稻茬小麦高产稳产、节本增效栽培模式研究

丁锦峰，阚正荣，朱新开，李春燕，封超年，彭永欣，郭文善

(扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心；扬州大学小麦研究中心，江苏扬州 225009)



稻茬小麦高产稳产、节本增效栽培模式研究

丁锦峰，阚正荣，朱新开，李春燕，封超年，彭永欣，郭文善

(扬州大学江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点/粮食作物现代产业技术协同创新中心；扬州大学小麦研究中心，江苏扬州 225009)

为探索适宜的稻茬小麦栽培模式，基于本课题组近13年的田间试验数据，分析了播期、基本苗和肥料运筹对稻茬小麦产量及经济效益的影响，进而构建不同高产栽培模式，并比较其高产、稳产、节本增效的能力。结果表明，适播(10月29日-11月4日)条件下稻茬小麦产量、净效益和产投比均显著高于早播(10月17日-10月26日)和晚播(11月6日-11月20日)，增幅分别为12%～13%、24%～27%和22%～27%，但不同播期之间的投入差异不显著。在适播条件下基本苗和施氮量、晚播条件下基本苗与产量和净收益均呈抛物线关系。适播基本苗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构建的高产模式下产量分别达8.21和7.46 t·hm-2，这两种模式均具有高经济效益和低投入特点，在不同年度、地点和品种下稳产性好。

稻茬小麦；高产稳产；节本增效；栽培模式

小麦是全球种植面积最广、总产量和贸易量最高的粮食作物之一，在粮食安全中发挥着重要的作用。随着全球人口的增长，小麦的需求量不断增加，其供需矛盾持续加大。在社会、经济持续发展、工业用地不断增加的情况下，小麦种植面积难以继续扩大，如何持续提高单产和确保总产，将会是一个永恒的攻关课题。当前，小麦高产水平不断取得突破，黄淮麦区旱茬小麦产量达到9 t·hm-2，甚至10 t·hm-2也已有报道[1-2]，长江中下游稻茬小麦达到9 t·hm-2亦有报道[3]。于振文等[1]研究提出了旱茬小麦氮肥后移，根据9 t·hm-2高产麦田需肥特点施用氮、磷、钾、硫元素，培育高产麦田土壤肥力等措施的高产栽培技术体系。丁锦峰等[3]在综合前人研究结论和试验结果基础上提出了长江中下游稻麦轮作制下扬麦20达到9 t·hm-2高产水平的关键栽培技术。尽管一些高产栽培技术被大面积推广应用，但大面积生产中小麦单产水平仍较低。据统计[4-5]，2011年河南、山东、河北、安徽和江苏等小麦主产省产量为2.11～5.32 t·hm-2。小麦生产中肥料、农药等农资投入不断增加，高产栽培技术应用不合理、到位率低，不仅难以实现高产，还会造成经济效益降低、肥料利用率下降、环境污染等问题。是否可以在一定高产水平下，改变小麦栽培技术，进而实现高产、稳产、节本和高效？本研究通过收集课题组近13年稻茬小麦试验数据，分析播期、基本苗和肥料运筹对小麦产量和经济效益的影响，进而构建不同高产模式并比较其高产、稳产、节本和增效的能力，以期为稻茬小麦大面积高产稳产高效栽培提供参考。

1　材料与方法

1.1试验地点与供试品种

收集2000-2013年本课题组在扬州、泰州、南京等地473组试验数据。试验田前茬均为水稻，13个小麦试验年度气候条件见表1，30块试验田土壤肥力各异。供试材料包括扬麦系列、宁麦系列等17个小麦品种。

表1　不同年度小麦全生育期的积温、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，其他年度类同

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

1.2数据计算与分析

收集的数据为年份、地点、土壤地力、品种、播期、基本苗、施氮(N)量、氮肥基追比、施磷(P2O5)量、施钾(K2O)量、磷钾肥基追比、产量和倒伏等方面的试验结果。

经济效益按下式计算：总成本=种子成本+肥料成本+人工作业成本+机械作业成本+病虫草害防治成本；总收入=籽粒产量×小麦单价；净效益=总收入-总成本；产投比=净效益/总成本。为方便计算和比较，式中参数均为不变价，小麦收购价2.04元·kg-1(2012年红皮小麦最低收购价)，种子3.64元·kg-1，尿素2.25元·kg-1，磷酸二铵和氯化钾均为5.6元·kg-1，人工费用2 400 元·hm-2，农药420 元·hm-2，机械收割作业等1 300 元·hm-2计算(2012年扬州市农户调研结果)。

