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作者：杨文钰太文王小春刘卫国杨峰张黎骅刘江四川农业大学摘要：以“高产、机械化、可持续”为目标，综合运用多学科理论和方法创新的关键理论、技术和仪器，历时18年，建立了适应现代农业的玉米-大豆带状复合栽培技术体系玉米产地之争和高产量不可持续是我国作物生产的突出矛盾。 轮作是集约利用资源、可持续发展的传统农业技术瑰宝，具有解决这些矛盾的“基因”。 但传统玉米大豆种植长期以来田间布局不合理，机械化作业困难，轮作无法翻身，且缺乏联合施肥和虫害防治技术，大豆产量低而不稳定，生产效率低，经济效益低。 因此，如何优化田间配置均衡的种间和种内竞争，协同高效利用光肥料资源，如何融合农机农艺实现高产稳产和绿色高效，是传统间融入现代农业亟待解决的科学问题和技术瓶颈基于此，本项目以“高产、机械化、可持续”为目标，以探索带状复合栽培为路径，以创新共生作物光肥资源协同利用理论为基础，以突破带状复合栽培核心技术和协同施肥、病虫草防治技术为重点，实施种管收获系列在国家“973”、自然科学基金等项目支持下，综合运用多学科理论和方法，建立了带状复合栽培光肥资源协同高效利用和低位作物株型调控理论，形成了适应现代农业的玉米-大豆带状复合栽培技术体系，并大面积应用于我国玉米-大豆为促进农业可持续发展提供了新途径(据盖晋、刘旭、陈温福、朱有勇院士等11位同行专家评估，该成果在套作理论和技术上取得重大突破，总体达到国际领先水平。 该技术连续11年被评为国家和省主推技术，2019年被评为国家大豆振兴规划重点推广技术，2020年将成为中央一号文件大力推广的玉米、大豆间作新农艺； 农业农村《2020年种植业工作要点》“应示范推广淮海、西南、西北地区玉米、大豆条带状复合栽培技术模式，拓展大豆生产空间”。 2020年5月，农业和农村种植业管理部门颁发《玉米大豆带状符合种植技术指导意见》，加大玉米、大豆间作新农艺推广力度，加强示范推广，做好指导服务，确保关键技术有效性，提高大豆供应保障能力。 该项目于2019年度获得四川省科技进步一等奖。
1 .研究目的揭示玉米大豆带状复合栽培系统光环境时空变化规律和光能高效利用机制，揭示土壤供氮和根系吸氮能力提高机制，构建低位作物株型调控理论； 开发带状复合栽培核心技术和配套技术； 开发简易、高效、安全、稳定的种管收放系列机具； 构建玉米-大豆带状复合栽培技术体系，为大豆产业发展提供技术支撑。
2 .研究内容2.1带状复合栽培理论基础2.1.1带状复合栽培系统“高位优先、高低协同”的光能高效利用理论光强变化规律：首次建立适合不同生态区复合栽培群体的光环境动态模型，建立带间距和夏玉米下低位作物冠层光环境优势带型复合栽培系统高光合效应机理：田间配置优化重塑叶片形状、形态、叶绿体结构，提高光素复合体水平，增大复合群体光合面积，延长光合时间，提高光合速率。 低位作物大豆亮点机理：揭示了耐阴性大豆品种多吸收光、转化强、CO2进入多、固定强的亮点机理。 构建了带状复合栽培系统光资源高效利用理论，为高低位作物田间配置优化奠定了理论基础。
2.1.2带状复合栽培系统“以上促进和双向协同”高效利用氮素理论提高土壤供氮能力的机理：带状复合栽培减少氨挥发，减少N2O排放，充分保证玉米氮源； 并诱导大豆带土壤固氮效应，提高固氮效率，确保土壤氮源可持续供应。 根系氮素吸收能力提高机制：田间配置优化降低系统种间竞争，重建根系配置，增强根系活力，实现氮素吸收形态、区域互补，延长吸收时间，增加吸收数量。 地上光资源与地下养分资源的协同关系：优化田间配置，保证作物根系生长和功能所需的光合产物，增强根系养分吸收能力，促进地上部分生长。 形成了带状复合栽培系统氮素高效利用理论，填补了地下资源共享利用的理论空白。
图1玉米-大豆带田间配置图
图2玉米-大豆带状间作机的广播图(2:3) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) ) )。
图3玉米-大豆带状间作机大豆收获图
2.1.3低位作物株型调控理论光环境调控机制：揭示了带状大豆倒伏率与冠层透光率呈指数关系； 遮荫促进赤霉素合成，大豆节间过度延长，碳源过度消耗，木质素、纤维素合成受阻，茎秆强度降低，倒伏严重。 基因型调控机制：遮荫耐阴抗逆大豆品种赤霉素含量降低，节间伸长受到抑制，蔗糖消耗减少，调动木质素合成基因上调表达和纤维素代谢关键酶活性，同时为其合成提供充足的碳源，茎秆强度大，倒伏减轻。 化学调控机制：阴影下外施烯效唑导致大豆赤霉素合成基因表达降低，赤霉素含量降低，节间收缩、茎可溶性糖、木质素和纤维素含量增高，皮质、韧皮部和木质部增厚，茎强度增加“光环境、基因型和化学调控”三协同的带状复合栽培低位作物株型调控理论为低位作物高产潜力和耐阴抗逆资源挖掘奠定了基础。
