CN112997818A - 一种玉米地杂草资源化利用与绿色控制的耕种方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种玉米地杂草资源化利用的耕种方法，属于玉米种植技术领域。从杂草资源化利用的角度，提供玉米地杂草资源化利用与绿色控制耕种方法，具体为：在玉米种植行区进行25‑35cm宽，15‑25cm深的条带状耕作；采用宽行密植，一穴双株种植，行距80‑110cm，穴距不低于25cm，相邻穴错位5‑12cm；在玉米播期前、拔节期和开花期各进行1次杂草刈割，生长季内累计刈割2‑4次，刈割后行间放养家禽，刈割后的草枝叶覆盖在原位或玉米根系区地表；或移出田间用作各种加工所需的生物质原料；上年的玉米秸秆覆盖在玉米根系区地表。本发明所述方法在“促进杂草生长并资源利用”的同时，能有效地抑制杂草竞争，获得与常规耕种相当的玉米产量，提高玉米地综合生产力及可持续性。
Description
技术领域
本发明涉及一种玉米地杂草资源化利用与绿色控制的耕种方法，属于玉米种植技术领域。
背景技术
农田杂草是降低作物产量的主要因素，在没有除草措施保护的情况下，大多数作物的产量损失超过50％，或完全绝收。因此，世界各地的种植业生产者和研究人员长期致力于灭除农田杂草。当前，农田除草技术可以简单地分成两大类：一类是依靠各种化学除草剂，该除草方法效果显著，使用方便高效，适应范围广，在中国和世界农业生产中的应用面积最为广泛，但对农田生态环境有潜在的不良影响；另一类是种别较多的非化学除草技术，主要包括机械和人工的铲/刮/拔/割除、利用耕作翻压切割、高温灭杀、薄膜覆盖、生草覆盖、调整作物播期、密度及田间布局、调整肥料施用，设计适宜的间套轮作模式等。这些非化学方法由于对杂草的灭杀效果和适用范围有限，或技术成本较高，在生产中难以得到大面积应用。重要的是，不论是化学方法还是非化学方法，现有的杂草管理均偏执于完全“敌对”的技术理念，即农田杂草必须被灭杀，没有将杂草作为有效资源加以利用，实现杂草的有效控制与资源化利用的耦合。尽管极少数的研究认识到杂草具有重要的农业生产功能，例如维持农田生物多样性，然而目前世界上尚无在农作物田间实现杂草资源化利用的可行技术。
发明内容
本发明针对中国种植面积最大的旱地粮食作物玉米，创造性地从杂草资源化利用的角度出发，提供一种玉米地杂草资源化利用与绿色控制耕种技术。该技术在“促进杂草生长并资源化利用”的同时，有效保障获得与现代常规生产方式相当的玉米产量，充分发挥杂草的有益生产、经济与生态功能，促进农业的可持续发展。
本发明通过以下技术方案实现：
一种玉米地杂草资源化利用与绿色控制的耕种方法，具体包括以下步骤：
(1)土壤耕作(仅在玉米种植行区域进行条带状耕作，作物行间采用免耕)：在玉米种植行区进行25-35cm宽，15-25cm深的条带状耕作，免耕带宽45-75cm；耕作为每年玉米播种前进行1次；免耕带的免耕年限为3-6年(可有效地维持杂草群体的稳定并提高杂草生产力)，年限结束后免耕带与耕作带进行轮换(在不影响作物生产的同时实现了土地的休耕和培肥)。
(2)玉米种植：采用宽行密植，行距80-110cm(扩大行宽，给杂草腾出生长空间，同时为杂草机械刈割和家禽放牧管理等杂草利用创造条件)，密度每亩3500-5500株；一穴双株种植(改善密植后的株间光照环境，有效降低玉米株间的种内竞争)，穴距不低于25cm；其他播种要求与常规种植相同；玉米品种为披散型玉米，有利于充分利用行间光照资源，同时通过遮光抑制作物行根系生长区的杂草。
