冬小麦优势蘖利用及高产高效栽培技术课件.ppt
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- 冬小麦 优势 利用 高产 高效 栽培技术 课件
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1、冬小麦优势蘖利用及高产高效栽培技术赵广才2012年12月17日一、小麦高产高效理论及应用二、小麦高产主要技术措施一、小麦高产高效理论及应用 针对我国小麦栽培共性理论,以及当前我国小麦生产中存在的主要问题进行研究,通过多年多点试验研究和生产实践,提出小麦优势蘖理论。优化集成根据优势蘖理论调整基本苗,根据气候变化调整播期,根据小麦水肥高效利用和节本增效原则节省返青水和氮肥用量为核心内容的“两调两省”小麦高产高效应变栽培技术。据调查,目前全国小麦主产区播种量普遍偏大的现象严重,北部冬麦区尤其突出,有些适期播种的小麦,播种量每亩15公斤以上,偏晚播种小麦甚至达到25公斤以上。黄淮冬麦区及长江下游麦区有
2、些适期播种的小麦,播种量达到10公斤以上。播种量偏大的直接后果一是浪费种子,增加成本。二是造成群体过大,个体发育不良,田间郁闭,容易发生病虫害,后期光合作用不良,茎秆细弱,容易倒伏,造成减产。经过多年多点试验研究,小麦高产栽培在利用多穗型(在此定义为40万穗/亩以上)品种时,应充分利用优势蘖成穗的规律来控制合理的群体动态结构。研究发现,多穗型高产小麦主茎和1、2、3蘖生长发育的形态指标和产量形成功能均显著优于其它分蘖。从主茎和各蘖的穗部性状分析,表现为主茎的穗部性状最优,随蘖位增高而穗部性状渐劣,其不孕小穗增加,每穗粒数、每穗粒重及千粒重均逐渐降低。穗粒数和穗粒重的整齐度随蘖位的升高而变劣(表
3、1)。蘖位穗粒数CV(%)千粒重(g)CV(%)穗粒重(g)CV(%)穗粒重占产量Z33.67 a A19.6 b B44.05 a A9.41 a1.48 a A21.3 b B25.09 a A1N29.72 ab AB23.3 b B43.43 a AB11.51 a1.29 b AB26.2 b BC20.48 b AB2N27.71 bc AB24.1 b B42.24 b B10.13 a1.17 bc BC26.1 b BC19.04 b AB3N25.01 c B28.6 b AB40.40 c C11.02 a1.01 c CD34.1abABC16.53 b B1N-118
4、.86 d C43.1 a A40.21 c C11.72 a0.78 d DE43.4 a AB7.78 c C4N17.11 d C42.1 a A40.35 c C12.04 a0.69 de E46.0 a A4.71 d CD2N-115.39 d C43.2 a A38.96 d D10.64 a0.60 e E43.9 a AB2.78 de DE1N-219.10 d C 43.0 a A40.31 c C11.32 a0.77 d DE43.6 a AB1.97 e E表1 主茎和各蘖主要穗部性状及其整齐度 基本基本苗苗 Z Z1N1N2N2N3N3N1N-11N-1 4N4
5、N2N-12N-11N-21N-2303010010078.078.0202010010010010077.1977.19121210010099.699.691.791.781.081.0 43.243.27.57.5100 100 aA aA 99.6 99.6 aAaA99.6 99.6 aAaA98.9 98.9 aAaA54.3 54.3 bBbB57.4 57.4 bBbB47.1 47.1 bcBbcB32.9 32.9 cBcB表表2 主茎和分蘖的成穗率(主茎和分蘖的成穗率(%)从每亩7.5万基本苗的各蘖成穗率看,主茎和1、2、3蘖无明显差异,分别为100%、99.6%、99.
