小麥主產(chǎn)區(qū)不同種植系統(tǒng)產(chǎn)量性能與資源效率研究及其技術(shù)優(yōu)化

一、年度任務(wù)與完成情況二、研究進(jìn)展與主要結(jié)果三、存在問題與解決方案四、2014年研究計(jì)劃主要內(nèi)容年度任務(wù)完成情況1、小麥主產(chǎn)區(qū)不同種植系統(tǒng)不同產(chǎn)量水平的產(chǎn)量性能的定量化指標(biāo)；2、不同種植系統(tǒng)及其與環(huán)境互作對(duì)作物高產(chǎn)高效形成的影響。3、耕層調(diào)控與水肥高效管理技術(shù)；4、建立 示范區(qū)面積150畝以上，增產(chǎn)5%以上，效率提高8%以上。5、培訓(xùn)農(nóng)技

50人以上，

2-3名1、進(jìn)行了不同種植模式產(chǎn)量及資源效率定量化分析；2、對(duì)地力和栽培措施對(duì)產(chǎn)量的增益進(jìn)行了分析；3、明確了深松滅茬播種技術(shù)及埋管滴灌水肥

技術(shù)效應(yīng)；4、

相關(guān)

3篇；5、 專著1部；5、申請(qǐng)專利2項(xiàng)，制定技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)2項(xiàng)；6、培訓(xùn)農(nóng)技

100名以上，培養(yǎng)博士生1名，

3

名。完成年度任務(wù)一、年度任務(wù)與完成情況1tative

designofsuper-high-yieldmaizein

ChinaThe

Crop

Journal（返修）2不同生態(tài)區(qū)種植密度對(duì)大豆產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成的影響作物雜志,2013.5:114-119王新兵、3施氮量與地膜覆蓋對(duì)長(zhǎng)江中游春玉米產(chǎn)量性能及氮肥利用效率的影響作物學(xué)報(bào)（返修）葛均柱專著申請(qǐng)專利其它申請(qǐng)

果僅有二個(gè)不填貴方案：以上1、一種研究作物根系構(gòu)型參數(shù)與空間分布的分析方法2、小立方原位根土取樣器技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)制定獲獎(jiǎng)情況以農(nóng)科院作物所為第一單位完成的研究成果“糧食作物兩熟制光溫資源優(yōu)化配置及其高產(chǎn)高效技術(shù)與應(yīng)用”獲2013年度中國(guó)農(nóng)科院技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。田間活動(dòng)二、研究進(jìn)展與主要結(jié)果（一）小麥主產(chǎn)區(qū)不同種植模式產(chǎn)量及資源效率比較研究（二）不同栽培模式冬小麥-夏玉米產(chǎn)量差形成機(jī)理及技術(shù)效應(yīng)分析（一）小麥主產(chǎn)區(qū)不同種植模式產(chǎn)量及資源效率比較研究1、確定了不同種植模式資源優(yōu)化配置原則及資源分配比值2、闡明了不同種植模式產(chǎn)量及資源效率特征試驗(yàn)設(shè)計(jì)種植模式冬小麥-夏玉米冬小麥-夏大豆雙季玉米—

