冬小麦夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究植物营养学专业毕业论文

(4)通过冬小麦春季追肥试验可以看出，春季追氮对提高冬小麦产量作用显著，(4)通过冬小麦春季追肥试验可以看出，春季追氮对提高冬小麦产量作用显著，与不追氮处理相比，增产率大于10％．推荐追氮处理与农民习惯追氮处理相比，能显著降低追氮量，减氮率大于40％．综合考虑增产和节氮效果，小群体和中等群体区更适合采用土壤硝态氮测试和茎基部硝酸盐测试推荐技术进行氮肥的推荐，在大群体区则采用总茎数推荐技术更优。可见，采用合适的春季追肥技术是实现冬小麦高产高效的重要措施。(5)在2014．2015年两个年度的冬小麦．夏玉米配方肥试验中，相较于农户常规施肥技术，测土配方施肥技术的应用可以明显增加籽粒产量，提高氮肥利用效率。在冬小麦配方肥试验中，配方肥处理的平均增产率和养分增效率分别为14％和34％，该处理冬小麦的穗粒数和千粒重水平有明显提升；在夏玉米配方肥试验中，配方肥处理的平均增产率和养分增效率分别为15％和20％，该处理的夏玉米的穗数、千粒重均明显高于同年的农户习惯处理的相应指标。由此表明，测土配方施肥是大面积增产增效的重要途径。关键词：冬小麦：夏玉米；产量差；氮养分效率差；限制因素；技术途径万方数据StudyStudyonLimitingFactorsandTechnicalApproachesforIH'gh-YieldandHigh-EfficiencyofWinterWheatandSummerCornAuthor：ChelaDongdongMajor：PlantNutritionSupeTvisor：Prof．MaWenqiAbstractChinaiscurrentlythemostpopulouscountryintheworld．Inordertocopewiththegrowingpopulationpressure．increasingfoodproductionandimprovingI^esouI．ceuseefficiencyisthefirstlong-termgoalofsustainabledevelopmentofagricultureinChina．However,theproblemsofhi曲input，highconsumption，lowefficiencyandlowoutputareseriousinagriculturalproduction，andtherelatedproblemsarealsoprominentinwinterwheatandSUlTllnermaizerotationsystemintheNorthChinaplain．Therefore，analyzingtheprimarycausesofyieldgapandresourceuseefficiencygap，exploringthetechnicalmeasurestoreducedyieldgapandresourceuseefficiencygap，achievingf．oodcropshighyieldandhi911efficiencyinthelargeareaaretheimportantwaytoensurefoodsecurityandtomaintainthecoordinateddevelopmentofagricultureandenvironmentinChina．Inthispaper,basedonthedataderivedfrominvestigationonfarmers’cropproductionandcollectedfromfieldexperimentinwinterwheatandsummermaizerotationsystem，wesystematicallyresearchedtheprimarycausesofyieldgapandresourceuseefficiencygapandquantifiedthedegreeofinfluenceofthecauses．Wetriedtoproposeandveritythekeytechnologiestorealizehighyieldandhighefficiencyinlargearea．Thus，weexpecttoprovidetheguidanceforthetargetofcontinuousincreasingofgraincrops，efficientutilizationofresource，andsustainabledevelopmentofagriculture．Themainresultsandconclusionsareasfollows：1．Indifferentyears，differencesweresignificantontheannualyieldgapandPFPNgapinwinterwheatandsulnlllermaizerotationsystem．From2012to2015，theaverageyieldgapaccountedfor20％oftheaverageyieldandtheaveragePFPNgapaccountedfor75％oftheaveragePFPNinwinterwheat；Theaverageyieldgapaccountedfor22％oftheaverageyieldandtheaveragePFPNgapaccountedfor55％oftheaveragePFPr、IofSummerMaizeinfourannual．Amongthefamersinplantingofwinterwheatandsummermaizefrom2012to2015．only11．7％ofthefarmersofwinterwheatand6．7％offarmersofsummermaizecouldachievehighyieldandhighPFPN．but69．1％ofthefarmersofwinterwheatand65．9％offarmersofsummermaizewerestillinthestatusoflowyieldandlowPFPs．Itisindicatedthatmostoffarmers’yieldandPFPNwerelowerandthereategreatpotentialtoincreaseyieldandPFPN．2．Variousfactorscontributedtotheformationofwinterwheatyieldgap．andthe万方数据contributioncontributionofsoilnitratenitrogen，Olsen-P，sowingrate，sowingdateweremorethan10％．Fromthefactorcategory,thecontributionofsoilfactorsandcultivationfactorsweresignificantlyhigherthanthatoffertilizerfactorsonyieldgap．Thehighestuniversalityoflimitingfactorsonwinterwheatyieldgapwas67％fromsoilnitratenitrogen．Thehi．ghestdominanceoflimitingfactorsonwinterwheatyieldgapwas17％fromsowingrate．111elli曲estcontributiontotheformationofwinterwheatPFPNgapwas29％fromNrate．