粮蔬协同增效：玉米马铃薯带状复合种植（年）行业发展报告

粮蔬协同增效：玉米-马铃薯带状复合种植（2026-2028年）行业发展报告

一、宏观背景与战略定位：全球粮食安全与农业可持续发展的交汇点

（一）全球视野下的粮食安全新挑战与种植制度转型

进入二十一世纪二十年代后期，全球农业格局正经历深刻重构。人口持续增长与耕地资源刚性约束的矛盾日益尖锐，气候变化导致的极端天气事件频发，对主要粮食作物的稳产高产构成严峻威胁。在此背景下，单纯追求单产提升的传统路径已难以满足日益增长的多元化需求，保障粮食安全与农产品供给体系韧性成为各国农业战略的核心议题。玉米作为全球第一大谷物，其饲用、食用及工业原料的多重属性使其供需状况直接牵动国际农产品市场神经；马铃薯作为第四大粮食作物，以其高产、耐瘠薄、生育期短及营养全面的特点，在全球减贫与粮食安全战略中的地位显著提升。将二者纳入同一生产系统，通过空间与时间的集约化利用，实现“一季双收、稳粮增效”，不仅是应对资源环境压力的必然选择，更是推动种植制度向“粮经饲”统筹、地力养护与高产高效协同方向转型的关键路径。

（二）国内农业高质量发展的内在需求与政策导向

在全面建设农业强国的关键时期，国内农业正由增产导向转向提质增效与绿色发展并重。国家对粮食安全提出了更高要求，强调“谷物基本自给、口粮绝对安全”，同时大力倡导种业振兴、耕地保护与地力提升、农业面源污染治理及碳达峰碳中和目标在农业领域的落实。玉米-马铃薯套种模式，精准契合了多项国家战略需求。它通过高位作物玉米与低位作物马铃薯的立体搭配，优化了光、热、水、肥资源的时空配置，显著提高了复种指数和土地产出率，是落实“藏粮于地、藏粮于技”战略的具体实践。该模式有利于缓解玉米与马铃薯的“争地矛盾”，在稳定玉米种植面积的同时，扩大马铃薯生产，为国家粮食安全构建起“谷物+薯类”的双重保障。其固有的轮作倒茬特性（马铃薯为茄科，玉米为禾本科）有助于减轻土传病害和连作障碍，减少化肥和农药的施用量，对保护黑土地、提升耕地质量、推动农业绿色低碳发展具有不可替代的生态价值。

（三）学科交叉与技术融合为模式升级提供全新动能

作物栽培学与耕作学、植物营养学、农业工程学、信息科学等多学科的深度交叉融合，正以前所未有的广度和深度赋能传统套种技术。基于作物生理生态互作机制、根系分泌物介导的根际微生态调控、水肥一体化精准管理、全程机械化与智能化装备、以及天空地一体化监测技术的最新研究成果，为构建超高产出、高效利用、环境友好的玉米-马铃薯复合种植系统提供了坚实的理论基础和技术支撑。未来三年的发展，将不再是简单经验模式的推广，而是基于系统科学原理、数据驱动决策、智能装备落地的现代化产业体系的构建与完善。

二、理论基础与生理生态机制：复合群体的资源高效利用与种间互作调控

（一）时空生态位分化原理与资源捕获最大化

玉米与马铃薯套种的核心理念在于充分利用二者的生态位差异，构建高效复合群体。在空间维度上，玉米植株高大、叶片上冲、属C4作物，喜强光高温；马铃薯植株较矮、匍匐生长、属C3作物，较耐荫蔽、喜冷凉。套种模式下，高秆的玉米占据上层空间，截获强光进行高效光合作用；矮秆的马铃薯则占据下层空间，利用透过玉米冠层的散射光和中下部光热资源，形成一高一矮、一阳一阴的立体采光结构，显著提高了群体对光能的捕获总量与转化效率。在时间维度上，通过品种搭配与播期调整，使两种作物的需肥关键期和需水临界期错峰。北方一作区通常先播马铃薯（早春），后播玉米（春末），马铃薯的块茎膨大期与玉米的苗期至拔节期重叠，二者对水肥的竞争相对缓和。南方冬作区或春秋作区，则可利用冬闲田或茬口间隙，实现年内或跨年度的时空优化配置。这种时间上的错位，使得土壤水分和养分得以分阶段、分层次被高效利用，减少了资源浪费和竞争损耗。

