CN116034829A - 一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,包括以下步骤:S1:选择紧凑型玉米品种;S2:依据光辐射,确定玉米最优种植密度;S3:玉米进行宽窄行种植;S4:按照玉米超高产进行种植和管理,本发明适用于玉米栽培技术领域,定量化玉米栽培密度与光辐射和产量的关系,具有定量化、高效性等优点,可操作性强,突破了由于农民测试条件不具备造成无法精准种植等问题,解决了超高产栽培农民种植玉米密度和播种量过多的盲目性。明确了超高产玉米株型特点,可为玉米育种方向提供支持,改善了透光率、提高了光能利用率和作物产量。例如春玉米穗位层透光率比常规高22%,光能利用率比常规高30.5%,产量提高了38%。
Description
技术领域
本发明属于玉米栽培技术领域,具体是一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法。
背景技术
玉米作为三大粮食作物中产量水平最高的作物,在保障粮食安全中占有重要对位,但当前玉米产量水平仍然较低,如何提高其产量水平依然是今后研究的重点问题。太阳辐射与作物产量密切相关,增加密度是提高玉米产量水平的重要途径,我国不同区域辐射资源存在很大差异,如何匹配种植密度和辐射资源并选择合适的品种,进而优化资源利用效率,对超高产栽培具有重要意义。
中国发明专利CN105766283A、CN103518504A等公开了玉米高产的栽培方法,但上述专利主要是针对玉米超高产栽培方法,例如超高产栽培整地、施肥、播种、苗期管理以及中后期管理技术,而不能根据玉米的株型、种植密度等确定超高产栽培光辐射高效利用,从而达到超高产的目的。如何高效地利用光资源是提高玉米产量的重要保障。
目前,本领域对上述问题并未提供系统化的解决方案,未能将光辐射资源与玉米株型、种植密度进行综合考虑,导致玉米产量提升潜能缺少理论和技术依据,因此,亟需一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷,提供一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法。
为实现上述目的,本发明采用了如下技术方案:
一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,包括以下步骤:
S1:选择紧凑型玉米品种;
S2:依据光辐射,确定玉米最优种植密度;
S3:玉米进行宽窄行种植;
S4:按照玉米超高产进行种植和管理。
优选的,所述玉米为夏玉米或春玉米。
优选的,所述步骤S2中,玉米超高产的光辐射和密度的关系为:
y=0.09895x-32.49其中,x为玉米生育期内累积光辐射,y为最优种植密度。
优选的,所述步骤S3中,玉米进行宽窄行种植,宽行0.7m,窄行0.4m。
优选的,所述玉米叶片为紧凑型,玉米株高312-325cm,最大单株叶面积6267-6724cm2,玉米穗位与株高比例为34.7-36.1%。
优选的,所述穗下位玉米叶片角度为30.5°~32.4°,穗上位玉米叶片角度为15°~17.6°。
优选的,所述穗下位叶面积空间密度为0.05-0.06cm2/cm3,穗上位叶面积空间密度为0.13-0.16cm2/cm3。
优选的,所述步骤S4中,玉米超高产进行种植和管理的特征为:
田间使用滴灌水肥一体化方式进行灌水施肥,播种后第一天进行第一次灌溉,灌溉量为15mm,60天后每隔9-10天进行充足灌溉,灌溉量为每次58mm,生长季总灌溉量为540mm;
播种前,基肥施用150kg N/公顷,225kg P2O5/公顷,75kg K2O/公顷,生长季通过滴灌方式追施300kg N/公顷。
综上所述,由于采用了上述技术方案,本发明的有益效果是:
本发明中,定量化玉米栽培密度与光辐射和产量的关系,具有定量化、高效性等优点,可操作性强,突破了玉米种植由于农民测试条件不具备造成无法精准种植等问题,解决了超高产栽培农民种植玉米密度和播种量过多的的盲目性。
本发明中,明确了超高产玉米株型特点,可为玉米育种方向提供支持,改善了透光率、提高了光能利用率和作物产量。例如春玉米穗位层透光率比常规高22%,光能利用率比常规高30.5%,产量提高了38%。
附图说明
图1是本发明的流程图;
图2是本发明超高产和普通品种形态特征指标图。
具体实施方式
以下结合附图1-2,进一步说明本发明一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法的具体实施方式。本发明一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法不限于以下实施例的描述。
实施例1:
本实施例给出一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法的具体实施方式,如图1所示,包括以下步骤:
S1:选择紧凑型玉米品种;
S2:依据光辐射,确定玉米最优种植密度;
S3:玉米进行宽窄行种植;
S4:按照玉米超高产进行种植和管理。
进一步的,玉米为夏玉米或春玉米。
进一步的,步骤S2中,玉米超高产的光辐射和密度的关系为:
y=0.09895x-32.49其中,x为玉米生育期内累积光辐射,y为最优种植密度。
