X年水旱轮作项目总结

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1、公益性行业（农业）科研专项项目执行情况报告（2014 年度 ）项目名称：西南水旱轮作区规模化周年高效生产技术研究与示范委托部门（甲方） ： 云南省农业科学院项目首席科学家： 戴陆园承担部门（乙方） ： 四川农业大学负责专家：任万军二 O 一四年十一月一、项目总体目标调研明确四川水旱轮作模式的种类、 配置、资源利用及亟待解决的问题， 优 选符合本区域地理自然资源条件且具有综合发展优势的水旱轮作模式， 通过作物 品种特性分析与搭配、 茬口衔接、 适宜栽培与耕作措施研究， 提升水旱轮作模式 的效益与技术水平。研究秸秆还田、免耕优化定抛、机械化播种或插秧、肥料周 年运筹等周年高效生产技术， 减少劳动力

2、投入， 提高机械化水平，降低生产成本， 提高周年生产综合效益。 通过布置定位试验， 探索明确不同水旱轮作种植模式在 周年光温资源利用、 产量和效益等方面的作用与效果， 为优化周年高效利用模式 和建立推广体系提供充分依据。 筛选出适宜西南水旱轮作区周年高效种植的水稻 品种 1 个、蔬菜品种 1 个，形成周年规模化高效生产轮作模式 5 套和关键技术体 系 1 套。通过轻简生产技术、 高产优质规模化生产技术以及高效生产技术的研究 与技术集成示范，累计辐射带动 50 万亩，粮食亩增产 20 千克，节本增效 200 元/亩。培训地方技术骨干 20 名，培训基层农技人员 500人次，指导农户 5000 人

3、次，印发技术资料 5000份。培养博士研究生 1 人，硕士研究生 23人；在核 心以上刊物发表研究论文 3 篇以上。二、2014 年目标任务针对水旱轮作模式开展科学调研分析和评价， 优选出符合区域资源条件且具 有综合发展优势的水旱轮作模式； 针对现有水旱轮作模式土地利用效率低、 经济 效益不高等问题， 研究简化节本和周年高效的技术体系； 针对水旱轮作模式的生 理生态机理尚不明确等问题， 开展定位试验研究， 揭示水旱轮作条件下作物高效 生产的机理性问题。主要技术考核指标：开展不同水旱轮作优化模式的定位实验； 筛选出适宜西南水旱轮作区周年高 效种植的水稻品种 1 个、蔬菜品种 1 个；初步明确西南

4、水旱轮作区的作物轮作模 式；发表研究论文 1 篇。三、本年度所开展的工作为了推进本项目的高效实施， 2014 年继续开展适宜于水稻规模化高产高效 种植的品种筛选和轮作规模化高效生产关键技术的研究。 并针对前期基础调研进 行水旱轮作模式评价与筛选， 对调研所得轮作模式， 选择五种代表性模式展开定 位试验，涉及的五种水旱轮作模式分别为蚕豆 - 水稻、马铃薯- 水稻、油菜- 水稻、 小麦- 水稻、大蒜-水稻。针对水旱轮作模式的水旱转换过程在资源利用、 土壤微 环境状况等与非水旱轮作模式有着显著差异， 本年度同时展开水旱轮作与非水旱 轮作模式的定位试验研究，设计的轮作模式包括设冬水田水稻（水水连作）、

5、 马铃薯玉米（年内旱旱轮作）、马铃薯水稻（年内水旱轮作）、油菜水稻 T马铃薯一水稻（年内年间水旱轮作）三种耕作类型，四种轮作模式。水旱轮作 的定位试验场地选择在崇州市桤泉镇四川农业大学科研农场，定位试验场与 2013年 11 月建设完毕，为了保持土壤肥力的一致性， 2013年 11 月种植豆科植 物（蚕豆）进行土壤培肥， 2014年 5 月正式开始水稻作物季的水旱轮作定位试 验。同时，由于养分在年内作物季间会产生相互影响， 针对水旱轮作过程养分作 物季间分配，开展了养分循环的盆栽试验， 以探讨水稻季氮素的投入及分配规律， 及其在旱季作物中的效率。四、项目研究进展1. 适宜于西南水旱轮作区周年高

6、效种植的品种筛选（ 1） 适宜于西南水旱轮作区周年高效种植的水稻品种筛选适宜于川东冬闲田水旱轮作模式的周年高效水稻品种筛选：以U优602、F优498、U优498、川农优498为试验材料，在川东邻水县示范基地设计精确定 量等行平作、 精确定量宽窄行垄作、 半旱式宽窄行垄作 3 种栽插模式， 进行田间 试验。结果表明：与U优602相比，U优498、F优498、川农优在成熟期的干物 质积累均优于U优602,说明其对当地的气候条件比较适应。精确定量宽窄行垄 作与精确定量等行平作干物质积累重量和穗占比例均高于半旱式宽窄行垄作， 精 确定量宽窄行垄作优势明显。U优 498与U优602两个品种明显优于其他品

