旱作区玉米培肥密植缩差增产增效栽培技术规程-编制说明

旱作区玉米培肥密植缩差增产增效栽培技术规程地方标准编制说明一、工作简况，包括任务来源，起草单位，协作单位，主要起草人1、任务来源“十三五”以来，国家重点研发计划“粮丰”重点专项“东北西部春玉米抗逆培肥丰产增效关键技术研究与模式构建”项目在我区实施，重点围绕我区土壤质量降低、群体生长与水热资源不匹配、养分增效空间大的问题，开展关键技术创新集成。为了解决玉米增产增效的突出问题，缩小现实产量与产量潜力的差距，促进我区玉米生产竞争力提升，在“粮丰专项”和“自治区十大标准化行动”的支持下，内蒙古农业大学与东四盟市农业技术推广部门合作，制了旱作区玉米培肥密植缩差增产增效技术规程。经内蒙古自治区市场监督管理局关于下达2019年第二批内蒙古自治区地方标准修订项目计划的通知（内市监标准字2019300号）批准立项，由内蒙古农业大学农学院负责标准的起草工作。2、主要起草单位内蒙古农业大学农学院3、协作单位呼伦贝尔市农业技术推广服务中心、兴安盟农业技术推广站、通辽市农业技术推广站、赤峰市农业技术服务中心。4、主要起草人王志刚、高聚林、王振、于晓芳、孙继颖、张宝林、王丽君、廉博、张喜权、汪耳琪、李金琴。二、制定标准的必要性和意义据内蒙古农业大学王志刚等（2016）研究，我区玉米当前产量仅实现了潜在产量的60%，玉米的水肥和光温生产效率仍有很大提升空间。目前，课题组已定量化了主要栽培措施对玉米产量和效率的贡献和优先序，明确了通过耐密品种、增加密度、水肥优化、土壤耕作、绿色植保及机械作业等综合措施优化，可以实现产量和效率差异的大幅消减，为该区域玉米缩差增产增效技术集成奠定了良好基础。为有效支撑我区玉米栽培技术升级、适应规模化丰产增效的技术需求，内蒙古农业大学与东四盟农业技术推广部门合作，制定旱作区玉米培肥密植缩差增产增效栽培技术规程，以为该区域玉米大面积均衡增产增效，提升玉米生产竞争力提供依据。三、主要起草过程1、前期准备“十二五”期间，内蒙古农业大学牵头的“国家粮食丰产科技工程”项目即在我区实施，在玉米秸秆深翻还田、耐密宜机收品种鉴选、合理群体构建、水肥高效利用和全程机械化技术上具有良好的技术积累。“十三五”期间，王志刚等牵头参加了“国家粮食丰产增效科技创新”专项“主要粮食作物产量效率层次差异及丰产增效途径”项目，负责内蒙古玉米产量效率层产差异定量化及消减途径研究，2016年以来，课题组在定量了我区不同区域玉米产量、效率差异的基础上，对主要栽培技术措施对产量效率差异的贡献进行了定量化，明确了我区旱作和灌溉两大生产系统的技术优先序，提出了以土壤培肥为基础，以密植群体构建为核心，以养分优化管理和全程机械化简化作业为支撑的旱作区玉米缩小产量差、效率差，实现增产增产增效的技术途径。以此为指导，课题组在对我区玉米增产增效栽培技术各个环节的要点及要求进行凝练，并结合生产实践不断修订完善，形成了一套切实可行，且能够提高玉米产量和生产效率的增产增效栽培技术模式。2、组成标准起草小组，撰写技术标准2018年3月，标准提出单位内蒙古农业大学农学院牵头，由协作单位呼伦贝尔市农业技术推广服务中心、兴安盟农业技术推广站、通辽市农业技术推广站、赤峰市农业技术服务中心主要参加，组织标准起草各相关领域的专业技术人员成立标准起草小组，统一领导，明确职责。标准起草组以“粮丰”专项试验研究结果为基础，针对内蒙古玉米生产实际，对整地、播种、田间管理和机械收获等玉米生产各环节的技术规范进行了充分调查研究、综合分析和反复验证，在此基础上总结起草了旱作区玉米培肥密植缩差增产增效栽培技术规程，并于2019年6月向内蒙古自治区市场监督管理局申请立项。3、完善标准内容，形成标准征求意见稿、送审稿标准提出编制计划后，标准起草组严格按照地方标准的编写格式、结构和表述规则撰写标准初稿，并征求了内蒙古农牧科学院、内蒙古农牧厅系统从事春玉米栽培、育种、植物保护及农机具设计等相关领域专家的意见和建议，并经起草小组多次讨论、修改，最终形成了地方标准征求意见稿。邀请标准专家对拟定的标准格式进行了审查，对审查的意见和建议进行汇总、分析、评价，并根据修改意见对标准再次进行修订，制定出旱作区玉米培肥密植缩差增产增效栽培技术规程送审稿。