主要作物高光效新型種植模式示范工作匯報

主要作物高光效新型種植模式示范工作匯報中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所2013年9月25日一、與發(fā)達國家的產(chǎn)量差距

與美國，德國，法國相比，差距較大；美國最高試驗單產(chǎn)達到32噸/公頃，德國試驗田達到23噸/公頃。美國玉米帶平均單產(chǎn)12000公斤/公頃，而我國東北地區(qū)也只有7500公斤/公頃左右，全國平均只有5100公斤/公頃，。可見我國玉米的生產(chǎn)水平之低，同時也表明我國的玉米生產(chǎn)還有很大增產(chǎn)潛力。主要作物高光效栽培模式示范二、生產(chǎn)限制因素１.水（降雨量、土壤持水能力）－解決??。?肥（無機、有機、復合）－解決?！３.土(質(zhì)量）－變差４.種（雜交、轉(zhuǎn)基因）－解決?！５.密—加密過程中?。??！幸欢ǔ尚?！

7.工---機械問題！8.管－－問題較多！9.熱（光強、光質(zhì)量）？！－關(guān)注不夠?。?！主要作物高光效栽培模式示范三、是否可以增產(chǎn)－挖掘潛力光能是否得到充分利用？玉米是高光效C4植物，喜、溫光；目前的玉米栽培方式，光能利用率只有1.4％－1.5％左右,能否再提高0.1-0.3%?按光溫條件計算，東北地區(qū)玉米生產(chǎn)產(chǎn)量可達30000-33000公斤/公頃，吉林省也只有7500公斤/公頃左右，玉米平均產(chǎn)量只達到光溫條件生產(chǎn)產(chǎn)量的1/5左右。主要作物高光效栽培模式示范四、生產(chǎn)現(xiàn)狀存在的問題？１.傳統(tǒng)的栽培方式是否合理？

東北地區(qū)是我國主要玉米帶，傳統(tǒng)的種植方式以清種為主，壟向不規(guī)則，無固定栽培方向，科學依據(jù)？科學問題之一：光資源利用不充分主要作物高光效栽培模式示范四、生產(chǎn)現(xiàn)狀存在的問題？

２.栽培壟距合理嗎？高梁、玉米、大豆、馬鈴薯、蔬菜壟距都是65cm左右；為什么？科學問題之二：相互遮陰，影響光照，影響光合作用率，導致低產(chǎn)。主要作物高光效栽培模式示范四、生產(chǎn)現(xiàn)狀存在的問題？３.投入品與管理措施不當化肥、農(nóng)藥越用越多；翻、耕、產(chǎn)次數(shù)越來越少；土地利用越來越不管；耕層越來越??；結(jié)果是土地越種越差，產(chǎn)量徘徊不前?？茖W問題之三：土壤質(zhì)量退化主要作物高光效栽培模式示范五、關(guān)鍵科學問題１.栽培方向隨機性２.栽培壟距科學依據(jù)不充分３.土壤退化嚴重結(jié)果是產(chǎn)量不高、地力下降主要作物高光效栽培模式示范六、解決途經(jīng)產(chǎn)量的形成是什么過程?核心科學問題有兩個：

1.解決充分利用陽光的問題（能源）

2.改善土壤結(jié)構(gòu)問題（養(yǎng)分、水分供應問題）CO2+H2O=Cn(H2O)m

陽光葉綠體主要作物高光效栽培模式示范（1）東北地區(qū)光資源特征季風氣候：夏季光照充足，西南向更充足；盛行西南風，太陽高度角高；光照時間長；雨熱同季。主要作物高光效栽培模式示范（2）北方夏季太陽自轉(zhuǎn)與公轉(zhuǎn)太陽高度角日照時間日照方向輻射強度盛行西南風北極南極北極南極主要作物高光效栽培模式示范（3）長春地區(qū)風玫瑰示意圖西南主要作物高光效栽培模式示范（4）光、風資源利用創(chuàng)造提高光能利用條件