Fromthefactorcategory,thecontributionoffertilizerfactorsWasslightlyhigherthanthatofsoilfactorsandcultivationfactorsonPFPNgap．ThehighestuniversalityoflimitingfactorsonwinterwheatPFPNgapWas94％fromNrate．ThehighestdominanceoflimitingfactorsonwinterwheatPFPNgapwas57％alsofromNrate．ItCanbeinducedthatforlimitingfactorsofwheatyieldgap,thereweregreatdifferenceamongfarmersandnoprincipalonecouldbeidentified．However,nitrogenfertilizeramountisthemainfactorforPFPsgap．3．ThehighestcontributionofvariousfactorsonS1．1n'llnermaizeyieldgapWas32％fromdensitymanagement．Fromthefactorcategory,thecontributionofcultivationfactorswassignificantlyhigherthanthatofsoilfactorsandfertilizerfactorsonyieldgap．Thehi曲estuniversalityoflimitingfactorsonsummermaizeyieldgapwas90％fromdensity．ThehighestdominanceoflimitingfactorsonsurninermaizeyieldgapWaS64％alsofromdensity．ThehighestcontributionofvariousfactorsonsummermaizePFPNgapWaS34％fromNrate．Fromthefactorcategory,thecontributionoffertilizerfactorswassignificantlyhigherthanthatofcultivationfactorsandsoilfactorsonPFPNgap．nehi曲estuniversalityoflimitingfactorsonsunlinermaizePFPNgapWaS92％fromNrate．ThehighestdominanceoflimifingfactorsonsummermaizeFFPNgapwas38％alsofromNrate．TheresultsshowedthatpricipallimitingfactorsofmaizeyieldgapandPFPNgapwerelowdensityandhighNrate．4．Thefieldexperimentoftop-dressingnitrogenfertilizershowedthatnitrogenfertilizationbyspringtop—dressingcouldsignificantlyincreasethewinterwheatyield，whichyieldwasabovelO％higherthanthatofnotop—dressingnitrogentreatment．Comparedwithfarmers’practicetreatments，therecommendednitrogentreatmentscouldsignificantlyreducethenitrogenfertilizerrateoftop-dressingbymorethan40％．Consideringtheeffectsofyieldincreaseandnitrogenfertilizerreduction，thenitratenitrogenconcentrationofsoiltestandsapnitrateconcentrationtestarebettertechnologiestobeusedinNfertilizerrecommendationinsmallpopulationandmediumpopulationzone，whilethetechnologyoftotalstemnumberismoreappropriateinlargepopulationzone．Theresultsshowedthatspringtop—dressingisveryimportantcountermeasuresforrealizinghighwheatyieldandhighPFPN．5．Inthetwo-yearfieldexperimentsofformulafertilizerinwinterwheatandsummermaizerotationsystem，comparedwithfarmers’practicetreatments，theformulafertilization万方数据treatmentstreatmentssignificantlyincreasedyieldandimprovePFPN．111eyieldandPFPsoftheformulafertilizationtreatmentsincreasedrespectivelyby14％and34％inwinterwheat．thegrainnumberand1000-grainweightlevelofwhichimprovedsignificantly；111eyieldandPFPNoftheformulafertilizationtreatmentsincreasedrespectivelyby15％and20％inslimmermaize，thespikesand1000一grainweightlevelofwhichincreasedsignificantly．Itcouldbeconcludedthatformulafertilizationbaseonsoiltestingisaneffectiveapproachtorealizehighyieldandhighnutrientusee街ciency．Keywords：winterwheat，suml'flermaize，yieldgap，PFPsgap，limitingfactors，technicalapproaches万方数据目 目 录1j；I言 ．11．1研究背景 11．1．1世界和我国所面临的粮食安全问题 ．．11t1．2协调好农业与环境的关系是确保粮食安全的基础 ．．11．1_3缩减产量差和养分效率差是实现作物大面积高产高效的关键 ．．21．2国内外研究现状综述 21．2．1产量潜力和产量差的研究 21．2．2主要粮食作物的产量差现状 ．．31．2．3作物产量差的限制因素分析 一41．2．4粮食作物大面积实现高产高效的技术途径研究 ．．51．3研究目的和意义 61．4研究内容和技术路线 71．4．1研究目标 ．71．4．2研究内容 ．71．4．3技术路线 ．．82材料与方法 92．1研究区域概况 92．2农户信息调研 92．2．1调研地点和内容 ．92．2．2数据统计与分析 ．92．3农户田问信息跟踪 lO2．3．1跟踪地点及内容 102．3．2数据统计与分析方法 102．4冬小麦．夏玉米配方肥验证试验 ．1l2．4．1试验地点 1l2．4．2试验设计 1l2．4．3测试项目与方法 132．4．4数据统计与分析 132．5冬小麦氮肥追施推荐技术研究 l32．5．1试验地点 132．5．2试验设计 132．5．3测试项目与方法 142．5．4数据统计与分析 143结果与分析 153．1冬小麦一夏玉米产量、氮养分效率现状及分布特征 ．15万方数据3．1．1冬小麦．夏玉米产量和氦养分效率的分布特征 3．