四、制定标准的原则和依据，与现行法律、法规、标准的关系本标准的制定以GB/T1.1标准化工作导则为准则，以实用性、科学性和可操作性为基本原则。标准的主要技术内容以内蒙古农业大学在蒙东旱作玉米区多年开展的玉米丰产高效生理机制和栽培技术研究及生产实践为基础，面向内蒙古玉米生产实际，以突破限制增产增效的关键技术瓶颈为目标，在关键技术环节具有良好试验依据和生产示范技术储备，科学依据和生产实践依据充分。标准的初稿又经征求多家科研单位和推广单位从事春玉米栽培、育种、农机具等研究的相关专家意见及建议，经多次讨论，慎重修改而形成定稿。对于指导我区岭东南旱作玉米增产增效生产极具针对性和可操作性。本标准的编制引用了部分现行的国家和行业标准，如GB/T 21962 玉米收获机械 技术条件、GB/T 23391 玉米大、小斑病和玉米螟防治技术规范、NY/T 496 肥料合理施用准则 通则、NY/T 500 秸秆还田机作业质量、NY/T 1004 秸秆还田机质量评价技术规范、NY/T 1997 除草剂安全使用技术规范 通则等。上述规范性引用文件对于本标准的应用是必不可少的。同时，各技术环节充分考量了内蒙古玉米生产的自然条件和生产现状，具有良好的区域适宜性。本标准不违背现行的法律和法规。五、主要条款的说明，主要技术指标、参数、试验验证的论述本标准规定了旱作区玉米培肥密植缩差增产增效栽培技术规程，发布后建议在内蒙古东部岭东南丘陵旱作区和燕山北部丘陵旱作区典型区示范推广，向从事玉米种植的规模化经营主体、农民宣传该技术规程，使他们了解该技术规程对于玉米产量效率挖潜、提升玉米生产效益的作用与内容，便于标准的贯彻执行，发挥良好的社会效益和生态效益。1、 玉米产量效率层次差异的定量化及缩差增产增效的技术途径研究采用品种密度联网试验结果分析和Hybrid-Maize模型模拟相结合的方法, 利用15年以来内蒙古各生态区历年高产攻关田的最高实测产量和各区域农户平均产量, 对内蒙古全区和6大生态类型区的玉米产量差和生产潜力进行了系统分析。结果表明, 各生态区的模拟产量、高产纪录、试验产量、农户产量皆表现为从东到西逐步提高。内蒙古玉米模拟产量潜力为14.9 thm-2, 高产纪录产量为14.4 thm-2, 试验产量为11.1 thm-2, 农户产量分别实现了模拟产量潜力的49%、高产纪录产量的51%和试验产量的66%。基于模型模拟的产量差(YGM)、基于高产纪录的产量差(YGR)和基于试验产量的产量差(YGE)分别为7.5 thm-2、7.0 thm-2和3.8 thm-2（表1、表2）。造成较大YGE主要原因是栽培管理措施不当, 缩小YGE需要针对限制各生态区玉米增产的实际问题, 通过栽培技术综合改良、技术简化和技术入户来逐步实现。表1 内蒙古各生态区模拟产量、高产纪录、试验产量和农户产量产量平台统计指标地区呼伦贝尔兴安盟 通辽市赤峰市呼和浩特 巴彦淖尔内蒙古 模拟产量平均值9.710.617.017.316.718.014.9变化范围4.216.76.418.110.520.412.221.310.620.212.3224.222标准偏差2.94.82.11.82.33.44.8高产纪录平均值9.610.716.317.215.716.814.4变化范围8.410.19.811.514.218.615.319.215.017.415.118.88.419.2标准偏差0.70.61.21.30.61.02.4点数1571519141181试验产量平均值8.28.312.310.813.313.911.1变化范围5.213.63.114.67.415.18.616.19.815.06.918.93.118.9标准偏差2.94.11.82.31.44.03.3农户产量平均值6.36.57.77.56.79.57.4表2 内蒙古各生态区YGM、YGR、YGE及农户产量实现各产量潜力的比例参数地区呼伦贝尔兴安盟 通辽市赤峰市呼和浩特 巴彦淖尔内蒙古 产量差YGM (thm-2)3.44.19.39.810.08.57.5YGR (thm-2)3.34.28.69.7 8.97.47.0YGE (thm-2)1.91.84.53.3 6.64.43.8农户产量/模拟产量65614543405349农户产量/高产纪录 66614744435651农户产量/试验产量77786369516866 灌溉区的资源利用效率高于旱作区。