综合农艺管理协同提升夏玉米产量和氮效率的栽培学途径
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靳立斌等，Field crops research，2014
OPT-1 、OPT-2 和HY处理的产量提高主要在于单位面积粒数的增加；高 密度条件下，稳定粒数、提高千粒重是进一步增产的关键。
不同共性处理玉米产量构成因素
增加光合产物尤其提高花后干物质积 累是产量提高的基础。
增加干物质向籽粒的转移和分配，提 高HI，即提高籽粒生产效率是关键。
产量和效率同步提高 玉米竞争力提升
施氮量试验
N0（0 kg/hm2） N1（129kg/hm2） N2（184.5 kg/hm2 N3（300kg/hm2）
夏玉米不同栽培模式设计优化
注：氮施用比例为播种、拔节和花后10天追肥的比例。
二、部分研究结果
综合农艺管理对夏玉米产量和氮效率的影响 综合农艺管理对土壤特性的影响 综合农艺管理对玉米根系特性的影响 不同措施对玉米产量形成的影响 夏玉米全程机械化高效生产技术集成与示范
和Opt-2脲酶活性最高；0-60 cm土层中，Opt-1和Opt-2的蔗糖酶活性显 著提高。
综合农艺管理对土壤脲酶和蔗糖酶活性的影响
➢ 土壤有机质含量 土壤有机质含量随生育进程先上升后下降，VT达到最大值。抽雄期 OPT-1、HY和OPT-2的土壤有机质分别比CK增加10.6%、8.1%和8.8%。
➢ 小麦-玉米周年产量
通过综合农艺管理优化，OPT-1、HY 和OPT-2的周年产量较CK分别提高了 19.4%，48.5%和29.8%。
➢ 周年氮素利用效率 OPT-2氮利用效率最高，其NPFP、氮肥回收率和氮肥农学利用率分别比 CK提高63.4%、97.8%和143.0%。即OPT-2协同提高了产量和N效率。
刘正等，植物营养与肥料学报，接收
（三）综合农艺管理对玉米根系特性的影响
➢ 根/冠比 抽 雄 期 ， HY 和 Opt-2 根 冠 比 分 别
综合农艺管理协同提升夏玉米产量和 氮效率的栽培学途径
汇报内容
玉米栽培生理生态
研究目的和意义 主要研究进展 取得主要成效
一、研究目的和意义
我国粮食安全的基本要求 小麦、玉米和水稻确保95%的自给
100%口粮自给—水稻和小麦 90%谷物自给—水稻、小麦和玉米 80%粮食自给—水稻、小麦、玉米和大豆等饲料粮
刘正等，European Journal of Agronomy，2017, 84：140-151
（二）综合农艺管理对玉米田土壤特性的影响
➢ 土壤容重 不同处理显著影响0-30 cm土壤容重。随生 育进程，土壤容重逐渐增大。在拔节期， CK土壤容重最大，其他处理间无显著差异。
从拔节到抽雄期，HY的土壤容重提高，显 著高于CK和OPT-1。成熟期， OPT-2土壤 容重显著低于其他处理。30-90 cm土壤容 重相对稳定且处理间无显著差异。
劳动力占成本比例 机械费用
土地成本
（%）
（元/公斤） （元/公斤）
中国
2.0
45
0.17
0.4
美国
1.42
4.2
0.21
0.31
巴西
1.16
4.4
0.21
0.13
玉米竞争力低
高产&高效&绿色
本试验研究思路
2009-2018
①优化农民管理，
②不计成本，
③进一步优化管理， ④G×M×E＋，
产量和效率初步提高 挖掘产量潜力
（一）综合农艺管理对小麦玉米周年产量影响
➢ 玉米产量
2009-2015年不同处理玉米产量
① 改麦套为直播、适当增加种植密度、适当晚收、改“一炮轰”为合理分次施氮。 ② 进一步增加种植密度、晚收延长花后灌浆时间、增施有机肥、分次施氮且增加施
肥量尤其是花后施氮。 ③ 培肥地力、合理密植、适当晚收、施氮量总量控制分次施用。
中国人饭碗要主装中国粮?！ 把中国人的饭碗牢牢端在自己手中?！
2015年玉米生产概况
面积（亿亩）
总产（亿吨）
单产（kg/亩）
全球
26.55
9.70
365.3
中国
5.72
2.25
392.9
美国
5.05
3.51
693.1
从2006至2016年，我国玉米成本从0.97增至近2元/公斤
生产成本 （元/公斤）
Weight percentage of water-stable aggregates Weight percentage of water-stable aggregates
