用垄耕套种新型设计替代两茬单作试验研究曾晓光刘克信王士福＊（北京市农工商总公司１０００ ２９）摘要本试验课题组首次提出用垄耕套种的新型设计替代现行两茬单作的构想。经试验证实： 垄耕套种比翻耕单作增产２２．１％，比免耕单作增产１４．９％，比垄耕单作增产２２．３％。 前茬小麦由于将窄行条播改为宽垅沟播，减产２７．９％。然而后茬玉米具有显著增产的优势，增 产３４．３％～５４．３％，从而弥补了小麦的损失，复种的总产依然增加。玉米／小麦的产量比 值是复种制度中一个重要的评估指标。据测定：它和总产的相关系数为０．６５０６，达到显著水 准；两茬单作的比值在０．６～０．８之间，而垄耕套种的可接近２，从而证明玉米比小麦对复种 生产力的潜力提高具有更大的贡献。此外，还证实了新的替代农作对农业资源有更高的利用效率。 垄耕套种若选用国产ＢＺＦ－４或ＢＺＦ－６型的通用机，其操作具有极大的可能性。关键词垄耕 套种产量系数资源利用率垄耕套种的试验背景１．两茬单作存在的农业生产难题华北平原北部，按 全国耕作制度分区属Ⅵ２，即太行山、燕山山前平原二熟一熟过渡区（刘巽浩、牟正国，１９９３ ）。北京平原正处于这个区域，从８０年代初期开始开发了两茬单作技术，现在免耕和翻耕的耕法 各占一半。进入９０年代以后，人们发现这种耕作制度对农业生产的持续发展已缺乏潜力。有如下 一些难题：（１）该地区热量资源限制了玉米生产力提高；（２）农业机械利用率很低，加大了农 业生产成本；（３）免耕的应用存在一些弱点，造成大量焚烧麦秸；（４）对农业资源利用效率不 高。２．耕作制度改进的目标（１）提高复种总生产力；（２）降低农业生产成本；（３）提高农 业资源的利用率；（４）保护自然环境。３．新型耕作制度设计的技术来源（１）在传统农作经验 中存在平垅小麦钻套小八趟玉米的模式，证明其在作物生物学上的适宜性（北京市科委农业调组， １９６５）。（２）美国在８０年代实行替代农业政策，国家研究委员会推荐了垄耕作业，这本来 是为保护耕作目的而设计的（如图１），然而可以借鉴用于小麦玉米套种，不同的是小麦种在沟里 ，玉米种在垄顶。（３）中国农业机械化研究院１９６４年在平西府设置了玉米机械化试点，应用 引进的播种、施肥、中耕通用机架作业，获得令人满意的效果。本课题的主持人曾晓光当时担任农 （来源：Ｔｈｏｍｐｓｏｎ农场，载于ＮＲＣ“ＡｌｔｅｒｎａｔｉｖｅＡｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ”，１９８９．）图１ＮＲＣ推荐的垄耕种植法艺设计任务，对这种机具的性能十分熟悉，为此新 型耕作制度设计提供了机械化的可行性根据。４．田间试验的假设条件应用通用机架可以完成大部 分种植和田间管理的作业。为了套种和中耕作业便于机械通行，垅间或沟间距离设定为７０ｃｍ。 ５．田间试验的步骤第一步：进行小区试验，按通用机架工作标准，进行农艺设计，以手工模拟机 械化的操作，进行作物生长和产量的鉴定。第二步：扩大小区面积到适合机械作业，进行农机和农 艺结合的试验，即中间试验。其目标是：改进机具；进行机械工作条件下的产量鉴定；进行经济可 行性分析。本试验仅是第一步骤的实施。田间试验设计１．方法完全随机区组，４个处理（ｋ＝４ ），３次重复（ｎ＝３），小区面积１５ｍ２。２．处理见表１。