机械耕作和播种方式对稻茬小麦光合生产和产量的影响

沿淮地区水稻种植后土壤质地黏重加之秸秆还田量大制约了小麦生长,耕作和播种方式的合理搭配是解决这一问题的有效方法。于2017－2019年在泗洪设置了不同耕作方式（耕翻、免耕）和播种方式（中型带播、中型条播、小型带播、小型条播）的田间试验,研究了不同处理对小麦穗数和穗质量形成、光合物质生产和产量的影响。结果表明：1）两年度均以免耕产量最高,比耕翻分别增产25.4%和15.2%。2）两年度采用中型机械播种方式能够稳定实现较高的籽粒产量,小型条播仅2017－2018年度免耕条件下产量与中型机械播种方式差异不显著。带播相比于条播能够提高小麦个体生长空间,增大光合面积,增强了群体干物质生产和转运能力。总的来说,免耕下采用中型带播方式播种是改善沿淮地区稻茬小麦生长发育和提高产量的一种有效农田管理模式,这为当地优化选择和推广适宜的耕播方式组合提供了依据。     

施氮量对四川盆地机播稻茬麦生长发育及氮素利用的影响

2010~2012年,在四川省广汉市开展了施氮量对机播稻茬小麦生长发育和氮素利用效率影响的研究,试验设置0、 105、 150、 195 kg/hm2 4个施氮水平。结果表明,施氮量增加有利于稻茬麦分蘖力、 有效穗数的提高以及单穗小穗数、 穗粒数的增加,但对籽粒灌浆充实不利。不同年份和土壤质地,单产均以施氮量为150 kg/hm2 时达到最高水平,继续增加氮素用量产量增幅变小进而下降。氮素供应量增加,植株氮素含量和积累量均有不同程度升高,但氮素农学利用率、 氮素生产效率、 氮素吸收效率、 氮素利用效率等参数呈下降趋势,氮素收获指数、 氮素表观回收率在各施氮处理间变幅相对较小。在四川盆地目前生产水平下,施氮150 kg/hm2 可以获得较高的产量和经济效益。     

带旋和全旋耕作对稻茬小麦生长和土壤理化性质的影响

为明确带旋耕作在稻茬麦区的适用性,该研究于2018-2020年在水稻秸秆切碎匀铺还田条件下,以全旋（full rotary tillage,FRT）耕作为对照,研究了带旋（strip rotary tillage,SRT）耕作对稻茬麦田土壤理化性质、小麦生长和籽粒产量的影响。结果表明,与FRT相比,SRT在土壤偏干状况下大幅提升了0～10 cm土层贮水量,提升幅度为15%～43%,而在土壤偏湿时提升幅度仅为3%～9%。带旋耕作下土壤温度日变化幅度平缓,且在低温条件下有助于提升5和15 cm土层温度。2 a间5～15 cm土层SRT土壤速效氮与速效钾含量较FRT分别增加12%、55%、41%和17%,差异显著（P<0.05）,SRT促进了土壤养分在浅层富集。在2019-2020年,SRT较FRT显著增加了幼苗单株次生根数、单株地上部生物量、植株可溶性糖含量和叶片RuBPCase活性（P<0.05）,明显提升了幼苗质量,同时2 a间均提高了开花期和乳熟期单茎叶面积、叶片RuBPCase活性以及开花期和成熟期单茎干物质量。2 a间均以SRT产量最高,比FRT分别增产11%和14%,穗粒数比FRT分别增加16%和5%,差异均达显著水平（P<0.05）。综上,带旋耕作下良好的土壤水、热、肥条件有助于幼苗健壮生长,提升了单茎光合生产能力,促进了幼穗发育和穗粒数形成,但带旋耕作出苗率较全旋耕作低了19.3%,未来还需结合其壮苗优势开展农机农艺配套技术研究。     

