本發(fā)明屬于農(nóng)業(yè)種植技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種北方玉米、豆角和冬小麥的輪作種植方法。

背景技術(shù)：

目前在華北平原地區(qū)廣泛存在著一種冬小麥和玉米輪作的種植模式，利用兩種作物對溫度和光照等氣候資源的不同需要，即冬小麥適應(yīng)冬季低溫和長日照、玉米需要短日照且高溫耐受性強，合理搭配其種植時間和管理序列，提高復(fù)種指數(shù)，有效增加了糧食產(chǎn)量和農(nóng)民增收，對于促進農(nóng)業(yè)穩(wěn)定發(fā)展和糧食安全具有重要作用。

在氣候變暖背景下，山東省的農(nóng)業(yè)氣候資源呈顯著升高趨勢，尤其春季和秋季溫度升高，適宜作物生長的時間顯著延長。造成冬小麥收獲與玉米種植之間和玉米收獲和冬小麥種植之間的間隔周期越來越長。如何充分利用增加的農(nóng)業(yè)氣候資源成為該地區(qū)農(nóng)民增收和農(nóng)業(yè)發(fā)展的重要問題。

冬小麥-玉米輪作種植系統(tǒng)應(yīng)對氣候變化的主要措施為延長兩種作物的生長期，通過選擇有效積溫要求高的作物品種，在溫度升高條件下也可以實現(xiàn)較長的生長期，并促進光合物質(zhì)的積累和作物產(chǎn)量的提高。受光照和降水等氣象條件和遺傳特性的影響，小麥和玉米的生長期只能有限延長。過去幾十年，通過品種更新增加農(nóng)業(yè)氣候資源的利用率，其效果已經(jīng)趨于飽和，尤其最近幾年小麥和玉米的種植時間受氣象條件的制約越發(fā)弱化。而且，國內(nèi)糧食收購價格較低，農(nóng)民對小麥和玉米的種植熱情日漸消沉，逐漸影響到國家的糧食安全。如何做到既提高對農(nóng)業(yè)氣候資源的有效利用，又提高農(nóng)民的種糧熱情，保證國家糧食安全，成為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和國家面臨的重要問題。

本發(fā)明提供了一種北方玉米、豆角和冬小麥的輪作種植方法，充分利用春季和秋季因溫度升高而延長的生長時間，實現(xiàn)在當年可以成熟2.5次，玉米和小麥的種植充分考慮了國家對糧食安全的需求，豆角的種植不需要額外的設(shè)施，保持了農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)種植的連貫性，在自然條件下生長，并選擇在蔬菜短缺的季節(jié)上市，極大的提高了經(jīng)濟效益。

在相關(guān)文獻和專利中，未見豆角與玉米和小麥的輪作種植制度。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述存在的問題，本發(fā)明提供了在作物生育后期作物的時間和空間配置方案，提供了一種北方玉米、豆角和冬小麥的輪作種植方法。該種植制度不僅僅提高耕地和氣候資源的利用率，實現(xiàn)玉米和小麥產(chǎn)量的穩(wěn)定輸出，同時極大增加了農(nóng)民的收入，促進了農(nóng)業(yè)地區(qū)的脫貧致富。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種北方玉米、豆角和冬小麥的輪作種植方法，包括如下步驟：

（1）采用覆膜技術(shù)和寬窄行模式種植玉米；

（2）玉米秸稈處理；

（3）豆角的種植；

（4）冬小麥種植。

步驟（1）中，玉米的種植時間從4月下旬或5月上旬提前到3月10~20日之間，并覆蓋薄膜予以保溫；玉米出苗后，把玉米生長上方的薄膜摳破，暴露玉米苗于空氣中；玉米采用寬窄行種植模式，寬行間距80cm，窄行間距50cm，株距7~8cm。

步驟（2）中，玉米棒子收獲后，把每行的玉米秸稈上半部分每2株擰在一起，形成一種更加穩(wěn)固的、具有機械支撐能力的固定物；種植豆角前，必須把玉米下半部分的葉子去掉。