80%
A
80%
*
BBaidu Nhomakorabea
*
60%
*
60%
40%
*
20%
*
0% <0.250.25-0.5 0.5-1
Diameter
1-2
2-5 5-10
刘正等，Frontier in plant science，2018
➢ 氮、磷、钾养分含量 综合农艺管理优化了栽培措施和肥料运筹，增加干物质和氮磷钾
养 分 积 累 量 ， 实 现 了 产 量 和 效 率 协 同 提 高 。 与 CK 相 比 ， Opt-2 减 氮 18.0%，增产27.6-37.9%，氮、磷肥效率提高了47.5-67.6%。但Opt-2 处理在花后物质转运和钾素利用效率方面有待进一步提升。
*
*
*
Opt-2
HY
Opt-1
CK
Treatment
40%
* *
20%
*
0%
<0.250.25-0.5 0.5-1 Diameter
1-2
2-5 5-10
综合农艺管理对水稳性团粒重量分数的影响
* *
Opt-2
HY
Opt-1
CK
Treatment
➢ 土壤脲酶和蔗糖酶活性 0-30 cm土层中，HY和Opt-2脲酶活性最高；30-60 cm土层中，CK
刘正等，Science of the total environment， under review
➢ 土壤水稳性团粒分布 不同处理显著影响0-60cm土层水稳性团粒重量分布。 在0-30 cm土层，CK水稳性团粒重量分数超过60%，显著高于其他处
理，HY最低；在30-60 cm土层，CK重量分数下降迅速，显著低于其他处 理，OPT-1和OPT-2的最高；在60-90 cm土层，各处理间无显著差异。
✓ 进一步提高玉米产量的策略
➢ 玉米氮素效率
图 2009-2015年不同处理氮素偏生产力平均值
通过农艺管理优化，可以提高氮素积累量，降低籽粒氮浓度，提高氮素 利用效率。 HY处理高产低效的原因在于干物质积累量过大导致氮素积累量显著增加， NUE降低，NHI没有显著提高。
朱昆仑等，中国农业科学，2014
OPT-1 、OPT-2 和HY处理的产量提高主要在于单位面积粒数的增加；高 密度条件下，稳定粒数、提高千粒重是进一步增产的关键。
不同共性处理玉米产量构成因素
增加光合产物尤其提高花后干物质积 累是产量提高的基础。
增加干物质向籽粒的转移和分配，提 高HI，即提高籽粒生产效率是关键。
产量和效率同步提高 玉米竞争力提升
施氮量试验
N0（0 kg/hm2） N1（129kg/hm2） N2（184.5 kg/hm2 N3（300kg/hm2）
夏玉米不同栽培模式设计优化
注：氮施用比例为播种、拔节和花后10天追肥的比例。
二、部分研究结果
综合农艺管理对夏玉米产量和氮效率的影响 综合农艺管理对土壤特性的影响 综合农艺管理对玉米根系特性的影响 不同措施对玉米产量形成的影响 夏玉米全程机械化高效生产技术集成与示范
和Opt-2脲酶活性最高；0-60 cm土层中，Opt-1和Opt-2的蔗糖酶活性显 著提高。
综合农艺管理对土壤脲酶和蔗糖酶活性的影响
➢ 土壤有机质含量 土壤有机质含量随生育进程先上升后下降，VT达到最大值。抽雄期 OPT-1、HY和OPT-2的土壤有机质分别比CK增加10.6%、8.1%和8.8%。
➢ 小麦-玉米周年产量
通过综合农艺管理优化，OPT-1、HY 和OPT-2的周年产量较CK分别提高了 19.4%，48.5%和29.8%。
➢ 周年氮素利用效率 OPT-2氮利用效率最高，其NPFP、氮肥回收率和氮肥农学利用率分别比 CK提高63.4%、97.8%和143.0%。即OPT-2协同提高了产量和N效率。
刘正等，植物营养与肥料学报，接收
（三）综合农艺管理对玉米根系特性的影响
➢ 根/冠比 抽 雄 期 ， HY 和 Opt-2 根 冠 比 分 别
综合农艺管理协同提升夏玉米产量和 氮效率的栽培学途径
汇报内容
玉米栽培生理生态
研究目的和意义 主要研究进展 取得主要成效
一、研究目的和意义
我国粮食安全的基本要求 小麦、玉米和水稻确保95%的自给
100%口粮自给—水稻和小麦 90%谷物自给—水稻、小麦和玉米 80%粮食自给—水稻、小麦、玉米和大豆等饲料粮
刘正等，European Journal of Agronomy，2017, 84：140-151