（二）种间竞争的动态平衡与化感作用的调控机制

任何复合种植系统都存在种间竞争，关键在于识别竞争类型并调控至互利或偏利共生的阈值。玉米与马铃薯的竞争主要表现为地上部对光资源的争夺和地下部对水肥资源的竞争。研究证实，合理的带宽、行比和株行距配置是调控竞争强度的首要手段，旨在创造一种“竞争与补偿并存”的格局。玉米作为优势种，其边际效应显著，边行玉米由于通风透光条件改善，其光合速率和单株产量往往高于净作玉米，部分补偿了因种植密度降低带来的总产损失。马铃薯虽受玉米遮荫影响，但适度遮荫可降低地表温度、减少土壤蒸发，尤其在马铃薯块茎形成与膨大期，有利于避免高温导致的退化，提高商品薯率。

地下部互作更为复杂，涉及根系空间分布、水分养分吸收以及根际分泌物介导的化感作用与信号交流。研究表明，玉米与马铃薯的根系在土壤中呈分层分布特征，玉米根系较深，能利用下层土壤的水分和养分，而马铃薯根系较浅，主要吸收表层土壤资源，这种根系的生态位分化减弱了直接竞争。马铃薯根系分泌的某些有机酸类物质可能对玉米根际的有益微生物（如固氮菌、解磷菌）产生正向刺激，促进土壤养分活化；而玉米根系分泌的碳水化合物也可能为土壤微生物提供碳源，改善土壤微生态环境，抑制特定土传病原菌。深入理解并利用这些正相互作用，是未来通过生物调控手段提升系统生产力的关键。

（三）系统生产力与资源利用效率的综合评价

衡量玉米-马铃薯套种系统优劣的核心指标并非单一作物的最高产量，而是系统整体的生产力与资源利用效率。通常采用土地当量比（LER）作为核心评价指标。LER大于1表明套种具有增产优势，目前先进技术模式LER普遍能达到1.3至1.8，意味着生产相同产量的玉米和马铃薯，套种比单作可节省30%至80%的土地。除LER外，还需综合评估系统的养分利用效率（NUE）、水分利用效率（WUE）、经济效益以及碳足迹。例如，通过氮15同位素示踪技术，可精确量化两种作物对氮素的吸收来源与分配比例，从而指导氮肥的减量施用与精准分配。基于全生命周期评价方法（LCA）的系统碳足迹分析显示，优化的套种模式由于减少了农机作业次数、降低了化肥农药投入，其单位产出的碳排放强度显著低于单作模式，展现出显著的低碳优势。

三、关键技术体系构建：精准化、机械化、智慧化的集成创新

（一）抗逆专用型品种的筛选与选育

品种是技术模式的载体。面向2026-2028年的产业发展，亟需筛选和培育适合带状复合种植的专用型品种。

对于玉米而言，核心目标是“耐密、抗倒、中矮秆、早熟或中早熟”。要求品种株型紧凑、叶片上冲、透光性好，以减少对下层马铃薯的遮荫；茎秆坚韧、根系发达，以增强抗倒伏能力，适应机械化收获；生育期与当地马铃薯品种及播期精准匹配，确保两种作物都能正常成熟，避免后期光热资源竞争。筛选或选育对马铃薯根系分泌物不敏感甚至具有协同响应的品种，也是未来育种的重要方向。

对于马铃薯而言，核心目标是“耐荫、早熟、抗病、块茎集中且芽眼浅”。要求品种在弱光条件下仍能保持较高的净光合速率和干物质积累能力；生育期短，尤其适合与玉米搭配实现“双早”或“早+中”茬口衔接；对晚疫病、早疫病等主要病害具有田间抗性；植株匍匐茎短、结薯集中、薯形规整、芽眼浅，以适应机械化收获和减少收获损伤。抗除草剂马铃薯品种的选育，将为苗后化学除草提供更安全有效的解决方案。

（二）规范化田间配置与种植模式

田间配置是协调种间关系、构建高效群体的空间基础。未来技术规范将更加精细化和区域化，核心参数包括带宽、行比、株行距。

带宽是决定系统光能分布和机械作业效率的根本。需综合考虑当地光热条件、地力水平、所选品种特性及配套农机具轮距等因素。主推模式包括2米至2.4米的宽幅带和1.8米至2米的窄幅带。宽幅带便于大型机械作业，边际效应更显著；窄幅带土地利用率更高。行比配置上，主流模式包括“2行玉米+2行马铃薯”或“2行玉米+3行马铃薯”。“2+2”模式通透性好，便于田间管理和机械化作业；“2+3”模式在保障玉米产量的同时，能进一步提高马铃薯的种植密度和群体产量。需通过多年多点试验，确定特定生态区的最优配置。玉米和马铃薯的株距设计，需在保证单株营养面积的前提下，兼顾目标产量与机械化作业质量。玉米株距通常为12厘米至18厘米，马铃薯株距为20厘米至30厘米。

