小麦一玉米轮作系统作为我国范围内广泛采用的一种农业种植模式，对于保障粮食安全、促进农业可持续发展具有重要意义。这一轮作模式不仅能够有效利用土地资源，提高作物复种指数，还能通过作物间的生物学特性互补，减少病虫害的发生，从而提高作物产量和品质。然而，随着农业生产强度的不断增加，养分资源的紧张和环境压力的加剧，传统的养分管理方式和种植技术已难以满足现代农业发展的需求。在当前农业生产中，化肥的过量施用和不合理使用已成为导致土壤质量下降、水体污染和生态环境破坏的主要原因之一。同时，种植技术的落后也限制了作物产量的进一步提高和资源的有效利用。因此，探索小麦一玉米轮作系统中养分循环利用的有效途径和高效种植技术，已成为当前农业科学研究的重要课题。
一、小麦一玉米轮作系统研究现状
小麦一玉米轮作系统，作为一种经典的农业种植模式，在我国范围内得到了广泛应用和深人研究。具体而言，该系统通过每年或每2一3年小麦和玉米的交替种植，充分利用了这两种作物不同的生长特性和养分需求差异。小麦作为一种浅根作物，主要吸收土壤上层的养分，而玉米作为深根作物，则能有效利用土壤深层的养分，从而实现土壤养分的分层利用和高效循环。研究表明，小麦一玉米轮作系统能够显着提高土壤肥力。例如，与连续种植单一作物相比，该轮作模式可使土壤有机质含量提高，土壤全氮和全磷含量增加，因此，该模式能够增加作物产量，小麦和玉米的平均产量显着提高。在化肥使用方面，小麦一玉米轮作系统通过提高土壤养分的利用效率，可减少化肥使用量 2 0 % 一3 0 % ，从而显着降低农业生产对环境的负面影响，如减少温室气体排放和水体污染。随着农业科技的不断进步，研究人员还积极探索了多种优化小麦一玉米轮作系统的方法。例如，引入豆科作物如大豆或绿豆进行间作或轮作，可以利用豆科作物的固氮作用，进一步提高土壤氮素含量。据研究，这种间作或轮作方式可使土壤氮素含量额外提高 5 % - 1 0 % 。此外，采用生物肥料如有机肥、微生物菌剂等替代部分化肥，不仅能减少化肥使用量，还能改善土壤结构，提高土壤微生物活性，据实践数据，生物肥料的应用可使作物产量再提高 5 % - 1 0 % 。
二、小麦一玉米轮作养分循环利用技术研究
1、有机肥与化肥配施效应
在小麦一玉米轮作系统中，有机肥与化肥的合理配施不仅是提升土壤肥力、优化养分供应的关键措施，更是实现农业可持续发展的重要策略。有机肥，这一源自自然的宝贵资源，以其独特的优势在农业生产中占据着举足轻重的地位。它富含有机质，通常含量超过 3 0 % ，同时还含有氮、磷、钾等多种微量元素以及铁、锰、铜、锌等微量元素。这些丰富的养分成分在土壤中发挥着多重作用，既能显着改善土壤结构，增强土壤的保水保肥能力，又能为作物提供全面而持久的养分支持，从而确保作物的健康生长。在实际应用中，每亩施用有机肥 1 0 0 0-2 0 0 0 k g ，可以有效提升土壤有机质含量，改善土壤的物理、化学和生物性质，为作物生长创造一个良好的土壤环境。有机肥的施用还能促进土壤微生物的繁殖和活动，提高土壤的生物活性，从而进一步增强土壤的肥力和生产力。相比之下，化肥以其高浓度的营养元素和快速的肥效，在农业生产中发挥着不可替代的作用。特别是在小麦的拔节期和玉米的大喇叭口期等关键生长阶段，作物对养分的需求达到高峰。此时，每亩追施氮肥 2 0 - 3 0 k g ，磷肥 4 0 - 5 0 k g 钾肥15— 2 0 k g ，可以迅速满足作物高产对养分的需求，促进作物健壮生长，提高产量和品质。然而，化肥的过量使用也会带来一系列问题，如养分流失、环境污染等。因此，为了实现有机肥与化肥的优势互补，科学地配施策略至关重要。建议有机肥与化肥的配施比例为1：0.05—1：0.1，即每亩施用有机肥 1 0 0 0 k g 时，配施化肥 
，这样的配施比例既能充分发挥有机肥的长效改良土壤作用，又能利用化肥的速效特性，确保作物在整个生长周期内获得均衡、持续的养分供应。研究表明，合理的有机肥与化肥配施比例，相比单独使用化肥，能显着提高小麦和玉米的产量，同时减少化肥的流失率，有效降低对周边水体和环境的污染风险。此外，长期坚持有机肥与化肥配施，还能显着增加土壤微生物活性，提高土壤酶活性，促进土壤养分的循环利用。这些效应共同作用于土壤生态系统，为作物的持续高产稳产奠定坚实基础，同时也为农业的可持续发展提供了有力保障。
