主要作物高光效新型种植模式示范工作汇报

主要作物高光效新型种植模式示范工作汇报中科院东北地理与农业生态研究所2013年9月25日一、与发达国家的产量差距

与美国，德国，法国相比，差距较大；美国最高试验单产达到32吨/公顷，德国试验田达到23吨/公顷。美国玉米带平均单产12000公斤/公顷，而我国东北地区也只有7500公斤/公顷左右，全国平均只有5100公斤/公顷，。可见我国玉米的生产水平之低，同时也表明我国的玉米生产还有很大增产潜力。主要作物高光效栽培模式示范二、生产限制因素１.水（降雨量、土壤持水能力）－解决?！２.肥（无机、有机、复合）－解决?！３.土(质量）－变差４.种（杂交、转基因）－解决?！５.密—加密过程中！６.保—有一定成效！

7.工---机械问题！8.管－－问题较多！9.热（光强、光质量）？！－关注不够！！！主要作物高光效栽培模式示范三、是否可以增产－挖掘潜力光能是否得到充分利用？玉米是高光效C4植物，喜、温光；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%?按光温条件计算，东北地区玉米生产产量可达30000-33000公斤/公顷，吉林省也只有7500公斤/公顷左右，玉米平均产量只达到光温条件生产产量的1/5左右。主要作物高光效栽培模式示范四、生产现状存在的问题？１.传统的栽培方式是否合理？

东北地区是我国主要玉米带，传统的种植方式以清种为主，垄向不规则，无固定栽培方向，科学依据？科学问题之一：光资源利用不充分主要作物高光效栽培模式示范四、生产现状存在的问题？

２.栽培垄距合理吗？高梁、玉米、大豆、马铃薯、蔬菜垄距都是65cm左右；为什么？科学问题之二：相互遮阴，影响光照，影响光合作用率，导致低产。主要作物高光效栽培模式示范四、生产现状存在的问题？３.投入品与管理措施不当化肥、农药越用越多；翻、耕、产次数越来越少；土地利用越来越不管；耕层越来越薄；结果是土地越种越差，产量徘徊不前。科学问题之三：土壤质量退化主要作物高光效栽培模式示范五、关键科学问题１.栽培方向随机性２.栽培垄距科学依据不充分３.土壤退化严重结果是产量不高、地力下降主要作物高光效栽培模式示范六、解决途经产量的形成是什么过程?核心科学问题有两个：

1.解决充分利用阳光的问题（能源）

2.改善土壤结构问题（养分、水分供应问题）CO2+H2O=Cn(H2O)m

阳光叶绿体主要作物高光效栽培模式示范（1）东北地区光资源特征季风气候：夏季光照充足，西南向更充足；盛行西南风，太阳高度角高；光照时间长；雨热同季。主要作物高光效栽培模式示范（2）北方夏季太阳自转与公转太阳高度角日照时间日照方向辐射强度盛行西南风北极南极北极南极主要作物高光效栽培模式示范（3）长春地区风玫瑰示意图西南主要作物高光效栽培模式示范（4）光、风资源利用创造提高光能利用条件

－－扩大玉米生长空间，增加直射光，增加叶片受光面积，延长受光时间，减少相互遮阴；创造边行效应

－－扩大通风空间；形成定方向、定行距、保密度种植模式主要作物高光效栽培模式示范（5）垄向确定（计算）

1．太阳高度角（h）：太阳高度角指太阳平行光线与地面的水平夹角。２.太阳方位角（Ф）：太阳方位角指阳光在水平面上投影和当地子午线间的夹角。取正南为零度，以西为正（正西为＋90°）；以东为负（正东为－90°），正北为±180°

３.投影长度

sinh＝sin

•sin

＋cos

•cos

•cos主要作物高光效栽培模式示范（6）水平阴影长度与照射时间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）垄向确定（计算）东西垄向南北垄向南偏西Xº

