全 文 ： 1

双季青贮玉米模式物质生产及资源利用效率研究
王美云1,3 任天志1,* 赵 明2 李少昆2 王晓波3 李立娟3 陈长利2
（1中国农业科学院农业资源与区划研究所，北京 100081; 2中国农业科学院作物科学研究所 ，北京 100081；3中国农业大学农学与生物技术学院，
北京 100094）
摘 要：随着畜牧业产品需求不断增加,“节粮型”草食牲畜的高效舍饲畜牧业已向农区转移。为建立与农区畜牧业发展
相适应的资源高效利用的新型饲料生产技术体系，2004—2005 年在热量资源限制的两熟北缘区北京地区进行了双季青贮
玉米周年高产的技术探索,对双季青贮玉米与冬小麦-夏玉米和单季春玉米不同模式的物质积累量和生育过程的光、温、水
资源的实际利用效率进行系统测定分析。结果表明，双季青贮地膜玉米-玉米模式优于传统模式冬小麦-夏玉米，其全年干
物质生产率提高 10.3%，能量提高 12%，总辐射利用效率提高 12.5%，热量资源生产效率提高 22.5%，水分生产效率增加
36.3%。与单季春玉米模式相比，在干物质生产率、能量、总辐射利用效率、光能生产效率上更具有明显优势。由此可见，
通过利用全年两季C4玉米的高光效，早春覆膜栽培以及两季品种有效配置，不但可以充分利用两熟区的自然资源，而且为
该区畜牧发展提供了一条新型的高产高效种植模式。
关键词：双季青贮玉米；物质与能量生产效率；资源利用效率
Matter Production and Resources Use Efficiency of Double-Cropping Silage
Maize System
WANG Mei-Yun1,3, REN Tian-Zhi1,*, ZHAO Ming2, LI Shao-Kun2, WANG Xiao-Bo3, LI Li-Juan3, and CHEN
Chang-Li2
（１Institute of Natural Resources and Regional Planting，Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081;２Institute of Crop Sciences, Chinese
Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081;３College of Agronomy and Biotechnology, China Agricultural University, Beijing 100094, China）
Abstract: The conventional cropping systems were winter wheat-summer maize and single spring maize in the two harvest
regions in the middle of China. However, with the increasing of market requirement for animal products, the cropping systems
have been changed and forage production enhanced recently. In order to explore the new cropping system which was benefit for
the livestock development using silage as food of saving grain，high matter production and resources use efficiency, the field
experiments were conducted in the two harvest temperature limited regions of Beijing in 2004 and 2005. The ecologic elements of
radiation, temperature and rainfall were detected by U.S.A BR-CR23 Automatic Energy Balance System and dry matter production
was detected. Also matter production and resources use efficiency were compared between double-cropping silage maize (Zea
mays L.) systems and conventional cropping systems, which were winter wheat -summer maize and single spring maize systems.
The results showed that anniversary production efficiency of dry matter, energy production, radiation production efficiency, light
energy production efficiency, temperature production efficiency and water production efficiency were 10.3%, 11.9%, 12.5%,
60.7%, 22.5%, and 36.3% more in double-cropping mulching film silage maize-maize system than in conventional winter
wheat-summer maize system, respectively, so was it compared with spring maize. These results indicate that double cropping
silage maize system performs higher yield and high production efficiency in natural resources use because of high photosynthetic
traits of double-C4 plant, and longer growth and development period by the optimization technological measures of the
double-cropping-incorporate cultivation: mulching cultivation in the first reason, varieties configuration in two reasons and the
growing time distribution in whole year, and so on. Therefore, the cropping system can raise natural resources use efficiency and
fully exert the common effect of light, temperature and water in a whole growth and development period. The novel system opens
a new way for the cropping diversity and effective production in this region. The management is simple and the cost is low for
silage maize planting, so it has better economic benefit and a broad applied prospect.
Keywords: Double-cropping silage maize system; Matter and energy production efficiency; Natural resource use efficiency

基金项目：国家科技支撑计划“粮食丰产科技工程”（2006BAD02A13）；北京农业基础研究计划创新平台项目（YZPT02-04）
作者简介：王美云（1957–），女，博士，研究方向：农作制度与可持续发展。E-mail: wmy@cau.edu.cn
*通讯作者（Corresponding author）：任天志，研究员。E-mail: rentz@mail.caas.net.cn
Received (收稿日期): 2006-11-30; Accepted (接受日期): 2007-01-23.