玉米冬小麥夏玉米冬小麥夏大豆早春玉米晚夏玉米玉米品種矮抗58958矮抗58中黃35先玉335958先玉335密度（×104株/hm2）150、300、4504.5、6.75、9150、300、45015、22..5、304.5、6.75、94.5、6.75、94.5、6.75、9耕作方式淺旋深松、淺旋深松、深松、深松、深松、種植方式等行距20cm大小行40×80cm等行距20cm等行距40cm大小行40×80cm大小行交錯(cuò)40×80cm大小行40×80cm不同種植模式以積溫為主的資源分配原則1、確定了不同種植模式資源優(yōu)化配置原則及資源分配比值冬小麥春玉米夏大豆夏玉米晚夏玉米W-MW-SM-MM冬小麥-夏玉米冬小麥-夏大豆雙季玉米春玉米黃淮海氣候資源變化特征及不同種植系統(tǒng)進(jìn)程比較不同模式期分配種植模式期占全年天數(shù)比例（%）作物生長(zhǎng)季(天)123456789101112冬小麥-夏玉米358（97.8%）243（66.4%）115（31.4%）雙季玉米230（62.8%）119(32.5%)111(30.3%)冬小麥-夏大豆346（94.5%）243（66.4%）103（28.1%）春玉米151（41.2%）151（41.2%）期天數(shù)所占全年比四個(gè)模式中以冬小麥-夏玉米和冬小麥夏大豆模式例最高，雙季玉米模式次之。模式第一季第二季分配比例分配比例分配比例冬小麥-夏玉米2354.842%3071.355%5426.197%雙季玉米2637.447%2504.445%5141.892%冬小麥-夏大豆2354.842%2865.251%5220.093%春玉米3897.970%--3897.970%不同模式積溫分配（℃）積溫所占全年積溫比例最高，冬小四個(gè)模式中以冬小麥-夏玉米模式麥夏大豆模式和雙季玉米模式次之。不同模式輻射分配（MJm-2）模式第一季第二季分配比例分配比例分配比例冬小麥-夏玉米2533.356%1889.642%4422.998%雙季玉米2102.646%1617.536%3720.182%冬小麥-夏大豆2533.356%1759.839%4022.189%春玉米2626.658%--2626.658%輻射所占全年輻射比例最高，冬小四個(gè)模式中以冬小麥-夏玉米模式麥夏大豆模式和雙季玉米模式次之。不同模式降雨分配（mm）模式第一季第二季分配比例分配比例分配比例冬小麥-夏玉米176.339%278.861%455.1100%雙季玉米152.133%165.236%317.370%冬小麥-夏大豆176.339%272.860%445.898%春玉米266.659%--266.659%降雨所占全年四個(gè)模式中以冬小麥-夏玉米模式和冬小麥夏大豆模式比例最高，雙季玉米模式次之。冬小麥-夏玉米模式不同種植系統(tǒng) 產(chǎn)量產(chǎn)量最高，雙季玉米次之，年際間趨勢(shì)一致。闡明了不同種植模式產(chǎn)量及資源效率特征不同模式日產(chǎn)量玉米模式

平均日產(chǎn)量最高，季節(jié)間夏玉米季雙季玉米模式和一顯著高于冬小麥季。不同種植系統(tǒng)產(chǎn)量性能參數(shù)模式季節(jié)品種光合性能參數(shù)產(chǎn)量構(gòu)成參數(shù)冬小麥-夏玉米MLAIMNARDHIENGNGW冬小麥矮抗583.192.881640.46750×1043043夏玉米9583.054.231120.558.09×104458328.483.123.562820.51——早春季晚夏季雙季玉米先玉3352.727.631010.458.09×104472235.29582.596.361080.518.07×104396250.22.66

6.99

209

0.488.08×104434242.7冬小麥-夏大豆冬小麥矮抗583.192.881640.46750×1043043夏大豆中黃353.213.261080.4527×1042.3195.983.203.072720.46——春玉米春玉米先玉3354.295.941500.498.69×104436.3342.8模式20122013第一季第二季第一季第二季冬小麥-夏玉米0.400.620.500.400.590.49雙季玉米0.510.560.530.570.590.58冬小麥-夏大豆0.400.210.320.400.230.33— 玉米--

-0.47--0.46不同種植系統(tǒng)光能生產(chǎn)效率(g

MJ?1)冬小麥-夏玉米模式和雙季玉米模式豆模式最低。光能生產(chǎn)效率最高，冬小麥-夏大不同種植系統(tǒng)溫度生產(chǎn)效率(kg

hm?2

℃?1)模式20122013第一季第二季第一季第二季冬小麥-夏玉米3.863.813.833.773.303.54雙季玉米4.053.613.843.903.663.78冬小麥-夏大豆3.861.292.453.771.282.41— 玉米--3.15--3.26溫度生產(chǎn)效率雙季玉米模式、冬小麥-夏玉米模式和一季冬小麥模式較高，冬小麥-夏大豆模式最低。不同種植系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)效益（Yuan

hm-2）冬小麥-夏玉米和雙季玉米模式

經(jīng)濟(jì)效益最高，年際間趨勢(shì)一致。小結(jié)在確定以有效積溫為主的資源分配原則基礎(chǔ)上，根據(jù)黃淮海周年氣候資源變化特征和不同模式