（三）全程机械化装备与技术体系

机械化是带状复合种植技术大面积落地的关键瓶颈，也是未来三年技术攻关的重中之重。必须构建从播种到收获的全流程机械化解决方案。

播种环节，研发和推广适应不同行比配置的玉米-马铃薯联合播种机是关键。要求机器一次进地可同时完成马铃薯起垄、施肥、播种、覆土和玉米开沟、施肥、播种、覆土等多道工序，并能精准控制行距、株距和播深。动力匹配上需满足中小型拖拉机牵引，通过模块化设计实现播种单元的快换与调整。

田间管理环节，重点研发适用于窄幅作业的自走式高地隙喷雾机和追肥机。要求机器轮距与带宽匹配，能够在玉米和马铃薯的行间穿行而不损伤作物。配套精准变量施药和施肥技术，结合病虫害监测预警系统，实现靶向作业。中耕除草机械需兼具松土、培土和除草功能，尤其要解决马铃薯垄体和玉米行间的杂草防控问题。

收获环节，玉米收获需选用适宜当地熟期的玉米籽粒直收机或果穗收获机，要求机具宽度与预留的玉米收获作业道匹配，收获时尽量减少对马铃薯垄的碾压。马铃薯收获需采用专用马铃薯挖掘机，要求挖掘深度稳定、薯土分离效果好、伤薯率低。需重点解决收获高峰期两种作物同时成熟或接续收获的机具调配与作业流程优化问题。

（四）水肥一体化精准管理技术

基于两种作物的需肥规律和根系分布特征，构建分区分阶段的水肥管理方案。摒弃传统“大水大肥”模式，全面推行水肥一体化技术。在播种前，根据土壤测试结果和目标产量，制定全生育期的总施肥量。基肥可选用缓控释肥，于播种时一次性侧深施入，重点供应马铃薯苗期和玉米苗期。追肥则根据作物长势和关键生育期（玉米大喇叭口期、马铃薯块茎膨大期）的需求，通过滴灌或微喷系统分次进行。建议采用水肥一体化系统，实现水肥同步、以水调肥。玉米带和马铃薯带可独立控制，实现差异化施肥。例如，玉米大喇叭口期重点补充氮肥，马铃薯块茎膨大期则需平衡供应氮、磷、钾，尤其需增加钾肥比例。水分管理上，需根据土壤墒情和作物需水关键期（如马铃薯播种后出苗前、块茎形成期、玉米抽穗开花期）进行精准灌溉，避免干旱胁迫和渍涝危害。

（五）绿色综合防控技术体系

构建以农业防治为基础、生物防治为主体、物理防治为辅助、化学防治为补充的绿色防控体系。充分利用套种模式自身抑制病虫害的生态功能。例如，玉米形成的高大屏障可干扰迁飞性害虫（如蚜虫）在马铃薯上的降落与定殖；马铃薯的早播和早收可错开某些害虫（如玉米螟）的发生高峰。在病虫害监测预警方面，综合运用田间物联网监测设备（如智能虫情测报灯、孢子捕捉仪）与卫星遥感、无人机多光谱成像技术，实现大范围病虫害的早期识别和精准预报。生物防治方面，推广应用Bt（苏云金芽孢杆菌）等生物杀虫剂、木霉菌等生防菌剂，以及释放赤眼蜂、瓢虫等天敌昆虫。理化诱控方面，规模化应用杀虫灯、性诱捕器、诱虫板等诱杀害虫成虫。化学防治方面，坚持达标用药、对症用药、精准用药，优先选用高效低毒低残留农药，并利用高地隙喷雾机进行靶向施药，减少农药飘移和用量。重点防控玉米大斑病、玉米螟、马铃薯晚疫病、早疫病、地下害虫（地老虎、蛴螬）以及草害。

四、产业效益与价值创造：经济效益、生态效益与社会价值的统一

（一）经济效益的深度挖掘与农户增收潜力

玉米-马铃薯套种模式最直接的驱动力是其显著的经济效益。通过一季双收，农户总收入明显增加。在市场价格平稳的年份，套种模式的亩均纯收入通常比单作玉米或单作马铃薯高出30%至50%，甚至更高。这种增收效应在土地资源紧缺、劳动力机会成本较高的地区尤为突出。除产量优势外，模式还通过提升农产品品质来增加效益。例如，适度遮荫条件下生长的马铃薯，其表皮更光滑、绿皮薯比例降低，商品薯率提高；玉米因边际效应，籽粒饱满度更好。针对加工和鲜食市场的不同需求，可发展订单农业，与淀粉加工企业、鲜食玉米销售企业、薯片加工企业等建立稳定的产销衔接，实现优质优价。通过专业化、标准化的生产托管服务，降低小农户的技术门槛和生产成本，进一步释放增收潜力。

