套地區(qū)玉米的主推品種。河套地區(qū)鹽堿程度比較嚴(yán)重，研究耐鹽堿玉米品種對(duì)河套地區(qū)玉米發(fā)展具有重大意義。

2.3 種植密度低，播種質(zhì)量差

玉米的種植密度是影響玉米產(chǎn)量最重要的栽培因素。河套地區(qū)玉米的種植密度在6.75萬株·hm-2左右，相比其他高密度種植地區(qū)，河套地區(qū)玉米種植密度仍有很大提升空間。連彩云等[13]研究報(bào)道了在12.50萬株·hm-2種植密度下，玉米單產(chǎn)可達(dá)10697.78kg·hm-2。王楷等[14]研究發(fā)現(xiàn)，種植密度與單位面積玉米產(chǎn)量之間存在拋物線關(guān)系，單產(chǎn)隨密度的增加出現(xiàn)先增加后減少的趨勢(shì)。合理的種植密度會(huì)增加玉米各器官的氮素積累量，使玉米單株和群體都能正常生長(zhǎng)，是增產(chǎn)的有效途徑。

2.4 土壤鹽堿化程度高

河套地區(qū)鹽堿地的面積大約有43.07hm2，土壤鹽堿化是威脅玉米生產(chǎn)的重要限制條件。河套地區(qū)常年干旱少雨，母質(zhì)含鹽量高，大水漫灌等粗放的管理措施會(huì)導(dǎo)致地下水位升高，鹽分向上層移動(dòng)，使土壤結(jié)構(gòu)性變差，加劇土壤鹽堿化程度[10]。土壤鹽堿化造成土壤質(zhì)地黏重，通氣透水性能變差，土壤有機(jī)質(zhì)含量和土壤質(zhì)量下降，耕層變淺，致使玉米生長(zhǎng)受到阻礙。河套地區(qū)年平均降水量在150～200mm，年平均蒸發(fā)量在2000～2400mm，蒸發(fā)量是降雨量的數(shù)十倍，降雨會(huì)導(dǎo)致鹽堿地出現(xiàn)返鹽板結(jié)，影響玉米正常出苗。

2.5 施肥不科學(xué)

合理施肥是提高河套地區(qū)玉米生產(chǎn)水平的重要措施。河套地區(qū)農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)手段落后，種植戶主要依靠傳統(tǒng)經(jīng)驗(yàn)施肥，在生產(chǎn)中普遍存在盲目施肥、不合理施肥、增肥不增產(chǎn)的現(xiàn)象。種植戶不合理施肥行為主要表現(xiàn)在：氮磷鉀比例失調(diào)，鉀肥少施或者不施；施肥方法不科學(xué)，追肥時(shí)只是表撒施，施肥深度過淺，導(dǎo)致肥料流失，肥料利用率降低；忽視微量元素肥料，通過尋訪得知很多種植戶都不知道玉米要施鋅肥；大量秸稈資源和農(nóng)家肥沒有得到利用[15]。

河套地區(qū)秸稈還田技術(shù)和施用有機(jī)肥技術(shù)并沒有在全區(qū)推廣開來，種植戶對(duì)這2項(xiàng)技術(shù)不重視。玉米秸稈中含有氮、磷、鉀及少量微量元素，將秸稈還入土壤不僅會(huì)增加有機(jī)質(zhì)含量，提高土壤肥力，加強(qiáng)微生物活動(dòng)，促進(jìn)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，還能改善土壤理化性狀[16]，提高土壤保水、保肥、供肥的能力。秸稈還田可減少化肥使用量，是彌補(bǔ)化肥長(zhǎng)期施用缺陷的有效途徑。有機(jī)肥可提供玉米生長(zhǎng)所需要的養(yǎng)分，有機(jī)肥料所含的養(yǎng)分多以有機(jī)態(tài)形式存在，通過微生物分解轉(zhuǎn)變成為玉米可吸收利用的形態(tài)，養(yǎng)分緩慢釋放，長(zhǎng)久供應(yīng)玉米生長(zhǎng)[17]。

