杜守宇 研究员 宁夏农业技术推广总站
2013年11月4日
玉米全膜双垄覆盖沟播技术是集垄面集雨、覆膜抑蒸、垄沟种植技术为一体，改半膜覆盖为全地面覆盖地膜、改地膜平铺为起垄覆膜、改播前覆膜为秋季或早春顶凌覆膜、改玉米传统垄面种植为沟内种植，大幅提高了土壤水分的保蓄率、降水利用率和水分利用效率，并使玉米等作物增产显著，是一项突破性的旱作农业技术。2006年由甘肃引入宁夏旱作区，经引进、吸收、创新、示范推广，应用面积逐年扩大，生态、经济、社会效益十分显著。
一、技术术语
1、双垄
在田间起垄时形成宽度为40cm和70cm，高度分别为15-20cm和10～15cm的两个弧形垄。
2、全膜覆盖
起垄后用0．008～0．01mm地膜全地面覆盖
3、集雨
大小垄面及垄沟全膜覆盖后形成集雨面，接纳雨水集中到垄沟内。
4、沟播
在垄沟内按株距点播。
二、技术原理
1、农田微工程覆膜雨水富集叠加理论
改变地表微地形(起垄形成了垄+沟+垄)，在微地形上地膜覆盖，形成作物种植区和非种植区(覆盖区)，使非种植区上的降雨叠加到种植区，存贮到土壤水库中，形成“集水面积一土壤水库一种植面积”模式，并通过优化产生径流的面积与接受径流的面积之比，使两部分面积的水集中到一部分利用，从而使同等降雨条件下作物种植区的水分增加到一倍以上，扩大玉米生长的水分供应，保障玉米正常生长，使玉米始终处在良好的水分供应环境，提高了玉米生产的水分满足率，而获得理想的产量。
2、雨水就地入渗理论
改变地表微地形下垫面，降低地表径流水力坡度，截断径流线长度，减缓径流速度，增加地表径流在一定区域内的滞留时间，就地拦蓄雨水入渗土壤，雨水入渗区即为雨水利用区，可利用所有降雨时段及雨量段的降雨，并通过“土壤水库”增容的储蓄调解功能，达到雨水资源的高效利用，即雨水一土壤水库一植物利用。
3、覆盖抑蒸理论
进入土壤中的水通过地表蒸发、植物有效蒸腾和土壤水库储备等三个过程再分配，在半干旱地区，土壤水分主要通过土壤表面的蒸发变为无效蒸发损失，蒸发量大，一般是降雨量的3～4倍，有限的降水入渗土壤后，如何保蓄，只有与覆盖措施结合起来，并通过不同的覆盖形式形成一个与大气间的隔离层，阻断土壤中气体与大气的交换通道，从而减少土壤水的蒸发损失，将降水保蓄在土壤中，供作物生长利用，达到雨水高效利用的目的。
三、技术的优势与特点
该技术依据农田微工程覆膜雨水富集叠加、雨水就地入渗、覆盖抑蒸三大理论，把“膜面集雨、覆盖抑蒸、垄沟种植三大技术”相互融合为一体，其创新点：一是改变了地膜覆盖的方式，将半膜平铺覆盖方式改变为起垄全地面覆盖；二是作物在垄上种植变为垄沟内种植。有效解决了天然降水的高效利用问题，是地膜覆盖栽培技术的又一次革命。
该技术与半膜覆盖相比，具有如下五个创新点：
一是常规的半膜平铺技术地面覆盖率低，一般只有50％～60％，土壤水分大部分以无效蒸发的形式被损失，保墒效果差；而全膜双垄沟播技术全地面覆盖地膜后，形成了整个地面与大气之间的隔离层，隔断了土壤中水分的蒸发，使降雨全部保蓄在土壤水库，最大限度地抑制了因地表裸露而造成水分大量的无效蒸发，最大限度的发挥了保墒作用。
二是常规的半膜平铺技术对雨水的集蓄效果差，雨水利用率低；而全膜双垄沟播技术通过田间微工程(垄+沟+垄)和全地面覆盖地膜，使整个田间形成沟垄相间的集流场，能将作物生育期间整个农田的全部降雨拦截与汇集，实现了对全部农田表面的雨水集流。