1．1冬小麦．夏玉米产量和氦养分效率的分布特征 ． ．153．1．2冬小麦．夏玉米产量和氮养分效率农户分类 ．．193．2冬小麦．夏玉米高产高效限制因素的定量分析 ．203．2．1冬小麦高产限制因素的定量分析 203．2．2冬小麦高效限制因素的定量分析 243．2．3夏玉米高产限制因素的定量分析 273．2．4夏玉米高效限制因素的定量分析 3l3．3冬小麦．夏玉米高产高效关键管理技术的优化与验证 ．343．3．1冬小麦追肥推荐技术的研究 343．3．2冬小麦配方肥试验的验证 ．383．3．3夏玉米配方肥试验的验证 393．4冬小麦．夏玉米高产高效技术体系的集成 ．404讨论 444．1冬小麦一夏玉米高产高效的实现途径 ．444．2不同产量、氮养分效率水平下土壤和管理因素差异 445结论 一49参考文献 ．50硕士期间发表论文 ．54作者简历 ．55致 谢 一56万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究1引言冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究1引言1．1研究背景1．1．1世界和我国所面临的粮食安全问题从世界范围看，粮食的需求总量在不断地增加，但粮食产量的增长率与粮食需求增长率的匹配尚未达到预期，未来的粮食安全形势并不乐观。据联合国粮农组织(FAO)预测N2050年，世界人口将达到9l亿，加之城市化进程加速，大约70％的人口将在集中在城市(目前该比例为49％)，收入水平将是现在的好几倍11J。为了满足将来更多、更富裕的人口对粮食的需求，根据估算，到2050年，全球粮食生产必须在2010年全球粮食总产量基础上至少增加40％才能满足全球的食物需求，而年度谷物产量需求将达到约30亿吨，其中发展中国家的需求量增长较大，同时谷物和肉的增长量分别要达到69％～93％和85％，而发展中国家的谷物净进口量将从目前的每年1．35亿吨增加到每年3亿吨12J。可见N2050年世界粮食安全问题将面临一个严峻的挑战。作为世界上最大的发展中国家，中国的粮食安全状况对世界的粮食安全有着及其重要的影响。对中国而言，N2050年若能实现人口增长与粮食需求相协调的目标，则意味全国粮食总产量的年均增长率必须达到2％左右，但目前中国的粮食产量年均增长速率仅维持在1％左右p】。中国粮食自给率已由过去的基本自给下降N20lO年的90．6％以下，低于国家粮食安全白皮书的既定标准【4J。我国的耕地面积不足世界耕地的9％，而且在耕地总面积中，中低产田的耕地面积占60％左右，有效灌溉面积约I与50％t引，同时我国却承担着全球近21％人IS!的粮食需求重任，此外由于中国是世界第一人口大国，人均粮食生产资源极其缺乏16j。可见未来我国粮食供给的压力尤为巨大，所以中国政府为了确保国家粮食安全，一直致力于农业生产的现代化发展和可持续发展，不断提高粮食的总产量水平，不断强化自身的粮食安全程度。1．1．2协调好农业与环境的关系是确保粮食安全的基础不断提高粮食总产量主要有两种途径：一是加大对未利用地的开发，扩大粮食耕种面积；二是提高单位面积粮食产量水平。根据我国长期的耕地开发利用情况来看，目前我国的土地资源开发难度日益增大，如果继续增加耕地面积则意味着需要重点开发土壤肥力贫瘠、生态环境脆弱的土地，这不仅需要大量的人力、物力的投入，而且对于生态环境稳定的破坏是不可忽略的【7。。根据联合国粮农组织(FAO)估计，N2050年，发展中国家中粮食需求增加部分的80％必须依靠增加单位面积产量和提高种植密度来获得，只有20％需要增加耕地面积【lJ。因此中国在耕地面积进一步扩增的可能性很小的情况下，我国必须依靠提高粮食单位面积产量水平来解决未来可能面对的粮食安全问题。此外，在增加粮食产量的同时不能忽略增产所带来的资源与环境的代价。在过去的60年里，我国持续提高单位面积产量，主要是依靠养分资源投入量的增加，但近年来随着我国农业生产中肥料投入量的不断攀升，不合理的肥料投入带来了许多负面影响，如生态环境污染不断加剧，高投入、高消耗的农业生产模式带来的土壤酸化、地下水污染和温室气体排放量增加万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文河北农业大学硕士学位(毕业)论文等环境问题也在日益显现阎。因此，中国要想实现维持国内粮食安全水平，农业可持续发展的目标，必须协调好农业生产和环境保护之间的关系。1．1．3缩减产量差和养分效率差是实现作物大面积高产高效的关键华北平原是我国重要的粮食生产基地，同时也是中国三大粮食主产区之一，由于其特殊的地理位置，所以其对于国家未来的粮食安全起着无可替代的作用。华北平原种植模式主要为冬小麦和夏玉米，二者的播种面积和产量均分别占全国总播种面积和总产量的50％和30％pA_tzpJ，华北平原的粮食生产对于保证国家粮食安全、维持我国95％的高水平粮食自给率具有重要的战略意义和现实意义。在华北区域种植规模主要以小农户为主，由于农户习惯粗放式管理，施肥管理缺乏科学指导，不仅造成了养分资源的浪费，粮食产量水平也显著低于试验田水平【luj。以三大粮食作物(小麦、玉米、水稻)为例，在科学家的试验条件下，经过合理的养分资源综合管理技术，单位面积产量已有了大幅地提升，但在农民的生产实际中，三大粮食作物的产量分别仅为试验田的最高产量水平的79．5％、62．0％和52．8％【¨】，而且中国粮食生产模式仍然处于高投入、高消耗、低效益、低产出的粗放式增长方式。另外由于同一区域不同地区间农户还面临着土壤条件、基础设施(灌概设施、机械、交通、信息)、农业投资(物资供应、技术传播、市场控制)、政策体制等多方面的差异，造成了大部分作物产量、养分效率差异显著，甚至同一地区不同田块间的产量、养分效率差异也十分显著【】舶。在这样的背景下，消除粮食作物产量差、养分效率差是实现粮食作物大面积高产高效的关键。1．2国内外研究现状综述1．2．1产量潜力和产量差的研究产量潜力，即在单位面积土地上，一个特定品种在水分、养分等条件达到最优情况下，并且不受病虫草害的限制的条件下，该作物可获得的最高产量【1引。不同地区的产量潜力主要取决于作物的遗传特性和当地的环境条件(二氧化碳浓度、太阳辐射和温度)11，之后又有学者将作物潜力产量定义为最适条件(不受到各种生物和非生物胁迫的影响)下作物的最大光温产量ll引。目前用来定量产量潜力的方法主要有三种：作物模型模拟、试验田最高产量和农户最高产量。在目前许多研究中常用作物产量模型来模拟作物的产量潜力。通常在采用作物模型之前，由于研究尺度的差异，需要根据当地的气候和土壤条件对模型参数进行校对修正Il。在模拟过程中通过选择相应作物的生长发育模型，结合所研究区域的多年气象统计资料以及常年的作物栽培技术措施和肥料养分管理措施等，通过模拟作物的生育期内生理代谢过程，来估算不同尺度下相应作物的产量潜力I】”。由于该产量假设是在水分和肥料养分供应合理充足，并且不受病、虫、草害胁迫条件下获得的，因此产量的高低主要取决于研究区域的太阳辐射强度、温度和作物品种自身的遗传特性等冈素，所以经过模型模拟的潜力产量最高Il引。但是由丁光、温资源的空间差异，以及气象数据的样本量、覆盖面积、年限跨度等都会对模拟结果产生不确定性影响；同时，作物品种信息、田间管理技术的差异性，这些都会造成模拟结果之间变异较人11。2万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究试验田最高产量是定量化产量潜力的一种常用的本地化方法。在试验田中，农业科学家通过冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究试验田最高产量是定量化产量潜力的一种常用的本地化方法。在试验田中，农业科学家通过对农户现有的栽培管理和养分管理措施进行优化，在无物理的、生物的或经济学的障碍下最优栽培管理措施下所达到的最高产量，因此它的可操作性更强，更具有普遍性。