2
随着我国动物性产品需求日益增加，粮食需求结构向口粮和饲料并重的方向发展[1]，压缩耗粮型畜
禽役畜、“节粮型”草食牲畜发展和高效舍饲畜牧业已向农区转移，东北、华北两熟农区将成为青贮玉米
发展的优势区。2005年仅京郊专用青贮玉米的种植面积为 1.67万hm2，粮饲兼用玉米为 1.2万hm2。以现
有畜禽数量计算，每年需饲用籽粒玉米 450万t、青贮饲料 250万t，其种植面积约需 4.7万hm2。与庞大
的需求量相比，现有玉米生产量远远不足[2]。因此，探索更高效高产的玉米生产新技术体系对促进畜牧
业发展、提高农民收入是十分重要的。
种植制度的变迁随着农业生产水平发展和种植业技术的提高发生着明显的阶段性变化。在热量资源
较为紧张的两熟区北缘的北京地区，种植制度经历了 5次大的变革，由一年一熟、两年三熟、两茬套种、
三种三收到平播两茬[3]。种植制度是关系到一个地区种植业发展的全局问题[4]。进入 21世纪以来，我国
耕作制度正向着高经济效益和高资源效率方向发展。近年来，我国双季玉米研究多集中在热量资源非限
制两熟区并以套种模式为主，但尚未见以青贮玉米生产为特点的玉米双季平作技术，特别是在热量资源
限制两熟区的类似研究。
基于打破传统种植模式、挖掘C4作物潜力的思路，笔者进行了双季玉米高产探索[5]，但因热量资源
限制和套种生产效率低，难以在生产上大面积推广。本研究在此基础上针对农区畜牧业发展新形势和畜
牧业、种植业向高效利用资源的发展趋势，探索热量限制两熟区北京地区双季青贮玉米种植新模式的物
质生产和资源效率，为热量限制两熟区畜牧业及城郊畜牧业经济的发展和华北两熟区作物的高效生产种
植模式的创新，提供理论与技术依据。
1 材料与方法
1.1 供试品种和试验设计
本研究于 2004—2005年分别在中国农业大学科学园（39.95°N, 116.3°E）和中国农业科学院作物
科学研究所昌平试验站（40.22°N, 116.21°E）进行。试验田土壤为黏质壤土。
双季青贮玉米模式的第 1 季品种为益农 103，第 2 季为郑单 958。单季春玉米模式选用品种科多 4
号、农大 108。对照用冬小麦品种石家庄 8号（2004年）、京 9428（2005年）和玉米品种郑单 958。
设 4个处理模式。
模式Ⅰ为双季青贮地膜玉米-玉米，第 1季于 3月 20日覆膜播种，播种方式为宽窄行，7月 10日收
获；第 2季于 7月 11日播种，10月 10日收获；
模式Ⅱ为双季青贮直播玉米-玉米，第 1季于 3月 20日直播，播种方式为宽窄行，7月 10日收获；
第 2季于 7月 11日播种，10月 10日收获；
CK1为冬小麦－夏玉米模式，第 1季小麦 9月 21日播种，6月 20日收获；第 2季玉米 6月 21日播
种，9月 20日收获；
CK2为单季春玉米模式，于 5月 20日播种，9月 15日收获。
各处理随机区组排列，3个重复，处理小区面积 10 m×4.8 m = 48 m2。生育期间，双季青贮玉米灌
水 4次，其中第 1季灌 3次，总灌溉量为 1 800 m3 hm-2；冬小麦-夏玉米模式总灌水 7次，总灌溉量为 3
150 m3 hm-2；单季春玉米灌水 3次，总灌溉量为 1 350 m3 hm-2。其他田间管理同一般高产田。
1.2 主要测定项目与方法
1.2.1 生态资源测定 利用美国生产的能量平衡系统（BR-CR23），进行间隔 10 min的全时程（24 h d-1）
全年度（365 d）自动记录，依据年度和生育阶段的总辐射、有效积温、降水，计算出相关效率值。
1.2.2 物质生产量分析 收获时采用每小区对角 3点取样，每样点取双行 2 m长，取样后立即称取其
地上部生物鲜重，并从样点植株中抽取 5株，称重、烘干，计算植株含水率及每公顷干物质生产量。
1.3 物质、能量生产与生态因素资源效率分析
1.3.1 物质生产与能量生产效率 物质生产效率以单位面积干物质的产量表示。
物质生产效率（kg hm-2）＝小区收获鲜重×（1－植株含水率）/小区面积
干物质产量转换为能量以干重热值（燃烧值）来表示。干重热值（GCV）是指每克干物质完全燃烧
所释放的能量（J g-1）[6]。作物秸秆能量≈籽粒能量[7]。本试验玉米干重热值为 1.807×104 J g-1；小麦干
重热值为 1.747×104 J g-1[8]。
干物质产能以单位面积生产的干物质产量的干重热值表示。
干物质产能(MJ hm-2)＝干物质产量/单位面积×干重热值
1.3.2光能生产效率 光能生产效率以生育期间平均单位热量生产的干物质重量表示。
光能生产效率（%）＝干物质产量/单位面积的太阳辐射
年总辐射利用率（%）＝干物质产能/单位面积的太阳辐射
1.3.3 温度生产效率 温度生产效率是指生育期间日均温≥10℃有效积温生产的干物质重量。
温度生产效率（%）＝单位面积干物质生产量/生育期间有效积温
1.3.4 水分生产效率 水分生产效率(kg m-3)＝单位面积干物质生产量(kg hm-2)/总耗水量(m3 hm-2)
其中，总用水量=降水量＋灌溉量＋（播种前土壤水量－收获时土壤水量）
因播种前和收获时土壤含水量接近，故总用水量计为降水量与灌溉量之和。
2 结果与分析
2.1 双季青贮玉米与其他模式的生育进程比较
不同种植模式对全年的时间利用不同。 比较三种不同模式在全年可生长的时间（图 1），双季青贮
地膜玉米-玉米生长发育主要集中于 3月中下旬至 10月上中旬，共 203 d，比传统冬小麦-夏玉米模式 270
d（不含越冬停止生长期）少 67 d，但在这 67 d中，≥10℃的总积温为 0℃。与单季春玉米模式相比，双
季青贮地膜玉米-玉米播种时间提前 40~60 d（3月 20日~4月 30日或 5月 20日），而双季第 2季的收获
时间比单季春玉米推迟了 11~19 d（9月 21日~10月 2日或 10日），前后共增加了 51~79 d。因此，在温