2.6 病蟲害頻繁

河套地區(qū)玉米常見的病蟲害有紅蜘蛛、粘蟲、玉米螟、地老虎[18]。玉米紅蜘蛛是玉米生產(chǎn)中的暴發(fā)性害蟲之一，在河套地區(qū)每年均有不同程度地發(fā)生，特別是進(jìn)入7月后，持續(xù)出現(xiàn)的高溫、干旱，為紅蜘蛛的發(fā)生提供有利條件。紅蜘蛛經(jīng)常聚集起來吸食玉米葉片的汁液，致使玉米干枯，空穗率明顯提高，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成減產(chǎn)。近年來，隨著氣候變化，玉米紅蜘蛛危害呈逐年加重趨勢(shì)，嚴(yán)重威脅玉米生產(chǎn)安全。其中，單株玉米上的紅蜘蛛就能達(dá)到上千只。玉米螟的幼蟲會(huì)進(jìn)入玉米莖稈內(nèi)或者進(jìn)入玉米果穗內(nèi)，破壞植物體內(nèi)養(yǎng)分和水分的輸送，致使莖稈折斷，造成玉米減產(chǎn)。粘蟲和地老虎會(huì)咬斷玉米幼苗的根部，造成玉米缺苗[19]。

3 河套地區(qū)春玉米產(chǎn)量提升關(guān)鍵技術(shù)

玉米的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)不是一蹴而就的，單靠某一因素不足以實(shí)現(xiàn)玉米高產(chǎn)，高產(chǎn)往往是多種因素綜合作用的結(jié)果。趙曉宇等[20]發(fā)現(xiàn)，河套地區(qū)采取“深松+翻耕+秸稈還田”模式，可增加玉米的干物質(zhì)積累量，提高玉米葉面積指數(shù)，從而提高玉米產(chǎn)量。靳亞紅等[22]研究表明，咸淡交替灌溉模式下，實(shí)行上膜下秸技術(shù)能有效控制耕層土壤鹽分含量，增加玉米產(chǎn)量。有機(jī)肥與秸稈還田加化肥的配合施用，不僅可以培肥土壤，對(duì)河套地區(qū)鹽堿地有一定改良效果，還可以使作物高產(chǎn)[23]。因此，本文在研究高產(chǎn)栽培技術(shù)時(shí)，應(yīng)充分考慮如何將多種因素綜合起來以達(dá)到產(chǎn)量最大化的目的。

3.1 因地制宜選擇優(yōu)良玉米品種

河套地區(qū)玉米的生育期在120d左右，種植應(yīng)選擇安全成熟品種。針對(duì)河套地區(qū)容易遭受低溫冷害、干旱脅迫和病蟲害脅迫的情況，選擇抗逆性強(qiáng)、抗病性強(qiáng)和抗鹽堿能力強(qiáng)的玉米品種，提高玉米單產(chǎn)[11]。機(jī)械粒收玉米品種選育是未來玉米品種研究的重點(diǎn)方向。機(jī)械直收籽粒技術(shù)擺脫傳統(tǒng)過程中的晾曬、脫粒環(huán)節(jié)，集摘穗與脫粒一體化，大幅提高農(nóng)事生產(chǎn)效率。在河套地區(qū)選擇適宜機(jī)械粒收品種，可提高勞動(dòng)效率，增加種植戶收益。河套地區(qū)玉米品種選擇應(yīng)充分考慮氣候[24]、病蟲害、機(jī)械化等因素，篩選并確定主推玉米品種。

3.2 適當(dāng)提高種植密度

合理密植是提高玉米產(chǎn)量的重要途徑。種植密度過大，會(huì)通過增加玉米群體的光合作用面積來提高產(chǎn)量，過大的種植密度會(huì)降低玉米單株的光合作用，降低穗粒數(shù)，從而限制玉米的產(chǎn)量[25]。種植密度過小，單株玉米光合作用增強(qiáng)，但單位面積的穗數(shù)會(huì)減少，玉米整體產(chǎn)量下降[26]。合理的種植密度使光溫資源得到有效利用，增加群體生產(chǎn)潛力，提高玉米整體產(chǎn)量。增加玉米種植密度，再配合相應(yīng)的栽培技術(shù)，可提高河套地區(qū)玉米的單產(chǎn)水平。在玉米種植過程中，要根據(jù)種植的品種、土壤條件和是否機(jī)械化收割選擇合適的種植密度，保證玉米植株之間的距離，使每株玉米都能得到通風(fēng)與透光，加強(qiáng)植株的抗倒伏能力。研究河套地區(qū)玉米的種植密度對(duì)指導(dǎo)玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)具有重大意義。

3.3 采用地膜覆蓋技術(shù)