(3)杂草机械刈割管理：在玉米播期前、玉米拔节期和玉米开花期各进行1次杂草的机械刈割，其余时期视情况，开花期前当杂草整体高度超过15cm时刈割，开花期后当杂草整体高度超过25cm时刈割；玉米生长季内累计刈割2-4次；开花前期留茬高度低，防止其对玉米苗生长带来竞争，开花期后玉米竞争优势明显后，留茬高度可适当提高，有利于促进杂草生长。
(4)刈割后的草枝叶原位覆盖在杂草残茬上，实现“以草控草”(杂草根茬被刈割下来的杂草茎叶覆盖后，光照不足，同时透气性差，特别在大春玉米生长季节多为雨季，杂草茎叶湿烂，覆盖严实，杂草再生受到抑制，甚至死亡，从而实现了杂草的有效控制)；或移出田间用作他用，例如作为饲料、肥料、蔬菜、药用植物及其他各种加工原材料等。
(5)秸秆覆盖：玉米收获后，将秸秆粉碎或整株覆盖于免耕区的杂草上；玉米出苗后，再将秸秆用机械移至耕作带玉米根系生长区的地表(通过聚集性的覆盖抑制玉米根系生长区的杂草竞争，增加该微域的土壤水分)；在有小春作物种植地区，将玉米秸秆覆盖于耕作带小春作物根系生长区的地表；小春作物收获后，其秸秆覆盖于耕作带玉米根系生长区的地表。
优选的，本发明步骤(2)中相邻两种植穴垂直行向中心线相对错位5-12cm距离，进一步降低玉米株间的种内竞争。
优选的，本发明步骤(3)中，在综合杂草影响和机械操作便利性的基础上，玉米播种和土壤条状耕作前，杂草刈割留茬高度不超过3cm，其他时期刈割留茬高度不超过6cm。
优选的，本发明步骤(4)中刈割后的草枝叶覆盖在耕作带玉米根系生长区的地表，耕作时还入土壤中，实现“肥料化利用”，并可兼具“以草控草”的作用。
优选的，本发明步骤(4)中刈割后行间免耕区放养家禽，刈割后新萌发杂草枝叶的纤维和木质化程度低，杂草高度为家禽可及，有利于家禽放养，实现杂草的“饲料化利用和绿色控制”。
本发明所述方法中施肥及病虫害管理
土壤耕作前，在种植带上聚集性地(可节省有机肥用量或提高有机肥作用)基施腐熟有机肥。施用量及时间参考当地常规生产，例如猪粪有机肥1.5吨/亩，40％的氮肥(纯氮16kg/亩)，全部磷肥(纯五氧化二磷5kg/亩)和钾肥(纯钾5kg/亩)，其余60％氮肥在大喇叭口期追施；雨养区的玉米地不浇水，病虫害管理按照常规措施执行。
本发明的有益效果：
(1)不仅实现了杂草资源化利用的目的，还获得了与现代常规农业生产方式相当的玉米产量，保障了玉米的生产量安全。
(2)为农田提供天然无污染的优质有机肥源，每个玉米生长季多生产的农田有机物量相当于玉米秸秆的生产量(尚不包括地下部分的生物质积累量)，大幅度提高了农田固碳减排能力，改善耕地质量，实现藏粮于地，且随着实施年限增加，其有益效果不断提升。与一般有机肥相比，杂草有机肥化利用无重金属和抗生素污染风险，同时免去了有机肥收集、制作分装，运输和田间施用需要的大量繁琐环节；与秸秆还田培肥土壤相比，杂草有机物入田可减少苗期架种问题，有效降低连作障碍。
(3)有效地兼顾和整合了耕作控草和免耕促草，为传统耕作和新型保护性耕作的优势融合、劣势规避提供了可操作的技术路径。
(4)配合自动和智能除草机作业，可操作性强、劳动力投入适中、安全可靠，可实现大面积推广应用。
(5)增加农田生物和天然化学物质多样性，进而可提高作物对生物和非生物逆境胁迫的适应能力，提高玉米产量的稳定性。
(6)在坡耕地上，能有效地保护地表土壤结构，减少水土流失，促进耕地保育。
(7)通过作物种植耕作带与杂草生长免耕带的低频轮换，可在不影响作物生产的同时实现土地的休耕和培肥，与当前推行的“完全式”休耕相比，没有终止作物种植和生产，却达到了耕地“休整”的目的。
附图说明
图1杂草资源化利用与绿色控制技术下的田间玉米生长情况(杂草刈割前)；
图2杂草资源化利用与绿色控制技术下的田间玉米生长情况(杂草刈割后)；