（二）综合农艺管理对玉米田土壤特性的影响
➢ 土壤容重 不同处理显著影响0-30 cm土壤容重。随生 育进程，土壤容重逐渐增大。在拔节期， CK土壤容重最大，其他处理间无显著差异。
从拔节到抽雄期，HY的土壤容重提高，显 著高于CK和OPT-1。成熟期， OPT-2土壤 容重显著低于其他处理。30-90 cm土壤容 重相对稳定且处理间无显著差异。
劳动力占成本比例 机械费用
土地成本
（%）
（元/公斤） （元/公斤）
中国
2.0
45
0.17
0.4
美国
1.42
4.2
0.21
0.31
巴西
1.16
4.4
0.21
0.13
玉米竞争力低
高产&高效&绿色
本试验研究思路
2009-2018
①优化农民管理，
②不计成本，
③进一步优化管理， ④G×M×E＋，
产量和效率初步提高 挖掘产量潜力
（一）综合农艺管理对小麦玉米周年产量影响
➢ 玉米产量
2009-2015年不同处理玉米产量
① 改麦套为直播、适当增加种植密度、适当晚收、改“一炮轰”为合理分次施氮。 ② 进一步增加种植密度、晚收延长花后灌浆时间、增施有机肥、分次施氮且增加施
肥量尤其是花后施氮。 ③ 培肥地力、合理密植、适当晚收、施氮量总量控制分次施用。
中国人饭碗要主装中国粮?！ 把中国人的饭碗牢牢端在自己手中?！
2015年玉米生产概况
面积（亿亩）
总产（亿吨）
单产（kg/亩）
全球
26.55
9.70
365.3
中国
5.72
2.25
392.9
美国
5.05
3.51
693.1
从2006至2016年，我国玉米成本从0.97增至近2元/公斤
生产成本 （元/公斤）
Weight percentage of water-stable aggregates Weight percentage of water-stable aggregates
80%
A
80%
*
BBaidu Nhomakorabea
*
60%
*
60%
40%
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20%
*
0% <0.250.25-0.5 0.5-1
Diameter
1-2
2-5 5-10
刘正等，Frontier in plant science，2018
➢ 氮、磷、钾养分含量 综合农艺管理优化了栽培措施和肥料运筹，增加干物质和氮磷钾
养 分 积 累 量 ， 实 现 了 产 量 和 效 率 协 同 提 高 。 与 CK 相 比 ， Opt-2 减 氮 18.0%，增产27.6-37.9%，氮、磷肥效率提高了47.5-67.6%。但Opt-2 处理在花后物质转运和钾素利用效率方面有待进一步提升。
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Opt-2
HY
Opt-1
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1-2
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综合农艺管理对水稳性团粒重量分数的影响
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Opt-2
HY
Opt-1
CK
Treatment
➢ 土壤脲酶和蔗糖酶活性 0-30 cm土层中，HY和Opt-2脲酶活性最高；30-60 cm土层中，CK
刘正等，Science of the total environment， under review
➢ 土壤水稳性团粒分布 不同处理显著影响0-60cm土层水稳性团粒重量分布。 在0-30 cm土层，CK水稳性团粒重量分数超过60%，显著高于其他处
理，HY最低；在30-60 cm土层，CK重量分数下降迅速，显著低于其他处 理，OPT-1和OPT-2的最高；在60-90 cm土层，各处理间无显著差异。
✓ 进一步提高玉米产量的策略
➢ 玉米氮素效率
图 2009-2015年不同处理氮素偏生产力平均值
通过农艺管理优化，可以提高氮素积累量，降低籽粒氮浓度，提高氮素 利用效率。 HY处理高产低效的原因在于干物质积累量过大导致氮素积累量显著增加， NUE降低，NHI没有显著提高。
朱昆仑等，中国农业科学，2014