玉米-大豆带状复合种植理论与技术 (PPTminimizer)

1,玉米大豆带状复合种植理论与技术,ApplicationandTheoryoftheCorn-soybeanStripMixedCroppingSystem杨文钰四川农业大学农业部西南作物生理生态与耕作重点实验室,2,主要内容,第一部分：研究背景及意义第二部分：内涵及特点第三部分：主要科学与技术问题第四部分：主要研究进展一、群体配置理论与技术二、低位作物对逆境胁迫的响应及其调控三、营养与施肥技术四、农机农艺配套技术五、病虫害发生规律及防治技术第五部分：应用推广前景第六部分：高产栽培技术,3,第一部分：研究背景,土地减少，人口增加，粮食需求呈刚性增长。近年来，我国玉米、大豆需求量不断增加，产需缺口日益加大，2玉米缺口800万吨，大豆缺口达5000多万吨。在我国玉豆主产区，受比较效益的影响，玉米面积不断扩大，大豆面积急剧下降。玉增豆减已成为我国粮食主产区一个长期存在的局面，妨碍着国家粮油安全和大豆产业健康发展，成为国家急需破解的难题。间套复种是充分利用资源、提高土地产出率的集约农业技术，是中华民族的传统瑰，是保证国家粮油安全的重要途径。,主要间套作大豆模式玉米间套大豆：全国广泛分布，面积最大，以西南、黄淮海为主甘蔗间大豆：华南和西南木薯间大豆：华南和西南烟草套大豆：西南高粱套大豆：西南马铃薯间套大豆：西北和西南幼果林间大豆：西南、西北和黄淮海茶园间大豆：西南,5,玉米大豆间作具有悠久的历史，但传统的玉米-大豆间种田间配置极不科学，玉豆行比偏大，种植密度偏低，低位作物大豆受光条件差，总产量不高，土地当量比低，经济效益差，难以实现机械化。传统的玉米-甘薯套作劳动强度大，比较效益低，水土流失严重，土壤贫瘠加剧，不利资源节约和环境友好型农业的构建。在人均耕地资源十分有限的国情条件下，创新发展玉米-大豆带状复合种植，实现玉米大豆和谐发展，既可粮食增产，又可农民增收，对发展我国现代农业、保障国家粮油安全意义十分重大。,第一部分：研究背景,6,第二部分：内涵及类型,在传统的玉米甘薯套作和玉米大豆间混作基础上，改甘薯为大豆，采用宽窄行田间布置方式，充分利用边行优势，实现玉米大豆带状间作套种，年际间交替轮作，达到适应机械化作业、作物间和谐共生的一季双收种植模式。,一、内涵,7,二、类型,玉米-大豆套作共生时间少于全生育期的一半，前作玉米收后大豆有相当长的时间为净作，能充分利用时间和空间。,玉米-大豆间作共生时间大于全生育期的一半，大豆一生受到与之共生的玉米影响，能集约利用空间。,8,五改：改等行距种植为宽窄行带状种植、改甘薯为大豆、改玉米大豆不同幅宽（行比）为相同幅宽（行比）、改稀植为密植，改人工播栽为机械直播；四减：减少物质投入、减轻劳动强度、减少水土流失、减轻环境污染；三增：增加土壤肥力、增加玉豆产量、增加农民收入；两利：利于资源节约和环境友好；一促：促进旱地农业的可持续发展，实现玉豆和谐发展。,三、玉米大豆带状复合种植的技术特点,9,第三部分：科学技术问题,探明带状复合种植内部微环境光温水等的动态规律及作物的适应机制，是科学配置复合群体的理论基础。明确带状复合种植后作物对养分的竞争与互补规律，是制定科学施肥技术的重要基础。探明复合种植各作物病虫害的发生、发展、危害规律，是制定科学防治病虫害方案、保证作物稳产的基础。探明带状复合种植如何进行田间群体配置才能既保证高位作物玉米高产，又利于低位作物大豆获得充足光照而提高产量，同时方便两个作物全程机械化作业，是间套复种需要解决的重大技术难题。,10,第四部分：主要研究进展,11,辐射强度,自然光,系统内光环境,波长(nm),一、群体配置理论与技术（一）群体配置的生态学基础,复合系统内光照强度下降、透光率减小,12,730nm,660nm,450nm,玉豆复合系统内，总光合有效辐射降低;红光:远红光的比例下降。,波长(nm),透光率（%）,复合系统上位作物的透光率,13,复合系统内温度降低，湿度升高,以净作为对照，研究了复合种植系统内温湿度的变化规律。与净作大豆相比，复合系统内大豆冠层温度降低，湿度升高。