长江中下游麦区稻茬小麦适宜播期在11月1日左右[6-7]。本研究收集的数据分为早播(10月17日-10月26日)、适播(10月29日-11月4日)及晚播(11月6日-11月20日)三组。早播数据少(44组)，不再进一步分析；适播(332组)和晚播(97组)条件下，分别分析不同基本苗、肥料运筹等对产量和经济效益的影响，进而构建高产模式并比较其高产、稳产、节本和增效的能力。

采用Excel 2007构建数据库，用SPSS 16.0进行统计分析，LSD法检验处理间差异显著性。

基本苗、施氮量与产量和经济效益的关系采用线性方程y=ax2+bx+c进行拟合，以r检验方程拟合精度；采用等高线图反映施磷量、施钾量与产量的关系，并用SigmaPlot 12.0作图。

2　结果与分析

2.1栽培措施对稻茬小麦产量和经济效益的影响

2.1.1播期对产量和经济效益的影响

早播、适播及晚播条件下稻茬小麦平均产量分别达到6.76、7.54和6.74 t·hm-2(表2)。适播的产量、净效益和产投比均显著高于早播和晚播，增幅分别为12%～13%、24%～27%和22%～27%，其中早播均高于晚播，但差异不显著；投入在播期间差异不显著。

相关性分析(表3)表明，不同播期条件下稻茬小麦产量与净收益和产投比、净收益与产投比均呈极显著正相关，投入与产投比均呈极显著负相关；适播及晚播条件下，产量与投入呈极显著正相关，而早播条件下相关性不显著；适播及晚播条件下，投入与净收益均呈极显著负相关，而早播条件下呈显著负相关。这说明，不同播期条件下均需要通过合理的投入才能获得高产及较高的经济效益，在适播及晚播条件下更为重要。

表2　不同播期条件下稻茬小麦的产量和经济效益Table 2　Grain yield and economic efficiency of wheat under different sowing dates in rice-wheat rotation

数据后不同字母表示不同播期间存在显著差异(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基本苗对产量和经济效益的影响

由图1可知，适播和晚播条件下稻茬小麦基本苗与产量和净收益均呈抛物线关系，相关性均达极显著水平，但最适峰度值不同。适播时，在基本苗150×104～240×104株·hm-2下产量和净效益分别达到9.00 t·hm-2和10 000元·hm-2以上，更易实现较高的产量和净效益；150×104～300×104株·hm-2下产量和净效益分别达到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上。晚播条件下，在基本苗240×104～360×104株·hm-2下产量和净效益分别达到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上，更易实现较高的产量和净效益；180×104～450×104株·hm-2下产量和净效益分别达到6.50 t·hm-2和5 000元·hm-2以上。

表3　不同播期条件下稻茬小麦产量、投入、净收益和产投比之间的关系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

图1　适播(A、B)和晚播(C、D)条件下稻茬小麦基本苗与产量和净收益的关系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施氮量对产量和经济效益的影响

由图2可知，适播条件下施氮量与稻茬小麦产量和净效益均呈抛物线关系，相关性均达极显著水平。在施氮量180～270 kg·hm-2下产量和净效益分别达到9.00 t·hm-2和10 000元·hm-2以上，更易实现较高的产量和净效益；135～320 kg·hm-2下产量和净效益分别达到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上。晚播条件下，施氮量与产量和净效益呈散点分布。在施氮量210～270 kg·hm-2下产量和净效益分别达到7.50 t·hm-2和7 500元·hm-2以上，更易实现较高的产量和净效益；施氮量150～300 kg·hm-2下产量和净效益分别达到6.50 t·hm-2和5 000元·hm-2以上。

图2　适播(A、B)和晚播(C、D)条件施氮量与稻茬小麦产量和净收益的关系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

图3　适播条件下磷、钾肥施用量与稻茬小麦产量(A)和净收益(B)的关系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、钾肥施用量对产量和经济效益的影响

由图3可知，适播条件下施磷量/施氮量和施钾量/施氮量均为0.4～0.6时稻茬小麦产量可达7.50 t·hm-2，净效益可达8 000元·hm-2，过低或过高的施磷量和施钾量下产量和净效益下降。说明不适宜的施磷量和施钾量不能实现高产高效。

2.2不同栽培模式稻茬小麦产量和效益比较

综合以上试验结果，按播期、基本苗和施氮量构建稻茬小麦不同栽培模式，得出最易实现较高产量和净收益的种植密度和施氮量(表3)：适播条件下基本苗和施氮量分别采用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)；晚播条件下分别采用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∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥)均为3∶1∶3∶3或5∶1∶2∶2；施磷量/施氮量和施钾量/施氮量均为0.4～0.6。

