X年水旱轮作项目总结

公益性行业（农业）科研专项项目执行情况报告(2014年度)项目名称：西南水旱轮作区规模化周年高效生产技术研究与示范委托部门（甲方）：云南省农业科学院项目首席科学家：戴陆园承担部门（乙方）：四川农业大学负责专家：任万军二O一四年十一月一、项目总体目标调研明确四川水旱轮作模式的种类、配置、资源利用及亟待解决的问题，优选符合本区域地理自然资源条件且具有综合发展优势的水旱轮作模式，通过作物品种特性分析与搭配、茬口衔接、适宜栽培与耕作措施研究，提升水旱轮作模式的效益与技术水平。研究秸秆还田、免耕优化定抛、机械化播种或插秧、肥料周年运筹等周年高效生产技术，减少劳动力投入，提高机械化水平，降低生产成本，提高周年生产综合效益。通过布置定位试验，探索明确不同水旱轮作种植模式在周年光温资源利用、产量和效益等方面的作用与效果，为优化周年高效利用模式和建立推广体系提供充分依据。筛选出适宜西南水旱轮作区周年高效种植的水稻品种1个、蔬菜品种1个，形成周年规模化高效生产轮作模式5套和关键技术体系1套。通过轻简生产技术、高产优质规模化生产技术以及高效生产技术的研究与技术集成示范，累计辐射带动50万亩，粮食亩增产20千克，节本增效200元/亩。培训地方技术骨干20名，培训基层农技人员500人次，指导农户5000人次，印发技术资料5000份。培养博士研究生1人，硕士研究生2~3人；在核心以上刊物发表研究论文3篇以上。二、2014年目标任务针对水旱轮作模式开展科学调研分析和评价，优选出符合区域资源条件且具有综合发展优势的水旱轮作模式；针对现有水旱轮作模式土地利用效率低、经济效益不高等问题，研究简化节本和周年高效的技术体系；针对水旱轮作模式的生理生态机理尚不明确等问题，开展定位试验研究，揭示水旱轮作条件下作物高效生产的机理性问题。主要技术考核指标：开展不同水旱轮作优化模式的定位实验；筛选出适宜西南水旱轮作区周年高效种植的水稻品种1个、蔬菜品种1个；初步明确西南水旱轮作区的作物轮作模式；发表研究论文1篇。三、本年度所开展的工作为了推进本项目的高效实施，2014年继续开展适宜于水稻规模化高产高效种植的品种筛选和轮作规模化高效生产关键技术的研究。并针对前期基础调研进行水旱轮作模式评价与筛选，对调研所得轮作模式，选择五种代表性模式展开定位试验，涉及的五种水旱轮作模式分别为蚕豆-水稻、马铃薯-水稻、油菜-水稻、小麦-水稻、大蒜-水稻。针对水旱轮作模式的水旱转换过程在资源利用、土壤微环境状况等与非水旱轮作模式有着显著差异，本年度同时展开水旱轮作与非水旱轮作模式的定位试验研究，设计的轮作模式包括设冬水田—水稻（水水连作）、马铃薯—玉米（年内旱旱轮作）、马铃薯—水稻（年内水旱轮作）、油菜—水稻→马铃薯—水稻（年内年间水旱轮作）三种耕作类型，四种轮作模式。水旱轮作的定位试验场地选择在崇州市桤泉镇四川农业大学科研农场，定位试验场与2013年11月建设完毕，为了保持土壤肥力的一致性，2013年11月种植豆科植物（蚕豆）进行土壤培肥，2014年5月正式开始水稻作物季的水旱轮作定位试验。同时，由于养分在年内作物季间会产生相互影响，针对水旱轮作过程养分作物季间分配，开展了养分循环的盆栽试验，以探讨水稻季氮素的投入及分配规律，及其在旱季作物中的效率。四、项目研究进展1.适宜于西南水旱轮作区周年高效种植的品种筛选（1）适宜于西南水旱轮作区周年高效种植的水稻品种筛选适宜于川东冬闲田水旱轮作模式的周年高效水稻品种筛选：以Ⅱ优602、F优498、Ⅱ优498、川农优498为试验材料，在川东邻水县示范基地设计精确定量等行平作、精确定量宽窄行垄作、半旱式宽窄行垄作3种栽插模式，进行田间试验。结果表明：与Ⅱ优602相比，Ⅱ优498、F优498、川农优在成熟期的干物质积累均优于Ⅱ优602，说明其对当地的气候条件比较适应。精确定量宽窄行垄作与精确定量等行平作干物质积累重量和穗占比例均高于半旱式宽窄行垄作，精确定量宽窄行垄作优势明显。