主要作物高光效新型种植模式示范工作汇报

古 石河子
江 哈尔滨 牡丹江 白城基地 德惠基地 吉 延吉 铁岭基地 四平 通辽 林 沈阳 通化
19个示范区
农垦 军垦 宁夏 地方
辽 盘锦基地 宁 朝阳 营口丹东
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主要作物高光效栽培模式示范
1.吉林省玉米高光效种植模式示范区
榆树玉米示范田
松原玉米示范田
40cm
160cm
40cm
九台玉米示范田 九台玉米示范田 中国科学院东北地理与农业生态研究所
公斤/公顷，吉林省也只有7500公斤/公顷左右，玉米平均产 量只达到光温条件生产产量的1/5左右。
中国科学院东北地理与农业生态研究所
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主要作物高光效栽培模式示范
四、生产现状存在的问题？
１.传统的栽培方式是否合理？ 东北地区是我国 主要玉米带，传统
的种植方式以清种
为主，垄向不规则， 无固定栽培方
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主要作物高光效栽培模式示范
三、是否可以增产－挖掘潜力
光能是否得到充分利用？ 玉米是高光效C4植物，喜、温光；目前的玉米栽培方式，光 能利用率只有1.4％－1.5％左右,能否再提高0.1-0.3%? 按光温条件计算，东北地区玉米生产产量可达30000-33000
太阳高度角 日照时间 日照方向 辐射强度 盛行西南风
北极
南极 北极
南极 中国科学院东北地理与农业生态研究所
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主要作物高光效栽培模式示范
（3）长春地区风玫瑰示意图
西
南
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主要作物高光效栽培模式示范 （4）光、风资源利用
创造提高光能利用条件 －－扩大玉米生长空间，增加直射光， 增加叶片受光面积，延长受光时 间，减少相互遮阴； 创造边行效应 －－扩大通风空间； 形成定方向、定行距、保密度种植模式
主要作物高光效栽培模式示范
（7）垄向确定（计算） 北 传统垄向改为磁南偏西X度
其 它 不 规 则 垄 向
其它垄向
南偏西20°
或
或
改变垄向
东西垄向
南北垄向
南偏西Xº
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主要作物高光效栽培模式示范 （8）改变垄向与垄距
北
改变垄向
传统
南偏西X度
无规则垄向
垄距
种植
0.65 m 0.65 m 0.65 m 0.65 m 0.65 m
德惠玉米示范田
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主要作物高光效栽培模式示范
2.吉林省示范水稻 高光效种植模式
德 惠 水 稻 示 范 田 延 边 水 稻 示 范 田
九 台 水 稻 示 范 田 榆 树 水 稻 示 范 田
中国科学院东北地理与农业生态研究所
白白 城城 水水 稻稻 示示 范范 田田
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主要作物高光效栽培模式示范
cos
３.投影长度
sinh sin sin cosh cos
东西向阴影长度＝ L ctgh sin( A)
南北向阴影长度＝ L ctgh cos( A)
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主要作物高光效栽培模式示范 （6）水平阴影长度与照射时间
中国科学院东北地理与农业生态研究所
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主要作物高光效栽培模式示范
（1）东北地区光资源特征
季风气候：夏季光照充足，西南向更充足； 盛行西南风，太阳高度角高； 光照时间长； 雨热同季。
中国科学院东北地理与农业生态研究所
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主要作物高光效栽培模式示范
（2）北方夏季太阳自转与公转
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主要作物高光效栽培模式示范
四、生产现状存在的问题？ ３.投入品与管理措施不当
化肥、农药越用越多； 翻、耕、产次数越来越少； 土地利用越来越不管； 耕层越来越薄； 结果是土地越种越差，产量徘徊不前。 科学问题之三：土壤质量退化
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主要作物高光效栽培模式示范
中国科学院东北地理与农业生态研究所
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主要作物高光效栽培模式示范
（5）垄向确定（计算）
1．太阳高度角（h）：太阳高度角指太阳平行光线与地面的水平夹角。
sinh＝sin •sin ＋cos •cos •cos

２.太阳方位角（Ф）：太阳方位角指阳光在水平面上投影和当地子午线间的夹角。取正南为零 度，以西为正（正西为＋90°）；以东为负（正东为－90°），正北为±180°
产量（kg/hm2）
11000
10000 9000
8000
பைடு நூலகம்
4 万株 4.5 万株 5 万株 5.5 万株 6 万株 6.5 万株 7 万株 中国科学院东北地理与农业生态研究所
北育288不同密度与产量关系
主要作物高光效栽培模式示范
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二、产量构成
2.玉米增产解析-产量构成因素
栽培方式 0.65m垄 0.65m垄 0.65m垄 0.65m垄 改向定距 改向定距 改向定距 密 度 （株/hm2） 40000 45000 50000 55000 50000 60000 70000 收获穗数 （穗/hm2） 38000 43500 47500 54500 50500 61000 69000 每穗粒数 （粒/穗） 630 574 532 490 538 523 482 穗 重 （g/穗） 214.1 196.0 179.8 152.6 200.5 172.5 143.3 千粒重 （g/1000粒） 339.8 341.5 337.9 311.4 372.7 329.8 297.3 产 量 (kg/hm2) 8134 8525 8542 8319 10125 10521 9885
向，科学依据？
科学问题之一： 光资源利用不充分
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主要作物高光效栽培模式示范
四、生产现状存在的问题？
２.栽培垄距合理吗？
高梁、玉米、大豆、马铃薯、蔬菜垄距都是65cm左右；为什么？
科学问题之二：相互遮阴，影响光照，影响光合作用率， 导致低产。 中国科学院东北地理与农业生态研究所
五、关键科学问题
１.栽培方向随机性 ２.栽培垄距科学依据不充分 ３.土壤退化严重 结果是产量不高、地力下降
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主要作物高光效栽培模式示范
六、解决途经
产量的形成是什么过程?