度资源限制条件下，比传统春玉米延长了 2个月左右的生长时间。双季青贮地膜玉米—玉米模式播种提
前，不仅出苗提前和苗期健长，而且实质上延长了作物品种与资源最佳光温同步快速生长期，即最大资
源效率利用期。












So
w
in
g
Fl
ag

SystemⅠ
Mulching film maize-maize)
CK1
(Winter wheat-maize)
CK2
（Single spring maize）
Ta
ss
el
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g
Se
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lin
g
M
ilk
y
rip
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So
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M
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B
lo
ss
om

3/5 3/29 4/20 5/1 6/7 6/20
6/21 6/25 7/20 8/13 8/26 9/15
10/1 10/8 11/1 12/1
El
on
ga
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n
Ta
ss
el
in
g
5/20 5/25 6/20 7/10 7/25 8/20 9/20
El
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3/20 3/29 5/1 6/1 6/7 6/20 7/10
7
Pe
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/11 7/15 8/1 8/27 9/2 9/25 10/8
M
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Ta
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g
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 month
图 1 不同种植模式生育动态和时间分布比较
Fig. 1 Comparison of growth duration and development dynamics of different cropping systems in whole year
2.2 不同种植模式周年干物质生产效率、能量及其季节分配比较
2.2.1 不同种植模式周年干物质生产效率及季节分配 双季青贮地膜玉米-玉米模式周年总干物质的
3
4
生产效率高于其他 3种模式，而且 4种不同模式干物质生产的季节分配是不同的（表 1）。
表 1 不同种植模式周年干物质生产效率
Table 1 Dry matter production and distribution in different cropping systems (kg hm-2)
第 1季 1st season 第 2季 2nd season 周年Whole year
茎秆 籽粒 全株 茎秆 籽粒 全株 茎秆 籽粒 全株
种植模式
Cropping
system
年度
Year
Stalk Seed Whole plant Stalk Seed Whole plant Stalk Seed Whole plant
2004 11651 6843 18494 11036 4507 15543 22687 11350 34037
2005 11257 6061 17318 9100 7150 16250 20356 13211 33567
Ⅰ
Average 11454 6452 17906 10068 5829 15897 21521 12281 33802 A
2004 12778 4489 17267 11036 4507 15543 23813 8997 32810
2005 12512 3529 16041 9100 7150 16250 21612 10679 32291
Ⅱ
Average 12645 4009 16654 10068 5829 15897 22713 9838 32551 AB
2004 7107 6560 13667 9265 7580 16845 16372 14140 30512
2005 7417 6846 14263 9093 7439 16532 16509 14286 30795
CK1
Average 7262 6703 13965 9179 7510 16689 16441 14213 30654 B
2004 — — — — — — 15510 12690 28200
2005 — — — — — — 14457 11828 26285
CK2
Average — — — — — — 14984 12259 27243 C
Ⅰ：双季地膜玉米-玉米；Ⅱ：双季直播玉米-玉米；CK1：冬小麦-夏玉米；CK2：单季春玉米；—：该项无记录。表中数据后不同字母表示P=0.05 水平显
著性差异。
Ⅰ：Mulching film maize-maize；Ⅱ：Direct sowing maize-maize； CK1：Winter wheat-maize；CK2：Single spring maize．—： No record; Values followed by
a different letter are significantly different at the 0.05 probability level.