由表3可知，适播条件下不同模式稻茬小麦平均产量均达到7.50 t·hm-2以上。模式MS3产量、净收益和产投比较其他模式分别高2.6%～8.7%、10.9%～17.1%和16.7%～20.2%，其中产量与MS4差异不显著，与其他模式差异均显著，净收益和产投比均显著高于其他模式，且其他模式间差异均不显著。投入表现为MS4>MS2>MS3>MS1，其中MS3和MS1间差异不显著，但均与其他模式差异显著，MS3较MS4和MS2低4.2%～5.9%。在不同模式中，MS3实现产量7.50 t·hm-2的处理比例最高，但实现的年份和品种比例低于MS2和MS4，实现的地点比例低于MS4(表4)。

晚播条件下模式ML2、ML3和ML4平均产量可达到6.50 t·hm-2以上。ML2产量与ML4差异不显著，均显著高于ML3，较ML3高14.6%；投入、净收益和产投比均高于ML3，差异不显著，但与ML4差异均达显著水平，其中投入较ML4低8.4%，净收益和产投比较ML4分别高33.0%和48.3%。在不同模式中，ML2实现产量6.5 t·hm-2的处理、年度、地点和品种比例均达到100%，ML4实现该产量目标的年度、地点和品种比例也均达到100%，而ML3仅品种比例达到100%(表5)。总体而言，适播高产模式MS3和晚播高产模式ML2不仅可获得高产、高经济效益和低投入，且在不同年度、地点和品种下稳产性好。

对不同模式下适播未实现产量7.50 t·hm-2和晚播未实现产量6.50 t·hm-2年度的气候条件进行分析，适播条件下，模式MS1在2003和2010年度以及模式MS3在2003年度均未实现7.50 t·hm-2，两年度分别为寡照和寡照多雨年型(表1)。晚播条件下，模式ML3在2008年度(正常年型)未实现6.50 t·hm-2，可能是由于土壤肥力、品种等其他因素所致。综上所述，寡照、多雨气候条件可能是小麦高产稳产的重要限制因素之一，但可以采用适宜的栽培技术提高高产和稳产能力。

3　讨 论

大量研究表明，适宜的播期、基本苗、氮磷钾施用量范围内小麦均可实现高产，但高于或低于适宜值均不利于产量的增加，不同生态区存在特定的适宜区间[6-13]。前人研究表明，长江中下游麦区适宜播期在11月1日前后[6-7]；适播下弱筋和中筋小麦的适宜基本苗分别在200×104～250×104株·hm-2和130×104～170×104株·hm-2[13]，晚播下适宜基本苗在270×104～360×104株·hm-2[14]；适宜施氮量在180～270 kg·hm-2[8-9]；氮肥施用以基肥∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥为3∶1∶3∶3或5∶1∶2∶2较优[8-10]。关键栽培措施对小麦经济效益的影响报道较少。前人研究认为，晚播下小麦净效益低于适播[15]；晚播小麦基本苗与净效益呈二次曲线关系[14]；过高的施氮量和不合理的氮肥运筹会降低经济效益[14,16]。本研究结果与前人研究结果基本一致，适播条件下相同基本苗下不同施氮量间产量差异不显著，而晚播条件下相同基本苗下高施氮量模式产量显著高于低施氮量模式。

于振文等[1]提出了黄淮麦区旱茬小麦9 t·hm-2高产栽培技术体系；廖允成等[17]提出了旱地小麦高产高效栽培模式；孙宪印等[18]提出了黄淮麦区高产田的水分高效利用栽培模式；陆成彬等[7]构建了长江下游弱筋小麦高产优质栽培模式；丁锦峰等[3]提出了长江中下游稻茬小麦扬麦20实现9 t·hm-2高产栽培技术体系。前人对于小麦栽培模式的构建目的不尽相同，主要是以高产、优质、高效、节水等为目的。本研究中，不同模式下适播实现产量7.5 t·hm-2和晚播实现产量6.5 t·hm-2的处理、年度、地点和品种均有较高的比例。寡照、多雨气候条件可能是小麦高产稳产的重要限制因素之一。本研究仅分析了播期、密度、施肥量对小麦高产稳产的影响，对于土壤肥力、品种特性等因素的影响有待进一步分析。

综合前人和本研究结果，构建的稻茬小麦适播和晚播下高产稳产、节本增效栽培模式产量分别达到8.21和7.46 t·hm-2，且具有高经济效益和低投入的特点，在不同年度、地点和品种下稳产性好。对于具体生态区、地力条件、小麦品种，应进一步试验，以明确高产、节本、增效的单项栽培技术。

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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

时间：2016-05-10

2015-11-30

2016-01-06

国家自然科学基金项目(31271642，31401317)；国家科技支撑计划项目(2013BAD07B09)；农业部行业科研专项(201503130)；江苏省高校自然科学基金重大项目(13KJA210004)；江苏省农业三新工程项目；江苏高校优势学科建设工程项目；江苏高校优秀科技创新团队项目；扬州市科技计划项目(YZ2014166)；扬州大学高端人才支持计划项目

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

网络出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20160510.1625.024.html