步驟（3）中，豆角種植模式為寬窄行，寬行80cm，窄行50cm，株距為15cm；豆角攀附玉米秸稈生長；豆角生育期中需要灌溉5~6次。

步驟（4）中，豆角收獲完全后，玉米和豆角的秸稈機械化打碎后施入農(nóng)田，然后種植冬小麥。

步驟（4）中，冬小麥的種植方式為條播，行距15cm。

所述玉米、豆角和冬小麥的水分和肥料等管理方式與常規(guī)條件一致。

玉米為常規(guī)品種，種植時間為3月中旬-下旬，收獲時間為7月上旬，生長期中灌溉2~3次，施肥2次，主要以硫酸鉀復(fù)合肥為主。

豆角種植時間為7月上旬，收獲時間為8月下旬，生長期中灌溉5~6次，施肥1次，主要以硫酸鉀復(fù)合肥為主。

冬小麥種植時間為9月上旬，收獲時間為來年5月，生長期中灌溉2~3次，施肥4次，主要以硫酸鉀復(fù)合肥為主。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：傳統(tǒng)的解決途徑主要通過種植生育期更長的冬小麥和玉米品種，從而增加作物的生長和發(fā)育時間，并實現(xiàn)糧食產(chǎn)量的增加和質(zhì)量的改善。但是該方法對農(nóng)業(yè)氣候資源的利用率仍然偏低，尤其在成熟期和間種期，作物基本無法利用溫度、光照和降水等農(nóng)業(yè)氣候資源，從而造成農(nóng)業(yè)氣候資源的極大浪費。而且該方法對農(nóng)民增收的貢獻較小。

與北方的種植系統(tǒng)相比，該技術(shù)合理選擇作物品種，通過合理搭配時間生長序列和空間配置，充分利用農(nóng)業(yè)氣候資源，實現(xiàn)產(chǎn)量和收入的雙豐收。

附圖說明

圖1 玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)示意圖。

圖2 玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)示意圖。

具體實施方式

一、 實施例1

地點：山東省安丘市金冢子鎮(zhèn)

采用寬窄行模式于3月中旬種植玉米，玉米品種選用當?shù)貜V泛種植的登海605，玉米寬行間距80cm，窄行間距為50cm株距7cm。通過穴播覆膜方式播種，每穴2粒種子，出苗后，摳破薄膜并間苗，每穴留苗1株，密度為6500株/畝。按照當?shù)爻Ｒ?guī)管理方式管理，種植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉3次，農(nóng)藥按照實際病蟲害發(fā)生實際和類型施用。7月上旬收獲玉米棒子。產(chǎn)量為1190斤/畝，市場收購價0.9元/斤，畝產(chǎn)值1071元。

玉米棒子收獲后，把兩種玉米秸稈擰在一起，去掉下半部分葉子，給豆角生長初期提供足夠的生長空間和陽光。豆角在7月上旬采用寬窄行模式種植，種植在其中一株玉米的旁邊，方便攀附，種植密度為3200株/畝。管理措施包括：施用化肥1次、灌溉5次和病蟲害防治。8月中旬到下旬可以摘豆角并銷售，總計可以摘961斤/畝，平均單價4元/斤，畝產(chǎn)值3844元。

豆角收獲完畢，利用粉碎機械把玉米和豆角秸稈全部粉碎在農(nóng)田中，利用深耕機械把秸稈碎屑卷入土壤并平整土地。9月上旬開始種植冬小麥，條播方式，播種量為15斤/畝。生育期中施用化肥3次，視實際情況灌溉2次。在來年5月份機械化收獲小麥。產(chǎn)量938斤/畝，市場收購價1.2元/斤，畝產(chǎn)值1125.6元。

玉米和豆角秸稈都還到農(nóng)田中，極大增加了土壤中有機質(zhì)的含量，土壤更加疏松，保水保肥效果好。豆角作為固氮植物對氮素的增加，有效減少了化肥的施用次數(shù)，同時冬小麥的生長態(tài)勢更加健壯，產(chǎn)量更高。這種效果對于農(nóng)田的高產(chǎn)肥沃和可持續(xù)利用具有積極作用。

對比實施例1

玉米-冬小麥輪作種植方法

地點與實施例1的相同，玉米品種選用當?shù)貜V泛種植的登海605，種植時間為5月上旬，玉米寬行間距80cm，窄行間距為50cm株距7cm。通過穴播方式播種，每穴2粒種子，出苗后每穴留苗1株，密度為6500株/畝。按照當?shù)爻Ｒ?guī)管理方式管理，種植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉2次，農(nóng)藥按照實際病蟲害發(fā)生實際和類型施用。8月下旬收獲玉米棒子。產(chǎn)量為1081斤/畝，市場收購價0.9元/斤，畝產(chǎn)值972.9元。

