李少昆-玉米栽培研究进展

T3
600 540 540 540 540 540 540 540 540 540 5460
T4
600 600 600 600 600 600 600 600 600 600 6000
21
玉米密植高产栽培理论与技术
构建以密植高质量群体调控为核心的玉米密植高产栽培理论 体系，明确潜力突破途径，使我国玉米现实产量潜力达到 1511kg/亩，大面积达到1227 kg/亩，实现高产高效协同提升。
5 10 15 20 25 30
2016-09-01
氮密互作对库活性的影响
内蒙古农业大学
17
54
氮密互作下植株氮营养与穗粒数的关系
明确了高产夏玉米根系生理特性
首次明确了高产玉米根系具有“地下横向紧缩， 纵向延伸，地上植株紧凑耐密高产”特性。
18
Radiation (MJ/m2) Region-1 1224 Region-2 1313 Region-3 1067 Region-4 1391 Region-5 1634 Region-6 1683
3
高产潜力探索，机 械化生产，滴灌与 水肥一体化，深松
2010年代 改土、抗逆减灾
高产创建，“双晚”技
二十一世纪前10年 术，贴茬直播，全膜双
垄沟播，品质指标
产量潜力 突破途径， 粒收技术， 双基因混 作，调土 强根，两 晚技术
产量层次 模型，无 公害生产
抗逆 品种 +机 械化， 简化 高产 高效
140
120
100
80 60
1683 MJ m-2 40 20
y = 0.0854x - 17.293 R² = 0.4497
1313 MJ m-2 9000
R-1
7500
5813
6000
Density (P/Mu) Density (P/Mu) Density (P/Mu) Density (P/Mu)
22
求实创新 兴农利民
西南丘陵山地玉米高产创建技术体系
名称
传统技术
新技术
密植高产瓶颈
一改 稀植大穗晚熟品种 耐密中穗中熟品种
易倒伏、结实下降
二改
宽行栽培
缩行增密栽培
增密空间、空秆增加
三改 四改 五改
露地挖窝点播
夏玉米高产纪录：2005年1289.8kg/亩；2014 年1335.8kg/亩；山东莱州登海集团
春玉米高产纪录：1511.74kg/亩 ，品种为 登海618，新疆奇台总场，2013
早熟区高产纪录：1248kg/亩， 黑龙江胜利 农场， 2013年，北纬47度13-32分，有效积
7 温2400度
多数省区高产取得突破
10
玉米高产潜力突破理论与技术得到多点验证 经农业部专家组验收，中国农业科学院作物栽培与生理团队在全国 724个高产试验点次（年份×地点）中，有558个点次产量达到1 000 kg/亩， 占比为78.1%；其中有200个点次超过了1 200 kg/亩，占比27.6%。
11
2414(100%)
1. 单产提高途径：提高产量潜力；缩小产量差距 2. 产量目标不同，产量限制因素不同，技术对策不同
Fig. 6-8 Interaction effect silk and pollen activities on seed-set ability
35
30 25
Pollen shedding
20
Silking
15
10
5
0
13 14 15 16 17 18 19 20 21
8月份日期（日）Days of August(d)
内蒙古松山区，2009年，1282.0kg/亩
陕西定边，2014年，1458.4kg/亩
宁夏银川永宁，2014年，1357.29kg/亩
8
甘肃凉州区，2014年，1360kg/亩
吉林高产纪录突破
连续多年重演 面积逐步放大 技术成熟度不断提升
1亩实收 1150.4 kg
2006年
10亩连片 1164.6 kg
全球玉米、水稻和小麦生产 （数据来源：FAO）
总产（万吨）
25000 20000 15000
玉米 稻谷 小麦
10000
5000
0 1949 1959 1969 1979 1989 1999 2009
中国三大粮食作物总产变化
5
1、玉米高产理论与技术研究取得重要突破
6
高产潜力被挖掘，高产 纪录不断刷新
玉米栽培研究进展
李少昆
中国农业科学院 作物科学研究所 电话:13910325766
E-mail: lishaokun@caas.cn
1
主要报告内容
一、玉米栽培发展历程 二、近年玉米栽培学科取得的重要进展 三、未来作物生产科技需求与玉米栽培学科发 展战略
2
主要报告内容
一、玉米栽培发展历程 二、近年玉米栽培学科取得的重要进展 三、未来作物生产科技需求与玉米栽培学科发 展战略
3692 1500
0
High Density Actual Density
1500
6000
4758
0
4500
High Density Actual Density
3000
1500
0 High Density Actual Density
作物群体与辐射匹配的定量设计
(Hou et al., unpublished)
单
Gap 1
产
（
高产规律与潜力突破 1. 高产潜力挖掘 途径不清楚
亩 ）
1410(58.4%)
缺乏针对区域生态特点 2. 现代玉米生产
Gap 2
的高产高效生产技术
技术创新与集成
391(16.2%)
技术到位率低，存在 “最后一公里”问题
3. 构建新型推广 模式
Kg /
理论潜 最高纪 农户 在产量 录产量 产量
0
4069
3694
High Density Actual Density
Density (P/Mu)
9000 8152 R-5
7500
6000
4657
4500
3000
1500
0 High Density Actual Density
6000 4919
3000
4500
9000
7500 6767R-4
3000
奇台试验点滴灌方案
处理
4月21 6月20 6月30 7月10
日
日
日
日
7月20 7月30 8月 8月20 8月30 9月10 灌溉定
日
日 9日 日
日
日
额
T1
600 420 420 420 420 420 420 420 420 420 4380
T2
600 480 480 480 480 480 480 480 480 480 4920