或

改变垄向其它不规则垄向

其它垄向或北南偏西20°传统垄向改为磁南偏西X度主要作物高光效栽培模式示范无规则垄向无依据垄距传统垄距种植超大垄距种植改变为

改变垄向南偏西X度

北（8）改变垄向与垄距0.65m0.65m0.65m0.65m0.65m主要作物高光效栽培模式示范（9）方向、垄距组合2米组合垄，0.4米－1.6米大小垄组合栽培方向－西南向20度解决了方向和垄距问题解决了高效利用光能的问题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）新模式实景主要作物高光效栽培模式示范2004年（11）玉米、水稻生长后期景象主要作物高光效栽培模式示范（12）物体投影示意图单侧1.7米2.5米15.3015.001.20.3m1.7m0.3m上午9：302.5m阴影上午11:00-下午13:002.5m0.3m1.7m0.3m0.3m1.7m2.5m下午14：00阴影（13）行间光照示意图

全株照射时间近4.0个小时，如果地面以上3０厘米？4.5小时主要作物高光效栽培模式示范实施效果

主要作物高光效栽培模式示范技术依据授权发明专利三项--科学依据充分1.一种提高水稻光能利用率的栽培方法专利号ZL200710056394.22.玉米休耕轮作和防风保水的耕作方法专利号ZL200410011193.73.玉米改变垄向和扩大垄距的耕作方法专利号ZL200410011192.2主要作物高光效栽培模式示范国家领导人批复,国务院办公厅采纳老莱基地双山基地红兴隆北安佳木斯黑河漠河满洲里阿尔山四平哈尔滨牡丹江延吉通化营口丹东朝阳沈阳通辽齐齐哈尔黑龙江吉林辽宁内蒙古德惠基地白城基地铁岭基地海伦基地建三江盘锦基地石河子农垦军垦地方一、新型种植模式示范区分布19个示范区主要作物高光效栽培模式示范宁夏160cm40cm40cm德惠玉米示范田1.吉林省玉米高光效种植模式示范区九台玉米示范田松原玉米示范田九台玉米示范田榆树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边水稻示范田2.吉林省示范水稻高光效种植模式九台水稻示范田榆树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、产量构成1.密度与产量关系主要作物高光效栽培模式示范2.玉米增产解析-产量构成因素栽培方式密度（株/hm2）收获穗数（穗/hm2）每穗粒数（粒/穗）穗重（g/穗）千粒重（g/1000粒）产量(kg/hm2)0.65m垄4000038000630214.1339.881340.65m垄4500043500574196.0341.585250.65m垄5000047500532179.8337.985420.65m垄5500054500490152.6311.48319改向定距5000050500538200.5372.710125改向定距6000061000523172.5329.810521改向定距7000069000482143.3297.39885群体效应二、产量构成主要作物高光效栽培模式示范3.玉米产量增加幅度在不多增加投入前提下：平均增产：18.6%，土壤有机质提高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个百分点二、产量构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)地点作物栽培方式作物单产（斤/公顷）增产幅度（%）德惠市玉米高光效栽培技术22000-2300012.2-12.8常规栽培方式19500-20500榆树市玉米高光效栽培技术21000-220009.5-13.5常规栽培技术18500-20100水稻高光效栽培技术17500-180005.9-6.1常规栽培技术16500-17000九台市玉米高光效栽培技术21000-225007.1-10.5常规栽培技术19000-21000水稻高光效栽培技术18000-190006.7-9.1常规方式栽培技术16500-17800双阳区玉米高光效栽培技术20000-215008.1-10.3常规栽培技术18500-19500伊通县玉米高光效栽培技术20000-2200010.0-11.1常规栽培技术18000-20000水稻高光效栽培技术19000-195008.3-11.8常规栽培技术17000-18000公主岭市玉米高光效栽培技术21000-2200015.8-16.7常规栽培技术18000-19000双辽农场玉米高光效栽培技术21000-2200010.0-10.5常规栽培技术19000-20000水稻高光效栽培技术17500-185005.7-6.1常规栽培技术16500-17500长岭县玉米高光效栽培技术15000-160003.5-6.7常规栽培技术14500-150004.水稻增产解析--图们水稻产量构成品种穴数穗数穗粒数秕粒数空秕率%千粒重亩产：kg凉水、东稻4号试验21416108.28.98.2225.64486.9凉水、东稻4号对照2130996.917.518.0625.01448.2凉水、吉粳81试验2045991.112.113.2821.58437.1凉水、吉粳81对照2043167.89.313.7621.44394.8二、产量构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体微气象要素变化（55度）5.2012年度示范区示范效果注：吉林省包括德惠，九台，榆树，农安，松原，白城和延边；黑龙江省包括讷河、鸡东、虎林和密山；沈阳军区包括富裕基地，老莱基地，双山基地，嫩江基地，新民基地等；黑龙江农垦包括建三江农垦局14个农场、红兴隆和宝泉岭垦局、新疆兵团130团17连和3连、宁夏海原县。2013年新增宝泉岭农场、牡丹江农场、绥化地区。电话联系的湖北、江苏。二、产量构成6、12主要作物高光效栽培模式示范10三、增产因素分析1.遮光试验50％光照70％光照100％光照主要作物高光效栽培模式示范三、增产因素分析2.遮光试验结果(2)44.9%47%25.5%28%主要作物高光效栽培模式示范三、增产因素分析3.光合作用测定3.光合作用测定数据采集主要作物高光效栽培模式示范三、增产因素分析4.不同种植方式行间光照强度主要作物高光效栽培模式示范三、增产因素分析5.叶绿素含量

