滴灌小麦高产栽培机理及调控研究与示范(大学重点攻关)

项目申报类别 B 重大科技攻关专项

石河子大学科学技术研究发展计划 项 目 申 请 书

项目名称： 课题名称：滴灌小麦高产栽培机理及调控研究与示范 申 请 者：马富裕 申报单位：农学院 联系电话：2057359 E-mail：mfy_agr@shzu.edu.cn 申报日期：2009年12月20日

石河子大学科技处制 1 2

简表 项目名称 滴灌小麦高产栽培机理及调控研究与示范 起止年限 2010.1-2012.12 申请经费（万元） 3 申 请 者 姓 名 马富裕 性 别 男 年 龄 42

所学专业 作物栽培学与耕作学 学 历 研究生 学 位 博士 技术职务 教授 现从事专业领域 作物生理生态与/水理论与技术

项 目 组 主 要 成 员

姓 名 性别 年龄 技术职务 所在单位 项目中分工 马富裕 男 42 教 授 石河子大学 课题主持 张 伟 男 38 副教授 石河子大学 群体调控 樊 华 男 28 副教授 石河子大学 光合生理 王 斌 男 41 高级农艺师 农九师 农科所 农艺研究 郑 重 男 37 副教授 石河子大学 高产示范 杨岩东 男 41 高级农艺师 农九师 163团 高产示范 夏东利 田 45 高级农艺师 农八师 149团 高产示范 袁抗战 女 39 农艺师 农九师 163团 指标测试 熊 乐 男 24 研究生 石河子大学 化学调控 廖 江 男 23 研究生 石河子大学 发育特征 3

项目摘要 项目摘要（800字以内）： 在新疆热量资源较好的棉区，由于种植结构调整和国家粮食安全方面的缘由，近年来滴灌春小麦种植面积不断扩大，但本地区长期以来，以主茎成穗为主的春小麦产量虽然有高达800kg/667m2以上纪录，但我们对其形成机理并不清楚，大面积的滴灌春小麦产量仍低于500kg/667m2，因此，深入理解滴灌春小麦高产形成的生理生态机理，建立滴灌春小麦高产栽培技术体系，不仅对丰富、充实作物栽培学理论体系具有重要学术意义，而且对提干旱地区的棉区滴灌春小麦产量具有重要社会与经济意义。 通过开展滴灌条件下种植密度、化调技术、肥水运筹对春小麦产量调控效应，明确滴灌春小麦形成高产（600kg/667m2）的生态、生理机理，包括滴灌春小麦穗发育进程的差异性及其与有效积温的关系；理解不同调控水平滴灌小麦产量构成因子的差异性，明确种植密度、化调技术、肥水运筹不同调控组合及其水平下的春小麦群体动态变化效应，制定滴灌小麦以肥水运筹与化调为中心的高产（600kg/667m2以上）栽培技术体系。 4

正文 一、 立项背景、意义及必要性 1 立项依据 全世界1/3以上的人口以小麦为主食，世界小麦面积与总产均列诸作物之首。在我国，小麦仅次于水稻，是第二大粮食作物。在国际粮食安全与国家粮食安全战略的大背景下，小麦单产的提高，在中国乃至世界上，都具有非常重要的意义。国家、兵团科技发展纲要，均将提高粮食单产的关键性技术突破作为研究的重点领域；我校“211工程”三期重点学科建设项目“绿洲作物优质高效生产”，将小麦高产高效生产的研究，列为研究方向之一；兵团绿洲重点实验室、我校作物学博士点以及作物学国家级教学团队等，均将小麦优质高效生产研究作为一个重要的研究方向。 20世纪90年代以来，我国小麦超高产（600kg/667m2以上）成为作物栽培研究关注的热点方向之一，各地不断出现单产超过9000kg/hm2的高产典型。1978年青海省香日海农场0.261hm2春麦每667m2产1013.05kg,西藏日喀则地区农科所冬小麦每667m2产871kg，至今仍为国内外冬、春小麦单产最高纪录。 目前滴灌技术主要应用在果树、蔬菜、棉花等经济价值较高的作物上。由于该项技术改善了水肥供应条件，成为当前干旱区棉花、加工番茄等经济价值较高作物单产提高的一项重要措施保障。虽然2009年在棉区春小麦不易高产（高于600kg/667m2）区使用滴灌技术获得了大面积806kg/667m2的高产纪录，展示出滴灌技术提高小麦单产的巨大潜力，但该项目技术应用于小麦生产历史还很短暂，关于滴灌技术条件下新疆干旱区春小麦生长发育规律、群体结构、群体质量等方面还没有开展系统而深入的研究，对滴灌小麦高产高效栽培生理生态机理、调控技术体系等理解还十分肤浅。因此，深入开展滴灌春小麦高产高效机理及调控技术研究，对明确滴灌小麦 5