進(jìn)程，確定了不同模式

期分配比例，從而計(jì)算出資源分配比值，其中以冬小麥-夏玉米模式周年資源分配比例最高，但

利用效率不高，而雙季玉米模式，周年資源分配比例較少，但生產(chǎn)效率高。五個(gè)模式中，冬小麥-夏玉米模式和雙季玉米模式率和經(jīng)濟(jì)效益最高。但冬小麥-夏玉米模式中，冬小麥產(chǎn)量、資源效凍害和干旱的影響，夏玉米季開花期易

高溫高濕的影響；雙季玉米模式中，晚夏季后期易

低溫影響，產(chǎn)量偏低，因此，依據(jù)以上原則進(jìn)一步優(yōu)化季節(jié)間資源優(yōu)化配置，降低作物成為提高冬小麥-夏玉米模式和雙季玉米模式的風(fēng)險(xiǎn)，產(chǎn)量的關(guān)鍵。（二）不同栽培模式冬小麥-夏玉米產(chǎn)量差形成機(jī)理及技術(shù)效應(yīng)分析1、初步闡明了不同地力和不同栽培措施作物產(chǎn)量及氮肥利用特征2、創(chuàng)新了夏玉米滅茬深松

播種技術(shù)及滴灌水肥

技術(shù)試驗(yàn)設(shè)計(jì)處理作物密度（株/畝）播/收期耕作方式種植方式灌溉模式（50m3/畝）肥料管理肥料配比施肥方式N0冬小麥30萬(wàn)10.20/6.5淺旋機(jī)播，等行距（20cm）底墑+拔節(jié)+開花P:K

=18-5底施夏玉米50006.10/10.15深松人工點(diǎn)播，大小行（40×80m）播種+拔節(jié)+大喇叭口P:K

=8-5底施FP冬小麥30萬(wàn)10.10/6.5淺旋機(jī)播，等行距（20cm）底墑+越冬+起身+孕穗+開花N:P:K=20-18-5P、K肥全部底施，N肥60%底施，40%起身追施夏玉米40006.10/9.25免耕機(jī)播，等行距（60cm）播種+拔節(jié)N:P:K=25-8-5P、K肥全部底施，N肥底施50%，拔節(jié)追施50%HH冬小麥25萬(wàn)10.20/6.5淺旋機(jī)播，等行距（20cm）底墑+拔節(jié)N:P:K=15-10-10P、K肥全部底施，N肥底施50%，拔節(jié)追施50%夏玉米40006.10/10.15免耕人工點(diǎn)播，大小行（40×80m）播種+拔節(jié)N:P:K=15-7-10P肥全部底施，N、K肥分別底施30%和50%，拔節(jié)分別追施40%和50%，大口追N30%SH冬小麥35萬(wàn)10.20/6.5淺旋機(jī)播，等行距（20cm）底墑+起身+孕穗+開花N:P:K:Zn

=25-18-8-1P、K肥全部底施，N肥底施40%，起身追施40%，孕穗期追施20%夏玉米60006.10/10.15深松人工點(diǎn)播，大小行（40×80m）播種+拔節(jié)+大喇叭口+開花N:P:K

=30-10-20P肥全部底施，N肥分配：底肥:拔節(jié):喇叭口:開花=20:20:40:20；K肥分配底肥:拔節(jié)=50:50低產(chǎn)田高產(chǎn)田不同地力及栽培模式產(chǎn)量比較處理2012年夏玉米（kg

hm-2）2013年冬小麥（kg

hm-2）2013年夏玉米（kg

hm-2）高產(chǎn)田低產(chǎn)田差值高產(chǎn)田高產(chǎn)田低產(chǎn)田差值CK8019.96694.281325.622749.177560.654521.413039.24FP10172.327154.763017.568189.379048.066032.793015.27HH11588.578181.483407.089418.1110236.756844.593392.16SH12393.368789.933603.439819.9511037.057774.653262.401、初步闡明了不同地力和不同栽培措施作物產(chǎn)量及氮肥利用特征隨著種植模式的優(yōu)化，產(chǎn)量顯著增加，且高產(chǎn)田產(chǎn)量明顯高于低產(chǎn)田。不同地力及栽培模式產(chǎn)量構(gòu)成因素比較處理畝穗數(shù)穗粒數(shù)千粒重（g）產(chǎn)量（kg

hm-2）畝穗數(shù)穗粒數(shù)千粒重（g）產(chǎn)量（kg

hm-2）CK————————27.1816.0142.112749.17冬

FP————————41.2733.9341.148189.37小麥

HH————————39.9839.6340.229418.11高

SH————————44.8038.9039.099819.95產(chǎn)田

CK3053488358.948019.94483399312.197306.74夏

FP3540552346.7910172.323817531294.378943.04玉米

HH4479515334.9911588.573913539319.7910118.99SH5657456320.5712393.365513482287.5611288.16CK3081476329.187560.653160338278.214459.96低