6、6%、98.9%,可以成为一组,而1N1及以后出生的各蘖成穗率显著降低,其中1N1为54.3%,4N为57.4%,2N1为47.1%,1N2为32.9%。12万基本苗中的主茎和1N、2N、3N、1N1的成穗率分别为100%、99.6%、91.7%、81.0%和43.2%,可见1N1成穗率也明显低于主茎及1、2、3蘖。从主茎及各蘖成穗数占总穗数的比例看,也表现出随蘖位增高而比例下降,可见主茎及低位蘖在总成穗中占有重要地位。从主要成穗蘖位经济系数分析可以看出,在不同基本苗条件下,主茎的经济系数均为最高,随蘖位增高其经济系数渐低。这主要是由于主茎及低位蘖穗粒重相对较高造成的。根据以上多种性状分析,可
7、以把主茎和一级分蘖的1、2、3蘖称为优势蘖组。经过多年验证,在多穗型品种的高产栽培中,在黄淮冬麦区一般采用每亩1215万基本苗,播种偏晚的可以控制在每亩1518万基本苗,北部冬麦区控制在1525万基本苗。最大群体控制在90110万,成穗数在4550万之间,是合理的群体动态结构。通过试验研究,确定了优势蘖的合理利用模式,为小麦高产栽培提供了的依据。通过上述研究,建立了基于小麦优势蘖理论调整基本苗的技术模型(y=-0.0005x2-0.0812x+4.6715,R2=0.9942,y=优势蘖,7.5x30万/亩基本苗)和应用指标。1.2 高产小麦群体结构和质量指标的研究高产小麦群体结构和质量指标的
8、研究 研究提出黄淮冬麦区高产小麦基本苗每亩1215万,越冬总茎数6080万,春季最高总茎数90110万,成穗数4550万群体动态结构,即充分利用优势蘖组的苗、蘖、穗结构。最高叶面积系数为78,花期有效叶面积率在90%左右,高效叶面积率在75%左右。抽穗期生物产量在800kg/亩左右,收获期在1350kg/亩以上,经济系数在0.420.45(表5),通过合理调控使 生 物 产 量 与 收 获 指 数 同 步 提 高。小麦高产栽培模式及群体质量动态小麦高产栽培模式及群体质量动态 1.3 调整方案调整方案 根据小麦优势蘖的原理,建议一般在现有播种量的基础上,黄淮冬麦区每亩降低播种量1-3公斤,北部冬
9、麦区每亩播种量降低2-4公斤。以控制合理群体,发挥个体优势,提高群体质量,充分利用小麦优势蘖成穗。小麦的播种量应以基本苗为标准来确定,具体应根据小麦的千粒重、发芽率、田间出苗率等因素计算。一般要求黄淮冬麦区南部的半冬性品种基本苗控制在每亩12-15万,单株利用优势蘖成穗3.3-3.7个;分蘖力较低的弱春性或春性的品种可适当增加;北部(半冬性品种)可控制在15-18万,单株利用优势蘖成穗3.0-3.3个;北部冬麦区的南部高产田(半冬性-冬性品种)可控制在15-20万,单株利用优势蘖成穗2.8-3.8个;中部高产田(冬性品种)控制在18-20万,单株利用优势蘖成穗2.8-3.0个;北部高产田(冬性
10、品种)控制在20-25万,单 株利用优势蘖成穗2.3-2.8个。过晚播种要适当增加播种量,增加基本苗。过晚播种指冬前积温低于500,冬前总叶片少于叶的情况下,要根据实际播期、品种分蘖特性等因素,在适宜播种量的基础上,冬前积温每减少15,增加万基本苗。以确保有足够的成穗群体。据报道,全球平均气温在过去100年间升高了0.74,我国升高了1.1。全球的升温导致很多极端气候灾害的出现,给农业生产造成了一定的困难。应对气候变化对农业的不利影响,最好的办法是因地制宜采取适当的应变措施,研究采用新技术,提高农业生产对气候变化不利影响的抵御能力,以避免或减轻由此带来的为害。2 调整播期的理论依据及其调整方案
11、调整播期的理论依据及其调整方案2.1 调整播期的理论依据调整播期的理论依据 如针对冬季变暖使冬小麦越冬前旺长,生长发育提前,抗寒能力下降、早春容易发生冻害的问题,采取适当调整播期的措施,是我们面临的重要课题之一。近几年来冬小麦播种后到越冬前气温持续偏高,冬前积温比常年同期高100左右。过高的冬前积温,对于不同播期和不同生态区的小麦产生的影响不尽相同。对于黄淮冬麦区播种偏早的小麦可能形成麦苗过旺,据调查,部分早播麦田冬前苗高达50cm以上,少数麦田出现冬前拔节现象,穗分化进程过快,个别麦苗越冬前达到小花分化期。北部冬麦区部分播种过早的麦田,出现发育期提前,冬前群体过大,个别麦田冬前总茎数达到15
