稻茬小麥高產穩產、節本增效栽培模式研究

丁錦峰，闞正榮，朱新開，李春燕，封超年，彭永欣，郭文善

(揚州大學江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點/糧食作物現代產業技術協同創新中心；揚州大學小麥研究中心，江蘇揚州 225009)

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稻茬小麥高產穩產、節本增效栽培模式研究

丁錦峰，闞正榮，朱新開，李春燕，封超年，彭永欣，郭文善

(揚州大學江蘇省作物遺傳生理國家重點實驗室培育點/糧食作物現代產業技術協同創新中心；揚州大學小麥研究中心，江蘇揚州 225009)

為探索適宜的稻茬小麥栽培模式，基于本課題組近13年的田間試驗數據，分析了播期、基本苗和肥料運籌對稻茬小麥產量及經濟效益的影響，進而構建不同高產栽培模式，并比較其高產、穩產、節本增效的能力。結果表明，適播(10月29日-11月4日)條件下稻茬小麥產量、凈效益和產投比均顯著高于早播(10月17日-10月26日)和晚播(11月6日-11月20日)，增幅分別為12%～13%、24%～27%和22%～27%，但不同播期之間的投入差異不顯著。在適播條件下基本苗和施氮量、晚播條件下基本苗與產量和凈收益均呈拋物線關系。適播基本苗210×104～240×104株·hm-2和施氮量180～225 kg·hm-2、晚播基本苗240×104～270×104株·hm-2和施氮量240～270 kg·hm-2構建的高產模式下產量分別達8.21和7.46 t·hm-2，這兩種模式均具有高經濟效益和低投入特點，在不同年度、地點和品種下穩產性好。

稻茬小麥；高產穩產；節本增效；栽培模式

小麥是全球種植面積最廣、總產量和貿易量最高的糧食作物之一，在糧食安全中發揮著重要的作用。隨著全球人口的增長，小麥的需求量不斷增加，其供需矛盾持續加大。在社會、經濟持續發展、工業用地不斷增加的情況下，小麥種植面積難以繼續擴大，如何持續提高單產和確保總產，將會是一個永恒的攻關課題。當前，小麥高產水平不斷取得突破，黃淮麥區旱茬小麥產量達到9 t·hm-2，甚至10 t·hm-2也已有報道[1-2]，長江中下游稻茬小麥達到9 t·hm-2亦有報道[3]。于振文等[1]研究提出了旱茬小麥氮肥后移，根據9 t·hm-2高產麥田需肥特點施用氮、磷、鉀、硫元素，培育高產麥田土壤肥力等措施的高產栽培技術體系。丁錦峰等[3]在綜合前人研究結論和試驗結果基礎上提出了長江中下游稻麥輪作制下揚麥20達到9 t·hm-2高產水平的關鍵栽培技術。盡管一些高產栽培技術被大面積推廣應用，但大面積生產中小麥單產水平仍較低。據統計[4-5]，2011年河南、山東、河北、安徽和江蘇等小麥主產省產量為2.11～5.32 t·hm-2。小麥生產中肥料、農藥等農資投入不斷增加，高產栽培技術應用不合理、到位率低，不僅難以實現高產，還會造成經濟效益降低、肥料利用率下降、環境污染等問題。是否可以在一定高產水平下，改變小麥栽培技術，進而實現高產、穩產、節本和高效？本研究通過收集課題組近13年稻茬小麥試驗數據，分析播期、基本苗和肥料運籌對小麥產量和經濟效益的影響，進而構建不同高產模式并比較其高產、穩產、節本和增效的能力，以期為稻茬小麥大面積高產穩產高效栽培提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗地點與供試品種

收集2000-2013年本課題組在揚州、泰州、南京等地473組試驗數據。試驗田前茬均為水稻，13個小麥試驗年度氣候條件見表1，30塊試驗田土壤肥力各異。供試材料包括揚麥系列、寧麥系列等17個小麥品種。

表1　不同年度小麥全生育期的積溫、日照和降雨量Table 1　Accumulated temperature,insolation duration and precipitation of wheat growing seasons in different years

表中2005指2004-2005年度，其他年度類同

2005 represents 2004-2005 in the table,and the same as the other years

1.2數據計算與分析

收集的數據為年份、地點、土壤地力、品種、播期、基本苗、施氮(N)量、氮肥基追比、施磷(P2O5)量、施鉀(K2O)量、磷鉀肥基追比、產量和倒伏等方面的試驗結果。

經濟效益按下式計算：總成本=種子成本+肥料成本+人工作業成本+機械作業成本+病蟲草害防治成本；總收入=籽粒產量×小麥單價；凈效益=總收入-總成本；產投比=凈效益/總成本。為方便計算和比較，式中參數均為不變價，小麥收購價2.04元·kg-1(2012年紅皮小麥最低收購價)，種子3.64元·kg-1，尿素2.25元·kg-1，磷酸二銨和氯化鉀均為5.6元·kg-1，人工費用2 400 元·hm-2，農藥420 元·hm-2，機械收割作業等1 300 元·hm-2計算(2012年揚州市農戶調研結果)。