特别是在周年总干物质的生产效率上，双季青贮地膜玉米-玉米模式显著高于对照模式冬小麦－夏玉
米、单季春玉米，从其绝对量上看，双季青贮地膜玉米-玉米比单季春玉米增加 6 559 kg hm-2，比冬小麦
-玉米增加 3 148 kg hm-2；虽然双季青贮地膜玉米-玉米与双季青贮直播玉米－玉米之间的差异未达到显著
水平，但从其绝对量上看，它比双季青贮直播玉米－玉米增加 1 251 kg hm-2。由上可见，双季青贮地膜
玉米种植模式的周年干物质生产效率优势明显。原因是其充分利用了两季C4高光效特点，第 1季地膜对
生育期较大幅度的提前及其增产效应，通过品种选择和栽培技术的配套，更加有效地调节了生育期的资
源分配和提高了玉米生育期与资源变化的吻合度。
2.2.2 不同种植模式周年能量生产 热值是评价植物太阳能累计和化学能转化效率的重要指标[9]。4
种不同种植模式及季节的物质生产能量与其干物质生产量的变化趋势一致（表 2）。
表 2 不同种植模式周年物质生产能量比较
Table 2 The energy of dry matter production in different cropping systems (MJ m-2)
第 1季 1st season 第 2季 2nd season 周年 Whole year
茎秆 籽粒 全株 茎秆 籽粒 全株 茎秆 籽粒 全株
种植模式
Cropping
system
年度
Year
Stalk Seed Whole plant Stalk Seed Whole plant Stalk Seed Whole plant
2004 21.1 12.4 33.5 20.0 8.1 28.1 41.0 20.5 61.5
2005 20.3 11.0 31.3 16.5 12.9 29.4 36.8 23.9 60.7
Ⅰ
Average 20.7 11.7 32.4 18.2 10.5 28.7 38.9 22.2 61.1 A
2004 23.1 8.1 31.2 20.0 8.1 28.1 43.0 16.3 59.3
2005 22.6 6.4 29.0 16.5 12.9 29.4 39.2 19.3 58.5
Ⅱ
Average 22.9 7.2 30.1 18.2 10.5 28.7 41.0 17.8 58.8 A
2004 12.4 11.5 23.9 16.7 13.7 30.4 28.7 25.6 54.3
2005 12.9 12.0 24.9 16.5 13.4 29.9 29.0 25.8 54.8
CK1
Average 12.7 11.7 24.4 16.6 13.6 30.2 28.9 25.7 54.6 B
2004 — — — — — — 28.1 22.9 51.0
2005 — — — — — — 26.1 21.4 47.5
CK2
Average — — — — — — 27.0 22.2 49.2 C
Ⅰ：双季地膜玉米-玉米；Ⅱ：双季直播玉米-玉米；CK1：冬小麦-夏玉米；CK2：单季春玉米；—：该项无记录。表中数
据后不同字母表示P=0.05水平显著性差异。
Ⅰ：Mulching film maize-maize; Ⅱ：Direct sowing maize-maize; CK1：Winter wheat-maize; CK2：Single spring maize; —：
No record. Values followed by a different letter are significantly different at the 0.05 probability level.

