长江中游不同玉稻种植模式产量形成及资源利用效率比较研究

摘要

近年来，长江中游区玉米产需矛盾突出，早稻播种面积明显下降。发展长江中游玉米生产是解决本区域玉米产需矛盾的根本途径，因而随着长江中游玉米的快速发展，该地区出现了春玉米-晚稻、双季玉米和早稻-秋玉米等新型的一年两熟制种植模式，为探明其适应性和实用性，2013-2014年在湖北省武穴市设置了春玉米-晚稻(MR)、双季玉米(MM)、早稻-秋玉米（RM）和传统种植的双季稻（RR)共4种两熟制种植模式，分析比较其周年产量及光、温、水资源利用效率和经济效益;同时为了探索玉-稻模式晚稻高效简化的接茬方式，分析比较了免耕钵苗移栽(NOT)、套播(RIS)和传统的整地插秧(TMT)3种栽插方式对玉-稻模式晚稻产量及效益的影响。主要结果如下:
　　1.MR和MM产量及光合物质生产优势显著。MR和MM周年产量及生物量显著高于RM和RR，MR和MM产量及生物量相当。与RR相比，MR产量和生物量分别显著提高18.3％和18.4％，MM分别显著提高13.5％和17.1％，MR和MM花后光合物质生产同样显著高于RR。RR的花后光合势与MR相当，显著高于MM和RM，但是RR的花后叶面积衰减率却也是4种模式中最高的。
　　玉-稻模式晚稻比双季晚稻平均显著增产6.1％，主要是玉-稻模式晚稻的结实率比双季晚稻提高7.3％;玉-稻模式晚稻生物量、主要生育期叶面积指数及花后光合物质生产比双季晚稻均有升高的趋势，而且与双季晚稻相比，玉-稻模式晚稻呈现花后光合势偏高且叶面积衰减相对慢的特点。
　　春玉米产量和生物量比早稻分别显著高出30.6％和35.9％，其花后光合物质生产同样显著高于早稻。与春玉米相比，早稻花后光合势低且叶面积衰减快，而早、晚稻的最高叶面积指数比春、秋玉米均高，因此尽管早稻的花后光合源数量具有一定优势，但是持续时间短，从而叶面积衰减过快。秋玉米产量不同年间表现一定的波动，不考虑2014年秋玉米，晚稻比秋玉米花后光合势高但衰减快，二者产量及生物量相当，因此不同玉稻种植模式周年产量差异主要源于第一季春玉米和早稻的产量差。
　　2.MR和MM资源利用效率优势显著。与RR相比，MR光能生产效率、光能利用率、积温生产效率及水分利用率分别显著提高14.1％、23.4％、16.4％和37.2％，MM分别显著提高8.1％、26.1％、11.4％和88.8％，而且MR和MM对磷、钾的利用也表现出一定优势。春玉米积温生产效率和水分利用率比早稻分别显著高出29.5％和57.2％。
　　3.MR和MM经济效益相当而且较高，RM和RR效益较低。MR和MM效益比RR分别提高44.3％和37.8％。春玉米以高产值以及同早稻相当的成本获得比早稻高出96.1％的效益;晚稻以高产值和高成本而与秋玉米效益相当。
　　4.套播和钵苗移栽产量分别比整地插秧降低8.4％和10.6％，二者的有效穗比整地插秧别高出24.9％和10.7％，但是套播的每穗颖花数、单位面积颖花数和成穗率却比整地插秧分别降低36.7％、20.9％和19.1％,钵苗移栽的每穗颖花数和单位面积颖花数比整地插秧分别降低17.8％和9.2％。尽管套播和钵苗移栽生物量低于整地插秧，但是3种接茬方式叶面积指数相当。套播由于省去机整田和人工移栽环节而降低成本，效益与整地插秧相当。
　　因此，MR和MM是适宜在长江中游推广的两熟制种植模式。高光效的C4作物玉米取代一部分双季早稻，不仅提高了资源利用效率，增加了经济效益，同时也是对种植模式多元化的补充。而秋玉米可能会因早稻收获前较高的降雨量而延迟播种，因而在长江中游种植RM存在一定的风险。

目录

论文说明

声明

摘要

缩略语表

1 前言

1．1 研究背景

1．2 不同玉稻种植模式研究进展

1．2．1 不同玉稻种植模式生产力研究

1．2．2 不同玉稻种植模式养分管理与吸收利用研究

1．2．3 不同玉稻种植模式前季对后季的影响研究

1．2．4 不同玉稻种植模式资源利用效率研究

1．3 玉-稻模式晚稻配套技术研究

1．3．1 玉稻系统配套技术研究概况

1．3．2 不同栽培方式对晚稻生长发育及产量形成的影响

1．4 研究内容及目的意义

1．4．1 研究的目的意义

1．4．2 研究的主要内容

1．4．3 研究思路

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 试验地概况

2．3 试验设计及田间管理

2．3．1 春玉米-晚稻模式

2．3．2 双季玉米模式

2．3．3 早稻-秋玉米模式

2．3．4 双季稻模式

2．4 测定项目与方法

2．4．1 气象因子监测

2．4．2 分蘖动态及生育期记载

2．4．3 干物质积累及叶面积测定

2．4．4 收前调查

2．4．5 测产及考种

2．4．6 养分测定

2．5 物质、能量生产与生态因素及养分资源利用效率分析

2．5．1 干物质生产分析与产能

2．5．2 光能生产效率和年总辐射利用率

2．5．3 积温生产效率和年有效积温利用率

2．5．4 水分利用效率

2．5．5 养分吸收与利用效率

2．6 经济效益计算

2．7 数据统计与分析

3 结果与分析

3．1 不同玉稻种植模式产量及产量构成

3．1．1 不同玉稻种植模式产量比较

3．1．2 不同玉稻种植模式玉米产量构成

3．1．3 不同玉稻种植模式水稻产量构成

3．2 不同玉稻种植模式产量形成

3．2．1 不同玉稻种植模式生育期差异

3．2．2 不同玉稻种植模式成熟期干物质积累

3．2．3 不同玉稻种植模式单季干物质积累

3．2．4 不同玉稻种植模式单季叶面积指数

3．2．5 不同玉稻种植模式花后光合物质生产和积累特性

3．3 不同玉稻种植模式资源利用效率

3．3．1 光能生产效率及利用率

3．3．2 积温生产效率及利用率

3．3．3 水分利用率

3．3．4 养分利用率

3．3．5 经济效益

3．4 玉-稻模式晚稻不同栽插方式产量形成及效益分析

3．4．1 玉-稻模式晚稻不同栽插方式产量及产量构成

3．4．2 玉-稻模式晚稻不同栽插方式分蘖动态

3．4．3 玉-稻模式晚稻不同栽插方式干物质积累和叶面积指数

3．4．4 玉-稻模式晚稻不同栽插方式经济效益

4 讨论

4．1 不同玉稻种植模式产量及产量形成比较分析

4．1．1 产量及产量构成分析

4．1．2 产量形成分析

4．2 不同玉稻种植模式资源利用效率比较分析

4．3 不同玉稻种植模式存在的问题

4．4 玉-稻模式晚稻不同栽插方式产量及效益分析

5 结论

参考文献

致谢