（二）生态服务功能的强化与耕地质量提升

该模式蕴含着巨大的生态价值。其一，显著提高土壤碳汇能力。两种作物共生，地上部生物量增加，地下部根系分泌物和残茬更多，加之减少了对土壤的扰动（部分区域推行免耕或少耕），有利于土壤有机质的积累和团聚体的形成，提升土壤肥力。其二，有效控制水土流失。高秆与矮秆作物形成的复层结构增加了地表覆盖度，减缓了雨水对地面的直接冲刷；马铃薯垄作和玉米行间的秸秆覆盖（如有），能有效保持水土。其三，减轻农业面源污染。养分利用率的提高和化肥农药的减施，减少了氮磷养分和农药残留向水体的流失。其四，保护生物多样性。复合的农田生态系统为天敌昆虫、传粉昆虫和土壤微生物提供了更丰富的栖息环境，有利于维持农田生态平衡。长期定位试验表明，持续多年的玉米-马铃薯套种，能够显著改善土壤的理化性状和生物学特性，是实现“用地与养地结合”的有效途径。

（三）多元化经营与产业链延伸的价值空间

玉米-马铃薯套种不仅局限于生产环节，其产业价值可向产前、产后延伸，形成完整的产业链。产前，可以带动专用型种子、种薯繁育产业的发展，特别是脱毒种薯的需求将为种薯企业带来稳定的市场。产中，可以催生专业的农机作业服务组织、植保服务队，推动农业生产性服务业的发展。产后，玉米和马铃薯的加工转化能力是关键。玉米可进行籽粒烘干、仓储、饲料加工或深加工为淀粉、酒精等；马铃薯除鲜食外，可加工为淀粉、全粉、粉丝、薯片、薯条等多种产品。利用马铃薯加工副产物（如薯渣）和玉米秸秆发展养殖业，可实现“过腹还田”，形成种养结合的循环农业模式。探索“互联网+”、农超对接、CSA（社区支持农业）等新型营销模式，减少流通环节，提升品牌溢价。条件成熟的地区，可结合带状复合种植形成的独特田园景观，发展农业观光、农事体验、科普教育等新业态，拓展农业的多种功能。

五、区域布局与技术模式：差异化发展路径与典型模式分析

（一）北方一作区：稳产保供的核心区与机械化先行区

本区域包括东北、华北及西北的大部分地区，是玉米和马铃薯的传统优势产区。该区无霜期短，一年一熟，光热资源集中于夏季。技术模式以春季先播马铃薯、后播玉米的“早熟马铃薯+中早熟玉米”模式为主。重点解决春旱保苗、机械化作业效率以及秋霜冻害风险。在东北黑土区，需特别关注保护性耕作技术的融合，如秸秆覆盖还田、条带耕作等，以培肥地力和防风蚀。在西北灌溉区，需将膜下滴灌水肥一体化技术作为核心，提高水资源利用效率。该区域未来的重点是大型高端智能化装备的研发与应用，实现从播种到收获的全过程少人化、精准化作业。

（二）西南混作区：提质增效的潜力区与多元化模式创新区

本区域地形地貌复杂，立体气候明显，既有高寒山区，也有河谷平坝，种植制度多样。该区是马铃薯和玉米的重要产区，也是套作技术传统深厚的区域。技术模式呈现高度多元化。在高海拔冷凉区，可采用“马铃薯（大春）+玉米（小春）”或跨年度的轮作套种模式。在中低海拔地区，可利用玉米收获后的秋闲田种植一季秋马铃薯，形成“玉米+秋马铃薯”的年内套作或接茬模式。在光热条件好的河谷地带，可探索“早春马铃薯+鲜食玉米+秋菜”等高效率周年多熟模式。该区域的关键技术挑战在于丘陵山地的小型化、轻简化机械的研发，以及适应不同海拔和生态类型品种的筛选。同时，应注重发挥该区域物种资源丰富的优势，发展林下经济与套种模式的结合。