12、0万以上。由于温度高,少数早播麦田生长量过大,冬前出现封垄,部分地块出现苗倒伏。生长过旺的麦田,麦苗素质差,抗寒能力明显降低。翌年早春遇冻害或突然发生的低温天气过程,造成大量死苗、死茎或小穗发育不全,给 小 麦 生 产 造 成 严 重 损 失,少 数 麦 田可能造成毁种绝收。根据全球变暖的大气候条件和我国小麦主产区连续暖冬的实际情况,按传统的种植经验确定的播种时期显然已经不合适。小麦的播种期应根据当地当时的气温、播种到越冬前的有效积温以及小麦生长发育规律来确定。小麦种子在适宜的土壤墒情和空气的条件下,从播种到出苗共需积温约为100-110(播深3厘米时需100,播深4厘米时需110),不同品种
13、的主茎每长一片叶,约需70-80,可按平均75计算,一般在越冬前小麦壮苗的标准之一是主茎应有6-6.5片叶,总需积温约为550-600。以叶片过多为旺苗,过少则分蘖不足。据此我们研究了中华人民共和国成立以后有气象数据记录以来逐年9月25日至12月31日北京地区的气温变化(图1),可见,从20世纪50年代到现在小麦播种至越冬的积温总体呈逐渐上升的趋势,20012007年的平均积温727.87,比19711980年的平均积温627.87到增加了100。比19611970年的平均积温623.3增加了104.5。进入进入21世纪小麦越冬前积温比世纪小麦越冬前积温比20世纪世纪60年代、年代、70年代同
14、年代同期增加期增加100度左右。度左右。这100 相当于小麦最适播期6天左右的积温,可使小麦主茎生长1.3片左右的叶片,若还按传统播期播种,随主茎叶片增多,分蘖将大量增加,群体将超量繁茂,土壤养分消耗过多,还可使部分小麦穗分化提前,抗寒能力下降,造成早春冻害死苗。故调整播期势在必行。日期日期(月月/日日)1971-19802001-2007日期日期(月月/日日)1971-19802001-20079/2517.920.910/116.517.69/2617.120.010/216.117.79/2716.718.910/316.216.59/2817.519.510/415.716.89/29
15、16.718.810/514.716.89/3016.817.710/615.216.4平均平均17.119.3平均平均15.717.02001-2007年9月25日到9月30日日平均气温比1971-1980年同期平均增加2.2,从10月1日到6日日平均气温增加1.3。从9月25日到10月6日积温增加20.5,平均每日增加1.7。过去这段时间正是小麦播种的时期,尤其是9月2530日这6天是特别强调的播种适期,因此掌握这段时期的温度变化对调整播期很重要。从表中还可以看出随着时间的推迟不同年代日平均气温相差的幅度有逐渐减小的趋势,因此播期推迟过多会使出苗时间延长,不利于小麦正常生长。日期日期(月月
16、/日日)1971-1980日期日期(月月/日日)2001-20079/2517.910/117.69/2617.110/217.79/2716.710/316.59/2817.510/416.89/2916.710/516.89/3016.810/616.410/116.510/716.510/216.110/815.310/316.210/915.210/415.710/1015.910/514.710/1114.710/615.210/1214.4平均平均16.39平均平均16.14从20世纪70年代的9月25日至10月6日,到21世纪的前7年的10月1日至12日,相应推迟6天,其对应的气
17、温变化则非常接近,即原来计划9月25至10月6日播种的可以相应推迟到10月1日至12日播种,最佳播期则可取中间范围的5-6天。通过上述分析研究,为推迟播期提出了理论依据。2.2 2.2 调整方案调整方案 根据以上的分析,各地的小麦播种期应在传统的适播期范围推迟一周左右,以确保小麦冬前(播种至越冬)积温控制在 550-600,最高不超过650。具体推荐的推迟播期范围是:北部冬麦区播种的冬性小麦品种在过去传统播种期的基础上推迟6天左右,黄淮冬麦区的半冬性小麦品种推迟7天左右。由于不同年份之间的温度有一定变化,在调整播期时还应注意当时的气温变化,把最佳播种时期控制在平均气温16-17的范围内。3、节