2012—2014年，薛吉全教授团队利用自育的陕单609玉米品种 ，在陕西定边5亩高产示范田连续3年实现了同一地块超过1 400 kg/亩（1 402.2、1 409.2、1 420.0 kg/亩）的高产典型；
2007—2009年，高聚林教授团队在内蒙古高产创建中有57个点 次实测实现了亩产超吨。
2009—2013年，刘永红研究员团队利用登海605，在宣汉县峰 城镇连续5年同一地块亩产超过吨粮（1 063.2、1 015.9、1 053.7 、1 087.4、1 127.0 kg/亩）。
0
700 900 1100 1300 1500 1700 1900 1067 MJ m-2
Accumulated solar radiation (MJ m-2)
1634 MJ m-2
9000
1391 MJ m-2 7500
R-3
R-2
9000
7500 6322
6000
4500
4500 3000 1500
官建成、产量形成、 法，产量构成，生长中心，
50-60年代 因苗诊断指标
叶片分组
群众高产典型
作物-环境-措施，群体
1958年《作物栽培学》出版 自动调节与合理密植
4
单项 实用 技术
二、近年玉米栽培学科取得的重要进展
进入新世纪以来，玉米栽培研究进入黄金期，在保障国家粮食 安全“十二连增”中发挥了重要作用。
100
90
80
第1天花粉
70
第2天花粉
第3天花粉 60
第4天花粉 50
第5天花粉 40
第6天花粉
30 第7天花粉
20
10
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
吐丝后天数 (天) Days after silking (d)
图6-8 花粉活力与花丝活力交互作用对结实率的影响
部分可以通过技术扩散和生产者努力来解决
当地大田实际
平均单产
技产术限制因素 可以控制的生产限制条件
量
既可以通过科研、技术扩散和生产者
差 Ⅰ
图
的努力来克服
社会经济因素 取决于相对成本大小的比较
作物产量差框架图
13
粒重挖潜的途径与促控技术
A、高产总生物量
作
物 B、中产总生物量
干
物 质
C、低产总生物量
积
累 D、营养器官生物量 动
6767
2009
31.5
4657
8152
3495
55.7
5599
8627
3029
42.0
Density (P/Mu)
R-6
9000 8627
7500
6000
5599
4500
3000
1500
0 High Density Actual Density
160
1224 MJ m-2
Density (1000 plants ha-1)
态
A B C D
理想群体是基础 wk.baidu.com后物质是核心
a：高产水平， 产量的80% 以上来自花 后干物质；
a
b: 中产水平， 产量的
bc
60%-80% 来自花后干
物质；
d c: 低产水平，
产量的60% 以下来自花 后干物质；
d: 营养器官物 质输出量。
抽穗开化期
成熟期
提高籽粒产量占花后物质生产的比重
14
群体光合速率 (gCO2m-2h-1） 粒重（mg/grain）
花粉和花丝同步协调能力
16
阐明了玉米弱势粒调控主控过程及其对肥密的响应机制
• 弱势粒的早期败育主要由库活性控制 • 库活性受乙烯多胺平衡调控 • 氮、密匹配通过库活性决定穗粒数
乙烯、多胺与库活性的关系
SAI activity (mg glu
Endosperm cell num
0 200
Salaqi-ZD958 2014
延长群体光合的高值持续期10天，群体光合增加30%， 可将750kg /亩的产量提高到1000kg /亩以上。
图8 花粒期群体光合高值持续期的延长与高产潜力
15
Seed-site percentage (%) 结实率（%）
Percentage (%)
河北农业大学
吐丝与散粉同步协调提高果穗结实力
2007年
100亩全程机械化 1066.9 kg
100亩全程机械化 1216.6 kg
2014年
100亩连片 1089.6 kg
2008年
2009年
9
玉米高产点、覆盖面不断增加，高产重现性得到极大提高
2006—2007年，全国玉米科技入户示范县陕西澄城连续两年在 同一地块创造了1 250 kg/亩以上的全国旱地春玉米高产纪录；
高质量群体调控关键技术
提高整齐度关键 技术 滴水出苗 精品种子 整地质量 播种质量
抗倒伏关键技术 高密度品种筛选 化学控制 水肥调控 耕层调控 病虫害防控 安全密度
防早衰关键技术 水肥一体化 病虫害防控
滴灌技术条件下的作物生 产水、肥施用定量化研究
Actual density Optimum density Density increase Yield increase
(Plants/Mu) (Plants/Mu) (Plants/Mu)
%
3694
5813
2119
39.9
4069
6322
2253
39.6
3692
4919
1227
23.1
4758
主要 问题
12
研究 内容
产量目标不同，限制因素不同，技术对策不同
产量水平
产量差 限制因素来源 技术需求结构
光温理论产量
当地（省、县） 最高单产
产 地理环境 量 品种特性 差 Ⅲ
难以转移的条件的差异，可通过工程措施 通过生物技术、育种等科研方法解决
区试产量
地理环境
品产种特性 技量术因素
差
Ⅱ
较难转移的条件差异，可通过工程措施解决 通过高产育种和栽培等科研方法来解决，
150
Dalate-ZD958 2014
100
50
库容量
0
200 180 160 140 120 100
80 60 40
0
5 10 15 20 25 30 5 10 15 20 25 30
3050
Salaqi-ZD958
Dalate-ZD958
1
2014
250
2014
1
200
1
150
100
库活性
50 5 10 15 20 25 30 0
吨粮田、紧凑型玉米、群 资源周年高效利用
90年代 体光合、精准农业技术 与吨粮田，群体光
合与理想株型、群 体质量栽培
种植区划、地膜覆盖、育苗
80年代 移栽、立体多熟、化学调控、 光合性能，源库理论，
模式栽培、抗逆稳产技术 系统理论，结构与功能
技术 集成 与模 式化
70年代 作物生育规律、器 器官同伸与叶龄模式促控