表１试验处理的设计序号处理耕 作方式种植模式小麦秸秆处理作物行距（ｃｍ）小麦玉米Ⅰ垄耕套种垄耕套种半覆盖７０（幅宽１ ５）７０Ⅱ垄耕单作垄耕单作半覆盖７０（幅宽１５）７０Ⅲ免耕单作垄耕单作全覆盖１５７０Ⅳ 翻耕单作垄耕单作掩埋１５７０３．农艺措施（１）小麦采用京４１１品种。垄耕的播在两垄间的 沟中，播量每亩７．５ｋｇ，约１５万基本苗，采取沟灌；单作的播量也是每亩７．５ｋｇ，窄行 条播，行距１５ｃｍ。播期为９月２５日。亩施化肥折合纯氮１４ｋｇ，氮磷比为１∶０．７，未 施有机肥，前茬多年种豆类作物。实行畦灌，共灌水４次，总水量１８０ｍ３／亩。（２）玉米采 用京垦１８杂交种，生育期１２０～１２５天，夏播的为１１５天。种植密度每亩为３８００株。 套种日期为６月５日，小麦收获时有３～４片叶。单作在６月２５日播种，１０月１５日收获，未 完全成熟。玉米生育期内有４２１．４ｍｍ降水，没有灌水，８月初至８月中旬有土壤过湿问题。 氮肥施用量同小麦，磷肥用量只有小麦的２／５，其它措施和一般大田生产类似。试验结果１．产 量见表２。２．垄耕套种比其它耕法产量增减效果表２垄耕套种与其它耕法的产量对比处理小麦玉 米总产亩产（ｋｇ／亩）百分率（％）亩产（ｋｇ／亩）百分率（％）亩产（ｋｇ／亩）百分率（ ％）垄耕套种（ＣＫ）３４７．０１００．０６８８．７１００．０１０３５．７１００．０垄耕 单作３５２．７１０１．６４５２．３６５．７８０５．０７７．７免耕单作４７９．３１３８． １４００．３５８．１８７９．６８４．９翻耕单作４９０．６１４４．４３１５．０４５．７８ ０５．６７７．８Ｆ值测验Ｆ１６．３６＊８．５６（＊）Ｆ０．０５８．９４Ｆ０．０１２７． ９４注：（＊）表示接近显著水准。据表３差异显著性测定结果，垄耕套种比其它耕法增产的百分 率如下：比免耕单作＋１５６．１ｋｇ＋１５．１％翻耕单作＋２３０．１ｋｇ＋２２．２％垄耕 单作＋２３０．７ｋｇ＋２２．３％表３复种总产不同耕法间平均数差异显著性测定（ｋｇ／亩） 处理垄耕单作免耕单作翻耕单作垄耕套种２３０．７＊１５４．７（＊）２２９．２＊垄耕单作－ ７６．０１．３免耕单作７４．７ＬＳＤ０．０５＝１８４．５ＬＳＤ０．０１＝３３８．８其他 各种耕法都是单作的，包括垄耕和平耕的单作，处理间的产量差异较小，均未达到显著水准。３． 小麦见表４。表４小麦不同耕法产量平均数差异显著性测定耕法产量（ｋｇ／亩）差数窄行比宽行 减产百分率（％）常耕窄行条播４８５．０垄耕宽行沟播３４９．９－１３５．１＊＊－２７．９ ＬＳＤ０．０５＝３３．２ＬＳＤ０．０１＝５２．０应用垄耕法小麦成为宽行沟播，其和窄行条 播相比，减产２７．９％，达到极显著水准。４．玉米见表５。垄耕套种的玉米比其它耕法具有显 著的增产优势，其增产百分率如下：比免耕单作＋２８８．４ｋｇ＋４１．９％翻耕单作＋３７３ ．７ｋｇ＋５４．３％垄耕单作＋２３６．４ｋｇ＋３４．３％表５玉米产量不同耕法间平均数差 异显著性测定（ｋｇ／亩）处理垄耕单作免耕单作翻耕单作垄耕套作２３６．４（＊）２８８．４ ＊３７３．７＊垄耕单作５２．０１３７．３免耕单作８５．３ＬＳＤ０．０５＝２４６．５ＬＳ Ｄ０．０１＝４５２．６其它耕法之间的差异均未达到显著水准。然而，观察一下它们之间差数百 分率具有参考价值：垄耕单作／翻耕单作＋１３７．