5
双季地膜玉米-玉米周年物质生产能量为 61.1 MJ m-2, 显著高于传统的冬小麦—夏玉米和单季玉米,
增幅分别为 12.0%、24.1%。比较不同模式全年的籽粒与茎秆物质生产能量值，虽然以收获籽粒为主的冬
小麦-夏玉米模式的籽粒物质生产能量值（平均 25.7 MJ m-2）高于地膜青贮玉米-玉米（22.2 MJ m-2）和
直播青贮玉米-玉米（17.8 MJ m-2）模式，但两种模式的青贮玉米-玉米的茎秆物质生产能量高于冬小麦-
夏玉米模式，据研究证明籽粒与茎秆干重热值相当[7]，故其全株周年总能量不受籽粒能量的影响，由于
在全株的物质生产能量中所占比例高，特别是青贮玉米的茎秆物质生产能量优势明显，因此，双季地膜
玉米－玉米模式的周年全株物质能量明显地高于传统模式，表现出较高固定和转化全年太阳辐射能的能
力。
2.3 不同种植模式作物的光能资源分配与利用
比较年总辐射的分配与利用，4 种不同种植模式之间存在差异，其中双季青贮玉米种植模式显著的
表现出较高的年总辐射利用效率（表 3）。由于该模式生育期（200 d左右）短，故比冬小麦－夏玉米模
式年总辐射的分配量少，但因其物质生产量大，光能生产率高，则表现出较高的年总辐射的利用效率。
早春第 1季青贮玉米在大约 120 d内生产的干物质较冬小麦 270 d内生产的干物质高（见表 1），从而使
双季青贮玉米模式在光能生产率和年总辐射的利用率占有优势。与单季春玉米相比，双季青贮玉米在年
总辐射的分配量上提高，约 40%。
表 3 不同种植模式光能资源分配与光能利用
Table 3 Light energy use efficiency and distribution of light resources in different cropping systems
光能分配
Light energy distribution
(MJ m-2)
光能分配率
Light energy distribution
ratio（%）
光能生产效率
Light energy production efficiency
（g MJ-1） 种植模式
Cropping
system
年度
Year 第 1季
1st season
第 2 季
2nd season
周年
Whole year
第 1季
1st
season
第 2季
2nd season
周年
Whole
year
第 1季
1st
season
第 2 季
2nd season
周年
Whole year
年总辐射
利用率
Light energy
efficiency of
whole year (%)
2004 2071 1502 3573 39.4 28.6 68.1 0.89 1.03 0.95 1.17
2005 2119 1468 3587 40.8 28.2 69.0 0.81 1.11 0.93 1.17
Ⅰ
Average 2095 1485 3580 40.1 28.4 68.6 0.85 1.07 0.94 1.17A
2004 2071 1502 3573 39.4 28.6 68.0 0.83 1.03 0.92 1.13
2005 2119 1468 3587 40.8 28.2 69.0 0.76 1.11 0.91 1.12
Ⅱ
Average 2095 1485 3580 40.1 28.4 68.5 0.80 1.07 0.92 1.13A
2004 3318 1933 5251 63.2 36.8 100.0 0.41 0.87 0.58 1.03
2005 3249 1950 5199 62.5 37.5 100.0 0.44 0.85 0.59 1.05
CK1
Average 3284 1942 5225 62.9 37.2 100.0 0.43 0.86 0.59 1.04B
2004 — — 2637 — — 50.2 1.07 — — 0.97
2005 — — 2490 — — 47.9 1.06 — — 0.91
CK2
Average — — 2564 — — 49.1 1.07 — — 0.94C
Ⅰ：双季地膜玉米-玉米；Ⅱ：双季直播玉米-玉米；CK1：冬小麦-夏玉米；CK2：单季春玉米；—：该项无记录。表中数据后不同字母表示P=0.05
水平显著性差异。
Ⅰ：Mulching film maize-maize；Ⅱ：Direct sowing maize-maize；CK1：Winter wheat-maize；CK2：Single spring maize．—：No record; Values followed
by a different letter are significantly different at the 0.05 probability level.