2、秸秆还田与土壤改良
秸秆作为农作物生产过程中的主要副产品，其潜在价值往往被忽视。然而，在追求农业可持续发展的今天，秸秆的还田利用已成为实现养分循环利用和土壤改良的有效手段之一，尤其在小麦一玉米轮作系统中，其重要性愈发凸显。秸秆，这一丰富的生物质资源，不仅含有大量的有机质，还富含矿物质和微量元素。这些成分对于土壤改良和养分补充具有不可估量的价值。当秸秆被还田处理时，在土壤中微生物的分解作用是秸秆转化为宝贵养分的关键。每吨秸秆在微生物的作用下，可以释放出1500—2000kg的二氧化碳及大量的有机物质。这些有机物质与土壤紧密结合，不仅增加了土壤有机质的含量，还显着改善了土壤的团粒结构。这使得土壤变得更加疏松多孔，通气性和保水性得到显着提升，为作物的生长创造了更加优越的环境。除了对土壤物理性质的改善外，秸秆在分解过程中产生的有机酸和酶类物质发挥着更为重要的作用。它们能有效促进土壤难溶性养分的释放，将土壤中的固定态磷、钾转化为可溶态。这一转化过程极大地提高了土壤养分的有效性，使得作物能够更高效地吸收利用土壤中的养分。这不仅减少了化肥的施用量，还降低了农业生产成本，实现了经济效益和生态效益的双重提升。此外，秸秆还田对于减少化肥使用量和减轻环境污染也具有重要意义。由于秸秆本身富含养分，其还田后可以显着减少氮肥和磷肥的用量。这不仅降低了农业生产成本，还减少了化肥流失和对环境的污染。在当前环境污染问题日益严峻的背景下，秸秆还田无疑为实现农业可持续发展和减轻环境污染提供了一条有效途径。
3、新型养分循环利用技术对小麦——玉米轮作影响
随着科技的持续进步与创新，一系列前沿的养分循环利用技术正在逐步渗透并影响着小麦一玉米轮作系统，为这一传统农作模式注人了新的活力。其中，生物炭技术以其独特的吸附性能和高度稳定性，成为当前研究与实践领域的热点。生物炭，这一通过生物质材料在限氧条件下高温热解而获得的固态产物，拥有错综复杂的孔隙结构，这一特性使得生物炭能够高效吸附并稳固土壤中的氮、磷、钾等关键养分，减少养分的流失，提高土壤养分的利用效率，从而为作物的健康生长提供持续而稳定的养分支持。与此同时，绿肥作物的种植也在小麦一玉米轮作系统中展现出巨大的应用潜力。如紫云英、苜蓿等，它们在生长期间能够高效地汲取土壤中的养分，并通过生物固氮、矿物质积累等生物过程，将这些养分转化为自身丰富的有机物质。当这些绿肥作物在盛花期或结荚初期被适时翻压人土，其体内的有机物质便能迅速分解，释放出氮、磷、钾等养分供后茬作物吸收利用。据科学估算，每翻压1t绿肥作物，可为后茬作物提供相当于20—4 0 k g 尿素 ⋅ 1 0-2 0 k g 过磷酸钙和 1 5 -3 0 k g 硫酸钾的养分，这不仅极大地促进了养分的循环利用，还有效提升了作物的产量和品质。生物炭的添加可以进一步提升土壤的保水保肥能力，为绿肥作物的生长提供更好的土壤环境；而绿肥作物的种植又能为生物炭提供更多的有机质来源，促进其在土壤中的持续作用。两者相辅相成，共同构建了一个高效、稳定的养分循环利用体系，为小麦一玉米轮作系统的可持续发展奠定了坚实的基础。
三、小麦一玉米轮作高效种植技术研究
1、品种选择与优化布局
在小麦一玉米轮作系统中，品种的选择与优化布局是确保种植高效、产量稳定与可持续发展的核心要素。随着农业科技的飞速进步，科研人员借助遗传改良和先进的分子育种技术，已成功研发出一系列高产、优质、抗病虫且适应性强的作物新品种。这些新品种不仅展现出卓越的光合效率，能够更有效地利用光能进行生长，同时还具备更强的养分吸收能力，使得氮、磷、钾等关键养分的吸收效率得到显着提升。这些特性使得新品种能够灵活适应多样化的气候条件和土壤环境，无论是在干旱、盐碱还是病虫害频发的地区，都能找到适宜种植的新品种，为农业生产带来了更多的选择和可能性。在选择品种时，必须紧密结合当地的自然条件，如年降水量、年均温度等，以确保品种能够适应当地的气候环境。同时，还要考虑生产水平，如机械化程度、灌溉条件等，以确保品种的种植能够与当地的生产方式相匹配。此外，市场需求也是选择品种时不可忽视的因素，如消费者对品质、产量的偏好等，都将影响品种的选择。因此，在选择品种时，需要全面评估品种的产量潜力、品质特性、抗逆性和适应性等多个维度，精选出最适合当地生态和农业生产实际的品种。在优化布局方面，依据作物的生长习性和养分需求特性进行精心设计是至关重要的。