由于试验田产量的获得并未考虑光温条件的影响，并且在实验中存在一些不可控因素的影响，该产量一般要低于模型模拟的产量。试验田产量的获得主要依靠对栽培和养分管理措施进行优化，这对于管理技术的本地化推广具有重要意义【憎j。但在同一区域光温资源统一的条件下，由于土壤条件、农业投入差异、技术和管理差异，所能获得的试验田最高产量也不相同。农户最高产1201也常常被用来定量当地作物的产量潜力，是指在现有农户栽培管理水平下，可以获得的最高产量。即假设农户不考虑各种市场因素及政策条件下，将现有养分和栽培管理技术应用到最佳所获得的产量。它代表了这一地区目前的农户可获得的最高产量水平，该产量理论上接近试验田最高产量，由于未考虑作物生长与光温条件的协调，所以该产量会低于模拟潜力产量。而且由于考虑到农户在种植过程中会忽视养分投入水平和环境的承载能力，高产纪录的获得不具有普遍性和规律性，同时在数据采集过程中受到采集年份和数据量的影响较大，所以该产量在反映地区整体最高产代表性上具有一定局限性。产量差的研究是揭示地区增产潜力的基础，以及区域各种限制因子(自然因素、技术因素、经济因素)对产量提高的限制作用的大小Il7。。同时产量差的研究有助于确定研究区域应该优先改变或者优化的技术措施。产量差最早是在1977年由Gomez提出的一个关于产量的新的概念，他首先定义了潜力产量，并将产量差主要划分为两类，一类是指地块的潜力产量与科学家实验田的产量之间的差距，这个差距是由于地块与环境、技术不匹配所引起的；第二类产量差是指田块的潜力产量与农民管理田块所获得的实际产量之间的差距，这个差距是由于农民传统管理技术和生物限制因素所引起的【2¨。1981年deDatta为了便于实际应用，他将产量差进行重新定义为农民实际收获的作物产量与试验站获得产量之间的差距，并将导致产量差距的因子称为产量限制因子1221。若以农户实际产量为基础(即指一定区域内农户实际产量的平均状况，反映了在当地气候条件、土壤、品种以及农民实际栽培管理措施下获得的产量)，则农户的实际产量与三种潜力产量会产生三种产量差：作物模型模拟的产量与实际产量之间的产量差YGM，试验田最高产量与实际产量之间的产量差YGE，农民最高产量与实际产量之间的产量差YGF[231。国际上对产量差的研究已有较多年限，在理论和方法上相对系统化、成熟化，但在我国有关产量差研究报道还较少。林毅夫【241等根据中国的实际条件，将三个产量差水平及消除方法进行解析为：一级产量差是通过农业科研人员提升作物的生物技术潜力来缩减的在理想条件下试验田的最高产量与未知上限的可能单产潜力之间的差距；二级产量差是通过加强综合生产能力来消除品种差异和环境影响来缩减的理想条件下大田品种的可能单产与理想实验条件下实验田的最高单产之间的差距；三级产量差是通过加大技术和物质投入来缩减的实际条件下的大田单产与理想条件下的大田品种的可能单产之间的差距。1．2．2主要粮食作物的产量差现状产量差在世界范围内主要粮食作物上，“泛存在。产量差的研究主要集中在3个尺度，即全球或国家尺度、区域尺度和田块尺度。针对全球尺度产量差的研究，主要利用作物模型[25】、生产函3万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文数浏26】等进行估算，分析世界范围内产量差的时空变异，对全球未来粮食发展起规划指导意义，河北农业大学硕士学位(毕业)论文数浏26】等进行估算，分析世界范围内产量差的时空变异，对全球未来粮食发展起规划指导意义，主要研究对象为产量差YGM；区域尺度产量差田】的分析，主要借助作物模型、试验田和农户调查数据，探索区域范围内产量差的限制因素的普遍性和主导性，以产量差YGM和YGE为主；田块尺度则主要借助试验田数据，重点探讨产量差的土壤因素和管理因素方面的主要限制因子，以产量差YGE为主。当前产量差的研究[28-291主要针对小麦、玉米、水稻等主要粮食作物居多。Ncumann[26]等利用随机前沿生产函数的分析结果显示，全球小麦、水稻和玉米的平均产量差分别等于实际产量的43％、47％和60％，农户产量分别实现了产量潜力的68％、69％和62％。而根据刘保花puJ等研究发现，当前全世界小麦、水稻、玉米的平均产量潜力分别为6．7t／hm2、8．1t／hm2、11．2t／hm2， 平均产量差分别为2．6t／lm2、3．6t／hlll2、3．6咖血2，农户产量分别实现了产量潜力的60％、60％、53％。可以看出，不同学者有关产量差的研究结果存在着差异。在世界各国中，欧洲和美国等发达国家农户实现产量潜力水平较高，德国小麦实现了产量潜力的80％，美国雨养地区玉米产量实现了潜力产量的73％，灌概区实现T77％的潜力产量【3ll；而发展中国家农户实现产量潜力水平较低，印度小麦产量实现了产量潜力的57％132】。巴西玉米产量实现了潜力产量的55％．在我国三大粮食作物当中，水稻的潜力产量实现水平较高，达到了82％，而小麦和玉米实现水平较低，华北平原小麦产量也只实现了产量潜力的56％{331。而在王涛【34】等研究中指出，华北平原小麦产量差大致在潜在产量的16％～54％．在一些水肥管理水平较高的地区，其实际产量已超过潜在产量的80％，但在我国黄土高原区，因水分的限制，小麦实际产量还处于较低水平口引。全国玉米平均产量实现了潜力产量水平的48％，未来中国玉米产量还有较大的提升空间11。1．2．3作物产量差的限制因素分析通过对作物产量差的深入研究，我们不仅可以解析作物产量差的形成原因，并对作物产量的提升空间进行量化，还可以找出限制作物产量潜力发挥的主要因素，同时量化气候、土壤、水分等自然因素和社会经济、技术等非自然因素对作物产量差的贡献。从世界范围来看，光温条件的限制、水分资源的限制以及农业栽培管理技术的限制等几方面是造成农户产量差的主要因素。(Nature))杂志上的一项研究，通过利用世界上主要农作物的产量数据及肥料养分投入量数据，对全球主要作物的增产空间进行模拟预测，研究发现，在水分和养分资源相对丰富的地区，通过对这些地区的水、肥资源进行合理地优化调控管理，相应农作物的产量的水平最高可提升70％。结果同时还指出，在其他养分和水分资源相对匮乏地区，该地区作物产量主要受水、肥资源的制约，模拟假设在增加该地区30％N、27％P205、54％K20等养分供应量以及增加25％的土地浇灌面积等条件下，结合养分、水分优化调控，农户实际产量和可获得最高产量之间的产量差可以得到人火缩减p“。在我国造成作物产量差的因素有多种，主要包括气象因素、田间管理因素、土壤因素及水肥管理因素等。这些因素一般直接作用于作物产量，其中气象因素是造成同一作物区域农户产量差异和年度产量差的重要因素。而气象因素中的极端气象条件是直接制约着我国粮食的连年持续增产，保守估计，每年度因极端天气所造成的粮食损失量，平均占粮食总损失量的三分之二之多p“。其次是田间栽培管理，其中病、虫、草害，每年直接造成我国粮食产量损失量超过10％[38]o4万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究而在栽培管理技术方面，美国通过依靠先进的田间栽培技术对玉米进行规模化种植，其玉米平均冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究而在栽培管理技术方面，美国通过依靠先进的田间栽培技术对玉米进行规模化种植，其玉米平均产量高达11．7t／hm2。然而，相比于美国中国的玉米平均产量近有7．9t／b脚2。中国玉米的产量水平之所以与美国玉米产量水平差距如此之大，很重要的一点原因就是由于中国玉米生产管理技术的落后所致【311。第三是水肥的管理及土壤因素。在一些水资源匮乏地区，水分供应不足是造成作物产量差的主要因素。Rockstr6m等通过对世界上半干旱地区的玉米产量差进行分析发现，这些地区共同的特点是降雨量偏小，同时玉米对水分的利用效率低，这些问题所造成的玉米减产量约占到当地玉米潜力产量的10％13巩。