增产机理，定向构建高产田的群体结构、培育高产群体质量、建立并完善生长发育指标体系，为滴灌小麦高产栽培的生产实践提供依据，对进一步完善小麦高产栽培理论体系具有重要意义。 本项目根据国内小麦高产的理论与实践，结合当前新疆春小麦的生产实际，以滴灌技术为支撑，以密度、水分、养分调控为主要手段，将较系统地研究滴灌春小麦（主要在热量资源较好、不利于春小麦高产的棉区）生长发育进程、干物质积累与分配、光合生理特征等方面，企望能揭示取得滴灌春小麦高产的生理生态机理，初步建立起以肥水调控为中心的栽培技术体系。 2 国内外研究现状 当前国际粮食局势紧张，我国近年来一直高度关注粮食安全问题，小麦等粮食作物的单产提高，始终是一个研究热点问题。相比于世界发达国家，我国人多地少的现实，决定了我国粮食生产以提高单产为主攻方向。发达国家小麦生产的机械化程度高、管理较为粗放、比较效益较低，除法国外，其他国家小麦的平均单产普遍不及我国高。目前世界冬、春小麦的最高单产纪录，仍然是我国在30年以前所创造的。近两年滴灌技术在新疆小麦生产中的使用，获得了良好的增产增收效果。 关于滴灌等节水灌溉技术对大田作物产量的影响，国内外做了一定的研究。从研究内容看，大多涉及了栽培措施、设备配臵方式、灌溉制度等环境因素与作物节水增产机理和主要配套技术等方面，这些研究为提高干旱区作物水分生产效率提供了重要理论依据。 早在20世纪60年代，我国著名生理学家汤佩松教授等计算了我国当时稻、麦的光能利用率仅为2%左右，小麦最高的理论产量可达12750kg/hm2,翟凤林等（1983）估算小麦理论产量在北京地区12830kg/hm2,王荣栋、吕新等（2000）应用FAO推荐的计算作物生产潜力的农业生态区域法对新疆两个温凉地区的国有农场光温生 6

产潜力计算，其中奇台农场三分场春小麦光温生产潜力为1202.8kg/667m2,温泉县88团春小麦光温生产潜力为1134kg/667m2。近期农业部推荐的丰麦80，其增产潜力可达700kg/667m2以上。太空2号在河南商丘试验结合表明，小麦产量可达800kg/667m2左右。由此可见，小麦通过选用良种、优化栽培技术措施体系，发挥小麦增产潜力的空间还很大。 国内关于小麦高产理论的研究，主要集中在群体结构、群体质量、产量构成、源库流关系、生长发育与叶龄指标等方面，凌启鸿教授（2000）认为，作物高产应优化群体结构，提高群体质量。他认为叶龄模式和群体质量两套指标相互配套使用，可以对高产群体的发展在时间和空间两方面给予科学定量；刘玉凤、关崇梅等对北方麦区的20多个高产品种进行产量因素分析，发现穗数和穗粒重对产量的影响都达到极显著水平；于振文等研究了山东两种不同类型冬小麦品种的超高产群体结构和产量结构，得出了超高产群体的群体结构指标；宋何仙（1993）指出，进一步提高小麦品种的增产潜力，取决于源、库、流的水平或重新改造源、库比例；单玉珊（1999）研究认为，在群体LAI保持适宜水平的前提下，通过适当缩小单茎上三叶面积来获得较多的穗数，以达到扩库增产的目的。 但在新疆热量资源较好的棉区，由于种植结构调整和国家粮食安全方面的缘由，近年来滴灌春小麦种植面积不断扩大，但本地区长期以来，以主茎成穗为主的春小麦产量虽然有高达800kg/667m2以上纪录，但我们对其形成机理并不清楚，大面积的滴灌春小麦产量仍低于500kg/667m2，因此，深入理解滴灌春小麦高产形成的生理生态机理，建立滴灌春小麦高产栽培技术体系，不仅对丰富、充实作物栽培学理论体系具有重要学术意义，而且对提干旱地区的棉区滴灌春小麦产量具有重要社会与经济意义。 7

二、主要研究内容与总体计划目标 1 研究目标 通过开展滴灌条件下种植密度、化调技术、肥水运筹对春小麦产量调控效应，明确滴灌春小麦形成高产（600kg/667m2）的生态、生理机理，包括滴灌春小麦穗发育进程的差异性及其与有效积温的关系；理解不同调控水平滴灌小麦产量构成因子的差异性，明确种植密度、化调技术、肥水运筹不同调控组合及其水平下的春小麦群体动态变化效应，制定滴灌小麦以肥水运筹与化调为中心的高产（600kg/667m2以上）栽培技术体系。 2 研究内容 （1）滴灌春小麦密度与氮素互作调优研究：在适宜水分条件下，通过设臵密度与氮素施用方案（不同施用量不同基追比例）的田间控制试验，分析不同群体滴灌小麦冠层光能利用效率、光合生理特征、茎蘖消长规律以及地上部干物质积累与分配特征，阐明高产滴灌春麦适宜种植密度及其氮素管理模式。 （2）滴灌春小麦穗发育进程研究：通过设臵两种灌溉方式的田间控制试验，定量化（大于0℃的有效积温）描述滴灌春小麦主茎穗发育进程，揭示滴灌春小麦穗部发育和群体产量形成的关系，为界定和预测滴灌春小麦产量提供依据。 （3）滴灌春小麦供水与化学调控运筹效应研究：通过设臵田间控制试验，研究不同水分供应方式与化调方案互作条件下滴灌春小麦地上冠层发育动态特征、干物质积累与分配特征及抗倒伏性状特征，提出抗倒伏滴灌高产春小麦水分与化调互作的优化方案。 3 年度研究计划内容 本项目将于2010年1月至2012年12月完成，其中： （1）2010年1月-2010年12月，校内试验和生产示范同时开始，项目所有试验内容同时展开，通过试验研究和生产示范，初步调整