作物的根系分布、生长周期等都会影响其对养分的吸收和利用。因此，需要根据这些特性来合理安排作物的种植顺序与间作模式。例如，在小麦一玉米轮作体系中，可以穿插种植具有固氮功能的豆科作物，如大豆或绿豆。这些作物不仅能够为土壤提供丰富的氮素，还能改善土壤结构，提高土壤肥力。通过每亩间作面积占比约 10 % 一 2 0 % 的豆科作物，可以有效提升土壤氮素含量 2 0 % ，为随后的小麦和玉米生长奠定丰富的养分基础。同时，通过精细调整作物种植比例，如小麦与玉米的轮作比例设定为1：1或2：1，以及实施科学的间作、轮作休耕制度，可以实现养分的精准调控与高效循环利用。这不仅能够提高土壤的养分利用效率，还能减少化肥的使用量，降低农业生产对环境的压力，实现农业生产的可持续发展。
2、播种密度与群体结构调控对作物产量和品质的影响
播种密度和群体结构是影响作物产量和品质的关键因素，特别是在小麦一玉米轮作系统中，通过精细的播种密度调控与合理的群体结构设计，能够最大化地利用光能、水分及养分资源，从而显着提升作物的生长速率与产量水平。播种密度的确定是一个复杂的过程，需要综合考量作物的品种特性、土壤肥力状况及气候条件等多个方面。对于分蘖能力较强的品种，如某些高产小麦品种，播种密度可适当降低。具体而言，每亩基本苗数可控制在约15万一18万株，以避免群体过大导致的通风透光不良及病虫害滋生问题。这样的密度调控有助于作物个体间的良好发育，提高光能利用率，并减少病虫害的发生。相反，对于分能力较弱的品种，则需适当增加播种密度，每亩基本苗数可调整至约20万一25万株，以确保足够的苗数与群体密度，从而提高单位面积的产量。群体结构的调控则主要通过调整作物的种植模式与行距来实现。以玉米种植为例，采用宽窄行交替的种植方式，如宽行 6 0 c m ，窄行 4 0 c m ，这种布局不仅能有效改善田间的通风透光条件，提升光能利用率，还能显着增加玉米的产量。宽窄行种植有助于作物叶片的合理分布，使阳光能够更均匀地照射到每一片叶子上，从而提高光合作用的效率。此外，科学的施肥策略与精准的灌溉管理也是调控群体结构的重要手段。施肥时，应将基肥与追肥相结合，氮磷钾平衡施用，以满足作物在不同生长阶段对养分的需求。精准的灌溉管理则应根据作物的需水规律进行灌溉，确保作物在关键生长时期获得充足的水分。通过科学的施肥与灌溉，可以进一步调控作物的生长速度与群体结构，使作物在生长周期内维持合理的叶面积指数（如玉米叶面积指数控制在3.5—4.5之间）和高效的光合速率。
3、小麦一玉米轮作中灌溉与水分管理方法
灌溉与水分管理在小麦一玉米轮作系统中扮演着至关重要的角色，对于确保作物健康生长、提升产量及品质具有不可估量的价值。在灌溉策略的制定上，必须紧密结合作物的需水特性和当地降水模式，构建科学的灌溉制度和精确的灌溉量。在小麦与玉米的关键生长期，如小麦的拔节至灌浆期、玉米的大喇叭口至灌浆期，这些阶段作物对水分的需求达到高峰，应确保每亩每次灌溉量约为 
，以保证充足的水分供给，促进作物茁壮成长。而在非关键生长期，为避免土壤过湿引发的通气不畅及病虫害问题，应适度控制灌溉，通常每亩每次灌溉量减少至15—
。水分管理的精细化则依赖于对土壤水分的持续监测与精准调控。通过定期测定土壤水分含量及作物的蒸腾量，可以精确掌握土壤水分动态及作物水分需求，据此制定灌溉计划，实施节水灌溉措施。例如，当土壤水分含量低于田间持水量的 6 0 % 时，即触发灌溉，以维持土壤水分在适宜范围内。同时，积极推广先进的灌溉技术，如滴灌、喷灌等，不仅能显着提高灌溉效率，减少水资源浪费，还可实现节水约 3 0 % 一 5 0 % 的显着效果，促进水资源的可持续利用。通过这些综合措施，小麦一玉米轮作系统不仅能够保障作物的高产优质，还能为农业的可持续发展贡献力量。
综上所述，养分循环利用与高效种植技术的集成应用在小麦一玉米轮作系统中取得了显着成效，这一创新模式不仅提高了养分利用效率和作物产量，还为农业的可持续发展提供了有力的技术支撑和示范。展望未来，应当继续深化对养分循环和高效种植技术的研究，不断探索和优化集成应用模式，以适应不同地区和不同作物的需求。同时，积极推广这一成功模式，引导更多农民采用先进的农业技术，促进农业的绿色发展和农民的增收致富，为实现乡村振兴和农业现代化贡献更多智慧和力量。
（作者单位：455000河南省安阳市文峰区宝莲寺镇人民政府）
