主要作物高光效新型種植模式示范工作匯報

1、,,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，?？梢娢覈衩椎纳a(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

2、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??。?土(質(zhì)量）－變差４.種（雜交、轉基因）－解決??。?密—加密過程中?。?保—有一定成效！ 7.工---機械問題！ 8.管－－問題較多！ 9.熱（光強、光質(zhì)量）？?。P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

3、，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

4、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?。唤Y果是土地越種越差，產(chǎn)量徘徊不前?？茖W問題之三：土壤

5、質(zhì)量退化,主要作物高光效栽培模式示范,,,五、關鍵科學問題,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.改善土壤結構問題（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

6、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）北方夏季太陽自轉與公轉,,太陽高度角日照時間日照方向輻射強度盛行西南風,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　?。瓟U大玉米生長空間，增加直射光，

7、 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。　?。?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

8、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）壟向確定（計算）,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,南偏西X度,,,（8）改變壟向與壟距,主要作物高光效栽培模式示范

9、,,,（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,,,,,,,,,,,,,,,,,,1.7米,2.5米,,,,,

10、15.30,,,,,,,15.00,,,,1.2,,,,（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 依 據(jù),授權發(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ZL 200710056394.22.玉米休耕輪作和防風保水的耕作方法 專利號ZL 2004100111

11、93.73.玉米改變壟向和擴大壟距的耕作方法 專利號ZL 200410011192.2,主要作物高光效栽培模式示范,國家領導人批復,國務院辦公廳采納,,,,,,,,,,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,,,,,160cm,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

12、光效栽培模式示范,,,白城水稻示范田,主要作物高光效栽培模式示范,,,二、產(chǎn)量構成,1.密度與產(chǎn)量關系,主要作物高光效栽培模式示范,,,2.玉米增產(chǎn)解析-產(chǎn)量構成因素,,,群體效應,二、產(chǎn)量構成,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)量構成,主要作物高光效栽培模式示范

13、,主要作物高光效栽培模式示范(2013),,,4.水稻增產(chǎn)解析--圖們水稻產(chǎn)量構成,,二、產(chǎn)量構成,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,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?；?，老萊基地，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

14、、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,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

15、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：

16、,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)。,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,主要作物高光效栽培模式示范,,休耕輪作：第二年,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,四、環(huán)境效益

17、,主要作物高光效栽培模式示范,,休耕輪作：重復第一年,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

18、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,長 嶺,五、社會效益 1.領導關懷--2013年視察高光效示范基地,主要作物高光效栽培模式示范,,,2.增產(chǎn)增收,五、社會效益,社會效益——增產(chǎn)1000-2000公斤／公頃經(jīng)濟效益——增加2000元-4000元／公頃（保護價）環(huán)境效益

19、——休耕、增加有機質(zhì)、改善土壤結構、防風和保水。低水分優(yōu)質(zhì)玉米 （由30％水分降低到14％水分45元/噸，由20％水分降低到14％水分20元/噸，差價25元/噸，按單產(chǎn)10噸/公頃計算。250元／公頃）減少滅茬一次（600）、減少耕作一次（200）、少運秸稈量50%（100），節(jié)省農(nóng)藥1/3、除草劑2/3，價值多少？？？。,主要作物高光效栽培模式示范,六、問題與建議：1.土地承包限制規(guī)?；a(chǎn)，一家一戶難改向，也存在多地頭的現(xiàn)

20、象，建議可以不改向；2.農(nóng)機不配套，目前的水稻插秧機和玉米收割機不適用，希望支持相關企業(yè)研發(fā)適 宜新型栽培技術的農(nóng)業(yè)機械，以便大面積推廣；3.對該項技術的理解還有不足，種植密度普遍不夠，超密度而肥量不足；4.本項技術不適宜西部半干旱區(qū)和東部半山區(qū)；5.在吉林省西部“土地開發(fā)整理重大項目”中 ‘引嫩入白’、‘大安灌區(qū)’、‘哈達山水利樞紐工程’的400萬畝水田開發(fā)建設過程中，建議將水稻高光效栽培模式納入到規(guī)劃中，如按增產(chǎn)8%計