－－擴大玉米生長空間，增加直射光，增加葉片受光面積，延長受光時間，減少相互遮陰；創(chuàng)造邊行效應

－－擴大通風空間；形成定方向、定行距、保密度種植模式主要作物高光效栽培模式示范（5）壟向確定（計算）

1．太陽高度角（h）：太陽高度角指太陽平行光線與地面的水平夾角。２.太陽方位角（Ф）：太陽方位角指陽光在水平面上投影和當?shù)刈游缇€間的夾角。取正南為零度，以西為正（正西為＋90°）；以東為負（正東為－90°），正北為±180°

３.投影長度

sinh＝sin

?sin

＋cos

?cos

?cos主要作物高光效栽培模式示范（6）水平陰影長度與照射時間主要作物高光效栽培模式示范7月10日7月20日7月30日8月10日8月20日8月30日9月10日7:00-4.39-4.64-4.97-5.42-5.93-6.55-7.408:00-3.02-3.15-3.32-3.55-3.79-4.06-4.419:00-2.06-2.15-2.25-2.37-2.51-2.65-2.839:30-1.67-1.74-1.82-1.91-2.01-2.11-2.2410:00-1.31-1.36-1.42-1.5-1.57-1.64-1.7311:00-0.64-0.67-0.71-0.75-0.78-0.81-0.8412:000.01-0.01-0.03-0.03-0.03-0.020.0013:000.680.680.680.710.750.810.8914:001.451.461.491.561.661.791.9714:301.891.911.972.072.212.392.6515:002.392.442.522.672.863.123.5016:003.733.834.014.334.765.356.30（7）壟向確定（計算）東西壟向南北壟向南偏西Xo

或

改變壟向其它不規(guī)則壟向

其它壟向或北南偏西20°傳統(tǒng)壟向改為磁南偏西X度主要作物高光效栽培模式示范無規(guī)則壟向無依據(jù)壟距傳統(tǒng)壟距種植超大壟距種植改變?yōu)?/p>

改變壟向南偏西X度

北（8）改變壟向與壟距0.65m0.65m0.65m0.65m0.65m主要作物高光效栽培模式示范（9）方向、壟距組合2米組合壟，0.4米－1.6米大小壟組合栽培方向－西南向20度解決了方向和壟距問題解決了高效利用光能的問題主要作物高光效栽培模式示范新型作物栽培模式--南偏西20度1.6米0.4米（10）新模式實景主要作物高光效栽培模式示范2004年（11）玉米、水稻生長后期景象主要作物高光效栽培模式示范（12）物體投影示意圖單側(cè)1.7米2.5米15.3015.001.20.3m1.7m0.3m上午9：302.5m陰影上午11:00-下午13:002.5m0.3m1.7m0.3m0.3m1.7m2.5m下午14：00陰影（13）行間光照示意圖