三是常规的半膜平铺技术只能对作物种植区膜面的小部分雨水集蓄；而全膜双垄沟播技术通过整个田间集流场的拦截，使作物种植区和非种植区的降雨都汇流到播种沟，最后聚集到作物根部，成倍增加了作物根区的实际降雨量，实现了雨水的富集叠加利用。特别是对春季l Omm以下的微小降水能有效拦截，通过膜面汇集到播种沟，能有效解决旱作区因干旱严重影响播种和苗期缺水的问题。
四是显著的增温效果，促进了农业结构调整。全膜覆盖与垄沟种植相结合，起垄形成了风障，阻挡寒风侵袭，可防止外界冷空气的袭击，又能减少地面热量向外散失。白天吸收的太阳能可以贮藏较多热量，并贮存到深层土壤中，到夜晚地表辐射散热时又可从深层释放热量传至地表，可延缓地表附近温度的降低，使玉米减轻低温晚霜冻的危害，有利于保全苗，为丰产奠定基础。
有效积温的增加，为扩大玉米种植面积提高产量，提供条件。使玉米提早成熟7天～l 0天，并使玉米的适种海拔提高2 00m左右，使原来不能种植玉米的地区可以种植玉米，并且扩大了中晚熟品种种植区域，促进了农业结构的进一步调整。
五是具有一定的生态效益
全膜覆盖能有效抑制田间杂草，减少除草的劳动力投入，还能有效减轻地表土的风蚀和降雨冲刷，减轻水土流失，有利保护耕作区土壤及生态环境。又充分发挥水肥协同效应和激励机制，提高了抗旱力和水分利用效率，节约了水肥资源，减少了污染，改善了生态环境。
技术特点：
一是效益高，效果稳。该技术成功的减少了玉米产量波动的幅度，并将产量稳定在较高的水平上，与传统半膜覆盖方式相比，亩增产120-140公斤，增产幅度在25-30％，且不同年景、地域，其增产效果都十分稳定。
二是投资少，见效果。该技术与传统的旱农及灌溉农业相比，每亩秋覆膜仅需投入地膜8公斤，春覆膜投入7公斤。农民有承受能力，且当年即可获得成倍收益。
三是易操作、适应广。在我国农业还处于劳动密集型的状况下，对配套设备要求过高，应用复杂，技术成本高，难于掌握的技术，其技术规模很难发挥。该技术是在传统地膜栽培技术的基础上进行创新，大田操作简单，不受复杂的配套设备制约。几乎适于所有玉米种植区，并将适种范围在原来的基础上扩大，适种海拔上限提高。
四、玉米全膜双垄覆盖沟播技术在宁夏旱作农业区的现实表现
玉米双垄全膜覆沟播技术引进宁夏旱作农业区以来。经多年试验、示范证实，生态、经济效益十分显著，
1、显著的提高了土壤水分效应，实现了秋雨春用，有效的解决了作物出苗和前期对水分的需要。表现在：一是土壤含水量明显增加。播种期0-20cm，20-40cm的土壤含水量秋季全膜双垄覆盖比半膜常规平覆分别高5.6个百分点、5.2个百分点，出苗期0-20cm，20-40cm分别高4.8个百分点、5个百分点，拔节期0-20cm，20-40cm的含水量分别高4.1个百分点、4.4个百分点，有效的满足了出苗，生长前期对水分的要求，保证了全苗。早春顶凌全膜双垄覆盖的土壤含水量其趋势与秋季全膜覆盖的含水量表现一致。二是从1m内的土壤贮水量来看，秋季全膜双垄覆盖1m内贮水量播种期、苗期、拔节期、大喇叭期分别比播期半膜平覆多贮水63.2mm、59.8mm、56.8mm、44mm，分别增加39.44%、45.44%、39.46%、38.03%。早春全膜双垄覆盖的表现与秋季全膜双垄覆盖表现趋势基本一致，播种至大喇叭口期都高于播期常规半膜覆盖。三是降水利用率大幅提高，三种全膜双垄覆盖沟播技术降水利用率平均达69.96%，比播期半膜平覆高10.96个百分点，其中秋季全膜双垄覆盖的降水利用率最高达75.9%，早春顶凌全膜覆盖次之达67.9%，播期全膜双垄覆盖为66.1%。四是水分利用效率表现与降水利用率表现一致，全膜双垄覆盖高于半膜覆盖。秋季、早春顶凌、播期三种全膜双垄覆盖平均为2.12kg/ mm •666. 7m2，比常规半膜覆盖提高19.55%，以秋季全膜双垄覆盖最高达2.22kg/ mm •666. 7m2，比播期半膜覆盖提高25.19%。