,14,1、品种配置技术,玉米株型越紧凑，群体透光率越大,采用不同玉米株型，研究对套作大豆群体透光率的影响.应用生态学,2008，19（2）：323329。,（二）群体配置技术,15,玉米株型越紧凑，大豆叶面积指数越大、光合速率越高,采用不同玉米株型研究对套作大豆光合特性的影响.作物学报，2007，33（9）：15021507,16,玉米株型越紧凑，大豆越矮，茎越粗,采用不同玉米株型，研究对套作大豆苗期形态特征的影响.四川农业大学硕士学位论文，2007。,17,玉米株型越紧凑，大豆干物质积累越多,采用不同玉米株型，研究对套作大豆开花后干物质积累的影响;作物杂志，2006，（3）：30-33。,18,紧凑型、半紧凑型玉米，有利玉豆产量产值提高,采用不同玉米株型，研究对带状复合种植群体产量和产值的影响.作物学报，2007，33（9）：15021507；四川农业大学博士学位论,2007。,19,晚熟大豆品种更适于玉米-大豆带状套作复合种植,采用不同熟性大豆品种，研究对套作大豆产量及耐荫性的影响.四川农业大学硕士学位论文，2007。,20,2、时间配置技术,大豆适当晚播，有利于全苗壮苗,采用不同大豆播期，研究对套作大豆幼苗形态特征及产量的影响.作物杂志，2008，5：5458。,21,玉米早播，利于玉豆产量和产值提高,采用不同玉米播期，研究对带状复合群体产量和产值的影响.大豆科学，2009，3：439-444。,22,3、空间配置技术,增大玉米宽行距离，有利于大豆生长及玉豆产量的提高,采用不同幅宽配比，研究对玉米、大豆产量的影响.应用生态学报，2008，19（2）：323329。,23,增加玉豆间距，利于大豆增产,采用不同玉米与大豆间距，研究玉米对大豆形态特征及产量的影响.四川农业大学硕士学位论文.2008。,24,缩小株距，保证大豆密度。大豆的适宜种植密度:913.5万株/ha,采用不同大豆种植密度，研究对套作大豆产量的影响.四川农业大学硕士学位论文,2008.,25,二、低位作物对逆境胁迫的响应及其调控,26,1.夏旱、伏旱、秋雨不利大豆生长发育,（一）带状复合种植对水分胁迫的响应,降水规律,生育时期,27,苗期干旱导致大豆出苗率、成苗率和产量降低,采用不同程度干旱胁迫，研究对大豆出苗和生长发育、产量的影响.四川农业大学硕士学位论文，2006。,28,分枝期干旱导致大豆分枝减少，产量降低,采用不同干旱胁迫，研究分枝期至开花期干旱对大豆生长发育和产量的影响.AfricanJournalofBiotechnologyAfricanJournalofAgriculturalResearch,29,后期秋雨过剩，植株旺长，荚数降低，产量下降,采用不同程度降水胁迫，研究结荚期到鼓粒期降水对大豆生长发育和产量的影响。,30,（1）筛选出苗期耐旱品种贡选1号,2、大豆抗（耐）水分胁迫技术,通过发芽试验，以发芽势、发芽率、种子萌发指数等为抗旱性指标，将现有生产用种（系）分为了高抗、中抗及敏感三种类型，代表品种分别为贡选1号、南豆12、贡秋豆05-8。,四川农业大学硕士学位论文.2008,31,（2）化控技术,烯效唑浸拌种培育壮苗，提高抗旱能力,采用烯效唑浸种，研究其对大豆苗期抗旱性的抗旱效应，中国油料学报.2009,31（04）:480-485采用不同浓度烯效唑干拌种处理大豆种子，研究烯效唑对大豆的萌发、壮苗与抗旱效应，PlantProductionScience,2010,13(4):367-374；Res.onCrops12(1):239-245(2011).,32,烯效唑喷施有效控制旺长，提高产量,采用不同浓度烯效唑于V5期与R1两个不同喷施时期，研究烯效唑对大豆的形态与产量调控效应.四川农业大学博士学位论文.2010,33,（3）推迟播期避旱，确保大豆正常生长,34,适当迟播，避开夏旱，利于大豆出苗，产量提高,采用不同播期，研究其对不同生态区套作大豆生长发育和产量的影响.四川农业大学硕士学位论文，2010。,35,（1）比叶重降低,1、大豆叶片对荫蔽胁迫的响应,在大豆净作和玉米大豆复合种植两种系统中，研究大豆与光合作用相关的叶形态、生理对荫蔽胁迫的响应.