而在我国华北区域同样面临着水资源缺乏的问题，而且由于水分的供应不足直接限制着华北区域粮食产量的提升空间【40】。另外也有研究发现，在玉米生产过程中，当年降水量不足500nlln时，水分的不足是造成玉米产量差的主要原因；但当降水量达到500～700mm时，降水的时间分布会对玉米产量造成影响，但降水量基本满足了玉米生长的水分需求；若年降水量超过700mill，则水分不会阻碍当地玉米产量的提高】。在肥料供应方面，在我国南方部分地区，由于常年降水量较大，土壤中磷、钾等养分含量较低，而农业生产中旋肥量偏低，肥料的供应不足成为该地区作物产量提升的主要限制因素【42】。在土壤性状方面，有研究表明在冬小麦一夏玉米轮作系统中，土壤有机质及速效磷含量对冬小麦产量形成的影响最大，当土壤有机质及速效磷含量维持在较高水平时，冬小麦获得高产的几率较高【43】；土壤全氮和速效钾含量对夏玉米产量的影响较大；但土壤速效磷和有机质含量对玉米产量影响不明显[441。农民作为农业生产劳动的直接参与者和决策者，农民自身的农业技术管理水平、受教育程度、以及农民所处的社会经济、国家政策环境等非自然因素同样是造成作物产量差的重要因素【111。因此在缩小农户间粮食作物产量差的研究中，还应该以满足农民实际生产需求为重点，研究对象应从科学试验方面积极向农民实际生产方面转变，加强非自然因素对产量差形成的影响研列451，提高研究成果向实际应用方面的转变效率，充分发挥科研成果的实际应用价值，为粮食作物的大面积持续增产提供理论和技术指导。1．2．4粮食作物大面积实现高产高效的技术途径研究养分资源又称作植物养分资源，主要包括土壤养分、肥料养分和土壤之外的环境养分三部分14”。在我国农业生产中，农民可以直接参与肥料养分的施用管理，肥料养分资源的高效利用，不仅可以降低农民的农业投入，间接增加了农民的经济效益，从而影响到我国农业的经济效益状况，所以提高资源利用效率是我国砸对有限的农业资源，走资源高效、节约，可持续发展农业的唯一之路【4“。化肥养分资源是作物实现高产的基础，无论是中国还是世界上，粮食作物中产量增加部分的50％要归功于肥料的施用}4引。其他研究也表明，化肥的施用对丁．中国的粮食单位面积产量增长的贡献率达到近60％，对提高我国粮食总产量的贡献率也已超过30％[49】。可见，化肥养分资源为中国实现粮食增产作出了巨大贡献。但随着近年来，我国肥料产能过剩以及农业生产技术水平普遍偏低等冈素的影响，我国农业生产出现了诸多问题：化肥养分的投入水平逐渐攀升，部分作物投入量已经远远超出作物本身的需求量，但随着施肥量的增加作物增产并不显著，同时还造成了养分在土壤中大量累积；同一作物在不同地区间、甚至在同一地区不同农户田块间，肥料中氮磷钾的投入比例存在较大差异，养分资源浪费现象严重；农业生产过程中，过多依赖化学肥料养5万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文河北农业大学硕士学位(毕业)论文分资源的投入，忽略了土壤养分的供应，动物粪便、动植物残体等有机养分的投入以及大气沉降和水资源中养分的贡献，进而大大降低了化学肥料中养分的增产效果，造成了养分资源利用效率的显著降低。2008年张福锁poj等通过对五年来在全国粮食主产区进行的l333个田间试验进行总结发现，目前田间管理水平下中国小麦和玉米的氮肥农学效率分别为8．0kg／kg和9．8kg／kg，氮肥利用率分别为28．2％和26．1％，与国际发达国家相比，差距明显。在王激清plJ的研究中指出，从1980年到2008年我国主要粮食作物的单位面积化学肥料施用量显著提高，从65kg／hm2攀升至274kg／hm2；而主要作物的化肥偏生产力则显著降低，从42kg／kg降至17kg／kg。如何改变我国目前养分资源利用状况，实现粮食作物总产量不断增加，养分资源的利用效率逐渐提升的农业可持续发展目标，需要对以下几方面的工作进行深入研究：(1)高产高效作物品种的分子机理研究及其实现的理论和技术调控机制，着重研究作物在合理养分供应环境下实现作物高产和养分资源高效利用的分子调控机理：(2)作物实现高产、养分资源高效利用的根际生物学机制及其调控机理，重点研究作物根际对根层养分的响应和活化机制，研究根际养分浓度与作物根系和地上部生长发育的关系，充分发掘作物的生物学潜力：(3)研究作物一植物、环境系统养分之间的交换机制，协同作物高产、养分高效与环境保护三者之间的关系阻I。中国农业实现高产高效道路的可能性有多大?Chela[531等通过总结2009～2012年全国范围内153个试验站的试验结果发现，在目前我国气候、土壤等环境因素条件下，通过利用养分资源综合管理技术对土壤．作物系统进行优化管理，发现在不提高当前施氮水平的情况下，小麦产量从7．2讹m2可以增至8．9t／hm2，玉米从10．5t／lma2可以增至14．2讹m2，增幅分别为23．6％、35．2％；小麦和玉米的PFPN分别为41kg／kg～“kg／kg和56kg／kg～59kg／kg，分别都在农户习惯的1．5倍之上。这说明农业生产大面积高产高效在中国是可以实现的。另外有研究发现，我国主要粮食作物品种的高产潜力尚未完全发挥。当前不同地区的主要粮食作物的平均产量水平存在较大差异，因此，通过优化和改进落后的作物田问管理技术措施，大面积实现产量水平的持续提高是完全有可能的【541。其次我国的粮食生产的资源效率还有很大的提升空间。与世界上一些发达国家农业生产情况相比，我国农业生产过程中水、肥资源投入量高，相反作物产量水平却不高。因此在我国火面积实现作物高产的同时，提高养分资源利用效率的潜力很大。另有研究发现，农户的行为特征同样是制约火面积实现粮食作物高产高效的限制因素之一，考虑到中国当代农民农业生产素质普遍不高的情况下，应更多关注在粮食生产过程中国家政策和农业经济形势等因素对农民农业种植积极性的影响，同时研究农户种植决策行为在大面积实现作物生产高产高效过程中所发挥的间接作用，因此在研究气候、土壤和田问管理等直接影响产量的因素的同时，还需要结合各种对农民种植决策行为产生直接影响的社会政策和经济因素进行综合分析归引。综上所述，通过广泛推动养分资源综合管理技术在农业生产管理中的应用，中国农业一定能实现粮食作物的大面积高产高效的目标。1．3研究目的和意义目前在华北区域冬小麦一夏玉米生产体系中，高投入、高消耗、低效益、低产出等问题十分突出，从而严重制约着我国粮食安全、资源高效利用、农业可持续发展等目标的实现。因此通过系统地研究冬小麦．夏玉米体系作物产量差、氮养分效率差形成的主要因素并定量其影响程度，阐明6万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究造成作物产量差、氮养分效率差的主要限制因素，提出与生产实践相匹配的作物高产高效调控技术途径。同时进行实地跟踪和实地试验研究，对实现作物高产高效的可能技术途径和措施进行验证，最终实现缩小农户地块之间的产量差、氮养分效率差的目的，从而对该区域大面积实现粮食作物持续增产、养分资源高效利用、农业可持续发展等目标起到指导作用。1．4研究内容和技术路线1．4．1研究目标(1)明确实现冬小麦．夏玉米大面积高产高效的主要限制因素并定量其影响程度。(2)提出并验证冬小麦．夏玉米大面积高产高效的技术调控途径。(3)集成冬小麦．夏玉米大面积高产高效的管理技术体系，为提高区域粮食总产量提供理论技术支撑。1．4．2研究内容以河北省冬小麦一夏玉米生产体系为重点，通过对徐水县农户多年粮食作物生产管理过程和土壤信息进行跟踪记录，结合田间试验结果，文献资料，进行以下研究：(1)冬小麦．夏玉米产量、氮养分效率现状及分布特征研究通过对徐水县农户冬小麦．夏玉米生产过程中的肥料投入状况和产量水平调研跟踪，分析该地区冬小麦．夏玉米产量、氮养分效率现状及分布特征。(2)冬小麦．夏玉米高产高效限制因素的定量分析。通过对固定农户的基本信息的调研以及跟踪冬小麦．夏玉米种植管理环节信息，测定农户地块土壤养分含量，测定收获期产量及产量构成，运用作物产量差的理论和方法对该研究区域冬小麦．