黄土高原春玉米膜侧播种技术提升抗根倒伏能力与增产效应的实践策略

本研究针对黄土高原春玉米种植中抗倒伏能力不足和产量提升的难题，创新性地评估了膜侧播种(FSS)、全膜覆盖(UPM)与无覆盖(CK)三种栽培模式对根系构型、力学特性及产量的影响。结果表明，FSS通过优化0-20 cm土层根系长度密度(RLD)、根表面积密度(RSAD)和根干重密度(RDWD)等指标，使抗折断强度和抗拔强度较CK提升46-53%，产量增加14.2%，同时显著降低倒伏率至5.5%。该研究为半干旱区玉米抗逆稳产提供了关键技术支撑。

　　

在全球气候变化加剧的背景下，高温和极端天气对玉米生产的威胁日益凸显。作为中国主要粮食作物，玉米的倒伏问题可导致高达28%的减产，其中根倒伏与茎倒伏是两大主要类型。传统全膜覆盖(UPM)虽能保墒增产，却因土壤温度升高引发根系早衰，反而加剧倒伏风险。黄土高原作为典型旱作农业区，亟需一种能兼顾抗倒伏与高产的新型栽培技术。

山西农业大学团队在《Scientific Reports》发表的这项研究，通过两年田间试验(2022-2023)系统比较了膜侧播种(FSS)、全膜覆盖(UPM)和无覆盖(CK)三种处理。研究采用随机区组设计，测定不同土层(0-60 cm)根系形态指标，结合力学测试仪量化抗折断强度、抗拔强度等参数，并记录实际倒伏事件。

机械特性

FSS处理使玉米茎秆表皮穿刺强度、抗折断强度和抗拔强度分别达到61.3 N·mm^-1、365.7 N·mm^-1和340.3 N，显著优于UPM和CK。这种力学优势直接转化为倒伏抵抗能力——FSS的根倒伏率较CK降低91.5%。

根系构型

在关键0-20 cm土层，FSS在生理成熟期(R6)的RLD、RSAD和RDWD分别达8.18 mm·cm^-3、12.49 mm²·cm^-3和0.63 g·dm^-3，较CK增幅达76.5%-92.4%。这种"伞状"根系结构通过扩大根土接触面，形成类似"钢筋混凝土"的锚定体系。

产量与经济效益

FSS实现14,098 kg·ha^-1的产量，较CK增产14.2%。其技术优势在于：1) 60 cm窄幅地膜节省33.6%覆膜成本；2) 免人工"放苗"工序降低劳动投入；3) 综合净收益达3,665 $·ha^-1，较UPM提高15.8%。

该研究揭示FSS通过双重机制发挥作用：在物理层面，微垄结构改善土壤紧实度，促进根系横向扩展；在生理层面，适度降温延缓生殖后期根系衰老。这种"以根抗倒"的策略，为半干旱区玉米栽培提供了可复制的技术范式。值得注意的是，结构方程模型(SEM)显示根系形态对产量的直接路径系数达0.82，证实了优化根系构型是实现高产抗倒的关键靶点。

研究团队建议将FSS作为黄土高原春玉米标准化栽培技术推广，其创新性在于突破传统覆膜栽培的局限性，实现"节水-抗逆-增产-环保"的多目标协同。未来研究可进一步探索FSS与其他农艺措施(如缓释肥配施)的耦合效应，以应对更复杂的气候变化场景。