河套地區(qū)屬于干旱半干旱區(qū)域，地膜覆蓋被認(rèn)為是一種提高旱地作物生產(chǎn)力的重要途徑[27]。通過地膜覆蓋可有效減少河套地區(qū)土壤表層水分蒸發(fā)，增加土壤貯水量，抗旱保墑，保障玉米生產(chǎn)所需要的水分。地膜覆蓋可以增溫保墑，使土壤溫度升高，為玉米出苗提供合適的溫度條件，避免春季玉米播種時(shí)的低溫冷害[28]。采用地膜覆蓋方式種植玉米還能有效控制土壤鹽分，增加玉米耐鹽性，為玉米高產(chǎn)提供適宜環(huán)境[29]。河套地區(qū)采用覆膜方式，可充分協(xié)調(diào)土壤水、氣、熱的關(guān)系，促進(jìn)玉米根系生長(zhǎng)，提高水分利用效率，從而提高玉米單產(chǎn)。但是目前，河套地區(qū)地膜回收利用率較低，對(duì)環(huán)境存在污染，可降解地膜是未來該地區(qū)地膜發(fā)展的重點(diǎn)方向。

3.4 科學(xué)合理施肥

“有收無收在于水，多收少收在于肥”，玉米的增產(chǎn)離不開肥料的施用。在河套地區(qū)推廣測(cè)土配方施肥技術(shù)，由專業(yè)人員取樣調(diào)查當(dāng)?shù)赝寥鲤B(yǎng)分狀況，根據(jù)玉米的需肥規(guī)律，進(jìn)行精準(zhǔn)施肥，制定符合生產(chǎn)的施肥方案。施基肥時(shí)，將充分腐熟的農(nóng)家肥施入土壤，在配合施用適量的化肥，注意控制氮肥用量，不能一次性全部施入氮肥，考慮微量元素肥料，按照玉米生長(zhǎng)需求增施鉀肥和鋅肥。播種時(shí)，注意肥料和種子之間的距離不少于5cm。追肥時(shí)進(jìn)行深層施肥，采用穴施，施后覆土，提高肥效。

適量施用有機(jī)肥是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的保證，可增加玉米產(chǎn)量。有機(jī)肥替代化肥是實(shí)現(xiàn)化肥零增長(zhǎng)和玉米高產(chǎn)的重要途徑。在常規(guī)施肥基礎(chǔ)上增施生物碳是提高河套地區(qū)玉米產(chǎn)量的重要措施[30]。秸稈、農(nóng)家肥、生物炭作為有機(jī)肥施用，可提高玉米產(chǎn)量。楊旸等[31]研究表明，有機(jī)肥配施化肥增產(chǎn)效果明顯高于減量施肥處理，增產(chǎn)幅度為32.4%～32.6%，說明有機(jī)無機(jī)配施對(duì)于玉米高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)是必不可少的。有機(jī)肥氮替代化肥氮可通過增加光合特性，增加氮素效率。目前，關(guān)于河套地區(qū)有機(jī)肥替代部分化肥的研究較少，有機(jī)肥替代氮肥的比例和有機(jī)無機(jī)配施的交互作用是未來河套地區(qū)研究的重點(diǎn)。

3.5 及時(shí)灌溉

河套地區(qū)位于半干旱地區(qū)，水鹽問題嚴(yán)重制約當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)業(yè)的發(fā)展。在玉米生長(zhǎng)過程中，遇到墑情不足或者干旱的天氣時(shí)，要及時(shí)灌水，補(bǔ)充玉米生長(zhǎng)需要的水分。合理的灌溉制度是實(shí)現(xiàn)河套地區(qū)玉米高產(chǎn)的有效栽培措施。膜下滴灌作為一種新型節(jié)水灌溉方式，相比傳統(tǒng)灌溉，既能節(jié)約用水，維持玉米生長(zhǎng)期間需要的水分，又能增溫保墑，促進(jìn)玉米增產(chǎn)，但易引發(fā)鹽分累積[32]。而孫貫芳等[33]研究結(jié)果表明，通過生育期滴灌和非生育期洗鹽灌溉雙重調(diào)控可以控制鹽分累積，有效緩解膜下滴灌帶來的鹽漬化問題。但是目前關(guān)于滴灌的研究并沒有形成一套完整的體系，且大部分地區(qū)仍采用大水漫灌的方式進(jìn)行灌溉，合理有效的灌溉制度是河套地區(qū)未來農(nóng)業(yè)發(fā)展必須克服的重點(diǎn)難點(diǎn)。