除超高产群体PFPn低于高产高效群体外，NUE和HUE均随产量提高而提高。与农户模式相比，高产高效和综合高产模式PFPN效率差分别为12.8kg/kg、10kg/kg，NUE的效率差分别为10.3 kg/kg、12.9kg/kg，HUE效率差分别为1.2 kg/dhm2、1.8 kg/dhm2（表3）。玉米产量差和效率差具有协同性（图1），即缩小产量差可同步缩减效率差。表3 内蒙古主要生态区玉米四级模式平台效率差的比较地区处理PFPNPFPN效率差NUENUE效率差HUEHUE效率差 (kg/kg)逐级比较与FP比较 (kg/kg)逐级比较与FP比较(kg/dhm2)逐级比较与FP比较灌溉区基础产量ISP5.69d农户产量FP46.06c3.46b6.93c1.01a高产高效IM60.05a13.99a13.99a14.29a10.82a10.82b8.19b0.97a0.97b综合高产HT56.36b-3.69b10.29b18.23a3.93b14.76a9.31a0.56b2.09a旱作区基础产量ISP5.08d农户产量FP35.80c 5.11b 6.31c5.98a 高产高效IM48.25a 11.59a 11.59a 14.88a 9.75a 9.76b 7.12b 1.43b1.43a综合高产HT43.36b -1.79b9.98b 14.09a 1.01b 11.01a 8.12a 0.71c1.53a图1 东北西部春玉米产量差与光温效率差的相关性通过对土壤耕作、养分管理、品种、密度和植保5大因子双向替换试验研究，综合内蒙古两年4点试验结果表明，密度和养分管理是内蒙古玉米当前最关键的产量限制因子，对产量的贡献分别为14.8%、8.4%，其次对产量的限制因子依次是品种4.9%、杀菌剂防病3.8%，耕作方式3.3%。主要栽培因子对产量贡献的优先序为：密度、养分管理、品种（耐密性）、防病（持绿性化控调节）、土壤耕作。图2 主要栽培措施因子替换对产量的贡献率表3 2018年栽培措施因子替换对产量贡献率和产量差的影响处理包头市土默特右旗赤峰市巴林右旗平均对照模式增减因子产量差（t/hm2）贡献率产量差（t/hm2）贡献率产量差贡献率农户模式较FP增减+土壤耕作0.593.96%0.283.04%0.443.50%+养分管理1.409.73%0.515.44%0.957.59%+品种0.735.09%0.485.10%0.605.09%+密度2.4316.94%1.3013.90%1.8715.42%+杀菌剂0.634.37%0.303.17%0.463.77%综合高产较HT增减-土壤耕作-0.63-3.71%-0.26-2.26%-0.45-2.98%-养分管理-1.14-6.69%-0.64-5.44%-0.89-6.07%-品种-0.73-4.30%-0.61-5.19%-0.67-4.75%-密度-1.82-10.69%-1.11-9.52%-1.47-10.11%-杀菌剂-0.69-4.04%-0.32-2.73%-0.50-3.38%农户模式vs综合高产2.6615.62%2.3019.72%2.4817.67% 依据措施析因结果，优化密度和养分管理可实现产量、效率协同提高15%以上的高产高效目标，优化土壤、品种、密度、养分、植保5项因子可实现产量、效率协同提高30%以上的超高产高效目标（图3），据此提出了：以改土、改品种为基础，以增密为核心，以优肥植保和全程机械化保障为思路的“两改一增二保”缩差增效技术途径。2018-2019年该途径分别实现了玉米粒收单产1132.1kg/亩和1068.8 kg/亩，水肥生产效率皆较农户措施提高20%以上。图3 5大栽培措施对玉米产量和氮效率的定量贡献及缩差增产增效技术思路图4 玉米“两改一增二保”技术体系框架2、 秸秆还田增碳培肥技术以改良土壤质量、增碳培肥为目标，在玉米主产区6盟市开展不同秸秆还田技术对比示范。从不同还田周期效果来看，连续深翻秸秆还田两年以上，可明显提高0100cm土层有机质、速效氮、磷、钾含量和含水量（表4）；显著提高土壤酶活性、土壤微生物数量、细菌16S rDNA菌群多样性指数和氨氧化细菌amoA基因多样性指数。