Ⅱ优498与Ⅱ优602两个品种明显优于其他品种，穗干重要明显高于其他品种。F优498与川农优干物质积累较高，其穗干重与穗占比例偏低。Ⅱ优498则比较适应当地的气候环境。Ⅱ优602则应采取精确定量宽窄行垄作，调节栽插密度，改善大田环境。表1不同栽培模式及品种各时期干物质积累栽培方式品种干物质积累t/hm2拔节期抽穗期成熟期精确定量宽窄行垄作Ⅱ优4982.7412.5019.60Ⅱ优6021.6511.7315.77F优4982.137.8919.16精确定量等行平作川农优3.1711.7318.00Ⅱ优6022.3211.6414.80半旱式宽窄行垄作Ⅱ优6020.747.3711.93Ⅱ优4981.0411.0112.57精确定量宽窄行垄作平均2.1710.7118.17精确定量等行平作2.7411.6816.40半旱式宽窄行垄作0.899.1912.25在氮素积累方面，Ⅱ优498的含氮量和氮素积累量都处于较高水平，比例适中，说明此品种较好适应了当地的气候条件，川农优含氮量和氮素积累量虽处于高水平，但其拔节期氮素积累量过高，说明其无效分蘖发生的多。表2不同栽插方式及品种的氮素积累总量kg/hm2栽插方式品种拔节期前拔节期-抽穗期抽穗期-成熟期精确定量宽窄行垄作Ⅱ优49869.19176.31230.84Ⅱ优60250.72150.66176.70精确定量等行平作川农优109.65164.90201.87Ⅱ优60274.45152.88183.23半旱式宽窄行垄作Ⅱ优60222.3486.08118.46Ⅱ优60225.52113.87101.62精确定量宽窄行垄作平均59.95163.48203.77精确定量等行平作92.05158.89192.55半旱式宽窄行垄作23.9399.98110.04综上所述，在川东冬闲田水旱轮作体系中，通过品种筛选和栽培模式试验表明，水稻品种Ⅱ优498对当地的气候条件适应最好，在不同栽培模式中，精确定量宽窄行垄作效果最好。（2）适宜于水旱轮作模式的周年高效水稻品种氮肥管理方式筛选：根据2013年的试验结果，筛选的F优498兼具高产稳产、生育期适中、适于机插等特点，其生育期比省内主推中籼迟熟杂交稻品种早7-10天，适于多种茬口栽插，即可为后作蔬菜生长留足空间，并适于小麦、油菜茬口的机插栽培，生育期和产量均具有优势。而且该品种在机插、优化定抛和精确定量栽培条件下均能具备亩产800公斤的潜力。本年度针对2013年初步筛选的适宜于西南水旱轮作区周年高效规模化种植的水稻品种F优498，继续开展研究，探索肥料管理对水稻品种的适应性，以提高规模化高效种植下的氮肥管理措施。设计不同施氮处理，分别设普通尿素和多肽尿素施肥，每种肥料下设农民经验施肥（底肥：分蘖肥=7：3）（FFP和FFP’），高产施肥方式（基蘖肥：穗肥=5：5，底肥：分蘖肥=7:3，促花肥：保花肥=6：4）（ONM1和PASPM1），高产施肥方式减氮15%（ONM2和PASPM2），高产施肥方式增氮15%（ONM3和PASPM3），共9个处理，每个处理重复3次。结果显示，氮肥施用有效的促进了水稻分蘖的发生，显著提高水稻的最高茎蘖数和有效穗数。与普通尿素相比，PASP尿素在保证较高的茎蘖群体的情况下能有效的降低分蘖的衰亡，从而提高有效穗数。不同施氮处理间，农民经验性施肥导致水稻无效分蘖大量发生，其最高茎蘖数明显高于其他处理，而后期养分供给不足，分蘖大量死亡，有效穗数明显低于氮肥优化处理。同时，氮肥施用显著提高了水稻的生物量、单位面积有效穗数和水稻产量，降低了每穗颍花数、千粒重和收获指数。较普通尿素，PASP尿素显著提高了水稻的生物量、有效穗数和产量。不同施氮处理间，氮肥优化处理能有效的提高水稻的生物量、有效穗数和产量，但降低了水稻的收获指数。FFP处理的生物量显著低于其他处理，其有效穗数、千粒重均低于其他处理，从而导致产量的显著降低。ONM3、PASP1和PASP3处理能有效的提高水稻的有效穗数，从而提高群体颖花量，并最终提高水稻产量。