全株照射時間近4.0個小時，如果地面以上3０厘米？4.5小時主要作物高光效栽培模式示范實施效果

主要作物高光效栽培模式示范技術(shù)依據(jù)授權(quán)發(fā)明專利三項--科學依據(jù)充分1.一種提高水稻光能利用率的栽培方法專利號ZL200710056394.22.玉米休耕輪作和防風保水的耕作方法專利號ZL200410011193.73.玉米改變壟向和擴大壟距的耕作方法專利號ZL200410011192.2主要作物高光效栽培模式示范國家領(lǐng)導人批復,國務(wù)院辦公廳采納老萊基地雙山基地紅興隆北安佳木斯黑河漠河滿洲里阿爾山四平哈爾濱牡丹江延吉通化營口丹東朝陽沈陽通遼齊齊哈爾黑龍江吉林遼寧內(nèi)蒙古德惠基地白城基地鐵嶺基地海倫基地建三江盤錦基地石河子農(nóng)墾軍墾地方一、新型種植模式示范區(qū)分布19個示范區(qū)主要作物高光效栽培模式示范寧夏160cm40cm40cm德惠玉米示范田1.吉林省玉米高光效種植模式示范區(qū)九臺玉米示范田松原玉米示范田九臺玉米示范田榆樹玉米示范田主要作物高光效栽培模式示范白城水稻示范田延邊水稻示范田2.吉林省示范水稻高光效種植模式九臺水稻示范田榆樹水稻示范田德惠水稻示范田白城水稻示范田主要作物高光效栽培模式示范二、產(chǎn)量構(gòu)成1.密度與產(chǎn)量關(guān)系主要作物高光效栽培模式示范2.玉米增產(chǎn)解析-產(chǎn)量構(gòu)成因素栽培方式密度（株/hm2）收獲穗數(shù)（穗/hm2）每穗粒數(shù)（粒/穗）穗重（g/穗）千粒重（g/1000粒）產(chǎn)量(kg/hm2)0.65m壟4000038000630214.1339.881340.65m壟4500043500574196.0341.585250.65m壟5000047500532179.8337.985420.65m壟5500054500490152.6311.48319改向定距5000050500538200.5372.710125改向定距6000061000523172.5329.810521改向定距7000069000482143.3297.39885群體效應二、產(chǎn)量構(gòu)成主要作物高光效栽培模式示范3.玉米產(chǎn)量增加幅度在不多增加投入前提下：平均增產(chǎn)：18.6%，土壤有機質(zhì)提高6.7%，降雨利用率提高20%以上。光合速率提高24.1%，光能利用率提高0.15個百分點二、產(chǎn)量構(gòu)成主要作物高光效栽培模式示范主要作物高光效栽培模式示范(2013)地點作物栽培方式作物單產(chǎn)（斤/公頃）增產(chǎn)幅度（%）德惠市玉米高光效栽培技術(shù)22000-2300012.2-12.8常規(guī)栽培方式19500-20500榆樹市玉米高光效栽培技術(shù)21000-220009.5-13.5常規(guī)栽培技術(shù)18500-20100水稻高光效栽培技術(shù)17500-180005.9-6.1常規(guī)栽培技術(shù)16500-17000九臺市玉米高光效栽培技術(shù)21000-225007.1-10.5常規(guī)栽培技術(shù)19000-21000水稻高光效栽培技術(shù)18000-190006.7-9.1常規(guī)方式栽培技術(shù)16500-17800雙陽區(qū)玉米高光效栽培技術(shù)20000-215008.1-10.3常規(guī)栽培技術(shù)18500-19500伊通縣玉米高光效栽培技術(shù)20000-2200010.0-11.1常規(guī)栽培技術(shù)18000-20000水稻高光效栽培技術(shù)19000-195008.3-11.8常規(guī)栽培技術(shù)17000-18000公主嶺市玉米高光效栽培技術(shù)21000-2200015.8-16.7常規(guī)栽培技術(shù)18000-19000雙遼農(nóng)場玉米高光效栽培技術(shù)21000-2200010.0-10.5常規(guī)栽培技術(shù)19000-20000水稻高光效栽培技術(shù)17500-185005.7-6.1常規(guī)栽培技術(shù)16500-17500長嶺縣玉米高光效栽培技術(shù)15000-160003.5-6.7常規(guī)栽培技術(shù)14500-150004.水稻增產(chǎn)解析--圖們水稻產(chǎn)量構(gòu)成品種穴數(shù)穗數(shù)穗粒數(shù)秕粒數(shù)空秕率%千粒重畝產(chǎn)：kg涼水、東稻4號試驗21416108.28.98.2225.64486.9涼水、東稻4號對照2130996.917.518.0625.01448.2涼水、吉粳81試驗2045991.112.113.2821.58437.1涼水、吉粳81對照2043167.89.313.7621.44394.8二、產(chǎn)量構(gòu)成主要作物高光效栽培模式示范0-30cm30-60cm60-90cm90-120cm28.8717.627.890.17主要作物高光效栽培模式示范水稻群體微氣象要素變化（55度）5.2012年度示范區(qū)示范效果注：吉林省包括德惠，九臺，榆樹，農(nóng)安，松原，白城和延邊；黑龍江省包括訥河、雞東、虎林和密山；沈陽軍區(qū)包括富?；兀先R基地，雙山基地，嫩江基地，新民基地等；黑龍江農(nóng)墾包括建三江農(nóng)墾局14個農(nóng)場、紅興隆和寶泉嶺墾局、新疆兵團130團17連和3連、寧夏海原縣。2013年新增寶泉嶺農(nóng)場、牡丹江農(nóng)場、綏化地區(qū)。電話聯(lián)系的湖北、江蘇。二、產(chǎn)量構(gòu)成6、12主要作物高光效栽培模式示范10三、增產(chǎn)因素分析1.遮光試驗50％光照70％光照100％光照主要作物高光效栽培模式示范三、增產(chǎn)因素分析2.遮光試驗結(jié)果(2)44.9%47%25.5%28%主要作物高光效栽培模式示范三、增產(chǎn)因素分析3.光合作用測定3.光合作用測定數(shù)據(jù)采集主要作物高光效栽培模式示范三、增產(chǎn)因素分析4.不同種植方式行間光照強度主要作物高光效栽培模式示范三、增產(chǎn)因素分析5.葉綠素含量