夏

FP3128467317.539048.062965464290.105986.62產(chǎn)

玉田

米

HH4380441281.4010236.753820414288.436838.58SH4790427251.0911037.055532356284.948421.5620122013不同模式產(chǎn)量差異對(duì)于冬小麥來說主要來自于穗粒數(shù)的增加，而夏玉米主要是收獲穗數(shù)的增加，高產(chǎn)田產(chǎn)量構(gòu)成各參數(shù)均優(yōu)于對(duì)照。不同栽培模式葉面積指數(shù)及葉面積指數(shù)速率動(dòng)態(tài)變化高產(chǎn)群體具有更大的LAI，花前增速快，花后消減慢，從而維持了整個(gè)期較大的光合面積，以保證

光合同化物的生產(chǎn)。不同栽培模式干物質(zhì)積累及積累速率動(dòng)態(tài)變化高產(chǎn)群體具有更大的干物質(zhì)積累量，速率表現(xiàn)為花前增速快，花后消減慢，從而維持了整個(gè)

期

光合同化物的生產(chǎn)。不同栽培模式花前、花后物質(zhì)生產(chǎn)能力比較高產(chǎn)群體提高了花后MLAI和干物質(zhì)總量，產(chǎn)量水平越高的群體，其花后物質(zhì)生產(chǎn)能力越強(qiáng)。高產(chǎn)群體后期氮吸收量顯著高于低產(chǎn)群體；花后氮素積累比例上升。不同栽培模式氮素積累動(dòng)態(tài)特征不同栽培模式籽粒氮濃度及百公斤籽粒需氮量分析不同處理百公斤籽粒需氮量不同，產(chǎn)量水平越高，百公斤籽粒需氮越少。籽粒氮濃度隨著產(chǎn)量增加而降低。不同栽培模式氮素利用效率比較CK2.55-66.09-FP3.4239.8964.028.44HH3.2932.1953.329.91SH2.9627.5450.489.72處理N

content

per

plant（g）PFPNNUEAEN隨著產(chǎn)量水平的增加，氮肥偏生產(chǎn)力和氮素利用效率降低，而氮素農(nóng)學(xué)利用效率增加。2013年，對(duì)條深旋播種機(jī)進(jìn)行改造。在河北廊坊、新鄉(xiāng)等地進(jìn)行了播種試驗(yàn)。滅茬、施肥、深旋、精播、2、創(chuàng)新了夏玉米滅茬深松播種及滴灌水肥技術(shù)留茬3-5cm，播種帶無(wú)秸稈覆蓋，完全不影響播種作業(yè)；深旋30cm以上，打破犁底層，加深耕層50%；條帶輪耕，保護(hù)性耕作。技術(shù)效果滅茬深松淺旋滅茬深松播種提高了土壤含水量，降低了土壤容重。拔節(jié)期不同土層含水量1.211.41.61.8免耕

淺旋

深松0-10cm10-20cm20-30cm土壤深度30-40cm40-50cm土壤容重

(g/cm

3)abba

b

ba

aa

a

aaa

ab苗期不同耕作方式下不同深度土壤容重比較提高了20-30cm土層的土壤含水量，降低了土壤容重，為玉米苗期的生長(zhǎng)發(fā)育提供適宜的土壤環(huán)境。常規(guī)深松828684889094929698深松對(duì)照處理出苗率（%）94.60%88.40%3.23.153.13.0532.952.92.852.82.752.7深松對(duì)照處理群體株高間變異系數(shù)2.883.12滅茬深松播種玉米的出苗率提高，群體整齊度增加夏玉米出苗率和群體株高變異系數(shù)滅茬深松播種對(duì)冠層特征的影響對(duì)冠層結(jié)構(gòu)的影響：提高了玉米全