2.2带状复合栽培技术研发2.2.1“良种选择、增资、缩株”核心技术表明，玉米带与大豆带最佳间距为0.6~0.7m，玉米行距为0.4m； 建立了玉米密度相当于单作，大豆密度为单作70%~100%的添加式田间配置方式及其参数。 建立了适合带状复合栽培的品种组合参数，筛选出大豆耐荫抗倒品种16个。 大间隔小株间实现种间竞争和种内竞争的平衡，充分发挥玉米的端面优势，不仅玉米不减产，而且降低了大豆的边际劣势，大豆产量比单行距种植提高39.9%，大豆品质与单作相当。 核心技术参数被广泛用于指导其他高低位作物之间的耕作田间配置。
2.2.2“减量一体化施肥、化学抗倒、绿色防控”配套技术减量一体化施肥技术：开发出适合玉米大豆氮素要求特性的专用缓释肥料； 优化施肥方式和施肥量，在玉米大豆带之间，距离玉米0.2~0.3m处，一次性完成大豆播种、玉米苞肥和大豆施肥工作，相对于传统施肥技术减少纯氮4kg/亩，提高系统氮肥利用率84.8% 大豆化控抗倒技术：阐明了大豆耐荫抗倒指数0.8~0.9、带间隔0.6~0.7m下烯效唑施用技术。 5~10mg/kg的干混和30mg/kg的分枝期叶面喷施在苗期不倒伏，增产20%以上，解决了低位作物倒伏的难题。 虫草害绿色防控技术：揭示了带状复合栽培虫草害发生规律； 制定“一次多治、多诱、封杀相结合”的防治策略，开发防活菌剂、种衣剂复配等绿色防治新品6套，建立芽前封闭除草、苗后茎叶分离定向机械施药相结合的除草技术，农药施用量220 %
2.3带状复合栽培系列作业机研制了玉米大豆间作播种机和播种播种机，提高了小株间播种精度； 研制了喷雾喷雾机，解决了双子叶作物不能田间除草的难题； 研制了小型大豆、玉米联合收获机，解决了单位切割宽度供给量大造成的堵塞、损失率和破碎率高等问题，工作效率达到0.3~0.5hm2/h。 在实现套作全程机械化作业的同时，为丘陵旱地作物生产机械化提供了机具选择。 国内外只能看到利用因扩大带宽而失去产量优势的现有单机进行机械化作业的报道。
2.4复合栽培技术体系构建与推广机制创新2.4.1构建带状复合栽培技术体系融合品种、技术、机具参数33项，形成适合机械化作业、作物高产高效和条带轮作同步融合的玉米-大豆带状复合栽培技术体系。 根据区域气候生产特点，选择适宜的良种，通过调节带间距和大豆行距、调整株间距等手段实现核心技术本土化，实现西南、西北及黄淮地区适用的春玉米-夏大豆带状作物、春玉米-春大豆带状作物和夏玉米首次制定国家行业标准，连续11年被评为国家和省主要推广技术，2019年被评为国家大豆振兴规划重点推广技术。
2.4.2建立成果推广新机制，加快新技术推广应用以高产样板为抓手，建立“科研部门、推广体系、经营主体”三融合转化体系，以“超高产攻关田-千亩示范方-万亩示范片-十万亩推广区”为主“高产理论与实用技术、省市县和基层技术用户、项目培训与自主培训、田间样板与技术讲座、农技干部与农民结合”五结合培训模式成果推广新机制，形成了以四川为中心的西南大面积推广和西北黄淮海试点示范成果应用区域。
3 .项目成果(1)大豆田倒伏率下降57%，系统化肥农药减量25%以上，氮肥利用率67.8%，病虫害综合防控率达到85%以上。 形成了适合机械化作业、作物高产高效、分带轮作同步融合的带状复合栽培模式，克服了作物搭配不畅的难题，实现了粮豆均衡高产稳产和农业可持续发展。 (2)开发了适合玉米大豆带状复合栽培的简单、高效、安全、稳定的种子管收放系列机具，制定了相应的技术规程，突破了机械化难度，实现了带状复合栽培全过程机械化。 )3)获得许可证的发明专利23件，实用新型专利3件； 制定国家行业和地方标准3项的发表论文296篇，其中SCI收录论文88篇(封面论文3篇)。
4 .应用推广和经济社会效益2003—2018年，四川、重庆等19个省(市)累计推广7139万亩，新增经济效益245亿元，新增大豆882万t，经济效益显著； 减少纯氮量28.56万t，减少土壤流失量7485t，减少地表流失量53.74万t，生态和社会效益突出。 作者：杨文钰太文王小春刘卫国杨峰张黎骅刘江四川农业大学来源：中国高新. 2020(15 ) )。
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