黄淮地区稻茬小麦超高产群体特征研究

为探讨黄淮地区稻茬小麦超高产(9 000 kg·hm-2)群体的生长发育特性,以该区域推广面积较大的半冬性小麦品种‘连麦6号’、‘济麦22’和‘烟农19’为材料,在试验总结出包括基本苗调控和氮肥运筹等一套适宜黄淮地区稻茬麦超高产栽培技术的基础上,建立稻茬小麦高产和超高产群体,对其系列生育、生理特性以及产量要素进行调查分析。结果表明,与高产小麦群体(产量为7 380~7 889 kg·hm-2)相比,超高产(9 000 kg·hm-2)小麦群体单位面积穗数差异不显著,但穗粒数和千粒重显著增加;超高产小麦抽穗前茎蘖数较高产群体少,但分蘖成穗率较高;超高产群体小麦的叶面积指数,生育前期较高产群体低,抽穗后则显著高于高产群体,两者干物质积累生育前期无明显差异;超高产小麦抽穗期、乳熟期与蜡熟期的根冠比、根系伤流量均显著高于高产群体;超高产小麦粒叶比、茎鞘物质运转率和收获指数均高于高产群体。因此,本文提出了黄淮地区稻茬小麦超高产(9 000 kg·hm-2)群体的产量结构与群体指标:单位面积穗数(700±20)×104·hm-2,每穗实粒数32,千粒重42 g,茎蘖成穗率45%;抽穗期叶面积指数6.5~7.0;成熟期总干重20 700 kg·hm-2,粒叶比14 mg·cm-2;抽穗期根冠比0.28,根系伤流量7.1 g·m-2·h-1;收获指数0.45。     

锌对小麦生长及产量的影响

研究表明，缺锌是制约小麦高产的主要因素之一。缺锌条件下小麦增施锌肥可增产3．57％～12．32％。锌对小麦的增产作用主要在于提高了小麦的发根力、根活性及分蘖力，延缓了小麦花后叶面积衰减进程，促进了干物质的积累，增加了成穗数和千粒重。     

不同施氮量及分配对小麦生长发育和产量的影响

不同施氮量及分配试验表明,未施氮素较施用氮素的小麦早熟６天,施用氮素（Ｎ,下同）３００ｋｇ／ｈｍ＾２,倒伏严重,产量低。以每公顷施２４０ｋｇ氮素,基肥：追肥＝６：４最好,分蘖比对照多０．５４个／株,有效穗比对照、施氮素１８０ｋｇ／ｈｍ＾２、３００ｋｇ／ｈｍ＾２分别多５１、４５、２７万／ｈｍ＾２,每穗粒数分别多１０．７、０．５、０．９粒,产量达８９７１．２ｋｇ／ｈｍ＾２,比对照、施氮素１８０ｋｇ／ｈ     