土壤养分涵养和供给能力明显改善，土壤质量明显提升。表4 玉米全生育期各土层平均有机质含量变化(g/kg)处理土 层(cm)0-2020-4040-6060-8080-100CK22.031.51bA21.652.11bA13.120.51bA9.930.68bA5.930.91bASF-I26.641.09aA24.081.81aA13.821.56aA10.171.57aA6.430.78bASF-26.211.34aA22.172.51bA13.320.59bA10.321.23bA6.920.59aA从不同还田方式定位示范效果来看，无论是深翻还田还是覆盖还田，其玉米产量和WUE可提高8%-15%，降水利用效率可提高5%-10%。冷凉区和灌溉区，秸秆覆盖还田地温偏低影响玉米苗期生长，应以深翻还田为主；温热旱作区秸秆覆盖还田保墒效果较好，明显提高群体抗旱能力，在具备免耕播种机具条件下可优先推广。表5 秸秆还田对产量及水分利用效率的影响统计表（3年13点平均值）处 理亩产增产WUEWUE增加PreUEPreUE增加(kg/亩)(%)(kghm-2mm-1)(%)(kghm-2mm-1)(%)深翻还田923.415.15.614.332.110.3覆盖还田868.68.35.38.230.85.9不还田802.24.929.13、 耐密宜机收玉米品种鉴选与推介在东北西部温度资源评估和适宜播期分析的基础上，以积温利用率达到95%、生理成熟后至10温度终止日间天数（籽粒脱水天数）大于15d为目标，在原有品种熟期区划的基础上，建立了东北西部粒收品种区划（图5）。宜粒收品种熟期需适当缩短，较当地主栽品种少150以上为宜。 图5 东北西部玉米常规品种（左）和宜粒收品种（右）种植区划建立了基于环境适应性指数评价的品种适应性评价体系（图6），在全区6个盟市开展了260个品种的双密度联网鉴选。根据各地主推品种在不同密度下产量差排序、双密度产量关联分析、宜机收性状评价和适应性评价结果，形成了适宜不同生态区气候生产特征的耐密高产穗收和粒收品种推介意见如下（表6）。图6 260个品种的环境适应性评价表6 不同生态区耐密高产玉米品种推介表生态区10活动积温穗收品种粒收品种岭东温凉旱作区18002500九玉1043、北优3号、布鲁克999J6518、德美亚1、呼1890、哈育189岭南温暖旱作区21003100先玉335、先玉696、兴垦3、西蒙6号C1563、A2636、C1220、先玉1331西辽河平原温热灌溉区30003200京科968、金山27、金山28、伟科702、农华101迪卡159、LH501燕山北部丘陵旱作区26003200宁玉524、农华101、沁单9、赤单208迪卡159、宏博701和金科玉33084、 基于大区域联网试验的玉米密植增产技术研究生产上玉米密植群体倒伏、结实性差、增密不增产的问题突出，主要原因是群体容量与区域光温和土壤条件不匹配，不同生态区安全高产适宜密度不明确。为了明确不同生态区玉米生产适宜密度，课题组在全区6大生态类型区进行了连续多年多品种、多密度联网试验示范。图7为通过密度联网试验所获得的各生态区玉米产量与密度的关系。除河套平原灌区外，其他各生态区最高产密度皆在7.5 万株 hm-2左右，密度超过7.5万株 hm-2产量则略有降低或稳产性下降。河套平原灌区因具备较好的光照和灌溉条件，其产量在9.0 万株 hm-2达到最高，为13.9 t hm-2；其次为土默川平原区（呼和浩特市），为13.3 t hm-2；西辽河平原区（通辽市）、燕山丘陵区（赤峰市）在7.5万株hm-2下产量分别为12.3 t hm-2、10.8 t hm-2；大兴安岭东温凉区（呼伦贝尔市）、大兴安岭南温暖区（兴安盟）在7.5万株 hm-2下产量皆为8.2 t hm-2左右。图7 各生态区玉米种植密度与试验产量关系5、 玉米化肥农药减施增效技术研究5.1 氮肥总量优化技术内蒙古平原灌区是玉米的高产区，生产中农户以大水大肥支撑高产，存在明显氮肥投入过量的问题，氮肥利用效率长期偏低，特别是高产攻关田中，各地普遍采用400kg/hm2以上的氮肥施用量以支撑高密群体，过量的氮肥投入不但造成成本大幅增加和大量渗漏损失，还容易造成群体贪青徒长和倒伏风险。