（三）南方冬作区：特色增效的优势区与市场导向的精准化区

本区域主要利用广东、广西、福建、云南等省的冬闲田发展冬季马铃薯种植，然后接茬春玉米。该区冬春气温较高，无霜期长，具有生产反季节马铃薯的独特优势。技术模式以“冬马铃薯+春玉米”为主，部分光热资源双季甚至三季可用的区域，可发展“春玉米+秋马铃薯”或“冬马铃薯+夏玉米”等模式。该区域的核心目标是瞄准春节前后至早春的鲜薯市场空档，生产优质商品薯，获取高额经济回报。因此，品种选择以早熟、优质、抗逆（尤其抗晚疫病）、薯形好的鲜食品种为主。关键挑战包括冬春干旱或季节性渍涝的防控、低温冷害的预警与防护，以及如何与后茬玉米高效衔接。需大力发展水肥一体化、设施避雨栽培及简易大棚等技术，保障马铃薯稳产优质。

六、未来挑战与应对策略：突破瓶颈，迈向高质量发展新阶段

（一）关键挑战识别

1.机械化协同作业瓶颈犹存。尽管取得了长足进步，但适用于不同区域、不同行比配置的系列化、智能化专用播种和收获机械仍不完善，尤其缺乏一次性完成两种作物收获的高效联合作业机具，导致收获环节仍可能依赖人工或需要分两次进地，增加了成本和碾压损失。

2.病虫害发生规律复杂化带来的防控压力。复合群体创造了特殊的田间小气候，可能导致某些次要病虫害上升为主要问题，或病虫害的发生规律发生改变（如玉米叶斑病在郁闭度高的田间可能加重）。对新型病虫害的监测预警和应急防控能力有待加强。

3.土壤健康与连作障碍风险。虽然玉米-马铃薯轮作有利于减轻连作障碍，但在特定区域内，若长期坚持固定的套种模式，而有机肥投入不足、秸秆还田不彻底，仍可能导致土壤养分失衡、次生盐渍化或特定土传病原菌（如镰刀菌）的累积。

4.极端气候事件应对能力不足。干旱、洪涝、高温热害、早霜、倒春寒等极端天气发生频率增加，对模式稳产性构成严重威胁。现有的大田基础设施和应急响应机制尚不能完全适应气候变化带来的挑战。

5.技术推广的“最后一公里”问题。复杂的集成技术对农户的素质要求较高，技术培训与指导服务难以全面覆盖。分散的小农户经营模式与标准化、规模化生产技术之间的矛盾依然存在。

（二）前瞻性应对策略

1.强化智能装备研发与农机农艺深度融合。组织农艺、农机、信息等多学科联合攻关，聚焦复合种植专用装备。重点研发基于北斗导航的无人驾驶播种、施肥、喷药、收获作业机组，实现作业路径的精准规划和无人化操作。开发可同时收获玉米和马铃薯的智能化联合作业机，通过视觉识别和柔性抓取技术，实现低损高效收获。建立农机作业质量在线监测平台，实时反馈作业参数，确保标准化落地。

2.构建天空地一体化的智慧生产管理平台。整合卫星遥感、无人机巡查、地面物联网传感器数据，构建覆盖主要产区的复合种植生产大数据平台。开发基于AI算法的作物生长模型、养分诊断模型、病虫害预测预报模型和产量估测模型，实现从苗情、墒情、病虫情到灾情的实时监测、智能诊断与精准决策，为大范围技术指导和预警预报提供支撑。

3.深化种质创新与生物技术应用。利用基因编辑、全基因组选择育种等现代生物技术，加快耐荫马铃薯、耐密玉米专用型品种的选育进程。加强对作物-土壤-微生物互作的分子机制研究，挖掘利用有益根际微生物资源，开发基于合成菌群的微生物肥料和生防制剂，提升系统自身的健康水平和资源利用效率。

4.发展绿色低碳循环的替代模式。积极探索有机肥替代部分化肥、生物防治替代部分化学农药的有效途径。推广玉米秸秆和马铃薯秧蔓的资源化利用技术，如秸秆青贮、黄贮、过腹还田，或用于生产生物质能源、有机肥料。开展系统的碳足迹核算研究，开发符合碳交易规则的减排方法学，探索将生态价值转化为市场价值的路径。

5.创新社会化服务与新型经营主体培育。大力培育从事复合种植全程托管、关键环节托管、农机作业、植保服务的专业化社会化服务组织。通过政策引导和项目支持，鼓励农民合作社、家庭农场、农业企业等新型经营主体通过土地流转、股份合作等方式，实现适度规模经营，成为先进技术应用和示范的主力军。建立“科研团队+推广部门+合作社/企业+农户”的紧密型技术推广共同体，确保技术进村、入户、到田。

6.完善风险保障与政策支持体系。针对复合种植模式的特点，研究开发专门的农业保险产品，将玉米、马铃薯因灾减产、价格波动等风险纳入保障范围。优化现有耕地地力保护补贴、农机购置补贴、粮食生产功能区建设等政策，