夏玉米实现高产高效的主要限制因素进行定量分析。(3)冬小麦一夏玉米大面积高产高效的管理技术体系优化与验证针对该区域造成冬小麦．夏玉米产量差和氮养分效率差主要限制因素，提出可能的技术调控途径，并通过田间试验进行指标校验与优化。7万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文1．4．3技术路线河北农业大学硕士学位(毕业)论文1．4．3技术路线定点田块跟踪监测 I 农户专题调研反馈优化高产高效限制因素分析上高产高效技术调控途径2+X田间验证试验(x=冬小麦一夏玉米配方肥试验；冬小麦追肥试验)上冬小麦夏玉米体系高产高效技术体系的集成图I技术路线图Fig．1Graphoftechnology万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究2材料与方法冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究2材料与方法2．1研究区域概况徐水县位于太行山东麓，河北省中部，属保定市管辖。地属山前平原区，海拔8m，土壤为潮褐土。年均日照时数2768h，历年平均气温11．9℃。全年≥O℃积温4705℃，>10℃有效积温4279℃。年均无霜期185天，终霜期平均为4月14日，初霜期平均为lO月16日。年均降水量537mm，年平均蒸发量1701mm左右，多集中于6～9月份，降水年际变化大，季节间分布不均。2．2农户信息调研2．2．1调研地点和内容2013生Iz3月和12月分别在河北省保定市徐水县地区开展农户调研，调研方法采用等间距随机抽样调研，涉及3个乡镇5个行政村207个农户，具体调研乡镇和行政村见表1，有效问卷207份。主要调研内容包括：a．农户家庭的基本状况。包括家庭主要成员构成、成员年龄、受教育年限、家庭年农业收入和非农业收入情况、农业土地经营状况；b．农户2012～2013年冬小麦．夏玉米生产情况。包括作物播种面积、品种、播量、肥料投入情况、灌溉次数、喷药次数、作物收获产量及秸秆处理方式等；c．农户对作物高产高效管理技术的认知情况。包括农户土地规模化的意愿、测土配方施肥技术的认知、关键技术的接受度、基础肥料知识的考查等。表l河北省保定市徐水县进行调研和跟踪的乡、村名称TablelThenameoftownshipandvillageinXushuiCOUBty，baodingcityofHebeiprovinceinvestigation2．2．2数据统计与分析农户调研中的主要粮食作物的产量数据采用问卷中调研到的单位面积产量数据，施肥量数据采用问卷中调查到的单位面积施肥量折纯后的肥料养分数据。氨养分效率指标采用氮肥偏生产力(PFPN)来表征，具体公式如下：氮肥偏生产力(PFPN)=Y／Fs。其中，Y为粮食作物产量，单位kg／hm2：FN为氮肥施用量，9万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文河北农业大学硕士学位(毕业)论文单位kg／hm2。高产高效标准制定：在平均产量和效率的基础上，以增产增效15％为目标，获得高产高效标准。所有数据处理均采用Excel2007，SPSS19．0等软件进行方差分析和统计分析。2．3农户田间信息跟踪2．3．1跟踪地点及内容2013年9月至2015年10月在河北省保定市徐水县沿公村，依托“中国农业科技小院一徐水科技小院”采取问卷调研和田间记录跟踪的方法，按照村级地块分布随机选取农户地块，进行冬小麦一夏玉米生产情况跟踪，具体跟踪乡镇和行政村见表1。2013年9月在该村随机选取45户农户地块，对农户基本信息进行问卷调查，并对下季冬小麦．夏玉米种植生长情况进行跟踪记录和测试调查。跟踪记录内容包括地块位置及土壤类型；作物的播种品种、播期、播量、播种方式、整地方式；肥料的种类、品牌、配方、旌肥量、施肥时期、施肥方式；作物的灌水次数、灌水时期、灌水量、灌水方式及作物的喷药种次、喷药时期等。测试调查的内容包括作物播前和收获期对土壤有机质、全氮、硝态氮、有效磷、有效钾等养分含量的测定，调查记录作物每个生育期的群体动态，并在收获期进行实地测产，统计穗数、穗粒数、千粒重等产量构成因素。2014年10月开始第二年两季作物的田问信息跟踪记录，具体操作过程按照2013年的操作标准进行。2．3．2数据统计与分析方法本研究通过引进边界线的研究方法来解析产量差的限制因素。很多学者[56-58]认为，边界线分析方法是用来研究单一产量限制因素与产量差之间关系的一个可靠工具。边界线分析方法最初是由韦伯【59】在1972年提出，主要用来记录和模拟生物实验中，测试样本的最佳效果值与独立变量之间的关系(Y=F(X))。每个因素不同水平时都会对应一个最佳的效果值，因此存在多对独立变量(X)和相关的最佳因变量(Y)，用来模拟描述最高的因变量(Y)的线被定义为该系列的独立变量(x)的边界线。假定在考虑到大量数据时，边界上的点和线是反映两个变量之间最佳时的关系，而其他变量的潜在影响可以被认为是最小的。而位于边界线下面的数据点的效果低于边界线，可以归因于测定误差或者其他因素的影响。在本研究中，通过利用边界线来分析研究区域内不同因素与冬小麦．夏玉米产量和养分效率之间的关系，并定量不同因素对产量差的贡献程度。这些因素包括土壤因素(土壤有机质、全氮、硝态氮、有效磷和有效钾等)、施肥因素(施氮量、施磷量和施钾量)以及管理因素(播期、播量、密度、灌水和喷药等)。具体如图2所示，图中散点为农户实际产量(YF)，模拟的曲线表示在现有农户栽培管理水平下，不同施N量时农民可获得的最高产量(YM)的集合，直线表示调查农户中获得的最高产量(Y。。)。则农户的产量差，即YG=Y。x-YF=YGI+YG2，其中YGI=Y。。·YM，即为中施氮量对产量差的贡献量，而YGl_YM—YF，即除了施氮量外其他因素对产量差的贡献。为了便于比较不同因素对产量差的贡献，运用以下公式对产量差进行定量化分析：10万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究因素贡献量(YGl)=YM—YF：因素贡献率(％)=YGl／Yc。农户信息跟踪中的主要粮食作物的产量数据为作物收获时产量实地测定数据，施肥量数据采用跟踪过程中记录的单位面积施肥量折纯后的肥料养分数据。养分利用效率指标采用氮肥偏生产力(PUPN)来表征，具体公式同2．2．2．2。所有数据处理均采用Excel2007，SPSS19．0等软件进行方差分析和统计分析。霏鹱ii施氨量(kg腑舻)图2作物产量与施氮量之间的关系Fig．2RelationshipbetweencropyieldandN2．4冬小麦．夏玉米配方肥验证试验2．4．1试验地点冬小麦一夏玉米配方肥验证试验于2013年lO月至2015年10月在河北省保定市徐水区沿公村进行，土壤为壤质潮褐土。2．4．2试验设计参照2013年9月调研结果，随机选取15户具有施肥代表性农户进行冬小麦．夏玉米配方肥验证试验，通过产量和氮养分效率等指标的对比，来验证测土配方施肥技术的技术效果。试验布置为冬小麦．夏玉米两年四季测士配方同田对比试验，每季试验户均固定，共计15户。每个试验户设2个处理，分别为配方肥处理和农户习惯处理，小区面积60m2，共设3次重复。配方肥处理的施肥量确定原则：冬小麦、夏玉米分别以9000kg／hm2、10500kg／hm2为目标产量，结合播前土壤硝态氮、有效磷及有效钾的测试结果，进行施肥推荐，推荐肥料为示范田大面积推广应用的配方肥。农户习惯处理的施肥量则根据每个农户去年施肥情况进行布置。冬小麦、夏玉米的具体施肥情况分别见表2、表3。万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文表2冬小麦配方肥验证试验施肥情况河北农业大学硕士学位(毕业)论文表2冬小麦配方肥验证试验施肥情况!!