针对这一问题，以氮肥减量优化使用为目标，在6个盟市核心区开展了氮肥总量优化试验示范，结果表明，过量施氮导致群体贪青徒长，群体倒伏减产；高产施氮减量30%，在产量与高产施氮和农户施氮无显著差异的情况下，氮肥吸收效率和生理效率显著提高，氮肥农学效率较高产施氮和农户施氮提高33%和31%。可实现氮肥投入降低90kg/hm2、肥料成本平均降低300元/hm2。表7 不同施肥量下玉米产量和氮肥效率统计表处理籽粒产量 (kg hm-2)PUE(kg kg-1)NFE(kg kg-1)NUPE(kg kg-1)NUE(%)70%Opt-N14499.9 a58.92 a69.05 a1.36 a33.02 aOpt-N15577.9 a44.14 c51.93 b1.11 a38.99 a130%Opt-N13576.7 b29.91 d34.81 c0.82 c27.11 bNh-N14267.5 a51.16 b52.84 b1.08 b27.90 b5.2 养分综合减量技术课题组在赤峰市、通辽市、兴安盟、呼伦贝尔市、呼和浩特市、巴彦淖尔市连续开展多点联网示范，采取优化平衡施肥，在平均降低氮、磷投入48kg/hm2、34.5kg/ hm2的前提下，较农户常规施肥平均增产16.9%，氮肥偏生产力提高 35.9%，磷肥偏生产力提高57.4%，实现亩均降低肥料成本9.5元。表8 养分综合减量技术示范结果统计表模式产量（kg/ hm2）N-input（kg/ hm2）P-input（kg/hm2）PFPN(kg/kg)PFPP(kg/kg)农户10547.8247.5 103.5 42.6101.9综合减量11927.0199.5 69.0 58.0164.0R%13.1-19.4-33.336.161.0 5.3 病虫草害绿色防控技术为了有效降低病虫草等生物胁迫对玉米生产的影响，项目实施期间，在核心区和示范区推广应用病虫草害绿色综合防控技术，通过“选用抗病品种+强化包衣”防治病害、“苗后烟莠合剂一次喷施+机械化中耕施肥”防治田间杂草、“生物+物理措施”防治虫害等技术措施，有效降低农药施用量，提高防治效果。以玉米螟绿色防控技术为例，在各项目核心区开展绿色防控技术示范。结果表明，应用Bt可湿性粉剂防治玉米螟，平均防效可达61.7%，增产率达到了8.6%，可实现亩纯增收52.2元；应用赤眼蜂防治，平均防效可达52.1%，增产率为6.3%，可实现亩纯增收41.3元；应用杀虫灯防治玉米螟防效为48.3%，增产率为3.4%，可实现亩纯增收21.1元（表9）。根据虫害发生特点，项目在核心区实行加强预报、统防统治、控制最佳防治期等措施，有效提高了防治效果，降低了环境风险。表9 不同绿色防控措施对玉米螟的防控效果统计表处理虫孔减退率（%）百株活虫数（头）百株活虫减退率（头）平均防效（%）产量（kg/亩）增产率（%）纯增收（元/亩）赤眼蜂50.26147.452.1689.96.341.3Bt可湿性粉剂54.65750.961.7704.88.652.2频振式杀虫灯46.3654448.3670.63.421.1不防治-116-648.8-6、 玉米全程机械化作业技术示范效果为重点解决土壤改良、精量播种、机管机收等共性问题，重点围绕“机械化深松/深翻秸秆还田一体化耕整地作业、机械化精量点播施肥一体化、机械化收获与秸秆粉碎一体化”等环节创新集成，又注重与各地主推技术模式结合。如呼伦贝尔市巴彦农场和甘河农场示范区，采用宽幅飞锤式秸秆粉碎机灭茬还田、联合整地机深松整地、气吸式精量播种、自走式高地隙喷药机除草化防、高地隙追肥机追肥起垄、秋立杆晾晒籽粒冬季直收模式；赤峰市松山区，采用机收秸秆还田联合作业、秋深翻25-35cm、春浅耕耙耱保墒、全膜覆盖一体机精量点播、施肥、喷除草剂一次完成、机械摘穗剥皮收获、残膜机回收残膜的作业模式。以此为基础，重点在各实施盟市的示范区内开展规模化示范，从各示范区产量、效益汇总结果来看，由于全程机械化作业提高了整地、播种、植保和肥料管理质量，使群体出苗率平均提高6.2%、群体整齐度（拔节期株高变异系数降低比率）平均提高8.3%，杂草防除率提高7.5%，较普通模式亩增产60kg以上，增产率8%以上；由于采用了标准化作业模式和机具，全程机械化模式机收效果明显改善，项目示范田摘穗剥皮收获落穗率仅为2