2、地积温增加，提高了玉米适种海拔高度200m，扩大了玉米中晚熟品种的种植区域
旱作玉米全膜双垄覆盖沟播技术提高了地温，增加了地积温。据观测在半干旱区玉米全生育期≥0℃总积温，6种覆膜方式中秋季全膜双垄覆盖、早春顶凌全膜双垄覆盖、播期全膜双垄覆盖均高于秋季半膜覆盖、早春顶凌半膜覆盖、播期半膜覆盖。全膜双垄覆盖，平均≥0℃总积温比三种半膜覆盖的平均≥0℃的有效积温高449.32℃，全膜覆盖中以秋季全膜双垄覆盖有效积温最高，比播期半膜覆盖高630.45℃，早春顶凌全膜双垄覆盖次之，比播期半膜覆盖高525.65℃，播期全膜双垄覆盖比播期半膜覆盖高430.07℃，由于积温增加，明显加快了玉米生育进程，使玉米生育期缩短，成熟期提前，比半膜平覆提前7--10天成熟，减轻了早霜的危害，使宁夏旱作区玉米适种海拔上限由1800m以下提高到2000m，提高了200m。促进了高海拔地区种植结构的调整，扩大了玉米的种植面积，增加了粮食产量，同时可将早熟品种改为中熟、中晚熟品种，在不增加面积的情况下，较大幅度的提高了粮食产量。
3、增产明显，经济效益显著，改变了宁夏旱作区玉米产量长期低而不稳的状态。全膜双垄覆盖沟播技术由于水分、温度效应明显好于半膜平覆，因而在玉米作物上表现株高、茎粗、果穗长、果穗粗、百粒重高。因而单产高，经济效益大幅度增加。据在海拔1620m、年均降雨量442.7---450mm、年均温7.5℃的彭阳县城阳乡涝池村试验：秋季、旱春顶凌、播期三种玉米全膜双垄覆盖沟播技术平均亩产达540.56公斤，比播期半膜覆盖沟播亩增141.5公斤，增产35.5%。以秋季全膜双垄覆盖产量最高，比播期半膜覆盖增产54%，效益增加42.64%，比秋季半膜覆盖增产37%，效益增加37.96%。又据旱作区三大类型区即半干旱易旱区、半干旱区、半阴湿易旱区七县三年10个点次的试验资料统计，玉米秋季全膜双垄覆盖沟播、早春全膜双垄覆盖沟播、播期全膜双垄覆盖沟播，平均亩产比播期半膜覆盖亩增145.7公斤，增产42.42%，以秋季全膜双垄覆盖沟播增幅最大，比播期半膜覆盖增52.3%，比秋季半膜覆盖增25.7%。彭阳县王洼镇山庄村万亩示范点平均亩产达687.5公斤，比播期半膜覆盖增产35%。2012年，彭阳、隆德两县3.57万亩玉米全膜双垄覆盖沟播技术创高产示范片平均亩产达680.37公斤，最高亩产达763.9公斤。旱作区大面积推广的玉米全膜双垄覆盖沟播技术比播期半膜技术平均增产23.6%。
4、生态社会效益显著，促进了旱作农业向生态农业转变。
全膜双垄覆盖沟播技术大大提高了旱作农业的集约化水平和土地产出率，为改变广种薄收的局面创造了先决条件，奠定了物质基础。随着这一技术的推广，单产、总产大幅度提高，农民人均收入增加，加快了退耕还林的步伐，促进了养殖业的发展。为实现农牧结合，优化生态环境，实现旱作农业向生态农业转变创造了前提，加快了步伐。
五、玉米全膜双垄覆盖沟播栽培技术体系
（一） 适宜区域