不同栽培方式相对叶绿素含量对比主要作物高光效栽培模式示范三、增产因素分析6.不同种植模式光合速率日变化主要作物高光效栽培模式示范7.玉米增产解析-光合速率三、增产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计算式：式中，Eu:太阳光合有效辐射量的光能利用率；∑B：单位面积上作物经济产量积累的化学潜能(J/cm2)；∑Qp：生育期太阳光合有效辐射量(J/cm2)；G：1hm2的作物经济产量(kg)，ε：作物经济产量所含的燃烧热值(J/g)。栽培方式玉米产量（kg/hm2）生育期光合有效辐射量(J/cm2)单位玉米籽粒燃烧热值(J/g)经济产量光能利用率(%)改向定距10521129541164411.340.65cm垄8525129541162301.07三、增产因素分析主要作物高光效栽培模式示范四、环境效益1.休耕轮作：第一年0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m休耕轮作第一年主要作物高光效栽培模式示范休耕轮作：第二年0.35m0.35m0.35m0.35m0.35m休耕轮作第二年第一年留的根茬0.35m第二年种植的玉米第一年还田的秸秆0.4m0.26m0.4m0.94m0.4m0.26m0.4m0.94m0.4m0.26m0.4m0.94m0.4m0.26m0.4m0.94m四、环境效益主要作物高光效栽培模式示范休耕轮作：第三年第一年剩的秸秆及残茬第二年的留茬及秸秆0.35m0.35m0.35m0.35m0.4m0.26m0.4m0.26m0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m第三年种植的玉米休耕轮作第三年四、环境效益主要作物高光效栽培模式示范休耕轮作：重复第一年休耕轮作第四年0.35m0.35m0.35m0.35m重复到第一年的位置上0.4m1.6m0.4m1.6m0.4m1.6m第二年剩的残茬及秸秆第三年留的茬及秸秆四、环境效益主要作物高光效栽培模式示范休耕轮作苗期景像2004年2005年2006年2007年主要作物高光效栽培模式示范2.增加土壤有机物：5-10吨/年四、环境效益主要作物高光效栽培模式示范秸秆腐烂一年土壤有机质提高6.7%秸秆腐烂二年秸秆腐烂三年秸秆腐熟效果四、环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数量平均为33.3条/m2，是传统栽培模式5条/m2的6.7倍。3.土壤动物（蚯蚓）数量增加降低0.15四、环境效益主要作物高光效栽培模式示范4.土壤容重降低农安榆树农安