不同产量水平下稻茬小麦的氮素营养指标特征

  【目的】  明确长江中下游地区不同产量水平稻茬小麦氮营养指标变化规律,为小麦氮素营养状况实时诊断提供理论依据。  【方法】  本研究通过江苏省多年多点田间不同氮肥、播期、密度和品种试验,构建不同产量水平小麦大数据,分析不同产量水平小麦在不同生育时期的干物质积累量、植株氮积累量和植株氮浓度的变化规律,并通过计算小麦临界氮浓度,得到累积氮亏缺和氮营养指数的动态变化规律,进而明确高产稻茬小麦氮素营养指标特征。  【结果】  干物质积累量和植株氮积累量的变化趋势一致,随着小麦生育进程的推进均逐渐增加,植株氮浓度逐渐减小,累积氮亏缺和氮营养指数会出现波动。整个生育期内,干物质积累量和植株氮积累量在高产小麦和中产小麦之间的差异不显著,但二者植株氮积累量均显著高于中低产小麦,中低产小麦又显著高于低产小麦。在抽穗期、开花期和灌浆期,高产和中产小麦干物质积累量显著高于中低产小麦,中低产小麦又显著高于低产小麦。依据累积氮亏缺值判断氮素营养状况,高产和中产小麦的累积氮亏缺变化趋势一致,在起身—孕穗期,高产小麦的累积氮亏缺值由0.3 kg/hm2降低为?23.0 kg/hm2,中产小麦由7.0 kg/hm2降低为?14.6 kg/hm2,孕穗—抽穗期又呈升高趋势,高产小麦由?23.0 kg/hm2升高为?11.4 kg/hm2,中产小麦由?14.6 kg/hm2升高为2.4 kg/hm2,开花—灌浆期的波动较小。表明高产小麦氮营养除起身期之外均为过剩,中产小麦在拔节—孕穗期的累积氮亏缺小于0,其余时期累积氮亏缺均大于0,但该水平的累积氮亏缺值一直在适宜范围内波动。中低产小麦在起身—拔节期,累积氮亏缺值由14.2 kg/hm2降低为9.5 kg/hm2,之后逐渐升高,灌浆期达到最大为43.9 kg/hm2;低产小麦在起身期到灌浆期,累积氮亏缺值由17.3 kg/hm2升高为71.1 kg/hm2。表明中低产和低产的小麦氮营养水平在整个生育期内逐渐降低,且整个生育期均处于亏缺状态 (累积氮亏缺值 > 0)。在拔节期、孕穗期、抽穗期和灌浆期,高产水平的小麦植株实际氮浓度高于植株临界氮浓度,中产小麦在孕穗期的植株实际氮浓度高于临界氮浓度,而中低产和低产的小麦在整个生育期植株实际氮浓度低于植株临界氮浓度。高产和中产的小麦氮营养指数在1附近波动,其中高产小麦的氮营养指数在起身—孕穗期由0.9升高为1.1,在抽穗—灌浆期,氮营养指数呈现先降低后升高趋势,其值分别为1.0、0.9和1.0,中产小麦与高产小麦的变化趋势一致,起身—孕穗期的氮营养指数由0.8升高为1.0,之后逐渐下降,其值均小于1,抽穗—灌浆期分别为0.9、0.9和0.9。中低产和低产的小麦氮营养指数始终低于1,中低产小麦在起身—拔节期氮营养指数由0.7升高为0.8,之后则逐渐下降,低产小麦从起身—开花期均逐渐下降,而这两个产量水平的氮营养指数在灌浆期会呈现略微上升趋势。  【结论】  随着产量水平的提高,小麦植株干物质和氮积累量、植株氮浓度、氮营养指数等都相应增加,累积氮亏缺相应下降。较高的干物质积累量和植株氮积累量是提高小麦产量的主要原因,在小麦生长过程中氮营养指数和累积氮亏缺均能准确诊断小麦氮营养状况,可为小麦氮肥精准管理提供理论支持。     

锌对小麦生长及产量的影响

研究表明,缺锌是制约小麦高产的主要因素之一。缺锌条件下小麦增施锌肥可增产3 57%～12 32%。锌对小麦的增产作用主要在于提高了小麦的发根力、根活性及分蘖力,延缓了小麦花后叶面积衰减进程,促进了干物质的积累,增加了成穗数和千粒重。     

稻茬田小麦宽幅精量少耕播种机的设计与试验

为解决长江中下游稻麦轮作区稻茬田免耕播种小麦机具堵塞及土壤黏附严重等问题,结合当地稻茬田播种小麦需要开排水沟的农艺要求,提出了"种-肥-种"宽幅精量播种和带状旋耕相结合的防堵思路,设计了双翼铧式开沟器、宽幅精量排种机构、种沟双圆盘开沟器和浮动覆土板等关键部件,研究设计了一种稻茬田小麦宽幅精量少耕播种机。试验结果表明,宽幅播种方式与带状旋耕相结合较好解决了稻茬田播种小麦堵塞的问题,小麦播幅平均为74.6 mm,平均播深为39 mm,播深合格率为86.7%,施肥方式为侧下方深施肥,平均施肥深度为81 mm,施肥深度合格率为93.3%,均满足国家标准。厢沟平均深度为175 mm,沟面宽度为238 mm,满足排水要求。该研究为应用于稻麦轮作区稻茬田小麦少免耕播种机的设计提供了参考。     