该技术覆盖宁夏旱作农业区，降雨量在250-550mm的半干旱偏旱区、半干旱区、半阴湿易旱区。其中秋覆膜技术适合常年降雨量在300-500mm的半干旱区及半干旱偏旱区的旱作农业区推广应用。具体包括彭阳的红茹流域及其北部，原州的东北部，城郊及清水河流域，西吉的葫芦河，滥泥河流域的川，台，塬地及梯田，海源的东南部及其中部，同心的东南部，盐池的麻黄山一带，隆德的西部。半阴湿易旱区、盐池的北部地区，不易进行秋季覆膜，而应进行早春顶凌覆膜。
（二）覆膜技术
1 、选地选茬
（1）严格选地。宜选用地势平坦、土层深厚、土质疏松、肥力上等，土壤理化性状良好、保水保肥能力强的川、台、塬地、梯田，切忌选用陡坡地，石砾地、沙土地、瘠薄地等地块。
（2）科学选茬。玉米植株高大、生长旺盛，生育期间消耗水分、养分较多，前作应优先选用养地作物，适宜前茬有豆类、小麦、玉米、马铃薯等。半干旱偏旱区可选用歇地、豆茬地。
2 、整地施肥
（1）要求进行两次整地，一次是伏秋深耕，即在前茬作物收获后及时深耕灭茬，耕深达到20-25cm，伏耕后遇雨要及时耙耱保墒；二是覆膜前浅耕，即在覆膜前浅耕整地，平整地表，若采用机械起垄或机械覆膜，最好利用旋耕机耕地，做到“上虚下实无根茬、地面平整无胡基”，为覆膜及播种、促进出苗创造良好的土壤条件。
（2）施肥，施肥应坚持增施农家肥、配施化肥，氮磷结合，合理配方的原则。农家肥料全部基施，氮肥2/3基施，1/3追施，磷、钾全部基施。施肥既要防止玉米苗期徒长，又要保证生育后期不脱肥早衰，同时要重视施用锌肥。一般亩基施优质腐熟农家肥3000-4000公斤（若计划采用一膜两用，由于免耕施肥困难，头年农肥施用量应增加到5000公斤），化学肥料按目标产量而定，采用配方施肥。亩产700-800公斤，亩基施尿素20.7-23.9公斤，普通过磷酸钙74-83公斤，追施尿素18.7-20.4公斤。因旱作农业区生态类型多样，因按照各县农技推广中心制定的玉米配方施肥方案进行施肥。
3 、划行起垄
（1）制作划行器。
用木材或钢筋材料，按要求制作。全膜双垄覆盖需制作大行齿距70cm ，小行齿距40cm的标准划行器。
（2）划行。
用制好的划行器进行划行，全膜双垄覆盖每带分大小双行，总带宽110cm，大小行在田间相间排列。划行时，首先距地边35cm处划一边线，然后沿边线按照一小垄一大垄的顺序划完全田。
（3）起垄。
起垄要求川、台、塬地、梯田按川道走向开沟起垄。全膜双垄覆盖其规格：大垄底宽70cm、高10-15cm，小垄底宽40cm，高15-20cm，每个垄沟对应一大一小、一高一低两个集雨垄面。要求垄和垄沟宽窄均匀，垄脊高低一致，垄面水平整洁。
（4）起垄方式。
若立地条件好、整地工作扎实，土壤疏松绵软，全膜双垄覆盖，推荐使用由榆中县荣盛农机厂研制生产的小型施肥起垄机，用开沟器沿小行划线开沟起垄，从实践应用情况看，这种机械简便实用，动力需要量小，且施肥起垄一次完成，田间工作效率高，形成垄面质量好。也可用步犁开沟起垄，沿小垄划线来回向中间翻耕起小垄，将起垄时的犁臂落土用手耙刮至大垄中间形成垄面。用整形器整理垄面，使垄面隆起，防止形成凹陷不利于集雨，起垄连续作业，防止土壤水分散失。需要注意的是不论采取哪种开沟起垄方式，都必须起垄覆膜连续作业，防止土壤风干和水分散失。
4、土壤消毒
地下害虫为害严重的地块，整地起垄时每亩用40%辛硫磷乳油0.5公斤加细沙土30公斤，拌成毒土撒施。
