张掖小麦玉米间作最佳养分管理技术研究与应用可行性研究报告

1、张掖小麦/玉米间作最佳养分管理技术研究与应用可行性研究报告张掖小麦/玉米间作高产高效技术创新与体系建立 项目名称： 张掖小麦/玉米间作最佳养分管理技术研究与应用 申请单位：甘肃省张掖市农业科学研究院协作单位：甘肃省农业科学研究院 项目负责人： 联系电话：建设地点： 甘肃省张掖市高台县罗城乡编写时间: 二一一年六月 张掖小麦/玉米间作最佳养分管理技术研究与应用1. 项目概述50多年来，中国农业走过了一条高投入、高产出、高速度和高资源环境代价的道路。目前全国化肥总用量已经超过5000万吨纯养分，占世界总量的30%，单位面积化肥用量是世界平均水平的三倍、欧美等发达国家的两倍。然而，我国化肥利用效率并

2、不高，每公斤氮肥生产的粮食只有19公斤，而美国却为60公斤。连续大量的化肥施用，不仅增加了粮食生产成本，浪费了资源，而且也带来一系列的环境问题。面对当前粮食安全和资源环境的双重压力，同时实现作物高产、资源高效和环境保护已成为我国现代农业发展的必由之路。然而，由于缺乏多学科、多行业综合集成创新研究，限制了我国主要农作物产量和养分效率的协同提高。一方面我国粮食作物超高产攻关进展显著，高产纪录不断刷新，但往往重演性差，特别是水肥资源大量投入，效率不高，难以在大面积上实现；另一方面，单纯依靠施肥技术进一步提高作物产量又非常困难。“最佳养分管理技术研究与应用”项目的实施将为国家培养一支能有效解决我国典型

3、区域作物生产体系中土肥关键问题的高水平技术队伍，同时建立起全国土肥行业研究平台，满足我国农业生产对土肥技术的需求，为国家土肥技术创新与应用以及相关政策决策提供技术支持，为未来我国作物高产和资源高效利用提供技术储备。实施期间，通过多学科合作和产学研结合，将促使土肥共性关键技术与典型区域优势作物产业技术对接，实现区域作物生产技术与土壤调控、水肥一体化及栽培管理等技术有机集成，建立我国主要作物生产体系的最佳养分管理技术并形成物化产品，进一步通过与农业技术推广及企业部门等合作，进行大面积示范推广。 2009年，这一项目在过去工作基础上，形成了新的思路，找到了新的技术突破口。作者认为发持久保障国家粮食安

4、全和环境安全，实现可持续发展，就必须同时实现作物高产、资源高效，土壤培肥和环境保护。项目通过多学科结合突破了高产群体构建与高效养分根层调控相匹配的最佳养分管理等共性关键技术，针对区域限制因素，建立在现有基础上产量增长10-15%、节肥20-30%，氮肥生产效率提高20%的区域技术体系。 2.技术方案最佳养分管理技术的关键在于充分发挥优良作物品种的生物学潜力，通过综合利用来自土壤、肥料和环境中的所有养分资源，将根层养分供应控制在既能满足作物高产需求，又不至于过量引起作物生物学潜力无法发挥、甚至造成养分损失和环境风险的范围内，最大限度地提高养分资源效率，同时实现作物高产、资源高效和环境保护。因此，

5、研究、建立和应用集土壤、作物、环境等管理技术为一体的最佳养分管理技术是解决我市人多地少、粮食安全和资源环境尖锐矛盾，实现作物持续高产、产业持续发展、资源高效利用和环境保护多重目标相协调的必然选择，是农业产业技术升级的核心环节。3.项目目标、实施方案和测定项目3.1总体目标 通过多学科结合突破高产群体构建与高效养分根层调控相匹配的最佳养分管理等共性关键技术，针对区域限制因素，建立在现有基础上产量增长10-15%、节肥20-30%，氮肥生产效率提高20%的区域技术体系；突破水肥难于协调的关键问题；突破技术科学性与区域可操作性的难题，建立了小麦/玉米间作养分管理技术指标体系，实现技术从田块到区域拓展

6、及应用的综合化和简化。项目以试验基地为核心，通过技术简化、物化、机械化以及各种农民自发组织进行大面积示范推广，实现小麦/玉米间作高产、资源高效和环境友好等目标，具有广阔的应用前景。 同时，通过本项目的实施，培养一支能有效解决我市典型区域作物生产体系中土肥关键问题的高水平队伍，建立土肥行业研究的工作平台，满足我市农业生产对土肥关键技术的需求。突破高产群体与高效养分根层调控相匹配的最佳养分管理等共性关键技术；建立我市小麦玉米间作高产高效的最佳养分管理技术体系与模式。3.2阶段目标本项目计划从20092011年共实施3年完成项目预期的总体目标任务，各阶段目标如下：（1）2009年结合当地高产实践经验

7、和技术，通过作物新品种引进和搭配、耕作管理措施创新，组装配套水、肥资源高效利用技术，创建新型小麦/玉米间套作种植新模式及建立相应的技术规程。（2）2010以小麦/玉米间作高产和水肥高效为目标，研究高产高效的群体构建、发育动态、水分和养分利用动态。通过文献查阅、实际调查，确定张掖市土壤质量与缺素状况、水资源利用状况；肥料企业与肥料产量与品种。 （3）2011年集成研究提出灌区小麦/玉米间作高产高效种植技术模式1套，并形成高产高效种植技术规程。建成1个50-100亩核心样板展示区，建立在现有基础上产量增长10-15%、节肥20-30%，氮肥生产效率提高20%的区域技术体系示范区。推广辐射面积不少于