图3常规耕种下的田间玉米生长情况。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明，但本发明的保护范围并不限于所述内容。
2019年在云南农业大学寻甸现代农业研究基地(25°31′07″N，103°16′41″E)开展了试验。试验所在地海拔1860m，年平均气温14.7℃、年均降水量960.0mm，降水主要集中在5-9月，属亚热带高原季风气候。该试验地土壤为水改旱红壤，土壤基本肥力状况为有机质含量22.97g/kg，全氮1.09g/kg，碱解氮90.10mg/kg，全磷0.82g/kg，速效磷10.74mg/kg，全钾19.07g/kg，有效钾143.66mg/kg，pH值为7.92。
试验于2019年4月29日播种玉米，比较了常规耕作和杂草资源化利用与绿色控制技术的玉米产量和田间总生物量生产情况。常规耕种为玉米播种前进行旋耕15cm，玉米等行距种植(行距60cm，株距23.3，密度4764株/亩，半披散型品种云瑞668)，采用除草剂灭除杂草(苗后施用1次31％锈去津除草剂200毫升/亩)，基施猪粪有机肥1.5吨/亩，40％的氮肥(纯氮16kg/亩)，全部磷肥(纯五氧化二磷5kg/亩)和钾肥(纯钾5kg/亩)，其余60％氮肥在大喇叭口期追施；病虫害管理按照常规措施执行。
实施例1
杂草资源化利用与绿色控制耕种处理采用如下操作：
(1)土壤耕作：土壤采用带状保护性耕作，即仅在玉米种植行区域进行条带状耕作，玉米行间采用免耕。具体为在玉米种植行区进行30cm宽，15cm深的条带状耕作，免耕带宽70cm，免耕区占总地面面积的70％。
(2)玉米种植：玉米选择半披散型品种云瑞668，采用宽行密植，行距100cm(扩大行宽，给杂草腾出生长空间，同时为杂草机械刈割和家禽放牧管理等杂草利用创造条件)，密度每亩4764株；采用每穴双株种植(改善密植后的株间光照环境，有效降低玉米株间的种内竞争)，穴距28cm；其他播种要求与常规耕种相同。
(3)杂草机械刈割覆盖：在玉米播期前、玉米拔节期和玉米开花期各进行1次杂草的机械刈割，其余时期视情况，开花期前当杂草整体高度超过15cm时刈割，开花期后当杂草整体高度超过25cm时刈割；玉米生长季内累计刈割3次；开花前期留茬高度低，防止其对玉米苗生长带来竞争，开花期后玉米竞争优势明显后，留茬高度可适当提高，有利用促进杂草生长。在综合杂草影响和机械操作便利性的基础上，玉米播种和土壤条状耕作前，杂草刈割留茬高度不超过3cm，其他时期刈割留茬高度不超过6cm。刈割后的草枝叶人工覆盖在耕作带玉米根系生长区的地表，耕作时还入土壤中，实现“肥料化利用”，并可通过覆盖作用兼具“以草控草”(杂草根茬被刈割下来的杂草茎叶覆盖后，光照不足，同时透气性差，特别在大春玉米生长季节多为雨季，杂草茎叶湿烂，覆盖严实，杂草再生受到抑制，甚至死亡，从而实现了杂草的有效控制)。
(4)秸秆覆盖：玉米收获后，将秸秆粉碎或整株覆盖于免耕区的杂草上；种植玉米后，在进行杂草刈割覆盖时再将秸秆用机械移至耕作带玉米根系生长区的地表(通过聚集性的覆盖抑制玉米根系生长区的杂草竞争，增加该微域的土壤水分)。
(6)施肥及病虫害管理：土壤耕作前，在玉米种植带上聚集性地(可节省有机肥用量并提高有机肥作用)基施腐熟猪粪有机肥1.5吨/亩，40％的氮肥(纯氮16公斤/亩)，全部磷肥(纯五氧化二磷5公斤/亩)和钾肥(纯钾5公斤/亩)，其余60％氮肥在大喇叭口期追施；病虫害管理按照常规措施执行。