杂草危害严重的地块，整地起垄后用50%乙草胺乳油100g，兑水50公斤，全地面喷雾，然后覆盖地膜。在土壤湿度大，温度高的地区，每亩用乙草胺乳油50-70克，兑水30公斤；干燥冷凉地区用乙草胺乳油150-200克，兑水40-50公斤。
5、及时覆膜
（1）选膜。
1膜厚：秋季覆膜在地面上滞留8个月，比春覆膜长出约一个季度，而且干旱地区冬春风多沙大，很容易造成地膜机械损伤。因此选择好地膜，把好质量十分关键，根据试验研究表明，要选择高密度、高强度、长寿、耐老化的优质地膜，厚度达到0.01mm即可。早春覆膜选用高密度、高强度、长寿、耐老化的优质地膜，厚度达到0.008mm。
2膜宽。
选用膜宽120cm为宜，秋覆膜亩用量8公斤，春覆膜亩用量为7公斤。
3膜色。
玉米是喜温作物，宜选用白色膜。
（2）覆膜时期
从宁夏旱作农业区的实际情况看，常年7月份降雨47.1mm，8月前69.9mm，9月上，中，下旬依次为21.1mm，9.2mm，11.3mm，而10月上旬只有5.6mm，进入10月份后，集中降雨期基本结束，此时土壤含水量也较高，所以，覆膜时间应选在十月中旬至11月上旬为宜。早春顶凌覆膜应选在土壤昼消夜冻的3月上旬为宜。
（3）覆膜方法
人工覆膜。全膜双垄覆盖选用幅宽120cm的地膜。沿边线开5cm深的浅沟，地膜展开后，靠边线的一边在浅沟内，用土压实，另一边在大垄中间，沿地膜每隔一米左右，用铁锨从膜边下取土原地固定，并每隔2-3米横压土腰帒，覆完第一幅膜后，将第二幅膜的一边与第一幅膜在大垄中间相接，膜与膜不重叠，从下一大垄垄侧取土压实，依此类推铺完全田。覆膜时要将地膜拉展铺平，从垄面取土后随即整平。
机械覆膜。地膜选用与人工相同，全膜双垄覆盖机械可选用甘肃省临洮县洮河拖拉机制造有限公司生产的IQSM-40/70型起垄全铺膜施联合作业机，一次性完成开沟、起垄、施肥、整形、喷药、铺膜、垄沟内压膜土坝堆放、膜边压膜土条状铺放及镇压作业。其覆膜质量好，进度快、节省地膜，作业效率每小时4-50亩。但必须按操作规程进行，并要有专人检查质量和压土腰带。
（6）覆后管理
田间覆膜完成后，要切实抓好防护管理工作，严禁牲畜入地践踏、防止大风造成揭膜，要经常沿垄沟逐行检查，一旦发现破损，及时用细土盖严。覆膜一周后要地垄沟内隔50cm及时打一直径3mm的渗
水孔，以便降水入渗。
（三）种子准备
1、选用良种
全膜覆盖技术增温效果十分明显，一般玉米生育进程可较半膜覆盖提前8～9天，因此宜选择比露地使用品种生育期长7～10天，或所需积温多150～230℃，叶片数多1～2片，株型紧凑、适于密植，青秆成熟、不易早衰，抗逆、抗病性强，适应性广、品质优良、增产潜力大的中晚熟玉米杂交品种。
海拔1800m以下，年降雨量在400mm左右的地区应选用中晚熟品种，以承706为主，搭配种植长城799；在海拔1700米左右年降雨量450mm左右≥10℃的有效积温在2400℃以上，土壤肥力高，施肥水平高的川地、塬地、壕道地可选种先玉335、五谷704；在海拔1800～1900m的地区宜选用中熟品种，以中单5485、登海1号、富农821号、承706。青贮玉米选用中原单32；在海拔1900～2000m的地区要选用早熟品种，垦玉10号、酒单3号、金穗1号。
2、种子处理
玉米统一使用包衣种子。
1）播种时间
玉米当地表5cm地温稳定通过10℃时为适宜播期，各地可结合当地气候特点确定播种时间，一般在4月中下旬，适播期内若降雨要抢墒播种。各地可依当地小气候等实际情况灵活掌握。