18、省灌水的理论依据及其调整方案、节省灌水的理论依据及其调整方案3.1 冬小麦高水效的补偿机制理论(马瑞昆)冬小麦高水效的补偿机制理论(马瑞昆)3.1.1 (前期节水)光合速率增强对叶面积降低的补偿效应 节水处理光合速率增强对叶面积降低的补偿效应奠定了冬小麦实现高产高水效的光合物质生产基础。通过单叶和群体光合分析,可明确前期节水(节省返青水)的处理,叶片光合速率和光合量及花后群体光合速率较高,尤其是开花灌浆期(产量形成的关键阶段)光合功能明显提高。并强化了光合产物向籽粒运转,在产量形成关键期的较高光合速率补偿了光合较低叶面积的光合作用。3.1.2(前期节水)高收获指数对低生物量的补(前期节水)高收
19、获指数对低生物量的补偿效应偿效应 花后物质向籽粒转运的增强对略低干物质花后物质向籽粒转运的增强对略低干物质的补偿效应,实现了较高收获指数对略低生物的补偿效应,实现了较高收获指数对略低生物量的补偿,进而实现高产高水效。量的补偿,进而实现高产高水效。日期处理茎叶(%)穗(%)粒(%)总重(g/株)茎叶再分配(%)5月5日足水76.2923.712.92开花期节水70.2729.732.785月22日足水49.9650.0434.474.274.48灌浆期节水42.7557.2538.163.4824.006月2日足水43.6256.3844.274.658.97成熟期节水34.8065.2050.
20、484.1526.53 表表7 7 冀麦冀麦3030不同灌水花后干物质积累与分配不同灌水花后干物质积累与分配表表8 前期节水对产量构成因素的影响前期节水对产量构成因素的影响年度水处理亩穗数(万)穗粒数(个)千粒重(g)1989-1997前期节水-4.2+1.1+1.6足水ckckck1988-1990前期节水-5.4+0.9+2.9足水ckckck3.1.3(前期节水)个体增壮对群体减小的补偿效应(前期节水)个体增壮对群体减小的补偿效应 前期节水加快生育进程,提早分蘖两极分化,穗数有所下降,但群体发育更趋于合理,从而个体发育明显较好,穗粒数和千粒重较高,穗粒重增高,实现穗粒重增加对亩穗数降低的
21、补偿(表8)。以上3种补偿效应共性理论是冬小麦在高水效栽培前提下实现高产的生理基础。表表9 灌水与分层根干重灌水与分层根干重(kg hm-2)土层cm3月31日4月16日5月14日6月8日前供足水前期节水节水+%前供足水前期节水节水+%前供足水前期节水节水+%前供足水前期节水节水+%0-501028116613.41370158215.51336173429.814051043-25.850-10012221575.615624054.013223981.2111103-6.6100-1506810351.3588545.736129260.955608.71501638140.6254473
22、.8618192.90-1801219148421.81600194521.51529214640.415771225-22.3前期节水可调控根系生长及其功能,实现根系五多(前期初生根量多、中期次生根多、深层根量多、中后期总根量多和成熟期根系物质外运多)一高(根系活力高),从而达到耗水重心后移,优化供水、土壤耗水和总耗水间的关系,最大限度挖掘土壤水库功用,强化深层水利用,对较少供水表现明显补偿效应。3.1.4 根系功能增强对供水量减少的补偿效应根系功能增强对供水量减少的补偿效应3.1.5(前期节水)植株渗透调节和膨压维持能力增强对叶水势降低的补偿效应 前期节水期间植株渗透调节物质明显积累,渗透
23、调节功能较高,对维持膨压有利;前期节水,较好保证开花期前后土壤供水,可维持开花期叶水势低谷较小,膨压和生理功能正常维持。表表10 叶水势差异叶水势差异(-MPa)处理返青拔节挑旗开花足水0.980.621.881.47节水1.340.861.641.373.1.6(前期节水)水分利用效率(前期节水)水分利用效率(WUE)提高对总提高对总耗水量降低的补偿效应耗水量降低的补偿效应 改善水分利用效率(WUE)是增产的重要途径,其中供水是最重要的因素。1987-1991五年田间试验平均节水区WUE提高24.0%。供水量相同时,前期节水的WUE高于中控和后控供水模式,且以拔节期首次灌水的处理最高。实现了
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