垒!!!!!!!型!!堡垒竺21i婴竺!!!塑!!ij曼幽2竺翌堡!璺塑!竖塑宝苎配方肥处理Formulafertilizertreatment 农户习惯处理Farmerstreatment编号 施用量 旖用量 施用量 施用量N N N NI<20 心Os K2P205Number Rate Rate‘。。 Rate Rate(％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2) (％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2)1 18 22 7 675 46．4 190 15 20 10 600 46．4 3002 8 7 5 46．4 255 15 20 5 638 46．4 3753 8 7 5 4 5 0 450 25 6004 8 7 5 4 O O 375 46．4 3005 8 7 O 4 5 O 525 46．4 4506 8 7 O 4 2 750 25 6007 8 7 5 4 5 600 46．4 4888 8 7 O 4 5 675 46．4 4509 8 7 5 4 4 638 46．4 3758 7 5 4 5 5¨5”5 750 25 6008 7 5 4 5 5 675 46．4 4508 7 O 4 5 5 675 46．4 450m¨挖B 8 7 O 4 2 拍拍拍艿b勉搭巧鸵砣％ O 450 46．4 375H 8 砣控鸵控丝鸵砣控忿勉丝丝勉 7 锻锻以砌砌以砌卵盯卯∞∞0 扼铂轭％％硒％拍拍拍舶拍4 巧：至嚣笛巧勰鸵巧巧丝巧笛2 掩硌他b”博：2博他掩悸H 20 10 600 25 60015 18 22 7 675 46．4 190 15 20 10 600 25 600表3夏玉米配方肥验证试验施肥情况Table3Thefertilizationofformulafertilizerexperimentsinmaize配方肥处理Formulafertilizertreatment 农户习惯处理Farmerstreatment编号 施用量 施用量 施用量 施用量N P205 K20 N N P，o，os K，NNumbeo Rate Rate Rate Rate(％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2) (％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2)1 26 10 12 600 46．4 105 28 8 8 7502 26 10 12 600 46．4 150 26 12 8 750 46．4 2253 O O 4 m m O4 m O 4 m O5 5 4 b O 4 3006 5 4 m m”m O 扼扼4 2507 m旧m 5 4 m O8 m 5 4 O 帖4 2509 m O 4 m拍0 5O 4 m 0坦m O0 4 m Om旧m 5 4 5 4 300m¨佗B m 他佗佗他佗他佗坦坦￡!坦 砌砌记铊驼钇∞∞∞铊观5 扼扼扼轭％铂拍拍铂铂％4 ∞帖如∞如如∞卯如如卯 勰勰”笛拍体船笛巧丛：2 0¨ m他” 阳阳"""∞盯""卵盯5 ％％4 225H ；昌弱拍拍拍拍撕拍拍；号弱拍 10 12 525 46．4 150 28 10 10 67515 26 10 12 600 46．4 105 28 10 8 60012万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究2．4．3测试项目与方法分别于冬小麦、夏玉米播前采集O～90cm土壤样品(分O～30啪，30～60Clll，60～90cm三层)测定土壤硝态氮含量，其中0～30cln土壤样品测定有机质、全氮、有效磷、有效钾含量等。冬小麦返青期、夏玉米拔节期采集O～30cm土壤样品测定土壤硝态氮含量。土壤硝态氮的测试采用氯化钾浸提-紫外分光光度计法；有机质采用重铬酸钾j硫酸容量法；全氨采用半微量凯氏定氮法；有效磷采用钼锑抗比色法：有效钾含量采用乙酸铵浸提．火焰光度计法。冬小麦分别于苗期、分蘖期、拔节期、收获期进行总茎数调查。收获期所有小区均取3个样方测定产量，样方面积为2mz。同时每个小区随机选取有代表性的3个lm双行，统计穗数、穗粒数、千粒重等。夏玉米分别在苗期、拔节期进行密度调查。收获期所有小区均取5m六行，共计18m2进行测产，同对记录小区内总穗数、双穗数和空杆数，并从中随机选取有代表性的3个10穗测定穗长、穗粗、穗粒数、千粒重等。2．4．4数据统计与分析配方肥增产率=(配方肥处理籽粒产量一农户习惯处理籽粒产量)／农户习惯处理籽粒产量×100％：配方肥增效率=(配方肥处理氮肥偏生产力一农民习惯处理氮肥偏生产力)／农民习惯处理氮肥偏生产力×100％；所有数据处理均采用Excel2007，SPSS19。0等软件进行方差分析和统计分析。2．5冬小麦氮肥追施推荐技术研究2．5．1试验地点试验于2014年10月至2015年6月在河北省保定市徐水区沿公村进行。当地冬小麦主要种植品种为石新733，土壤为壤质潮褐土。2．5．2试验设计自2015年3月20日起，对该村冬小麦施肥状况和返青期群体数量进行调查，并随机选取45个地块，根据冬小麦群体数量，对冬小麦返青期苗情进行分类，其中大群体(总茎数<l050万株／hm2)、中等群体(总茎数1050万～l350万株／hm2)、小群体(总茎数>13500万株胁2)的田块均不少于10块，进行冬小麦春季追肥试验。每个地块选择6个畦(40～50m2)作为试验小区，其中1个小区作为对照区，不追箍氮肥；4个小区作为技术推荐区。以8250kg／hrn2为目标产量分别采用四种推荐技术来确定追氮量(见表4)：剩余1个小区作为农户习惯追氮区，按每户农民的实际追氮量进行追肥。所有小区随机排列。冬小麦成熟期，45户农田的所有小区均取3个样方测定产量及产量构成，样方面积为213万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文表4不同测试指标的追氮量推荐标准f洲】河北农业大学硕士学位(毕业)论文表4不同测试指标的追氮量推荐标准f洲】Table4Therecommendedstandardoftop-dressingNbaseddifferenttestindex【60’64】2．5．3测试项目与方法在冬小麦的返青期调查群体数量(即总茎数)，采集植物样品测定SPAD值、茎基部硝酸盐浓度、采集0--90锄土壤样品(分O～30clll，30～60啪，60～90Gin三层)测定土壤硝态氮含量。其中总茎数调查方法是在田间随机选取lm双行样段，每个块地选取6个样段，统计群体数量；植株SPAD值采用SPAD．502叶绿素仪，在田间6点随机抽取30株冬小麦测定完全展开叶的SPAD读数，计算平均值；茎基部硝酸盐浓度测定采用反射仪(ReflectMeter，MerckCo．)在田间多点随机采取30株小麦，剥去外皮，露出主茎，以剪刀剪取茎基部1～2Gin样段，以榨汁钳榨汁，适当稀释后以反射仪测试硝酸盐浓度；土壤硝态氮的测试采用2mol／LKCI浸提，751型紫外分光光度计测定。2．5．4数据统计与分析增产率=(追氮处理籽粒产量一不追氮处理籽粒产量)／不追氮处理籽粒产量×100％：减氮率=(技术推荐处理追氦量一农民习惯处理追氮量)／农民习惯处理追氮量×100％；推荐技术的最高产获得率=利用该推荐技术获得最高产量的户数／总户数×100％：所有数据处理均采用Excel2007，SPSS19．0等软件进行方差分析和统计分析。14万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究3结果与分析冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究3结果与分析3．