进一步的,步骤S3中,玉米进行宽窄行种植,宽行0.7m,窄行0.4m。
进一步的,玉米叶片为紧凑型,玉米株高312cm,最大单株叶面积6267cm2,玉米穗位与株高比例为34.7%。
进一步的,穗下位玉米叶片角度为30.5°,穗上位玉米叶片角度为15°。
进一步的,穗下位叶面积空间密度为0.05cm2/cm3,穗上位叶面积空间密度为0.13cm2/cm3。
进一步的,步骤S4中,玉米超高产进行种植和管理的特征为:
田间使用滴灌水肥一体化方式进行灌水施肥,播种后第一天进行第一次灌溉,灌溉量为15mm,60天后每隔9-10天进行充足灌溉,灌溉量为每次58mm,生长季总灌溉量为540mm;
播种前,基肥施用150kg N/公顷,225kg P2O5/公顷,75kg K2O/公顷,生长季通过滴灌方式追施300kg N/公顷。
实施例2:
本实施例给出一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法的具体实施方式,如图1所示,其他步骤与实施例1相似,进一步的,玉米叶片为紧凑型,玉米株高321cm,最大单株叶面积6481cm2,玉米穗位与株高比例为35.7%。
进一步的,穗下位玉米叶片角度为31.5°,穗上位玉米叶片角度为16.6°。
进一步的,穗下位叶面积空间密度为0.055cm2/cm3,穗上位叶面积空间密度为0.15cm2/cm3。
实施例3:
本实施例给出一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法的具体实施方式,如图1所示,其他步骤与实施例1相似,进一步的,玉米叶片为紧凑型,玉米株高325cm,最大单株叶面积6724cm2,玉米穗位与株高比例为36.1%。
进一步的,穗下位玉米叶片角度为32.4°,穗上位玉米叶片角度为17.6°。
进一步的,穗下位叶面积空间密度为0.06cm2/cm3,穗上位叶面积空间密度为0.16cm2/cm3。
实验验证过程:
试验在我国新疆奇台农场(89°34′E,44°12′N)进行。采用当地宽窄行种植模式,宽行0.7m,窄行0.4m。
2009-2017年,在全国选择20个试验点(克山,遵化,张家口,牡丹江,洮南,农安,公主岭,通化,康平,彰武,沈阳,丹东,通辽,呼和浩特,榆林,银川,武威,酒泉,奇台,伊犁),品种ZD958,种植密度设置4.5,6.0,7.5,9.0,10.5和12.0万株/公顷。
所有试验均在四月中旬播种,10月中旬收获。每个小区根据目标产量施入相同的水和肥,防止水肥胁迫。田间使用滴灌水肥一体化方式进行灌水施肥。播种后第一天进行第一次灌溉(15mm),60天后每隔9-10天进行充足灌溉(每次58mm),生长季总灌溉量约为540mm。播种前,基肥施用150kg N/公顷(尿素),225kg P2O5/公顷(过磷酸盐),75kg K2O/公顷(硫酸钾),生长季通过滴灌方式追施300kg N/公顷(尿素)。所有小区统一进行灌溉和施肥,病虫草害有效防治。
通过各试验点密度梯度试验确定田间试验的最高产量对应的密度,利用此密度和各试验点生育期内累积辐射进行线性回归分析,确定辐射和密度之间的关系,用以通过不同区域辐射来确定最优种植密度。
吐丝期,试验1中每个小区中间行选择连续5株玉米测定株高(从地面到雄穗顶部)和穗位高(雌穗所在的节间)。穗位系数计算如下:穗位系数=穗位高/株高。吐丝期对所有完全展开叶进行形态测定,包括茎叶夹角,叶片基部到最高点的距离,叶片长度,叶片最大宽度,叶面积的计算如下:叶面积=0.75×叶长×叶宽(公式1)。吐丝期最大叶面积指数计算如下:叶面积指数=单株总叶面积×N/S(公式2),N为单位面积的植株数,S为单位土地面积。成熟期对叶面积进行测定,并将植株分为不同器官(茎,叶,鞘,苞叶,穗轴和籽粒),然后在85℃烘干至恒重,计算总生物量。
叶向值(LOV计算如下:
a是茎叶夹角,h是叶片基部到叶片最高点的距离,L是叶片长度。
吐丝期和成熟期,每个小区选择三株整齐一致有代表性的植株收获,然后按照植株在田间自然生长状态每30cm一层进行切片。使用便携式叶面积仪(CI-203;CID Bio-Science,US)测定每层叶面积。叶面积指数(LAI)计算如下:LAI=每层或者单株叶面积×单位面积株数/单位土地面积(公式4)。之后将植株分为茎(包括雄穗),叶,鞘,苞叶,穗轴,籽粒,各器官在85℃下烘干至恒重并称重。叶面积空间密度(SDLA)计算如下:SDLA=LAI/茎秆高度(公式5)。
在6叶,12叶,吐丝期,吐丝后20天,成熟期,光合有效辐射的截获比例(fPAR)用冠层顶部测得的光合有效辐射(PARa)和冠层内最底部绿叶部位的光合有效辐射(PARb)来计算,光合有效辐射的测定在中间行采用对角线测定的方式,每个部位测定6个重复。吐丝期,每30cm一层测定冠层内(最底部绿叶以上)的光辐射。光辐射的测定时间是在吐丝期晴天的中午11:00-13:00,使用SunScan冠层分析仪(SunScan,Delta-T,UK)。透光率(fPAR)和光截获率(fPARI)计算如下:
fPAR=PARb/PARa×100% (公式6)
fPARI=1-fPAR (公式7)
使用线性插值法来估算生育期内每天的光辐射截获。出苗(VE,假设为第0天)至生理成熟期(R6)的总光辐射截获TPARI计算如下:
成熟期,每个小区中间行选择连续3株玉米收获,测定地上部生物量。所取的植株分为不同器官,并在85℃下烘干至恒重。光能利用率(RUE)的计算是地上部总生物量和总光截获的比值。生理成熟期,每个小区选择中间的5m×2行的面积进行收获。每个小区按照平均穗重选择10个标准穗,人工脱粒。记录粒重,使用便携式谷物水分测定仪(PM8188,Kett,Japan)。最终产量按照14%含水量计算。
通过试验,最终获得适宜的超高产玉米栽培品种,玉米品种为紧凑型,玉米株型的特征为,玉米株高312-325cm,最大单株叶面积6267-6724cm2,玉米穗位与株高比例为34.7-36.1%。玉米穗下位玉米叶片角度为30.5-32.4,穗上位玉米叶片角度为15-17.6。穗下位叶面积空间密度为0.05-0.06cm2/cm3,穗上位叶面积空间密度为0.13-0.16cm2/cm3。
通过回归分析,最终得出不同品种与光辐射和密度匹配关系为y=0.09895x-32.49(x为玉米生育期内累积辐射,y为最优种植密度),通过种植密度和辐射匹配关系可以看出,随着光辐射强度的增加,通过增加种植密度可以提高产量。但普通品种和超高产栽培品种,其对光辐射和种植密度的反应不同。在相同的高光辐射条件下,超高产栽培品种与种植密度的匹配更好,产量也更高,因此超高产栽培品种在高辐射条件下更耐密。而低辐射条件下,随着密度的增加,两个品种产量均降低,而在低密度下则有利于两个品种获得较高产量。
如图2所示,在吐丝期,两种产量水平下总叶面积指数相差不大,均为7.0左右,但在成熟期,超高产栽培品种绿叶面积指数比普通品种高45%。从吐丝期到成熟期,普通品种绿叶面积指数降低了53.9%,而超高产栽培品种仅降低了16.3%。结合以上株型特征和叶面积指数分布特征,超高产栽培品种冠层各部位透光率均高于品普通品种。普通品种透光率50%的冠层高度为270-300cm,而品种2透光率50%的冠层高度为210-240cm,在穗位层,超高产栽培品种透光率比普通品种高22%,从群体来看,光能利用率比常规高30.5%。最终测产表明,20个点的产量平均提高了38%。因此,超高产栽培品种的紧凑型株型使其在高密度条件下具有更合理的冠层光分布,结合其花后更好的持绿性,显著提高了光能利用率。因此通过选择更优株型的玉米品种,并具有较好的花后持绿性,可以改善密植条件下冠层内光分布,提高品种的光辐射利用率,进而提高玉米产量水平。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明,不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (8)
1.一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:选择紧凑型玉米品种;
S2:依据光辐射,确定玉米最优种植密度;
S3:玉米进行宽窄行种植;
S4:按照玉米超高产进行种植和管理。
2.如权利要求1所述的一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于:所述玉米为夏玉米或春玉米。
3.如权利要求1所述的一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于:所述步骤S2中,玉米超高产的光辐射和密度的关系为:
y=0.09895x-32.49其中,x为玉米生育期内累积光辐射,y为最优种植密度。
4.如权利要求1所述的一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于:所述步骤S3中,玉米进行宽窄行种植,宽行0.7m,窄行0.4m。
5.如权利要求1所述的一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于:所述玉米叶片为紧凑型,玉米株高312-325cm,最大单株叶面积6267-6724cm2,玉米穗位与株高比例为34.7-36.1%。
6.如权利要求5所述的一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于:所述穗下位玉米叶片角度为30.5°~32.4°,穗上位玉米叶片角度为15°~17.6°。
7.如权利要求6所述的一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于:所述穗下位叶面积空间密度为0.05-0.06cm2/cm3,穗上位叶面积空间密度为0.13-0.16cm2/cm3。
8.如权利要求1所述的一种光辐射资源优化匹配的玉米超高产栽培方法,其特征在于:所述步骤S4中,玉米超高产进行种植和管理的特征为:
田间使用滴灌水肥一体化方式进行灌水施肥,播种后第一天进行第一次灌溉,灌溉量为15mm,60天后每隔9-10天进行充足灌溉,灌溉量为每次58mm,生长季总灌溉量为540mm;
播种前,基肥施用150kg N/公顷,225kg P2O5/公顷,75kg K2O/公顷,生长季通过滴灌方式追施300kg N/公顷。
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