玉米秸稈粉碎還田后開始種植冬小麥，條播方式，播種量為15斤/畝。生育期中施用化肥4次，視實際情況灌溉3次。在來年5月份機械化收獲小麥。產(chǎn)量837斤/畝，市場收購價1.2元/斤，畝產(chǎn)值1004.4元。

對比實施例2

玉米-冬小麥輪作種植方法

地點與實施例1的相同，玉米品種選用當?shù)貜V泛種植的登海605，種植時間為5月上旬，玉米寬行間距80cm，窄行間距為50cm株距7cm。通過穴播方式播種，每穴2粒種子，出苗后每穴留苗1株，密度為6500株/畝。按照當?shù)爻Ｒ?guī)管理方式管理，種植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉3次，農(nóng)藥按照實際病蟲害發(fā)生實際和類型施用。8月下旬收獲玉米棒子。產(chǎn)量為1054斤/畝，市場收購價0.9元/斤，畝產(chǎn)值948.6元。

玉米秸稈粉碎還田后開始種植冬小麥，條播方式，播種量為15斤/畝。生育期中施用化肥4次，視實際情況灌溉3次。在來年5月份機械化收獲小麥。產(chǎn)量820斤/畝，市場收購價1.2元/斤，畝產(chǎn)值984元。

春季玉米種植之前，農(nóng)田雜草叢生，需要采用化學(xué)農(nóng)藥方式消除雜草，增大了對土壤環(huán)境的污染和糧食的質(zhì)量。種植小麥需要施加更多的化肥，獲得的產(chǎn)量反而偏低，并產(chǎn)生土壤板結(jié)和化肥污染等問題。從收益來看，玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)可以獲得6040.6元/畝收入，玉米-冬小麥輪作系的收入平均為1955元/畝。因此，玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)不僅獲得玉米和小麥的高產(chǎn)，還增收一季豆角，與對比實施例1相比，畝產(chǎn)值增加4085.6元。另外，該方案解決了玉米種植前預(yù)留時間過長，雜草滋生和農(nóng)業(yè)氣候資源浪費等問題，增加了土壤中氮素含量，利于農(nóng)田的可持續(xù)利用。

二、 實施例2

地點：山東省安丘市城郊

采用寬窄行模式于3月10日種植玉米，玉米品種選用當?shù)貜V泛種植的登海605，玉米寬行間距80cm，窄行間距為50cm株距7cm。通過穴播覆膜方式播種，每穴2粒種子，出苗后，摳破薄膜并間苗，每穴留苗1株，密度為6500株/畝。按照當?shù)爻Ｒ?guī)管理方式管理，種植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉2次，農(nóng)藥按照實際病蟲害發(fā)生實際和類型施用。7月上旬收獲玉米棒子。產(chǎn)量為1110斤/畝，市場收購價1元/斤，畝產(chǎn)值1110元。

玉米棒子收獲后，把兩種玉米秸稈擰在一起，去掉下半部分葉子，給豆角生長初期提供足夠的生長空間和陽光。豆角在7月初采用寬窄行模式種植，種植在其中一株玉米的旁邊，方便攀附，種植密度為3300株/畝。管理措施包括：施用化肥1次、灌溉5次和病蟲害防治。8月上旬到下旬可以摘豆角并銷售，總計可以摘1021斤/畝，平均單價5元/斤，畝產(chǎn)值5105元。

豆角收獲完畢，利用粉碎機械把玉米和豆角秸稈全部粉碎在農(nóng)田中，利用深耕機械把秸稈碎屑卷入土壤并平整土地。9月上旬開始種植冬小麥，條播方式，播種量為16斤/畝。生育期中施用化肥3次，視實際情況灌溉2次。在來年5月份機械化收獲小麥。產(chǎn)量915斤/畝，市場收購價1.3元/斤，畝產(chǎn)值1189.5元。

城市郊區(qū)豆角銷售價格更高，當?shù)匕傩諏Χ菇堑姆N植熱情更高，并通過提前種植實現(xiàn)了更高的利潤。對玉米和小麥的種植主要受惠于兩種作物的管理方式簡單，因此，兩種作物的產(chǎn)量不高。