2）播种方式
采用点播器按规定的株距破膜穴播，将种子播种在垄沟内，点播后随手按压播种孔使种子与土壤紧密结合，防止吊苗，粉籽现象发生，并用湿土、细砂或牲畜圈粪草木灰等疏松物封严播种孔，防止种孔大量散墒和遇雨板结影响出苗。
3）播种深度
播种深度和覆土厚度要根据土壤墒情、土壤质地和种粒大小等具体情况而定。一般以4～5cm为宜。
4）种植密度
种植密度应按照各地降雨量、土壤肥力高低、立地条件好差、选用品种特性和实践生产经验等因素综合考虑、合理确定。一般玉米在年均降雨量250-300mm的地区以2500～3000株为宜，年降雨量300-350mm的地区以3000～3500株，年降雨量350-400mm的地区以3500～4000株为宜，年降雨量400-450mm的地区以4000～4500株为宜，年降雨量450-500mm的地区以4500-5000株为宜。年降雨量每增加50mm，种植密度增加500株，各地应按当地小气候特点灵活掌握。
（四）田间管理
1、苗期管理技术
苗期管理的重点是保全苗、促壮苗，田间管理应围绕幼苗生长开展。
（1）破土引苗
玉米全膜双垄集雨沟播栽培在播种覆土后遇雨都容易形成一个板结的蘑菇帽，如不及时破除，易导致幼苗难以出土或出苗有先有后、参差不齐，影响整齐度，进而影响产量，所以要及时破土引苗。破土就是破板结，做法是在玉米胚芽鞘破土而出之前，压碎板结；引苗就是人工把幼苗从膜孔引出来，有些幼苗钻入播种孔旁的膜内，紧贴地面不能出土，极易造成烧苗，要用手将苗引出膜孔，壅土扶正，促其正常生长。
（2）查苗补苗
出苗期要随时到田间查看，发现缺苗断垄要及时移栽（播种时，最好在地头覆膜点播预备用苗，用于移栽补苗）。方法是在缺苗处挖土开一小孔，将幼苗放入小孔中，浇少量水，然后用细湿土封住孔眼。
（3）间苗、定苗
玉米应坚持“3叶间、5叶定”的原则，即出苗后2～3片叶展开时，开始间苗，除去病、弱、杂苗；幼苗达到4～5片展开叶时，即可定苗，每穴留苗1株，保留生长健壮、整齐一致的壮苗。
（4）及时打权
全膜玉米生长旺盛，常常产生大量分蘖，这些分蘖不能形成果穗，只能消耗养分。因此，定苗后至拔节期间，要勤查勤看，及时将无效分蘖掰掉或割除。
2、中期管理技术（拔节至抽穗）
生育中期管理：重点是促壮秆、增大穗，田间管理应以追肥为主。当进入大喇叭口期，既展开叶达到10～12片时，追施壮秆攻穗肥，一般追肥方法是用玉米点播器或追肥枪从两株距间打孔，深施肥料；或将肥料溶解在150～200公斤水中，制成液体肥，用壶每孔内浇灌。同时注意施用锌肥，锌肥的施用方法有两种，一是在播前整地起垄时每亩施1.5～2.0公斤硫酸锌作底肥；二是在拔节至抽穗期每亩用0.05%～0.1%的硫酸锌溶液50公斤进行叶面喷施，全生育期共喷2次。另外，此期，要注意防治玉米顶腐病、瘤黑粉病、玉米螟等病虫害。由于全膜双垄覆盖沟播玉米水肥条件好，双棒率高，时常出现第三穗，应尽早掰除第三穗，减少养分消耗。
3、后期管理技术（抽穗至成熟）
玉米生育后期管理的重点是防早衰、增粒重、病虫防治。若发现植株发黄、叶色变淡等缺肥症状，应追施增粒肥，一般每亩追施尿素5公斤。玉米应按照无公害农产品生产技术要求，采取综合措施，合理选用农药、科学对症用药，及时防治各类病虫害，将灾害损失降到最低限度。
（五）适时收获
当玉米进入蜡熟期，苞叶开始干枯时及时收获，利用秸秆覆盖保护地膜，以便下年进行“一膜两年用”免耕栽培。