2.4 不同种植模式有效积温分配与温度生产效率
在全年有效积温的利用上，双季青贮地膜玉米-玉米模式年有效积温显著高于单季春玉米，其全年平
均温度生产效率显著比两种传统模式高（表 4）。2004与 2005年实测的冬小麦-夏玉米模式≥10℃的年有
效积温分别为 4 173℃和 4 490℃，全年有效积温的分配比率为 100%, 双季青贮地膜玉米-玉米有效积温
分配比率为 90.1%，显著高于单季春玉米有效积温分配比率。进一步分析温度生产效率，双季青贮地膜
玉米-玉米显著高于冬小麦-夏玉米。因此，双季青贮地膜玉米-玉米由于充分利用全年有效生长季节和自
身旺盛生长时期，不存在籽粒成熟后期光合机能显著下降过程，从而保障其较充分利用有限的有效积温
条件，表现出在热量限制两熟区有较高的生产效率，同时也证明热量限制条件下提高作物系统的温度生
产效率是十分重要的。
6
表 4 不同种植模式有效积温分配与温度生产效率
Table 4 Temperature production efficiency and distribution of effective accumulated temperature in different cropping systems
有效积温
Effective accumulated temperature（℃）
有效积温分配率
Distribution ratio of effective
accumulated temperature（%）
温度生产效率
Temperature production efficiency
（kg hm-2 ℃-1）
第 1季 第 2季 周年 第 1季 第 2季 周年 第 1季 第 2季 周年
种植模式
Cropping
system
年度
Year
1st season 2nd season Whole year 1st season 2nd season Whole year 1st season 2nd season Whole year
2004 1817 1911 3728 43.5 45.8 89.3 10.2 8.1 9.1
2005 1990 2093 4038 44.3 46.6 90.9 8.7 7.8 8.3
Ⅰ
Average 1904A 2002 3883 43.9 46.2 90.1A 9.5A 8.0A 8.7 AB
2004 1817 1911 3728 43.5 45.8 89.3 9.5 8.1 8.8
2005 1990 2093 4083 44.3 46.6 90.9 8.1 7.8 7.9
Ⅱ
Average 1904A 2002 3906 43.9 46.2 90.1 A 8.8 AB 8.0A 8.4B
2004 2143 2030 4173 51.4 48.6 100 6.4 8.3 7.3
2005 2297 2193 4490 51.2 48.8 100 6.2 7.5 6.9
CK1
Average 2220A 2112 4332 51.3 48.7 100 A 6.3 B 7.9 A 7.1C
2004 — — 2942 — — 70.5 — — 9.6
2005 — — 2721 — — 60.6 — — 9.7
CK2
Average — — 2832 — — 65.6 B — — 9.7 A
Ⅰ：双季地膜玉米-玉米；Ⅱ：双季直播玉米-玉米；CK1：冬小麦-夏玉米；CK2：单季春玉米；—：该项无记录。表中数据后不同字母表示P=0.05
水平显著性差异。
Ⅰ：Mulching film maize-maize；Ⅱ：Direct sowing maize-maize；CK1：Winter wheat-maize；CK2：Single spring maize．—：No record; Values followed
by a different letter are significantly different at the 0.05 probability level.
2.5 不同种植模式水分利用效率比较
比较不同模式的水分物质生产率，双季青贮地膜玉米-玉米模式显著高于冬小麦-夏玉米，与单季春
玉米不显著（表 5）。2004与 2005年的年降水量分别为 539和 570 mm，其中生育期间的降水量占全年
降水量的百分比双季玉米是 87.85%，低于冬小麦-夏玉米（100%），高于单季春玉米（70.95%）。
从生育期间的灌水分析，双季青贮玉米全生育 203 d灌水 3次，总灌溉量为 1 800 m3 hm-2；冬小麦-
夏玉米种植模式全年灌水 7次，总灌溉量为 2700 m3 hm-2；单季春玉米在 119 d中灌水 3次，总灌溉量为
1 350 m3 hm-2。但不同种植模式的水分生产效率，双季青贮玉米显著高于冬小麦-夏玉米模式。特别是双
季玉米的第 1季，除苗期降水不足影响正常生长，需补充灌水外，其生长旺盛时期正值北京地区雨季，