随施氮量增加，普通尿素处理水稻产量逐渐增加，但PASP1和PASP3处理产量无明显差异。施氮显著提高水稻不同叶位叶片的叶绿素含量。较普通尿素，PASP尿素使剑叶、倒2叶、倒3叶叶绿素含量分别增加了7.0%、9.9%和11.1%。不同施氮处理间，氮肥优化处理能提高输到各叶位叶片的叶绿素含量。ONM2和PASP2处理，在减少15%施氮量的情况下，其叶绿素含量仍高于FFP和FFP’处理。不同施氮量则主要导致倒3叶叶绿素含量的差异，随施氮量增加，叶绿素含量增加。图1不同氮肥管理下水稻上3叶抽穗期叶绿素含量综上所述，对于适宜于水旱轮作的高产高效水稻品种F优498来说，采用多肽尿素施肥，配合以下氮肥后移水平，即基蘖肥：穗肥=5：5，底肥：分蘖肥=7:3，促花肥：保花肥=6：4，能有效促进生育前期分蘖发生和有效分蘖的形成，并提高水稻的生物量、有效穗数、产量，维持生育后期叶片光合左右，进而达到高产高效的目标。（3）适宜于西南水旱轮作区周年高效种植的蔬菜品种筛选菜稻轮作是西南水旱轮作区的重要粮经型种植模式，能有效实现保障家庭粮12345叶绿素a叶绿素b剑叶1234倒2叶叶绿素含量(mg/g)CKFFPONM1ONM2ONM3FFP'PASP1PASP2PASP3012345倒3叶处理食安全和农业经济收入的双重功能。白菜作为水旱轮作体系中菜稻轮作的一种模式，广泛被采用。然而，白菜作为十字花科植物，其生长发育过程中易遭受根肿病的侵害，导致减产。根肿病是十字花科蔬菜流行的一种病害，其病原菌主要为鞭毛菌亚门中的芸苔根肿菌。受根肿菌侵染后，在根部形成大小不一、光滑或龟裂粗糙的肿瘤。而植株的地上部份生长迟缓、缺水蔫萎。根肿病主要由土壤中的休眠孢子，通过菜株病苗、水流携带菌土等方式传播。水旱轮作由于水旱转换可以有效缓解根肿病，但选择优质高效的抗根肿病的白菜品种也十分重要。根据西南水旱轮作区水稻生长发育规律，结合四川盆地根肿病高发的现状，通过文献与市场调研。筛选适宜高产种植的抗病性白菜品种。从表3可以看出，适宜于四川栽培的白菜品种春福皇、春旺、秋利旺等6个品种中，秋利旺、寒玉90和秋实皇3个白菜品种虽然具有产量较高、耐性也较强等较好品种特性，但适播期均在7月中～8月下旬，正常年份下四川水旱轮作区水稻收获在8月下旬～9月上旬，因此白菜与水稻在茬口匹配上产生冲突而不适宜。春福皇、春旺两个白菜品种在适播期上虽然与水稻的收获后的茬口无冲突，但水稻收获后至白菜播种前的土壤闲置期过长。因而，仅从菜稻模式考虑，则不经济。若增加一季蔬菜作物变两熟制为三熟制，然而白菜采收期为5月初至6月。这与后季水稻作物的茬口衔接过紧，甚至冲突。对品中喜春获来说，其适播期为9～10月，采收期为11月初～3月，结合水稻的茬口时间，可以做到与水稻收获后的茬口有效衔接，有充足时间使稻田土壤转换为旱作状态，并能高效利用光能资源，采收期时间较长，可有效缓冲不利市场条件，白菜收获后有大约1个月的休闲期，可进行水稻栽培前的土壤综合管理，以实现后季作物的高产。因此，综合6个品种的品种特性，结合四川水旱轮作区的作物生长特点，“喜春获”白菜品种能与水稻实现高效周年生产。表3抗根肿病白菜品种的品种特性表品种适播期采收期球形球重抗病性其他特性春福皇2～3月5月初～5月中旬叠抱2.2kg以上抗根肿病抗其他生理病害，品质好春旺2～3月5月中旬～6月叠抱2.8kg以上抗根肿病早中熟、品质好秋利旺7月中～811月初～2月合抱2.5kg以上抗根肿病早熟、耐性强月20日寒玉907月中～8月下旬11月初～3月合抱2.5kg以上抗根肿病中早熟、品质好秋实皇7月中～8月下旬11月初～3月叠抱2.8kg以上抗根肿病产量高、耐寒喜春获9～10月2月～4月合抱2.5kg以上抗根肿病耐寒力强2.周年规模化高效生产轮作模式的筛选（1）区域水旱轮作模式分析根据2013年对成都、德阳、眉山、遂宁、巴中、资阳、达州、广元、乐山、绵阳、南充11市的调研资料汇总，发现四川23种水旱轮作模式