1冬小麦一夏玉米产量、氮养分效率现状及分布特征3．1．1冬小麦．夏玉米产量和氮养分效率的分布特征在冬小麦产量方面，由表5可以看出，从2012～2015年本研究区域农户的冬小麦最高产量出现在2015年度达10514kgham2，最低产量出现在2012年度为4500kg／hm2，年度间产量极差达6514kg／hm2；四个年度的冬小麦同年产量极差分别为4253kg／hm2、3183kg／hm2、3277kg／hm2、3089kg／hm2，分别占到同年最高产量的48．6％、38．6％、32．7％、29．4％。四个年度间农户冬小麦平均产量和产量中位值均呈递增趋势，2015年度冬小麦平均产量和产量中位值达到最高，分别为9229kg／hm2和9444kg／hm2；2014～2015两个年度冬小麦平均产量和产量中位值均高于2012～2013两个年度的产量水平。四个年度间每年度产量差平均在13001900kg／hm2范围内，2012年和2014年冬小麦产量差较高，为1800kghnn2左右，明显高于其他两年度；四个年度冬小麦整体的平均产量为7858kg／hm2，平均产量差为1601kg／hm2，则平均产量差占平均产量的比例在20％左右。整体来看，本区域年度间冬小麦产量水平差异较大，平均产量差基本稳定，但农户实际产量和农户最高产之间的产量差较大。说明不同年度问农户冬小麦产量受气候因素影响比较明显，并且消除产量差，增加产量的潜力较大。表5四个年度间冬小麦产量差异现状Table5Thedifferenceofwinterwheatyieldbetweenfouryears在冬小麦氮养分效率方面，由表6可见，在四个年度问本研究区域农户在2015年度冬小麦氮肥偏生产力达到最高为67．9kg／kg，最低出现在2103年度为13．1kg／kg，年度间氨养分效率极差达54．8kg／kg；四个年度的冬小麦氮养分效率极差分别为38．4kg／kg、34．5kg／kg、30．9kg／kg、46．5kg／kg，分别占到同年最高氮养分效率的74．0％、72．5％、61．8％、68．5％。四个年度问农户冬小麦平均氮养分效率和氮养分效率中位值同样呈递增趋势，2014～2015年度冬小麦平均氮养分效率和氮养分效率中位值达到最高，分别为36．9kg／kg和35．8kg／kg；四个年度问每年度氮养分效率差平均在17～32kg／kg范围内，2012和2015两年度冬小麦氮养分效率差较高，为30kg／kg左右，明显高于其他两年度；四个年度冬小麦整体的平均氮肥偏生产力为31．1kg／kg，平均氮养分效率差为23．3kg／kg，则平均氮养分效率差占到平均氮养分效率的75％。整体来看，本区域年度问冬15万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文河北农业大学硕士学位(毕业)论文小麦氮养分效率差异较大，氮养分效率差差异也较大，而且农户实际氮养分效率和农户最高氮养分效率之间的氮养分效率差较高：和冬小麦增产潜力相比，冬小麦的增效潜力明显高于增产潜力。表6四个年度问冬小麦氮养分效率差异现状Table6ThedifferenceofwinterwheatPFPNbctweerlfouryem-s图3为2012年～2015年冬小麦产量和氮养分效率的分布情况，通过结合表2和表3可发现，每个年度的冬小麦产量分布情况变化范围基本稳定，变异系数为10％左右(表2)，但不同年度间产量高频分布区的产量差异较大；每个年度冬小麦氮养分效率分布情况变化范围差异较大，其中2012年和2013年变异系数较大，为30％左右，而后两年变异系数较小，为20％左右(表3)，不同年度间氮养分效率高频分布区的氮养分效率的差异较小。2014v啊§审幸孛尊蒂毒牵梦

箩 氨肥慵生产力<kg&g)图3冬小麦产量和氮养分效率分布Fig．3DistributionofyieldandPFPNdifferentleversinwinterwheat综上可得，四个年度的冬小麦平均产量为7858kg／hm2(表2)，平均氮肥偏生产力为31．1kg／kg(表3)；根据冬小麦增产增效15％的目标可得到作物实现高产高效的标准：冬小麦高产的目标产量为9000kg／hm2，冬小麦高效的目标氮养分效率为35kg／kg。图4为25个固定农户2014和2015两年度冬小麦产量和氮养分效率的表现情况，可见同一农户两年度的产量和氮养分效率均没有相关性；在冬小麦产量方面，有16％农户两年维持在高产水平，20％的农户两年维持在低产水平，其余农户两年产量变化较大；在氮养分效率方面有24％的农户两年维持高效水平，32％的农户两年维持低效水平，其余农户两年氮养分效率变异较大。16万方数据冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究冬小麦一夏玉米大面积高产高效的限制因素与技术途径研究说明同一农户多年冬小麦产量和氮养分效率表现稳定度较差，但较于产量，农户多年的氮养分效率的稳定度偏高；农户多年维持冬小麦生产处在高产水平、高效水平的难度分别大于维持在低产、低效水平。啪p蒜姗麓●高产农户 哪r●～‘二 姗 ●◆◆ -．栅L ●．·；一‘8h：oH暑羔}b，g}畸。置2卜舢 (|氢Ⅵ蹿龋器量。7000∞∞∞∞ Y圳ofwhb-whc■m201●憎 2014年氟肥偏生产力(龇)’■裂；图4同一农户两年冬小麦产量和氮养分效率表现Fig．4Performanceofyieldandefficiencyfortwoyearsatthes锄efarmersinwinterwheat由表7可见，在2012年～2015年之间农户的夏玉米最高产量出现在2015年达12700kg／hm2，最低产量出现在2012和2013年均为6000kg／hm2，年度间产量极差达6270kgmm2；四个年度的夏玉米同年产量极差分别为4500kg／hm2、5250kg／hm2、3660kg／hm2、4620kg／hm2，分别占到同年最高产量的42．9％、46．7％、29．5％、36．4％。四个年度间农户夏玉米平均产量和产量中位值均在2014年达到最高，分别为10936kg／hm2和10916kg／hm2，同时2014年和2015年两个年度夏玉米平均产量和产量中位值均明显高于2012年和2013年两个年度；四年度间除了2014年外，其他年度平均产量差均在2000kg／hm2以上；四年夏玉米整体的平均产量为9628kg／hm2，平均产量差为2086kg／hm2，则平均产量差占平均产量的比例为22％。整体来看，本区域年度间夏玉米产量差异较大，但产量差基本稳定，农户实际产量和农户最高产之间的产量差较大。说明不同年度间农户夏玉米产量同样受气候因素影响比较明显，并且消除产量差，产鼍增加的潜力较大。表7四个年度间夏玉米产量差异情况Table7Thedifferenceofmaizeyieldbetweenfouryears由表8可见，农户的夏玉米最高氮肥偏生产力出现在2012年和2013年均超过了83kgjlKg，最低产量出现在2012年为15．2kg／kg，年度间氮养分效率极差达68．4kg／kg：四个年度的夏玉米麦同年氮养分效率极差分别为68．Ikg／kg、53．4kg／kg、43．4kg／kg、48．7kg／kg，分别占到同年最17万方数据河北农业大学硕士学位(毕业)论文高氮养分效率的81．8％、63．9％、55．1％、61．2％。四个年度间农户夏玉米平均氮养分效率和氮养河北农业大学硕士学位(毕业)论文高氮养分效率的81．8％、63．9％、55．1％、61．2％。四个年度间农户夏玉米平均氮养分效率和氮养分效率中位值均在2014年达到最高，分别为54．7kg／kg和59kg／kg，同时2013年夏玉米平均氮养分效率和氮养分效率中位值均明显低于其他三个年度；四年度间以2012年平均氮养分效率差最高，为40．3kg／kg，而2012年和2013年的平均氮养分效率差明显高于其他两年：四年夏玉米整体的平均氮养分效率为52．3kg／k