研究结果证实，采用杂草资源化利用与绿色控制技术能够获得与常规高产耕种措施相当的产量，尽管常规耕种的平均玉米产量较新技术高11.95％，但处理间统计差异不显著，表明采用本发明的耕种方法可获得与常规耕种方法相当的玉米产量。重要的是，杂草资源化利用与绿色控制技术下田间总干植物生物生产量达到近2吨/亩，比常规耕作多生产0.5吨，相当于增加了一倍以上的玉米秸秆生产量。其中杂草生产量近1吨(尚不包括杂草地下生物量生产)，占总田间生物生产量的63.52％。这些生物量可作为饲料、肥料、蔬菜、药用植物及其他各种加工原材料，实现资源化利用。另外，从成本上看，本发明的耕种方法较常规耕种每亩节省17元。若采用智能除草机后将进一步降低，节本增效潜力显著。因此，本发明提供的耕种方法能够相对常规耕种提升农田土地综合利用能力，具有显著的生产效益、经济效益和生态效益优势。
表1不同耕种方法下玉米产量和田间生物量产出比较
表2不同耕种方法下玉米的主要生产成本比较
实施例2
杂草资源化利用与绿色控制耕种处理采用如下操作：
(1)土壤耕作：土壤采用带状保护性耕作，即仅在玉米种植行区域进行条带状耕作，玉米行间采用免耕。具体为在玉米种植行区进行25cm宽，20cm深的条带状耕作，免耕带宽45cm，相邻两种植穴垂直行向中心线相对错位12cm距离。
(2)玉米种植：玉米选择半披散型品种云瑞668，采用宽行密植，行距80cm(扩大行宽，给杂草腾出生长空间，同时为杂草机械刈割和家禽放牧管理等杂草利用创造条件)，采用每穴双株种植(改善密植后的株间光照环境，有效降低玉米株间的种内竞争)，穴距25cm；其他播种要求与常规耕种相同。
(3)杂草机械刈割覆盖：在玉米播期前、玉米拔节期和玉米开花期各进行1次杂草的机械刈割，其余时期视情况，开花期前当杂草整体高度超过15cm时刈割，开花期后当杂草整体高度超过25cm时刈割；玉米生长季内累计刈割3次；开花前期留茬高度低，防止其对玉米苗生长带来竞争，开花期后玉米竞争优势明显后，留茬高度可适当提高，有利用促进杂草生长。在综合杂草影响和机械操作便利性的基础上，玉米播种和土壤条状耕作前，杂草刈割留茬高度不超过3cm，其他时期刈割留茬高度不超过6cm，刈割后行间免耕区放养家禽。
(4)秸秆覆盖：玉米收获后，将秸秆粉碎或整株覆盖于免耕区的杂草上；种植玉米后，在进行杂草刈割覆盖时再将秸秆用机械移至耕作带玉米根系生长区的地表(通过聚集性的覆盖抑制玉米根系生长区的杂草竞争，增加该微域的土壤水分)。
(6)施肥及病虫害管理：土壤耕作前，在玉米种植带上聚集性地(可节省有机肥用量并提高有机肥作用)基施腐熟猪粪有机肥1.5吨/亩，40％的氮肥(纯氮16公斤/亩)，全部磷肥(纯五氧化二磷5公斤/亩)和钾肥(纯钾5公斤/亩)，其余60％氮肥在大喇叭口期追施；病虫害管理按照常规措施执行。
实施例3
杂草资源化利用与绿色控制耕种处理采用如下操作：
(1)土壤耕作：土壤采用带状保护性耕作，即仅在玉米种植行区域进行条带状耕作，玉米行间采用免耕。具体为在玉米种植行区进行35cm宽，25cm深的条带状耕作，免耕带宽75cm，相邻两种植穴垂直行向中心线相对错位5cm距离。
(2)玉米种植：玉米选择半披散型品种云瑞668，采用宽行密植，行距110cm(扩大行宽，给杂草腾出生长空间，同时为杂草机械刈割和家禽放牧管理等杂草利用创造条件)；采用每穴双株种植(改善密植后的株间光照环境，有效降低玉米株间的种内竞争)，穴距30m；其他播种要求与常规耕种相同。
(3)杂草机械刈割覆盖：在玉米播期前、玉米拔节期和玉米开花期各进行1次杂草的机械刈割，其余时期视情况，开花期前当杂草整体高度超过15cm时刈割，开花期后当杂草整体高度超过25cm时刈割；玉米生长季内累计刈割3次；开花前期留茬高度低，防止其对玉米苗生长带来竞争，开花期后玉米竞争优势明显后，留茬高度可适当提高，有利用促进杂草生长。在综合杂草影响和机械操作便利性的基础上，玉米播种和土壤条状耕作前，杂草刈割留茬高度不超过3cm，其他时期刈割留茬高度不超过6cm，刈割后行间免耕区放养家禽。刈割后的杂草移出田间用作他用，例如作为饲料、肥料、蔬菜、药用植物及其他各种加工原材料等。