光、温、水同步，是对玉米生长最有利的季节。但冬小麦-夏玉米模式此期正值小麦接近成熟至夏玉米的
苗期，对光温水同步季节优势资源的利用不及双季玉米。由此可见，双季青贮模式是一种节水高产高效
的技术模式，特别是对于水资源匮乏的华北两熟区，是一种适宜的种植模式。
表 5 不同种植模式水分利用效率比较
Table 5 Comparison of water use efficiency on different cropping systems
自然降水
Rainfall (mm)
灌水量
Irrigation(m3 hm-2)
水分生产效率
Water production efficiency (kg m-3)
自然降水分配率
Rainfall distribution ratio (%) 种植模式
Cropping
system
年度
Year 第 1季
1st season
第 2季
2nd season
周年
Whole
year
第 1季
1st
season
第 2季
2nd season
周年
Whole
year
第 1季
1st
season
第 2季
2nd season
周年
Whole year
第 1季
1st
season
第 2季
2nd season
周年
Whole
year
2004 164.3 304.2 468.5 1350 450 1800 6.18 4.45 5.25 30.5 56.4 86.9
2005 183.4 323.0 506.4 1350 450 1800 5.44 4.42 4.89 32.2 56.6 88.8
Ⅰ
Average 173.9 313.6 487.5 B 1350 450 1800 5.81 4.44 5.07 A 31.4 56.5 87.9
2004 164.3 304.2 468.5 1350 450 1800 5.77 4.45 5.06 30.5 56.4 86.9
2005 183.4 323.0 506.4 1350 450 1800 5.03 4.42 4.70 32.2 56.6 88.8
Ⅱ
Average 173.9 313.6 487.5 B 1350 450 1800 5.40 4.44 4.88 A 31.4 56.5 87.9
2004 221.7 317.3 539.0 1800 900 2700 3.40 4.14 3.77 41.1 58.9 100.0
2005 228.9 341.3 570.2 1800 900 2700 3.39 3.83 3.67 40.1 59.9 100.0
CK1
Average 225.3 329.3 554.6 A 1800 900 2700 3.40 3.99 3.72 B 40.6 59.4 100.0
2004 — — 381.6 — — 1350 — — 5.46 — — 70.8
2005 — — 405.6 — — 1350 — — 4.86 — — 71.1
CK2
Average — — 393.6 C — — 1350 — — 5.16 A — — 71.0
Ⅰ：双季地膜玉米-玉米；Ⅱ：双季直播玉米-玉米；CK1：冬小麦-夏玉米；CK2：单季春玉米；—：该项无记录。表中数据后不同字母表示P=0.05 水平显
著性差异。
Ⅰ：Mulching film maize-maize；Ⅱ：Direct sowing maize-maize；CK1：Winter wheat-maize；CK2：Single spring maize．—：No record; Values followed
by a different letter are significantly different at the 0.05 probability level.
7
3 讨论
3.1 双季青贮玉米模式是华北两熟区发展的一种新型种植模式
华北平原是我国主要粮食产区，随着农业生产发展，种植业结构也不断调整。20世纪 50~70年代，
华北平原的种植制度为一年一熟或两年三熟，通过推广间套复种改为一年二熟为主；60~70 年代形成了
以小麦玉米两熟、麦棉套作两熟等为主要内容的两熟制[10]；80 年代稳定一年二熟制，80 年代后期华北
地区应用小麦、玉米为主的间套复种经济作物高产高效种植模式；90年代黄淮海平原在冬小麦—夏玉米
平播两熟模式基础上，不断探索与开发冬小麦/春玉米/夏玉米多种间套模式。
随着农区畜牧业的发展，玉米高效种植成为重要发展方向。开始探索一年双季玉米的生产技术模式。
在南方有一年两熟玉米栽培[11]的双季移栽技术、春秋玉米连作双季栽培 [12]春玉米套种苜蓿（冬季条播）、
小麦-玉米-玉米模式的双季玉米高产配套技术等[13]；在北方有双季玉米-双季错期播种[14]和双季玉米套种
技术等。笔者 1998—2000年在两熟北缘区北京地区（北京昌平、河北廊坊），以挖掘C4作物的高光效潜