3.6 改良鹽堿地

在河套地區(qū)開展鹽堿地改良，有利于提高土壤肥力，增加玉米產(chǎn)量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。表層摻沙作為一種傳統(tǒng)改良鹽堿地的方法，能促進(jìn)土壤水分向下移動(dòng)，提高土壤脫鹽速率，從而提高玉米單產(chǎn)。但有研究發(fā)現(xiàn)，與摻沙相比，生物炭在提升玉米產(chǎn)量效果要優(yōu)于摻沙[34]。施用有機(jī)肥可以改善土壤通透性，提高土壤的毛管孔隙度，也可以把土壤表層鹽分向下層淋洗，促進(jìn)土壤排鹽并抑制返鹽，從而降低電導(dǎo)率[35]。在鹽堿地上長(zhǎng)期施用有機(jī)肥，是促進(jìn)玉米增產(chǎn)的重要措施[4]。施用改良劑能有效降低鹽堿土含鹽量，增加土壤陽離子交換量，促進(jìn)玉米增產(chǎn)。上膜下秸技術(shù)可有效增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，防止“鹽隨水來”，有效保墑，提高作物產(chǎn)量[21]?，F(xiàn)在，關(guān)于鹽堿地改良技術(shù)已初見成效，未來在河套地區(qū)的推廣是玉米實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的必要措施。

3.7 合理耕作，加強(qiáng)田間管理

在玉米生長(zhǎng)過程中，耕作措施也發(fā)揮著重要作用。秸稈還田條件下，深松配合重耙，可增加土壤孔隙度，提升地力，改善玉米生長(zhǎng)環(huán)境[36]。深耕會(huì)降低土壤容重，增加土壤水分，有利于玉米根系下扎，給玉米生長(zhǎng)發(fā)育提供充足的養(yǎng)分。選擇合理的耕作措施，可改良土壤結(jié)構(gòu)，提高土壤肥力，增加玉米產(chǎn)量[37]。

3.8 防治病蟲害

在玉米生長(zhǎng)發(fā)育期間，尤其是玉米幼苗期間要做好病蟲害防治工作，這個(gè)時(shí)期不僅會(huì)危害玉米單株，還會(huì)造成病毒傳播，危害整塊玉米田。整體來說，采用“預(yù)防為主，綜合防治”的方針，及時(shí)做好病蟲害的防治工作。

4 總結(jié)與展望

河套地區(qū)是我國重要的黃金農(nóng)業(yè)種植帶，雨熱同季，其增產(chǎn)還有很大上升空間。河套地區(qū)現(xiàn)有的玉米種植技術(shù)有寬覆膜密植栽培技術(shù)、一穴雙株栽培技術(shù)和玉米—大豆帶狀復(fù)合種植技術(shù)。這3種技術(shù)在一定程度都能實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)，但沒有進(jìn)行大面積的推廣。目前，河套地區(qū)玉米高產(chǎn)研究主要集中在栽培管理措施和施肥方面，品種方面研究較少，高產(chǎn)研究仍有很長(zhǎng)的一段路要走。

未來，河套地區(qū)玉米的研究以品種選育、提高產(chǎn)量、提升地力、緩解土壤鹽堿化、智能化栽培為重點(diǎn)。篩選適合河套地區(qū)玉米生產(chǎn)的品種，避免越區(qū)種植，確定主推品種，再把主推品種應(yīng)用到基層。借助遙感、3S等現(xiàn)代化技術(shù)，全過程、全方位檢測(cè)玉米生長(zhǎng)的動(dòng)態(tài)變化，確定玉米的播種量、施肥量和施肥時(shí)期，以實(shí)現(xiàn)河套地區(qū)玉米的精準(zhǔn)化生產(chǎn)。緊接著，采用保護(hù)性耕作技術(shù)和新型灌溉技術(shù)，減少化肥和農(nóng)藥的施用，提高農(nóng)用地膜回收利用率，實(shí)現(xiàn)河套地區(qū)玉米的可持續(xù)生產(chǎn)。面對(duì)自然災(zāi)害，研究避災(zāi)減災(zāi)技術(shù)，確保高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)?？傊犹椎貐^(qū)高產(chǎn)玉米種植要因地制宜選擇適合品種，合理增加種植密度，多種農(nóng)藝措施相結(jié)合，發(fā)揮最大生產(chǎn)潛力。