對比實施例3

玉米-冬小麥輪作種植方法

地點與實施例2的相同，玉米品種選用當?shù)貜V泛種植的登海605，種植時間為5月上旬，玉米寬行間距80cm，窄行間距為50cm株距8cm。通過穴播方式播種，每穴2粒種子，出苗后每穴留苗1株，密度為6000株/畝。按照當?shù)爻Ｒ?guī)管理方式管理，種植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉2次，農(nóng)藥按照實際病蟲害發(fā)生實際和類型施用。8月下旬收獲玉米棒子。產(chǎn)量為971斤/畝，市場收購價1元/斤，畝產(chǎn)值971元。

玉米秸稈粉碎還田后開始種植冬小麥，條播方式，播種量為16斤/畝。生育期中施用化肥4次，視實際情況灌溉2次。在來年5月份機械化收獲小麥。產(chǎn)量785斤/畝，市場收購價1.3元/斤，畝產(chǎn)值1020.5元。

對比實施例4

玉米-冬小麥輪作種植方法

地點與實施例2的相同，玉米品種選用當?shù)貜V泛種植的登海605，種植時間為5月上旬，玉米寬行間距80cm，窄行間距為50cm株距8cm。通過穴播方式播種，每穴2粒種子，出苗后每穴留苗1株，密度為6000株/畝。按照當?shù)爻Ｒ?guī)管理方式管理，種植前施用底肥1次，生育中期再次施用1次化肥，灌溉3次，農(nóng)藥按照實際病蟲害發(fā)生實際和類型施用。8月下旬收獲玉米棒子。產(chǎn)量為993斤/畝，市場收購價1元/斤，畝產(chǎn)值993元。

玉米秸稈粉碎還田后開始種植冬小麥，條播方式，播種量為16斤/畝。生育期中施用化肥4次，灌溉2次。在來年5月份機械化收獲小麥。產(chǎn)量773斤/畝，市場收購價1.3元/斤，畝產(chǎn)值1004.9元。

從收益來看，玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)可以獲得7404.5元/畝收入，玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)可以獲得1994.7元/畝收入。因此，玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)獲得的收益是玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)的3.7倍。通過秸稈還田和減少化肥使用量等方面，該方案改善了土壤質(zhì)量，解決了玉米種植前預(yù)留時間過長，雜草滋生和農(nóng)業(yè)氣候資源浪費等問題，提高了耕地和農(nóng)業(yè)資源的利用率，增加了農(nóng)民收入，利于農(nóng)民生活質(zhì)量的改善。

表1 具體實施例的產(chǎn)量和產(chǎn)值統(tǒng)計表

三、 效益分析

根據(jù)實施例1和實施例2，玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)的投入主要包括種子、化肥、機械種植和收割以及灌溉等費用。根據(jù)當?shù)氐钠骄?，以上項目造成該輪作系統(tǒng)的平均投入為1350元/畝。豆角的種植和收割主要以人工為主，實施地點主要以小農(nóng)經(jīng)濟為主，每家種植面積有限，都是以自己家人種植、收獲和銷售，并不產(chǎn)生對外支付的費用。同時，該系統(tǒng)對于土壤中氮素含量的增加有一定幫助，改善了土壤質(zhì)量。

玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)的投入主要包括種子、化肥、機械種植和收割以及灌溉等費用。根據(jù)當?shù)氐钠骄?，以上項目造成該輪作系統(tǒng)的平均投入為950元/畝。該系統(tǒng)在春季容易造成雜草滋生，對其清除需要產(chǎn)生農(nóng)藥等額外費用，但是比例很低，不計入計算。

結(jié)合表1和表2，玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)的平均投入為1350元/畝，平價產(chǎn)出為6722.6元/畝，平均收益為5372.6元/畝。玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)的平均投入為950元/畝，平價產(chǎn)出為1974.8元/畝，平均收益為1024.8元/畝。玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)是玉米-冬小麥輪作系統(tǒng)的平均收益的5.2倍。通過合理搭配作物種植時間和生長空間，玉米-豆角-冬小麥輪作系統(tǒng)充分利用耕地和農(nóng)業(yè)氣候資源，極大增加了農(nóng)民的收入，促進了農(nóng)業(yè)地區(qū)的脫貧致富；并改善了土壤質(zhì)量，穩(wěn)定了糧食產(chǎn)量，成為一種具有良好前景的種植系統(tǒng)。

表2 具體實施例的投入項統(tǒng)計表

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。