8、5万亩。3.3实施方案采用“4+X”试验研究方案，在甘肃粮食主产区的河西走廊和沿黄灌区建立试验示范基地。达到统一方案要求的目标产量及水肥资源高效利用的指标。实施地点：张掖市甘州区、高台县罗城乡实施时间：2009-2011年 处理设计：设8个处理： 处理1：单作小麦处理2：单作玉米处理3：当前农民习惯；处理4：产量增长10-15%、水肥资源生产效率提高20%的技术方案；（在农民模式基础上，通过施肥优化达到目标）处理5：再高产技术方案 (30-50%)；（不计成本，达到超高产模式，可通过品种、覆膜、密度、耕作措施综合达到目标）处理6：再高产(30-50%)、水肥高效(50%)、土壤生产力提高的集成

9、方案。（在处理5耕作措施基础上，通过养分、水分优化达到目标）处理7：垄作全膜节水模式（主要想在节水模式下，达到高产高效；建议玉米种沟内，小麦种垄上）X处理：其他感兴趣的处理 3.4测定项目3.4.1气候（1）气温：日最高、最低、平均气温（）（2）积温：各月积温（3）降水：降水量（mm/日）3.4.2土壤（1）播前耕层（0-20cm，作为一个层次采样）土壤有机碳（TOC分析仪测定）或有机质、全氮（浓H2SO4、 K2SO4-CuSO4混合崔化剂消解法）；土壤速效氮（硝态氮、铵态氮）、碱解氮、磷（Olsen-P）、钾（醋酸铵提取）；土壤中微量有效元素含量（Ca、Mg、S、Fe、Mn、Cu、Zn、B

10、、Mo）；土壤阳离子交换量（CEC）；土壤pH。（2）播前、收获后0-200cm土壤水分（中子仪法或烘干法）。取样时间：每季作物播前收获后各测一次。（3）播前、收获0-200cm土壤硝、铵态氮（每20cm为一层，1mol/LKCL提取。取样时间：每季作物播前收获后各测一次。3.4.3植物小麦收获期的茎叶、颖壳、籽粒干重（烘干法），氮、磷、钾含量（浓H2SO4-H2O2消解法）；3.4.4田间记载（1）生育期记载（2）小麦出苗后每隔10天测定一次株高（小麦至开花期、玉米至吐丝期），各处理测定5个点。（3）收获时进行常规考种（株高、分蘖、穗长、小穗数、穗粒数、千粒重、经济系数等）；（4）病虫草害发

11、生情况及农药使用情况。3.4.5测产和取样方法（1）收获：除去保护行后，全区收获，称鲜重（A，单位：kg）；（2）取样：称取鲜样5-8kg（B，单位：kg）；风干，称风干重（C，单位：kg）；（3）脱粒：风干样脱粒，分别称取茎叶、颖壳、籽粒重（茎叶D1、颖壳D2、籽粒D3，单位：kg）；（4）取样烘干： 脱粒后，各部分取（50-200g）75烘干。 烘干前：小麦样重：（茎叶E1、颖壳E2、籽粒E3，单位：kg）； 烘干后：小麦样重：（茎叶F1、颖壳F2、籽粒F3，单位：kg）。（5）生物量计算：（单位：kg/ha） A（C/B）（F1+F2+F3）/（E1+E2+E3） 收获区面积10000（

12、6）籽粒产量计算：（单位：kg/ha） A（D3/B）（F3）/（E3） 收获区面积10000 4.1项目承担单位基本情况项目主持单位张掖市农科院始建于1959年。属张掖市财政全额拨款的县级科研事业单位，下设办公室、科管室、试验场、财务室和产业办5个管理职能科室。主要从事农作物育种与栽培、土壤肥料、植物保护、种子工程等领域的科学研究与示范推广工作。单位现有在职职工122人，其中专业技术人员64人，占职工总数的53.3%。专业技术人员结构为：研究员2人，副研究员和高级农艺师17人，助理研究员和农艺师28人，初级职称19人；享受政府特殊津贴的专家2人，省优专家1人，省级跨世纪学术技术带头人4人，地

13、管拔尖人才4人，地区跨世纪学术技术带头人23人。建院以来共完成298项科研及推广项目，推广应用于生产的科技成果有258项，获奖项目74项（其中有国家级奖励3项），先后育成小麦、玉米、甜菜、谷子、胡麻等农作物新品种88个，曾获1978年国家科学大会奖。在农作物育种和成果转化上形成了雄厚的技术基础和人才基础。在基础设施方面，现有高标准渠系配套灌溉科研用地425亩，办公楼、综合化验楼和种子楼各一座，计3600，种子库房1800，等离子发射光谱仪(ICPV-1000S)、气象色谱仪(1001型)、叶面积仪(LI-3000)、分光光度计(72型)、凯氏定氮仪(1030型)、旋光仪(WXG-4)等各种分析化验仪器设备较齐全，可以完成正常的土壤和作物分析化验工作。4.2技术队伍研究组成员表 表1姓 名性 别年 龄职务职 称专 业分 工备注5. 经费预算与用途项目计划实施3年，每年预计投入经费2.5万元，计划投入总经费7.5万元。主要用于试验技术研发及项目运行等费用支出。使用计划详见下表。 项目经费预算表 单位：万元科目名称经费（万元）计算依据办公费用于通讯网络费、办公用品、市内交通、邮寄信函、包裹、货物等的邮寄费用及电话费、传真费等。印刷费技术资料