机收水稻留茬地紫云英双圆盘开沟撒播组合作业机设计

为解决机收水稻地留茬对紫云英机械化播种的影响,针对目前紫云英开沟、播种环节独立作业时存在的作业质量不高、生产效率低等问题,该文研制了适用于机收水稻留茬地的紫云英开沟撒播机。设计了撒播高度可调装置,根据田间稻茬留量情况将撒播部件升降至适当位置;研制了紫云英专用排种轮和定量匀播装置,实现精量播种的同时提高撒播均匀性;采用双圆盘式开沟组件,确定圆盘直径为900 mm,测得平均开沟深度为22.3 cm,平均开沟宽度为31.2 cm,田间试验测定开沟宽度、深度变异系数均小于6%,满足紫云英种子生长期间的排水要求。通过多因素试验和回归分析,得出机具前进速度、排种轮转速、匀种圆柱直径等因素对撒播效果有显著影响,方差分析可知影响紫云英出苗率和播种均匀性变异系数的主次因素均为:排种轮转速匀种圆柱直径机具前进速度;影响排种量一致性变异系数的主次因素依次为:匀种圆柱直径机具前进速度排种轮转速;确定影响紫云英开沟撒播机撒播质量的因素最佳参数组合为:机具前进速度4.6 km/h,排种轮转速44 r/min,匀种圆柱直径6 mm。通过田间试验验证,最优参数组合条件下紫云英出苗率为95.87%,排种量一致性变异系数12.7%,播种均匀性变异系数8.07%,与模型预测优化结果的相对误差均小于3%,验证了所建模型与优化参数的合理性;与已有紫云英播种方式相比,本文所设计的双圆盘开沟撒播组合作业机作业效率可达1 hm~2/h,优于人工撒播作业效率0.1～0.125 hm~2/h、手摇撒播作业效率0.2～0.3 hm~2/h和机动喷播作业效率0.5～0.8 hm~2/h,低于无人机飞播作业效率3～4 hm~2/h,在撒播质量和组配方式上也明显优于其他播种方式,具有较好的推广应用前景。     

机械旱直播方式促进水稻生长发育提高产量

为了明确机械旱直播模式下水稻的产量形成机制,以杂交籼稻(F优498)和常规粳稻(徐稻4号)为试材,通过一次浅旋耕机械旱直播(B1)、"调墒、两旋"机械旱直播(B2)2种机械旱直播处理,并以人工撒播(B3)处理为对照,研究其对直播水稻产量形成的影响及其生理特性。结果表明,品种与直播处理对水稻主要生育时期干物质累积、叶面积指数(leaf area index,LAI)、结实期剑叶净光合速率与保护酶活性、根系伤流强度、茎秆抗倒伏特性及产量均存在显著影响。不同直播处理下,F优498在产量及生长发育特性各指标上均显著高于徐稻4号。与B3相比,同一品种下机械旱直播各处理均能优化群体茎蘖数,提高成穗率,保证齐穗期适宜的LAI,提高了高效叶面积率,并有利于提高结实期群体光合产物的积累、剑叶净光合速率与保护酶活性、根系伤流量及茎秆抗倒伏能力,并在保证一定数量有效穗的前提下,显著提高穗粒数、结实率及千粒质量,是机械旱直播水稻高产的重要原因。不同机械旱直播处理下,B2比B1处理能进一步提高机直播水稻齐穗至成熟期干物质累积并延缓LAI的衰减、增强根系活力及茎秆的抗倒能力,提高了结实率及千粒质量,最终促进了产量的提高,为最佳的机械旱直播方式。     

播量与氮肥用量对优质小麦产量和品质的影响

试验得出,播量与施氮量不同处理组合的产量以每公顷播量105kg施纯氮225kg的小麦产量6724.95kg/hm2最高。施氮量因播量不同酌情增减,每公顷播种52.5、105及157.5kg的最大施氮量分别为270～285、210～225及195～210kg/hm2,施用氮肥对提高小麦子粒品质的作用明显,播量与小麦品质无关。     

播量与氮肥用量对优质小麦产量和品质的影响

试验得出，播量与施氮量不同处理组合的产量以每公顷播量105kg施纯氮225kg的小麦产量6724．95kg／hm^2最高。施氮量因播量不同酌情增减，每公顷播种52．5、105及157．5kg的最大施氮量分别为270．285、210—225及195～210kg／hm^2，施用氮肥对提高小麦子粒品质的作用明显，播量与小麦品质无关。     