(4)秸秆覆盖：玉米收获后，将秸秆粉碎或整株覆盖于免耕区的杂草上；种植玉米后，在进行杂草刈割覆盖时再将秸秆用机械移至耕作带玉米根系生长区的地表(通过聚集性的覆盖抑制玉米根系生长区的杂草竞争，增加该微域的土壤水分)。
(6)施肥及病虫害管理：土壤耕作前，在玉米种植带上聚集性地(可节省有机肥用量并提高有机肥作用)基施腐熟猪粪有机肥1.5吨/亩，40％的氮肥(纯氮16公斤/亩)，全部磷肥(纯五氧化二磷5公斤/亩)和钾肥(纯钾5公斤/亩)，其余60％氮肥在大喇叭口期追施；病虫害管理按照常规措施执行。
实施例2和3中，杂草资源化利用与绿色控制耕种的玉米产量与常规耕种相当，既实现了杂草资源化利用的目的，也保障了玉米的生产量安全，能够相对常规耕种提升农田土地综合利用能力，具有显著的生产效益、经济效益和生态效益优势。
Claims (4)
1.一种玉米地杂草资源化利用的耕种方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
(1)土壤耕作：在玉米种植行区进行25-35cm宽，15-25cm深的条带状耕作，免耕带宽45-75cm；耕作为每年玉米播种前进行1次；免耕带的免耕年限为3-6年，年限结束后免耕带与耕作带进行轮换；
(2)玉米种植：选择披散型玉米品种，采用宽行密植，一穴双株种植，行距80-110cm，密度每亩3500-5500株，穴距不低于25cm，相邻两种植穴垂直行向中心线相对错位5-12cm距离；
(3)杂草机械刈割管理：在玉米播期前、玉米拔节期和玉米开花期各进行1次杂草的机械刈割，其余时期当开花期前当杂草整体高度超过15cm时刈割，开花期后当杂草整体高度超过25cm时刈割；玉米生长季内累计刈割2-4次；玉米播种和土壤条状耕作前，杂草刈割留茬高度不超过3cm，其他时期刈割留茬高度不超过6cm；
(4)刈割后的草枝叶原位覆盖在杂草残茬上，或覆盖在耕作带玉米根系生长区的地表，耕作时还入土壤中，实现“肥料化利用”，并可兼具“以草控草”的作用；
(5)秸秆覆盖：玉米收获后，将秸秆粉碎或整株覆盖于免耕区的杂草上；玉米出苗后，再将秸秆用机械移至耕作带玉米根系生长区的地表；在有小春作物种植地区，将玉米秸秆覆盖于耕作带小春作物根系生长区的地表；小春作物收获后，其秸秆覆盖于耕作带玉米根系生长区的地表。
2.根据权利要求1所述玉米地杂草资源化利用的耕种方法，其特征在于：步骤(3)中在玉米播种和土壤条状耕作前，刈割留茬高度不超3cm，其他时期刈割留茬高度不超过6cm。
3.根据权利要求1所述玉米地杂草资源化利用的耕种方法，其特征在于：步骤(4)中刈割后的草枝叶移出田间用作饲料和生物质加工原料。
4.根据权利要求1所述玉米地杂草资源化利用的耕种方法，其特征在于：步骤(4)中刈割后行间免耕区放养家禽。
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| CN115211336A (zh) * | 2022-07-28 | 2022-10-21 | 依安县农业农村局 | 一种有机玉米生产方法 |
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| CN117576560A (zh) * | 2023-11-17 | 2024-02-20 | 中化现代农业有限公司 | 用于北方春玉米的田间杂草识别方法、装置、设备和介质 |
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