長江中下游麥區稻茬小麥適宜播期在11月1日左右[6-7]。本研究收集的數據分為早播(10月17日-10月26日)、適播(10月29日-11月4日)及晚播(11月6日-11月20日)三組。早播數據少(44組)，不再進一步分析；適播(332組)和晚播(97組)條件下，分別分析不同基本苗、肥料運籌等對產量和經濟效益的影響，進而構建高產模式并比較其高產、穩產、節本和增效的能力。

采用Excel 2007構建數據庫，用SPSS 16.0進行統計分析，LSD法檢驗處理間差異顯著性。

基本苗、施氮量與產量和經濟效益的關系采用線性方程y=ax2+bx+c進行擬合，以r檢驗方程擬合精度；采用等高線圖反映施磷量、施鉀量與產量的關系，并用SigmaPlot 12.0作圖。

2　結果與分析

2.1栽培措施對稻茬小麥產量和經濟效益的影響

2.1.1播期對產量和經濟效益的影響

早播、適播及晚播條件下稻茬小麥平均產量分別達到6.76、7.54和6.74 t·hm-2(表2)。適播的產量、凈效益和產投比均顯著高于早播和晚播，增幅分別為12%～13%、24%～27%和22%～27%，其中早播均高于晚播，但差異不顯著；投入在播期間差異不顯著。

相關性分析(表3)表明，不同播期條件下稻茬小麥產量與凈收益和產投比、凈收益與產投比均呈極顯著正相關，投入與產投比均呈極顯著負相關；適播及晚播條件下，產量與投入呈極顯著正相關，而早播條件下相關性不顯著；適播及晚播條件下，投入與凈收益均呈極顯著負相關，而早播條件下呈顯著負相關。這說明，不同播期條件下均需要通過合理的投入才能獲得高產及較高的經濟效益，在適播及晚播條件下更為重要。

表2　不同播期條件下稻茬小麥的產量和經濟效益Table 2　Grain yield and economic efficiency of wheat under different sowing dates in rice-wheat rotation

數據后不同字母表示不同播期間存在顯著差異(P<0.05)。 下同

Significant difference among different sowing dates is indicated with different letters following data (P<0.05). The same as below

2.1.2基本苗對產量和經濟效益的影響

由圖1可知，適播和晚播條件下稻茬小麥基本苗與產量和凈收益均呈拋物線關系，相關性均達極顯著水平，但最適峰度值不同。適播時，在基本苗150×104～240×104株·hm-2下產量和凈效益分別達到9.00 t·hm-2和10 000元·hm-2以上，更易實現較高的產量和凈效益；150×104～300×104株·hm-2下產量和凈效益分別達到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上。晚播條件下，在基本苗240×104～360×104株·hm-2下產量和凈效益分別達到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上，更易實現較高的產量和凈效益；180×104～450×104株·hm-2下產量和凈效益分別達到6.50 t·hm-2和5 000元·hm-2以上。

表3　不同播期條件下稻茬小麥產量、投入、凈收益和產投比之間的關系Table 3　Relationships between/among grain yield,input,economic income and input-output ratio of wheat under different sowing dates in rice-wheat rotation

ns:P>0.05;*:P<0.05;**:P<0.01

圖1　適播(A、B)和晚播(C、D)條件下稻茬小麥基本苗與產量和凈收益的關系Fig.1　Relationships of plant density with grain yield and economic income of wheat at suitable (A,B) and late (C,D) sowing dates in rice-wheat rotation

2.1.3施氮量對產量和經濟效益的影響

由圖2可知，適播條件下施氮量與稻茬小麥產量和凈效益均呈拋物線關系，相關性均達極顯著水平。在施氮量180～270 kg·hm-2下產量和凈效益分別達到9.00 t·hm-2和10 000元·hm-2以上，更易實現較高的產量和凈效益；135～320 kg·hm-2下產量和凈效益分別達到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上。晚播條件下，施氮量與產量和凈效益呈散點分布。在施氮量210～270 kg·hm-2下產量和凈效益分別達到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上，更易實現較高的產量和凈效益；施氮量150～300 kg·hm-2下產量和凈效益分別達到6.50 t·hm-2和5 000元·hm-2以上。

