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粮草多样化种植减施增产潜力巨大
文章来源：体系办    提交时间：2023-09-21 00:00:00.000000         

2022年中央一号文件提出了在全国大面积推广玉米-大豆间作种植模式，黄淮海平原、西南地区及西北干旱半干旱区都进行了大面积的种植，并取得了良好的效果。根据Wu et al.（2022）的推算，如果中国玉米主产区全部开展间作大豆种植模式，每年大豆的生产潜力大约为6740万吨，占我国年大豆进口量的2/3，而玉米产量依然可维持在单作的90%以上。

图1   2022年西北半干旱地区推广的玉米-大豆带状间作（王自奎拍摄于甘肃会宁）

玉米-大豆间作是我国众多传统间套作方式的一种。我国农业生产实践和农业研究历来重视作物多样化种植，强调通过间作、套种、混播、复种等种植方式达到集约用地和持续养地的目标（刘巽浩，1992；张英俊等，2013；李隆，2016）。牧草作物种植以收获茎叶等营养体为目标，对光热资源的要求没有粮食作物高，使其在种植系统中的配置更加灵活，为粮草作物多样化复合种植系统的构建提供了重要前提。下面我们列举国内外几种典型的粮草作物复合种植模式。

玉米间作及复种豆类作物。Snapp et al.（2010）为了在有限施肥条件下提高非洲地区玉米产量，在马拉维基于农户实际种植条件开展了991个作物多样化种植试验。试验处理包括单作玉米、玉米间作豆类及玉米复种豆类作物（图2）。结果表明复种豆类作物能为玉米提供大量的氮肥，玉米复种鹰嘴豆/大豆模式中玉米的产量与单作玉米相当，但产量更加稳定，变异系数由22%下降到13%，经济收益增加了近两倍。

图2 非洲马拉维地区开展的玉米-豆类作物多样化种植试验（SP rotation即为长生育期豆类作物与玉米的轮作处理，实为国内所讲的复种处理。图a为复种的鹰嘴豆/大豆混播，图b为各个处理的氮肥来源，图c为产量变异，图d为农民认可程度，图片引自Snapp et al. 2010）

豌豆黑麦草混播轮作高粱。高粱和玉米一样，需肥量很高、收获后土壤氮残留也很高，导致化肥利用率低、氮素淋溶损失量高。Frasier et al.（2017）研究发现通过与豌豆黑麦草混播草地轮作，可有效解决高粱单作种植依赖化肥、氮素利用效率低的问题。豌豆黑麦草混播草地的固氮量可达到每公顷100 公斤，轮作使高粱干物质产量增加每公顷5.1 吨，土壤氮素淋溶损失与单作相比显著降低。

华北平原苜蓿饲用玉米间作。Xu et al. (2021) 在河北衡水试验站开展了多年苜蓿饲用玉米间作试验，苜蓿为40 cm+20 cm宽窄行种植，玉米种植于苜蓿宽行中，行距60 cm（图3）。苜蓿和饲用玉米间作以后，间作玉米的产量较单作降低23%-30%，苜蓿的产量也较单作降低，但二者的加权平均产量比单作提高21%。通过合理的密度和氮肥调控，可以降低种间竞争对玉米和苜蓿的不利影响，推荐华北平原玉米-苜蓿间作系统中玉米的适宜播种密度为每公顷4500株，施氮量为每公顷120 公斤。

图3 苜蓿单作（AA）玉米单作（MM）及玉米苜蓿间作（AM）示意图（Xu et al., 2021）

青藏高原燕麦箭筈豌豆混播。燕麦是青藏高原的主要饲草类作物，与豆类饲草混播可大幅提高饲草的品质，减少施肥量。Wang et al.（2022）研究发现，燕麦-箭筈豌豆混播群体中箭筈豌豆的固氮量可达每公顷11.1-59.1 公斤，减少施肥可降低种间竞争、提高混播产量。减半施肥条件下混播群体的产量与氮肥利用效率显著高于单作燕麦，蛋白质产量比单作燕麦高出107%-145%。

黄土高原冬小麦复种燕麦、大豆和饲用油菜。黄土高原地区水热条件种植作物一熟有余、两熟不足。传统小麦连作及小麦-玉米轮作系统未能充分利用自然资源。Deng et al.（2021）和Lai et al.（2022）通过多年试验研究了黄土高原夏闲期复种饲草的途径，合理复种不会影响主粮作物播种期的土壤水分及其产量，降水不足条件下建议复种饲用大豆，雨水充沛年份建议种植燕麦和饲用油菜。

我国不同区域农业生产条件差异大，粮食作物复种、轮作、间作饲草的种植模式需要因地制宜、探索改良。粮草复合种植产草、节水、节肥潜力巨大，模式的推广将大力促进我国优质饲草稳定供应和农业绿色发展。

 

参考文献

1. 刘巽浩.中国农业发展的道路—集约持久农业[J].中国农学通报,1992(03):1-7.
2. 张英俊, 任继周, 王明利, 杨高文. 论牧草产业在我国农业产业结构中的地位和发展布局[J]. 中国农业科技导报, 2013, 15, 61-71.
3. 李隆, 2016. 间套作强化农田生态系统服务功能的研究进展与应用展望. 中国生态农业学报, 403-415.
4. Frasier, I., Noellemeyer, E., Amiotti, N., Quiroga, A. Vetch-rye biculture is a sustainable alternative for enhanced nitrogen availability and low leaching losses in a no-till cover crop system[J]. Field Crops Research, 2017, 214: 104-112.
5. Snapp S S, Blackie M J, Gilbert R A, et al. Biodiversity can support a greener revolution in Africa[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2010, 107(48): 20840–20845.
6. Deng, J., Zhang, Z., Liang, Z., Li, Z., Yang, X., Wang, Z., Coulter, J.A., Shen, Y., 2020. Replacing summer fallow with annual forage improves crude protein productivity and water use efficiency of the summer fallow-winter wheat cropping system. Agricultural Water Management 230, 105980.
7. Wang, Z., Zhang, X., Ma, Q., Shen, Y., 2022. Seed mixture of oats and common vetch on fertilizer and water-use reduction in a semi-arid alpine region. Soil and Tillage Research 219, 105329.
8. Xu, R., Zhao, H., Liu, G., You, Y., Ma, L., Liu, N., Zhang, Y., 2021. Effects of nitrogen and maize plant density on forage yield and nitrogen uptake in an alfalfa–silage maize relay intercropping system in the North China Plain. Field Crops Research 263, 108068.
9. Lai, X., Shen, Y., Wang, Z., Ma, J., Yang, X., Ma, L., 2022. Impact of precipitation variation on summer forage crop productivity and precipitation use efficiency in a semi-arid environment. European Journal of Agronomy 141, 126616.
10. Wu, Y., Wang, E., Gong, W., Xu, L., Zhao, Z., He, D., Yang, F., Wang, X., Yong, T., Liu, J., Pu, T., Yan, Y., Yang, W., 2023. Soybean yield variations and the potential of intercropping to increase production in China. Field Crop Res 291, 108771.

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