作物学报，2007，33（9）：1502-1507,（二）低位作物大豆对荫蔽胁迫的响应,36,（2）组织分化不明显，叶肉细胞间隙大,（净作）,（复合种植）,在复合种植系统中，大豆表皮细胞体积增大，角质层变薄，栅栏组织和海绵组织分化不明显，且排列不规则，细胞间隙大.作物学报，2007，33（9）：1502-1507；应用生态学报，2008，19（2）：323-329。,37,（3）叶绿素含量升高，a/b比值降低,在大豆净作和玉米大豆复合种植两种系统中，研究耐荫品种南豆12和不耐荫品种南冬抗022-2对荫蔽胁迫的响应；中国油料作物学报，2009，31（4）：474-479；作物学报，2007，33（9）：1502-1507,38,（4）最大捕光能力下降，弱光利用效率提高,中国油料作物学报，2009，31（4）：474-479,39,（5）光合速率下降,在玉豆复合种植系统内，大豆叶片固碳能力下降，无法利用胞间CO2。中国油料作物学报，2009，31（4）：474-479；作物学报，2007，33（9）：1502-1507,40,在大豆净作系统和玉米-大豆带状复合种植系统两种环境下，研究了大豆初花期茎杆对荫蔽胁迫的响应。荫蔽导致苗期大豆普遍倒伏。,2、大豆茎对荫蔽胁迫的响应,净作系统,复合系统,41,（1）抗折力下降,在大豆净作系统和玉米-大豆复合系统两种环境下，研究了3个大豆材料初花期茎杆第一节间5cm的抗折力。,42,（2）茎杆变细，节间变长，植株变高,在大豆净作系统和玉米-大豆复合系统两种环境下，研究了三个大豆材料初花期株高、节数、节间长、茎粗。,43,（3）茎杆物质量降低,在大豆净作系统和玉米-大豆复合系统两种环境下，研究了C103,D16,E19三个大豆材料初花期茎鲜重和干重。,44,（4）茎杆横切面总面积和木质部比例减少，髓部比例增加,对两种系统下大豆分枝期第3节间进行石蜡切片，显微观察测定。,45,（5）扩张蛋白活性提高,在室内模拟环境下，研究了自然光和荫蔽胁迫4天后，大豆节间扩张蛋白的活性；AsianJournalofCropScience,2011,3(1):26-34。,46,（1）耐荫抗倒品种筛选,大田试验与盆栽试验相结合，对西南区36分大豆材料进行的耐荫抗倒筛选。获得了南豆12、贡选1号两个典型的耐荫抗倒材料。,Notsensitive,sensitive,A：耐荫抗倒品种,B：不耐荫抗倒品种,3、大豆耐荫抗倒技术,47,（2）烯效唑干拌种提高大豆耐荫抗倒性,以贡选1号为材料，采用6个药剂量干拌种处理，0mg/kg(B1)、2.0mg/kg(B2)、4.0mg/kg(B3)、6.0mg/kg(B4)、8.0mg/kg(B5)、10.0mg/kg(B6)，在玉豆套作系统中，研究大豆的倒伏情况。四川农业大学硕士研究生毕业论文，2007。,48,（3）磷钾配合施用提高大豆综合抗倒指数，增强抗倒力,在同一施磷水平下，随施钾量的增加，大豆植株茎秆抗倒指数增加。在合理供磷水平（P2O5017kgha-1）下，增施钾肥有利于降低套作大豆倒伏率，但过高的供磷水平（P2O525.5kgha-1）则表现相反。四川农业大学硕士研究生毕业论文，2007。,49,三、营养与施肥技术,50,1、氮素营养,总共32页,氮转移：玉豆复合系统中，玉米转入多，转出少；玉薯复合系统中，玉米转入少，转出多。,采用15N稀释标记和15N叶片富积标记的方法研究了“小麦/玉米/大豆”和“小麦/玉米/甘薯”两种体系的氮转移规律。(中国农业科学,2009,42(9):3170-3178;四川农业大学学报,2009,27(2):167-172),51,总共32页,氮素竞争：玉薯复合系统中，玉米处于劣势；玉豆复合系统中，玉米处于优势。,采用根系分隔盆栽试验，研究了氮素竞争与补偿作用。中国农业科学,2009,42(9):3170-3178;核农学报,2009,23(2):320-326。