圖2　適播(A、B)和晚播(C、D)條件施氮量與稻茬小麥產量和凈收益的關系Fig.2　Relationships of nitrogen amount with grain yield and economic income of wheat at suitable (A,B) and late (C,D) sowing dates in rice-wheat rotation

圖3　適播條件下磷、鉀肥施用量與稻茬小麥產量(A)和凈收益(B)的關系Fig.3　Relationships between phosphate and potassium amount abd grain yield (A) and economic income (B) of wheat at suitable sowing date in rice-wheat rotation

2.1.4磷、鉀肥施用量對產量和經濟效益的影響

由圖3可知，適播條件下施磷量/施氮量和施鉀量/施氮量均為0.4～0.6時稻茬小麥產量可達7.50 t·hm-2，凈效益可達8 000元·hm-2，過低或過高的施磷量和施鉀量下產量和凈效益下降。說明不適宜的施磷量和施鉀量不能實現高產高效。

2.2不同栽培模式稻茬小麥產量和效益比較

綜合以上試驗結果，按播期、基本苗和施氮量構建稻茬小麥不同栽培模式，得出最易實現較高產量和凈收益的種植密度和施氮量(表3)：適播條件下基本苗和施氮量分別采用150×104～195×104株·hm-2和180～225 kg·hm-2(MS1)、150×104～195×104株·hm-2和240～270 kg·hm-2(MS2)、210×104～240×104株·hm-2和180～225 kg·hm-2(MS3)和210×104～240×104株·hm-2和240～270 kg·hm-2(MS4)；晚播條件下分別采用240×104～270×104株·hm-2和210～225 kg·hm-2(ML1)、240×104～270×104株·hm-2和240～270 kg·hm-2(ML2)、300×104～360×104株·hm-2和210～225 kg·hm-2(ML3)和300×104～360×104株·hm-2和240～270 kg·hm-2(ML4)。氮肥基追比例(基肥∶壯蘗肥∶拔節肥∶孕穗肥)均為3∶1∶3∶3或5∶1∶2∶2；施磷量/施氮量和施鉀量/施氮量均為0.4～0.6。

由表3可知，適播條件下不同模式稻茬小麥平均產量均達到7.50 t·hm-2以上。模式MS3產量、凈收益和產投比較其他模式分別高2.6%～8.7%、10.9%～17.1%和16.7%～20.2%，其中產量與MS4差異不顯著，與其他模式差異均顯著，凈收益和產投比均顯著高于其他模式，且其他模式間差異均不顯著。投入表現為MS4>MS2>MS3>MS1，其中MS3和MS1間差異不顯著，但均與其他模式差異顯著，MS3較MS4和MS2低4.2%～5.9%。在不同模式中，MS3實現產量7.50 t·hm-2的處理比例最高，但實現的年份和品種比例低于MS2和MS4，實現的地點比例低于MS4(表4)。

晚播條件下模式ML2、ML3和ML4平均產量可達到6.50 t·hm-2以上。ML2產量與ML4差異不顯著，均顯著高于ML3，較ML3高14.6%；投入、凈收益和產投比均高于ML3，差異不顯著，但與ML4差異均達顯著水平，其中投入較ML4低8.4%，凈收益和產投比較ML4分別高33.0%和48.3%。在不同模式中，ML2實現產量6.5 t·hm-2的處理、年度、地點和品種比例均達到100%，ML4實現該產量目標的年度、地點和品種比例也均達到100%，而ML3僅品種比例達到100%(表5)。總體而言，適播高產模式MS3和晚播高產模式ML2不僅可獲得高產、高經濟效益和低投入，且在不同年度、地點和品種下穩產性好。

對不同模式下適播未實現產量7.50 t·hm-2和晚播未實現產量6.50 t·hm-2年度的氣候條件進行分析，適播條件下，模式MS1在2003和2010年度以及模式MS3在2003年度均未實現7.50 t·hm-2，兩年度分別為寡照和寡照多雨年型(表1)。晚播條件下，模式ML3在2008年度(正常年型)未實現6.50 t·hm-2，可能是由于土壤肥力、品種等其他因素所致。綜上所述，寡照、多雨氣候條件可能是小麥高產穩產的重要限制因素之一，但可以采用適宜的栽培技術提高高產和穩產能力。