力为目标，进行了玉米地膜加套种的双作高产技术模式探索[5]。但是热量资源仍然为第 1 季的安全出苗
和第 2季的成熟及高产的主要限制因素。在此基础上，2004—2005年重点研究热量限制两熟区双季青贮
玉米两茬平作。
3.2 双季地膜玉米—玉米是一种资源高效生产的种植模式
热量资源是影响一个地区种植制度的关键因素，复种指数主要受积温的影响，在≥0℃积温 4 000℃
以上的地区才能复种[15]。但在热量资源限制的北京地区，传统的种植习惯为春玉米播种期 4 月 30 日~5
月 20日，在此期间≥0℃的活动积温为 3 600℃左右（2005年 3 496℃，北京昌平）；因而两季籽粒玉米
成熟度和由成熟期限制的产量潜力均受到影响，形成以传统冬小麦—夏玉米为主的种植模式。虽然在京
郊夏玉米生育期超过百天，但遇秋季低温年仍有后患。据研究，积温每增加 1 000℃，采用生育期较长的
品种，潜在产量可增加 60 g左右，因此延长玉米生育期的增产潜力很大，在可复种的热量资源条件下，
上下两茬热量资源的合理匹配是种植制度研究的重要内容[15]。
双季青贮玉米地膜玉米—玉米模式，其双季高资源生产效率与其对生育期的调节，资源分配及与品
种、最佳光、温、水时期的较高吻合度有关。如苗期的低温条件下幼苗生长缓慢，具有蹲苗作用，利于
壮苗吻合期。它不但为后期健壮生长防倒伏奠定基础，而正是由于这种在出苗期时间上的提前，使苗期
后期和拔节期所处的温度条件较常规播种的春玉米低，其拔节期不仅表现为茎秆粗壮、生长稳健，再次
为后期防倒伏和生殖生长奠定基础，且最大限度地延长了后期的最优光温条件与快速生长期吻合期。因
此双季青贮玉米—玉米模式播种提前，不仅可以提前出苗和促进苗期健长，而且实质上延长作物品种与
资源的最佳光、温同步快速生长期，即最大资源效率利用期。生育期的调节就是对资源分配模式的改良，
提高了品种生育时期与资源的吻合度。
双季青贮地膜玉米-玉米模式的高资源生产效率还与其适应性品种组配、可生长时间及积温的利用有
关，特别是与第 1季地膜对生育期提前及增产效应和两季采用双C4作物组配等两季一体化栽培技术体系
有关。
本研究证实双季青贮玉米种植模式充分利用了春初和秋末的光热资源，延长了生长季节，变热量资
源限制两熟北缘区一季有余、两季不足为双季青贮；破常规播期为早春播种，并由于青贮玉米蜡熟期收
获，既缓解了两熟区热量不足的矛盾又增加了作物生产的安全性。一年双作玉米具有全年生育期间充分
发挥双季C4作物高光效潜力、最大限度地实现物质生产和产量高效的特点，比传统模式更具有较高的物
质生产能力和资源效率。
3.3 双季青贮玉米模式为华北两熟区多元化发展提供重要技术途径
随着农业生产水平的发展和农业市场需求的变化，种植业向高效利用资源的高效益方向发展。近年
来在华北地区，在长期冬小麦-夏玉米和单季春玉米的传统模式基础上，开始研究探索多种技术模式，特
别是与农区舍饲养殖、“节粮型”畜牧业及城郊畜牧业经济的发展相关的种植模式。京郊总结出多套优质
饲用玉米种植技术模式：如冬小麦-中晚熟专用青贮玉米，冬小麦-中晚熟专用青贮玉米方式兼顾粮、草
生产；小黑麦、黑麦-早熟青贮玉米模式等[16]。本研究在热量资源限制的两熟区研究形成的双季青贮玉米
两茬平播模式实现了高产高效，除双季利用C4高光效外，还由于两茬青贮玉米收获时期早，在蜡熟期带
穗青贮，避免了成熟过程植株衰老造成的光合生产力降低。近年来畜牧业发展较快，青贮玉米生产还未
形成规模，市场青贮玉米需求量大、价格较高，而青贮玉米青体产量高，管理简单，投入低，具有较高
的经济效益。本研究提出的双季青贮玉米是北方地区多元化发展重要模式之一。它作为传统模式的补充，
促进种植业结构调整和增加种植业的多样化，为北方热量限制两熟区畜牧业发展提供重要的青贮玉米生
产技术支撑，也为其他两熟区的双季粮饲兼用和双季鲜食玉米提供重要技术参考，对高效型农业发展将
起重要作用。
4 结论
(1)长期以来，黄淮海广大平原区以冬小麦-夏玉米模式为主。本研究建立的双季青贮地膜玉米-玉
米种植模式，与冬小麦-夏玉米模式相比，其全年干物质生产率提高 10.3%、能量提高 12%，总辐射利用
效率提高 12.5%，热量资源生产效率提高 22.5%，水分生产效率增加 36.3%，比单季玉米生产效率更高，
因此双季青贮地膜玉米-玉米具有高产高效特点，为两熟农区畜牧发展提供了一条新型饲料生产种植模
式。
(2)双季青贮地膜玉米-玉米高产高效主要是全年两季采用了C4高光效特点, 地膜增温充分利用早
春温度和适度晚收利用晚秋温度，加之两季不同类型品种的配置和作物生长与自然资源的同步协调，实
现全年资源效率有效利用。
(3)双季青贮地膜玉米-玉米种植模式增加了两熟区种植模式多元化，是冬小麦-夏玉米主模式的补
充，其应用与推广主要与畜牧业发展密切相关，如何根据农业发展需求有效地规划两熟区的种植模式，
增加种植模式的多样化成为今后作物生产调节的重要任务之一。
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8