,52,总共32页,采用多年大田定位试验，对不同种植模式的氮平衡效应进行了研究(2008-2009),茬口效应：大豆茬口利于玉米对氮的吸收,53,总共32页,根际微生态效应：玉豆复合增加了细菌群落多样性,采用根系分隔、大田试验和DGGE电泳技术，研究了不同种植模式的根际微生态效应。四川农业大学博士论文,2009;作物学报,2010,36(3):477-485),54,总共32页,采用大田试验，通过设置不施肥、施磷、施钾和磷钾配施处理研究了套作大豆的钾素吸收利用规律。(植物营养与肥料学报,2010,16(3):668-674;浙江农业浙江农业大学学报(农业与生命科学版),2011),钾吸收利用规律：大豆钾素积累遵循S型增长曲线,2、钾营养,55,总共32页,茬口效应：大豆茬口利于玉米对钾的吸收,采用多年大田定位试验，对不同种植模式的氮平衡效应进行了研究(2008-2009),56,3、大豆施肥技术,总共32页,氮肥施用技术:最佳施氮量为80Nkg/ha、底追(初花期)比4:6,多年试验,研究玉豆复合系统不同施肥方式对大豆产量的影响;作物学报,2007,33(1):107-112;四川农业大学博士学位论文,2010,57,总共32页,采用田间大田试验研究了磷肥施用量对套作大豆产量的影响。(浙江农业大学学报(农业与生命科学版),2011,待刊;四川农业大学硕士学位论文,2009),磷肥施用技术:底肥P2O5255kg/ha,58,总共32页,采用田间大田试验研究了磷肥施用量对套作大豆产量的影响。浙江农业大学学报(农业与生命科学版),2011,待刊;四川农业大学硕士学位论文,2009.,钾肥施用技术:底肥112.5K2Okg/ha,59,总共32页,钼肥:1.0g（NH4）2Mo2O7/kg拌种，增加大豆产量,采用盆栽大田试验，研究了钼肥拌种对套作大豆产量的影响。四川农业大学硕士学位论文，2010.,60,四、农机农艺配套技术,61,1、玉米行距：缩窄扩宽,缩小玉米窄行，扩大宽行，即保证玉米大豆高产，又有利于机械作业。2米开厢，窄行的行距以40cm为好。,（一）农艺研究,62,2、机播玉米深度:免耕的机播深度低于翻耕,翻耕适宜的播种深度为5厘米，而免耕以3厘米较好。,63,3、翻耕机播增产，免耕机播增效,64,1、微耕机,玉米机播,（二）动力机具筛选,根据研究确定的玉米、大豆幅宽，从现有动力机械中，筛选出微耕机械。,65,2、Mini小四轮拖拉机,鉴于微耕机动力小，耕整性能不稳定，开沟深度不够，播种质量较差等缺点，对普通小四轮拖拉机进行了缩微改造和功能完善，研制出Mini小四轮拖拉机。宽度：970mm；功率：24马力；效率：5亩/小时。,66,1、耕整地机具,条带旋耕机、地表清理机,（三）配套机具研发,条带旋耕机为侧边传动，旋耕宽度900毫米，对茬地旋耕的效果较好；作业效率为每小时5亩左右。,67,2、播种施肥机具,与Mini小四轮拖拉机配套,与微耕机配套,68,玉米大豆间作播种机具,玉米大豆套作播种机具,69,3、灌水覆膜机具,针对玉米苗期干旱，研发了灌水覆膜机，用于玉米播种后的灌水覆膜作业。特征：采用铧式犁替代圆盘犁，覆膜效果好；作业效率为50米/分钟；,4、收割机具,70,玉米收割机,小麦收割机,YSC214C型小麦联合收割机,4YB-2型玉米联合收割机,72,五、病虫害发生规律及防治技术,73,（一）复合种植系统病虫害发生规律,1、玉米大豆共有病虫害（如朱砂叶螨等）有加重趋势，非共有病虫害（如疫病、大豆蚜等）有减轻趋势。,不同种植方式对朱砂叶螨危害的影响,在净作系统中，玉米和大豆朱砂叶螨危害指数均小于复合种植系统。,不同种植方式对大豆蚜危害的影响,净作系统的大豆蚜为害指数大于复合种植系统。,74,2、大豆连年种植，病虫害有加重趋势,3、生态区域不同，大豆病虫害发生程度存在差异。,注：+轻发生，+较轻发生，+中等发生，+较重发生，+严重发生。,盆中丘陵区，如仁寿的豆杆黑潜蝇等发生较其它生态区严重；川东平行嵠谷区，如岳池的花叶病毒病为害较重；川西盆缘地区，如雅安的疫病较其它地区严重。,76,豆杆黑潜蝇发生逐年加重；花叶病毒病分布较广，有大流行的风险；疫病在各主产县均有分布，存在大发生的风险。