3　討 論

大量研究表明，適宜的播期、基本苗、氮磷鉀施用量范圍內小麥均可實現高產，但高于或低于適宜值均不利于產量的增加，不同生態區存在特定的適宜區間[6-13]。前人研究表明，長江中下游麥區適宜播期在11月1日前后[6-7]；適播下弱筋和中筋小麥的適宜基本苗分別在200×104～250×104株·hm-2和130×104～170×104株·hm-2[13]，晚播下適宜基本苗在270×104～360×104株·hm-2[14]；適宜施氮量在180～270 kg·hm-2[8-9]；氮肥施用以基肥∶壯蘗肥∶拔節肥∶孕穗肥為3∶1∶3∶3或5∶1∶2∶2較優[8-10]。關鍵栽培措施對小麥經濟效益的影響報道較少。前人研究認為，晚播下小麥凈效益低于適播[15]；晚播小麥基本苗與凈效益呈二次曲線關系[14]；過高的施氮量和不合理的氮肥運籌會降低經濟效益[14,16]。本研究結果與前人研究結果基本一致，適播條件下相同基本苗下不同施氮量間產量差異不顯著，而晚播條件下相同基本苗下高施氮量模式產量顯著高于低施氮量模式。

于振文等[1]提出了黃淮麥區旱茬小麥9 t·hm-2高產栽培技術體系；廖允成等[17]提出了旱地小麥高產高效栽培模式；孫憲印等[18]提出了黃淮麥區高產田的水分高效利用栽培模式；陸成彬等[7]構建了長江下游弱筋小麥高產優質栽培模式；丁錦峰等[3]提出了長江中下游稻茬小麥揚麥20實現9 t·hm-2高產栽培技術體系。前人對于小麥栽培模式的構建目的不盡相同，主要是以高產、優質、高效、節水等為目的。本研究中，不同模式下適播實現產量7.5 t·hm-2和晚播實現產量6.5 t·hm-2的處理、年度、地點和品種均有較高的比例。寡照、多雨氣候條件可能是小麥高產穩產的重要限制因素之一。本研究僅分析了播期、密度、施肥量對小麥高產穩產的影響，對于土壤肥力、品種特性等因素的影響有待進一步分析。

綜合前人和本研究結果，構建的稻茬小麥適播和晚播下高產穩產、節本增效栽培模式產量分別達到8.21和7.46 t·hm-2，且具有高經濟效益和低投入的特點，在不同年度、地點和品種下穩產性好。對于具體生態區、地力條件、小麥品種，應進一步試驗，以明確高產、節本、增效的單項栽培技術。

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Wheat Cultivation Modes for High Yield,Stable Production,Low Cost,and High Efficiency in Rice-Wheat Rotation System

DING Jinfeng,HAN Zhengrong,ZHU Xinkai,LI Chunyan,FENG Chaonian,PENG Yongxin,GUO Wenshan

(Jiangsu Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology/Co-Innovation Center for Modern Production Technology of Grain Crops; Yangzhou Wheat Research Institute,Yangzhou,Jiangsu 225009,China)

The main aim of this study is to provide a reference to wheat production for high yield,stable production,low cost,and high efficiency in rice-wheat rotation system. The experimental data of 13 years on wheat production in rice-wheat rotation system was collected,to analyze the effects of sowing date,seedling rates and fertilization application on grain yield and economic efficiency,and then to establish different high-yield cultivation modes. Furthermore,the capacities of high yield,stable production,low cost,and high efficiency were compared between/among these modes. The grain yield,economic income and input-output ratio under the condition of suitable sowing (October 29 to November 4)was 12%-13%,24%-27% and 22%-27% higher than those under the condition of early sowing (October 17 to October 26)and late sowing(November 6 to November 20). But there was no significant difference among different sowing dates. There was a parabola function relation between seedling rates and nitrogen rates under the condition of suitable sowing,and a parabola funvtion relation between seedling rates and grain yield and economic income under the condition of late sowing. According to the analyses,the high-yield modes with seedling rates 210×104-240×104plants·hm-2and nitrogen rates 180-225 kg·hm-2under the condition of suitable sowing,and with seedling rates 240×104-270×104plants·hm-2and nitrogen rates 240-270 kg·hm-2under the condition of late sowing were respectively established,which gained the grain yield of 8.21 and 7.46 t·hm-2. Additionally,compared to other modes,these modes showed higher economic income,lower input,and better stable production in different years,locations and varieties.

Wheat in rice-wheat rotation; High yield and stable production; Low cost and high efficiency; Cultivation mode

時間：2016-05-10

2015-11-30

2016-01-06

國家自然科學基金項目(31271642，31401317)；國家科技支撐計劃項目(2013BAD07B09)；農業部行業科研專項(201503130)；江蘇省高校自然科學基金重大項目(13KJA210004)；江蘇省農業三新工程項目；江蘇高校優勢學科建設工程項目；江蘇高校優秀科技創新團隊項目；揚州市科技計劃項目(YZ2014166)；揚州大學高端人才支持計劃項目

E-mail：jfdin@yzu.edu.cn

郭文善(E-mail: wheat@yzu.edu.cn)

S512.1；S318

A

1009-1041(2016)05-0616-08

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