不同栽培方式相對葉綠素含量對比主要作物高光效栽培模式示范三、增產(chǎn)因素分析6.不同種植模式光合速率日變化主要作物高光效栽培模式示范7.玉米增產(chǎn)解析-光合速率三、增產(chǎn)因素分析光合速率提高24.1%主要作物高光效栽培模式示范8.光能利用率玉米光能利用率計算式：式中，Eu:太陽光合有效輻射量的光能利用率；∑B：單位面積上作物經(jīng)濟產(chǎn)量積累的化學潛能(J/cm2)；∑Qp：生育期太陽光合有效輻射量(J/cm2)；G：1hm2的作物經(jīng)濟產(chǎn)量(kg)，ε：作物經(jīng)濟產(chǎn)量所含的燃燒熱值(J/g)。栽培方式玉米產(chǎn)量（kg/hm2）生育期光合有效輻射量(J/cm2)單位玉米籽粒燃燒熱值(J/g)經(jīng)濟產(chǎn)量光能利用率(%)改向定距10521129541164411.340.65cm壟8525129541162301.07三、增產(chǎn)因素分析主要作物高光效栽培模式示范四、環(huán)境效益1.休耕輪作：第一年0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m休耕輪作第一年主要作物高光效栽培模式示范休耕輪作：第二年0.35m0.35m0.35m0.35m0.35m休耕輪作第二年第一年留的根茬0.35m第二年種植的玉米第一年還田的秸稈0.4m0.26m0.4m0.94m0.4m0.26m0.4m0.94m0.4m0.26m0.4m0.94m0.4m0.26m0.4m0.94m四、環(huán)境效益主要作物高光效栽培模式示范休耕輪作：第三年第一年剩的秸稈及殘茬第二年的留茬及秸稈0.35m0.35m0.35m0.35m0.4m0.26m0.4m0.26m0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m第三年種植的玉米休耕輪作第三年四、環(huán)境效益主要作物高光效栽培模式示范休耕輪作：重復第一年休耕輪作第四年0.35m0.35m0.35m0.35m重復到第一年的位置上0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m第二年剩的殘茬及秸稈第三年留的茬及秸稈四、環(huán)境效益主要作物高光效栽培模式示范休耕輪作苗期景像2004年2005年2006年2007年主要作物高光效栽培模式示范2.增加土壤有機物：5-10噸/年四、環(huán)境效益主要作物高光效栽培模式示范秸稈腐爛一年土壤有機質(zhì)提高6.7%秸稈腐爛二年秸稈腐爛三年秸稈腐熟效果四、環(huán)境效益主要作物高光效栽培模式示范新型栽培模式土壤中蚯蚓數(shù)量平均為33.3條/m2，是傳統(tǒng)栽培模式5條/m2的6.7倍。3.土壤動物（蚯蚓）數(shù)量增加降低0.15四、環(huán)境效益主要作物高光效栽培模式示范4.土壤容重降低農(nóng)安榆樹農(nóng)安