,4、四川套作大豆的主要病虫害,豆杆黑潜蝇,花叶病毒病,疫病,77,第五部分：应用效果与前景,1、农民欢迎，推广迅速。,自2003年开展示范推广以来，9年累计推广1694.3万亩，获社会经济效益77.1亿元。,78,2、政府重视,2007年列为四川省委一号文件广泛应用的新技术；2008年2011年列为全国主推技术；2009年2011年列为四川省主推技术。2007年2011年农业部在四川召开了全国大豆间套种技术培训暨现场观摩会和南方套作大豆研究与推广工作会，四川省农业厅组织召开了大豆产业基地建设现场会、大豆机播现场暨高产创建培训会等现场观摩及技术培训会10余次。,79,四川前省委书记杜青林视察套作大豆,钟勉副省长视察玉米机播现场,80,3.专家认可,王链铮研究员在乐至县万亩大豆示范现场测产,盖钧镒院士参加全国大豆间套种技术现场观摩会,中国工程院荣廷昭、刘旭、罗锡文院士考察玉豆带状复合种植模式,中国农业大学刘巽皓教授考察玉米大豆带状复合种植模式,81,4、媒体关注,人民日报、经济日报、农民日报、科学时报、四川日报及四川电视台等多家新闻媒体进行了大量宣传报道，推动了该模式的快速应用。,82,第六部分,玉米-大豆带状复合种植高产栽培技术,83,西南玉米生产区，以及其他玉米生产区域。,一、适宜区域,84,二、技术要点,1.选品种玉米选用株型较紧凑、株高较矮（250cm以下）的早中熟玉米品种，如登海605、三峡玉3号、长玉19、川单28、神龙玉5号等。套作大豆选用耐荫、抗倒的中迟熟夏大豆品种，如贡选一号、南豆12号、特选11号和适宜当地的地方品种；间作大豆选用耐荫、抗倒的早熟夏大豆品种。,85,不同玉米株型下的大豆长势对比,选,2.5m,15,平展型,半紧凑型,紧凑型,30,1530,87,2.扩间距,采用宽窄行种植。扩大宽行距离，扩大玉米大豆的间距。玉米宽行160厘米，窄行40厘米，播大豆时，玉米宽行内种2行大豆，玉米与大豆间距60厘米。,扩,160cm,扩玉米宽行行距,传统间种,2:2间套作,扩玉米大豆间距,60cm,40cm,60cm,70cm,60cm,140cm,40cm,35cm,40cm,89,90,3.缩穴距,根据土壤肥力适当缩小窄行行距，缩小玉米、大豆穴距，达到清种的种植密度，一块地当成两块地种植。不能只以玉米或大豆占地面积设计种植密度，而是以全田面积设计。玉米亩植4000株左右，每穴留单株，穴距1518厘米；每穴留双珠，穴距为30-36厘米。西南地区套作大豆每亩60009000株，穴距1518厘米，每穴定苗2株。黄淮海等其他地区间作大豆每亩12000株以上，穴距1518厘米，每穴定苗3株。,缩,玉米密度4000株/亩、大豆密度8000株/亩,缩株距示意图,16cm,24cm,清种行株距示意图,24cm,16cm,70cm,70cm,200cm,92,4.调播期,缩短玉米与大豆生殖生长的共生时间。西南地区玉米大豆套作，玉米适当早播，播种时间为川东北和川南地区3月上中旬，川中地区3月下旬至4月上旬；大豆适当晚播，各种植区根据气象预报在雨前或雨后及时播种，播种时间为川东北和川中地区6月上旬，川南地区6上中旬。黄淮海等其他地区玉米大豆间作，根据当地玉米大豆适宜播期，玉米大豆同时播种。,调,月份,玉米适时早播，大豆适当迟播，缩短共生期,玉米,大豆,玉米,大豆,94,5.干拌种,玉米采用包衣种子。大豆在播种前选用发芽率在95%以上的种子，用烯效唑干拌种，每公斤种子用5%的烯效唑可湿性粉剂16毫克在塑料袋中来回抖动数次即可。,95,6.机点播,玉米套大豆：玉米采用机械点播，每穴单株或双株。大豆采用免耕机械直播，机播每穴3粒4粒种子。以2BYSF-2勺轮式播种施肥机为佳。玉米间大豆：采用新型的2BMZJ4玉米、大豆（2行：2行）播种机同时播种。,7.除杂草,玉米大豆间作采用播后芽前封闭除草，每亩用50%乙草胺150200毫升或90%乙草胺100120毫升混72%2,4D丁酯5070毫升，对水1520升均匀喷雾，此配方要严格掌握用药时期，在大豆拱土期施药会产生严重药害；玉米套大豆可在大豆播种前每亩用25百草枯乳油80100毫升，兑水30公斤在田间空行