３ｋｇ＋３０．４％垄耕单作／免耕单作＋５ ２．０ｋｇ＋１１．５％免耕单作／翻耕单作＋８５．３ｋｇ＋２１．３％其中垄耕单作和免耕单 作、翻耕单作的比较，可视为起垄与不起垄的差异，平均约为２０．９％。可以将它们的产量排一 个顺序，以供观察，如下：垄耕套种＞垄耕单作＞免耕单作＞翻耕单作这和田间直接观测的结果是 符合的。５．玉米／小麦产量的比值此比值系数表示复种中不同作物对总产的影响，见表６。对本 试验中１２个小区样本的玉米／小麦产量比例系数和复种总产进行相关测定，得到ｒ＝０．６５０ ６，再进行显著性测定得出如下表６玉米／小麦产量比值与复种总产的关系（ｋｇ／亩）耕法玉米 ／小麦产量比值复种总产垄耕套作１．９８１０３５．７垄耕单作１．２８８０５．０免耕单作０ ．８３８７９．６翻耕单作０．６４８０５．６结果：０．７０８＝ｒ０．０１＞｜ｒ｜＞ｒ０． ０５＝０．５７６６．资源利用效率表７不同耕法对农业资源的生产效率（ｋｇ）耕法＞０℃每度 积温①生产谷物量每ｍｍ水②生产谷物量每ｋｇＮ肥③生产谷物量垄耕套种０．２３１．１８３７ ．０垄耕单作０．１８０．９１２８．８免耕单作０．１９１．００３１．５翻耕单作０．１８０ ．９２２８．８注：①积温是按该站气象纪录统计，从１９９５．９．２５～１９９６．９．２５ ，生长周期内积温为４５２０°。②这周期内共降水６１０ｍｍ，灌水总量估计约２７０ｍｍ，总 水量约８８０ｍｍ。③氮肥是两季总用量，计纯氮２８ｋｇ，由于土壤肥料资料缺乏，这里只是按 总投入与总产量的简单相除计算，显然是粗略的，且大于真实的效率，但仍可以进行比较。讨论１ ．垄耕套种措施在产量上表现出一种优势，比免耕单作增产１４．９％，比翻耕单作增产２２．１ ％，比同样是垄耕仅采用单作的类型增产２２．３％，而且其差异均大于或接近显著水准。其它各 种单作措施间的差异较小，均未达到显著水准。２．垄耕套种对小麦产量的负面影响，由于采用了 宽垄沟播，比窄行条播减产了２７．９％，达极显著水准。３．垄耕套种对玉米的增产效应特别明 显，比免耕单作增产４１．８％，比翻耕单作增产５４．３％。比垄耕单作增产３４．３％，后者 可以看作套种对增产的贡献。其它耕法之间的差异未达到显著水准。小麦由于垄耕造成的减产，被 玉米增产的优势所弥补，最终仍然对提高复种总产作出了贡献。４．垄耕套种增产的原因，主要是 选用了生产潜力较大的晚熟玉米杂交种，对积温的利用比接茬单作的高出６０７°。起垄与不起垄 措施之间，玉米作物表现出产量间的差异，平均约为２０．９％。５．玉米／小麦的产量系数是衡 量复种制度中作物组合对总产贡献的重要指标。该系数和总产的相关系数达到测定的显著水准，从 而揭示了一个合理的复种制度应该充分发挥最具生产潜力的作物优势。垄耕套种措施，此系数可以 达到２，比其它耕法提高了１～２倍。６．垄耕套种对农业资源的利用效率提高了，包括热量、水和供给氮的单位投入生产力均高于其它耕法。７．垄耕法为解决前茬作物残留物寻找到一个便捷的途径，有利于实行保护耕作，并减少焚烧秸秆。同时可以减少除草剂的用量，对环境保护是有利的。８．然而在实际农业生产上，作为一个农场生产系统应该允许套种和单作同时存在，使玉米的播
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