阳光
CO2+H2O = Cn(H2O)m
叶绿体
核心科学问题有两个： 1.解决充分利用阳光的问题（能源） 2.改善土壤结构问题（养分、水分供应问题）
7月10日 7月20日 -4.64 -3.15 -2.15 -1.74 -1.36 -0.67 -0.01 0.68 1.46 1.91 2.44 3.83 7月30日 -4.97 -3.32 -2.25 -1.82 -1.42 -0.71 -0.03 0.68 1.49 1.97 2.52 4.01 8月10日 -5.42 -3.55 -2.37 -1.91 -1.5 -0.75 -0.03 0.71 1.56 2.07 2.67 4.33 8月20日 -5.93 -3.79 -2.51 -2.01 -1.57 -0.78 -0.03 0.75 1.66 2.21 2.86 4.76 8月30日 -6.55 -4.06 -2.65 -2.11 -1.64 -0.81 -0.02 0.81 1.79 2.39 3.12 5.35 9月10日 -7.40 -4.41 -2.83 -2.24 -1.73 -0.84 0.00 0.89 1.97 2.65 3.50 6.30
超大 垄距 种植
无依据垄距
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主要作物高光效栽培模式示范
（9）方向、垄距组合
2米组合垄，0.4米－1.6米大小垄组合 栽培方向－西南向20度 解决了方向和垄距问题 解决了高效利用光能的问题
中国科学院东北地理与农业生态研究所
主要作物高光效栽培模式示范 （10）新模式实景
新型作物栽培模式--南偏西20度
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主要作物高光效新型种植模式示范 工作汇报
中科院东北地理与农业生态研究所
2013年9月25日
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主要作物高光效栽培模式示范
一、与发达国家的产量差距
与美国，德国，法国相比，差距较大；美 国最高试验单产达到32吨/公顷，德国试验田 达到 23 吨 / 公顷。美国玉米带平均单产 12000 公斤/公顷，而我国东北地区也只有7500公斤 / 公顷左右，全国平均只有 5100 公斤 / 公顷，。 可见我国玉米的生产水平之低，同时也表明 我国的玉米生产还有很大增产潜力。
专利号ZL 200710056394.2 专利号ZL 200410011193.7 专利号ZL 200410011192.2
国家领导人批复,国务院办公厅采纳
主要作物高光效栽培模式示范
一、新型种植模式示范区分布
漠河
黑河 黑 满洲里 内 阿尔山 蒙 北安 龙 双山基地 海伦基地 老莱基地 齐齐哈尔 建三江 红兴隆 佳木斯
群体效应
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主要作物高光效栽培模式示范
二、产量构成
3.玉米产量增加幅度
在不多增加投入前提下：平均增产：18.6%， 土壤有机质提高6.7%，降雨利用率提高20%以上。
光合速率提高24.1%，光 能利用率提高0.15个百分 点
主要作物高光效栽培模式示范(2013)
地 点 作 物 栽 培 方 式 作 （ 物 斤 / 公 单 顷 产 ） 增 （ 产 % 幅 度 ）
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主要作物高光效栽培模式示范
二、生产限制因素
１.水（降雨量、土壤持水能力）－解决?！ ２.肥（无机、有机、复合）－解决?！ ３.土(质量）－变差 ４.种（杂交、转基因）－解决?！ ５.密—加密过程中！ ６.保—有一定成效！ 7.工---机械问题！ 8.管－－问题较多！ 9.热（光强、光质量）？！－关注不够！！！
7:00 8:00 9:00 9:30 10:00 11:00 12:00 13:00 14:00 14:30 15:00 16:00
-4.39 -3.02 -2.06 -1.67 -1.31 -0.64 0.01 0.68 1.45 1.89 2.39 3.73
中国科学院东北地理与农业生态研究所
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19500-20500
21000-22000 18500-20100 17500-18000 16500-17000 21000-22500 19000-21000 18000-19000 16500-17800 20000-21500 18500-19500 20000-22000 18000-20000 19000-19500 17000-18000 21000-22000 18000-19000 21000-22000 19000-20000 17500-18500 16500-17500 15000-16000 14500-15000
1.6米
0.4米
主要作物高光效栽培模式示范
（11）玉米、水稻生长后期景象
2004年
（12）物体投影示意图
单侧
15.00 15.30
2.5米
1.2
1.7米
主要作物高光效栽培模式示范
（13）行间光照示意图
2.5m
2.5m
阴影
0.3m 1.7m 0.3m
2.5m
0.3m 1.7m
阴影
0.3m 1.7m 0.3m
德
惠
市
玉米 玉米
高光效栽培技术
22000-23000
常规栽培方式
高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规方式栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术 高光效栽培技术 常规栽培技术
上午9：30
上午11:00-下午13:00
下午14：00
全株照射时间近4.0个小时，如果地面以上3０厘米？4.5小时
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主要作物高光效栽培模式示范
实
施 效
果
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主要作物高光效栽培模式示范
技 术 依 据
授权发明专利三项--科学依据充分 1.一种提高水稻光能利用率的栽培方法 2.玉米休耕轮作和防风保水的耕作方法 3.玉米改变垄向和扩大垄距的耕作方法
二、产量构成
1.密度与产量关系
14000 13500 13000 12500 12000 11500 11000 10500 10000 9500 9000 8500 8000 4 万株 4.5万株 5 万株 6.5 万株 7 万株 7.5万株
产量（kg/hm2 ）
先玉335不同密度与产量关系
12000