播期对机插水稻产量构成特征的影响

为探明播期对机插水稻产量构成特征的影响,试验选用粳型超级稻武运粳24和籼粳交水稻甬优2640为材料,系统研究播期对机插稻茎蘖动态、穗部性状和籽粒灌浆动态特性的影响,阐明不同播期条件下机插稻产量及其构成特征。研究表明,播期推迟,机插稻茎蘖数拔节期显著升高、成熟期下降,成穗率明显降低,早播与晚播变化差异达显著水平(P0.05)。机插稻穗长、着粒密度、单穗粒质量、一次枝梗数、二次枝梗数、一次二次枝梗数比例、一次枝梗粒数、二次枝梗粒数、单次枝梗着粒数、一次枝梗结实率、二次枝梗结实率均随播期推迟而呈下降趋势,而一次二次枝梗总粒数比呈上升趋势,且籼粳交水稻受播期影响较大。除一次二次枝梗数比例、一次二次枝梗总粒数比和一次枝梗着粒数差异较小外,穗部构成特征其余指标均于早播、晚播间差异显著(P0.05)。随机插稻播期推迟,强、弱势粒米粒终极生长量变小,单粒质量降低,强势粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率下降,到达最大灌浆速率的时间延迟,活跃灌浆期和有效灌浆时间均延长;弱势粒的最大灌浆速率和平均灌浆速率差异较小,晚播较低,到达最大灌浆速率的时间推迟,活跃灌浆期缩短,有效灌浆时间延长。适宜早播机插水稻,群体茎蘖升降平稳,有效穗数增多,穗粒充足,穗部结构优化,结实率高,灌浆持续时间长,灌浆速率稳而高,弱势粒灌浆更充实,易实现稳产、高产。因此,苏中地区机插水稻提前至5月26日播种,抢时早栽,可实现单产突破。     

宽幅播种提高不同播期小麦产量与氮素利用率

为明确在较宽播期范围内可实现小麦高产高效稳产的播种方式及其理论基础,采用宽幅播种和常规条播2种播种方式,设计10月3日(早播)、10日(传统播期)、17日(晚播)和24日(再晚播)共4个播期处理(分别用D1、D2、D3、D4表示),研究了播种方式与播期互作对小麦产量和氮素吸收利用的影响。相对于常规条播,宽幅播种通过提高单位面积分蘖数和穗数,平均提高产量16.68%;通过提高氮素吸收效率(吸氮量/供氮量)、稳定或提高氮素利用效率(产量/吸氮量),平均提高氮素利用率(产量/供氮量)16.64%。随播期推迟,2播种方式下单位面积穗数、单穗籽粒质量分别呈降低和升高趋势,相对于D1和D2播期,宽幅条件下D3、D4播期的成熟期穗数下降比例显著低于条播,并与其单穗籽粒质量提高的比例相当,进而实现9.00 t/hm2水平的高产稳产;常规条播下晚播因穗数大幅下降导致减产,平均减产0.34 t/hm2。随播期推迟,2播种方式下氮素吸收效率和氮素利用效率分别呈降低和升高趋势,相对于D1、D2播期,宽幅条件下D3、D4播期氮素吸收效率下降的幅度与氮素利用效率提升的幅度相当,因此仍可维持较高的氮素利用率;常规条播下晚播处理氮素吸收效率下降的幅度显著高于氮素利用效率提升的幅度,进而导致氮素利用率平均降低1.01 kg/kg。相对于常规条播,小麦生产上采用宽幅播种,在高产高效的同时可实现较宽播期范围内产量和氮素利用率的稳定。     

稻茬麦旋耕撒播生育特点、栽培指标和肥水技术研究

对稻茬麦旋耕撒播的生育特点进行了具体研究,其生长发育具有营养体小、前慢后快、蘖多成穗低、粒少不轻4个特点。提出了栽培指标和邯分87-2小麦“大密度中株型偏穗重型”的高产途径。确定了K和Zn的增产作用,并分析了N、P、K、Zn配合施用促进小蘖和次生根的发生、但分蘖骤变型两极分化而不恶化群体的效应。据水分动态提出灌水技术。