期內(nèi)的葉面積指數(shù)，維持較高的冠層光能截獲率，減緩了葉片的衰老進(jìn)程。020406080100拔節(jié)期 大口期 吐絲期

吐絲25天

成熟期時(shí)期光能截獲量（%）020406080100地面透光率（%）條深松CKCK條深松葉面積指數(shù)和冠層光能截獲量ZD958D1D2D3mLAI012345SSCKZD909D1

D2DifferentdensityD3mLAI012345SSCK滅茬深松播種對(duì)夏玉米產(chǎn)量的影響深松播種處理的籽粒產(chǎn)量和生物量均明顯高于免耕和淺旋播種的處理。深松處理產(chǎn)量的提高主要來自于千粒重的增加。畝穗數(shù) 穗粒數(shù) 千粒重（g）

生物量（kg/畝）收獲指數(shù)產(chǎn)量（kg/畝）免耕4203.33559.00311.521275.100.55698.4淺旋4253.33560.98318.441282.700.55707.1深松4360.00558.82333.581383.030.55756.4不同耕作方式產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素夏玉米埋管滴灌水肥技術(shù)20122013處理千粒重產(chǎn)量千粒重 產(chǎn)量穗數(shù)穗粒數(shù)（g）（kg

hm-2）穗數(shù)穗粒數(shù)（g）（kg

hm-2）高產(chǎn)田

M-4500----3913539319.7910118.99D-4500----4097533318.5910486.38M-6000----5513482287.5611288.16D-6000----5522505286.7211999.29低產(chǎn)田

M-45004380441281.408181.483807361293.616035.78D-45004384471327.5010143.893975371294.206505.21M-60004943429251.098218.775532313284.947154.07D-60005314422294.4410512.015651336281.608018.38滴灌提高了夏玉米籽粒產(chǎn)量夏玉米籽粒產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素M：漫灌對(duì)照；D：滴灌處理。滴灌促進(jìn)了夏玉米雌穗發(fā)育D-4500M-4500D-6000D-6000處理穗長(zhǎng)（cm）禿尖長(zhǎng)（cm）穗粗（cm）單穗重（g）穗長(zhǎng)（cm）禿尖長(zhǎng)（cm）穗粗（cm）單穗重（g）高產(chǎn)田M-4500----17.50.715.9229.8D-4500----17.80.415.9237.4M-6000----16.11.215.1171.3D-6000----16.50.715.4180.0低產(chǎn)田M-450015.91.514.5159.315.43.114.5123.9D-450017.01.215.8199.516.81.914.7141.9M-600014.71.914.3136.813.32.714.198.5D-600015.41.415.3154.914.62.114.4107.420122013夏玉米雌穗性狀分析滴灌促進(jìn)了夏玉米干物質(zhì)積累及花后物質(zhì)比例處理

花前（kgplant-1）花后（kgplant-1）總干重

花前（kg

花后/總干

（kgplant-1

重

plant-1））花后（kgplant-1）總干重（kg

花后/總干plant-1）高產(chǎn)

M-4500----126.85289.78162.930.56田

D-4500----105.28305.42200.130.66M-6000----124.97265.10140.130.53D-6000----106.10268.73162.630.61低產(chǎn)

M-4500211.48123.1088.380.42124.80236.80112.000.47田

D-4500260.66142.78117.880.45117.80256.37138.570.54M-6000184.96103.3981.570.4498.17195.1696.990.50D-6000233.85121.43112.410.4894.30214.63120.330.5620122013重夏玉米花前、花后物質(zhì)積累量及花后物質(zhì)所占比例M：漫灌對(duì)照；D：滴灌處理。滴灌提高了氮素利用效率處理氮吸收總量（kg

hm-2）氮素收獲指數(shù)（NHI%）氮肥偏生產(chǎn)力PPFN（kg

kg-1）氮肥農(nóng)學(xué)效率AEN（kg

kg-1）高產(chǎn)田M-450012.090.7239.6812.50D-450013.330.7141.1214.13M-600016.470.6725.0817.70D-600017.730.7126.6720.86低產(chǎn)田M-45008.720.6323.6712.96D-450011.590.6825.5115.04M-600012.580.571