7、种， 穗干重要明显高于其他品种。F优498与川农优干物质积累较高，其穗干重与穗 占比例偏低。U优498则比较适应当地的气候环境。U优602则应采取精确定量 宽窄行垄作，调节栽插密度，改善大田环境。:栽培方式1品种干物质积累t /hm2抽穗期成熟期拔节期:1n 优 4982.7412.5019.60i精确定量宽窄行垄作U 优 6021.6511.7315.77F 优 4982.137.8919.16川农优3.1711.7318.00!精确疋量等仃平作jn 优 6022.3211.6414.80n 优 6020.747.3711.93j半旱式宽窄行垄作1-n 优 4981.0411.0112.57

8、i精确定量宽窄行垄作:2.1710.7118.17i精确定量等行平作平均2.7411.6816.40i半旱式宽窄行垄作0.899.1912.25在氮素积累方面，U优498的含氮量和氮素积累量都处于较高水平，比例适 中，说明此品种较好适应了当地的气候条件， 川农优含氮量和氮素积累量虽处于 高水平，但其拔节期氮素积累量过高，说明其无效分蘖发生的多。2 表2不同栽插方式及品种的氮素积累总量kg/hm栽插方式品种拔节期前拔节期-抽穗期抽穗期-成熟期rt曰*/n 优 49869.19176.31230.84精确疋量宽乍行垄作n 优 60250.72150.66176.70川农优109.65164.902

9、01.87曰* AA/L、/精确定量等仃平作n 优 60274.45152.88183.23半旱式宽窄行垄作n 优 60222.3486.08118.46n 优 60225.52113.87101.62rt曰*/59.95163.48203.77精确疋量宽乍行垄作曰* AA/L、/H平均92.05158.89192.55精确定量等仃平作半旱式宽窄行垄作23.9399.98110.04综上所述，在川东冬闲田水旱轮作体系中，通过品种筛选和栽培模式试验表 明，水稻品种U优498对当地的气候条件适应最好，在不同栽培模式中，精确定 量宽窄行垄作效果最好。(2)适宜于水旱轮作模式的周年高效水稻品种氮肥管理

10、方式筛选：根据2013年的试验结果，筛选的F优498兼具高产稳产、生育期适中、适 于机插等特点，其生育期比省内主推中籼迟熟杂交稻品种早 7-10天，适于多种 茬口栽插，即可为后作蔬菜生长留足空间，并适于小麦、油菜茬口的机插栽培，生育期和产量均具有优势。 而且该品种在机插、 优化定抛和精确定量栽培条件下 均能具备亩产 800 公斤的潜力。本年度针对 2013 年初步筛选的适宜于西南水旱轮作区周年高效规模化种植 的水稻品种F优498,继续开展研究，探索肥料管理对水稻品种的适应性，以提 高规模化高效种植下的氮肥管理措施。 设计不同施氮处理， 分别设普通尿素和多 肽尿素施肥，每种肥料下设农民经验施肥（

11、底肥：分蘖肥=7： 3）（ FFP和FFP）， 高产施肥方式（基蘖肥： 穗肥=5： 5，底肥：分蘖肥=7:3，促花肥：保花肥=6： 4）（ONM和PASPM），高产施肥方式减氮15%（ ONM和 PASPM），高产施肥方式 增氮15% （ONM和 PASPM），共9个处理，每个处理重复 3次。结果显示，氮肥施用有效的促进了水稻分蘖的发生， 显著提高水稻的最高茎 蘖数和有效穗数。与普通尿素相比，PASP尿素在保证较高的茎蘖群体的情况下 能有效的降低分蘖的衰亡， 从而提高有效穗数。 不同施氮处理间， 农民经验性施 肥导致水稻无效分蘖大量发生， 其最高茎蘖数明显高于其他处理， 而后期养分供 给不足，

12、分蘖大量死亡，有效穗数明显低于氮肥优化处理。同时，氮肥施用显著提高了水稻的生物量、单位面积有效穗数和水稻产量，降低了每穗颍花数、千粒重和收获指数。较普通尿素，PASP尿素显著提高了水稻的生物量、 有效穗数和产量。 不同施氮处理间， 氮肥优化处理能有效的提高水 稻的生物量、有效穗数和产量，但降低了水稻的收获指数。FFP处理的生物量显著低于其他处理， 其有效穗数、 千粒重均低于其他处理， 从而导致产量的显著降 低。ONM3PASP和 PASP3处理能有效的提高水稻的有效穗数，从而提高群体颖 花量，并最终提高水稻产量。随施氮量增加，普通尿素处理水稻产量逐渐增加， 但PASP1和PASP3处理产量无明

13、显差异。施氮显著提高水稻不同叶位叶片的叶绿素含量。较普通尿素，PASP尿素使剑叶、倒 2 叶、倒 3 叶叶绿素含量分别增加了 7.0%、 9.9%和 11.1%。不同施氮处 理间，氮肥优化处理能提高输到各叶位叶片的叶绿素含量。ONM和 PASP2处理，在减少15%施氮量的情况下，其叶绿素含量仍高于 FFP和FFP处理。不同施氮 量则主要导致倒 3 叶叶绿素含量的差异，随施氮量增加，叶绿素含量增加。5 4 32 14 3 2 1 5 4 ggF旦里含素绿叶CK2 101MN图1不同氮肥管理下水稻上 3叶抽穗期叶绿素含量综上所述，对于适宜于水旱轮作的高产高效水稻品种 F优498来说，采用多 肽尿素

14、施肥，配合以下氮肥后移水平，即基蘖肥：穗肥=5:5,底肥：分蘖肥=7:3， 促花肥：保花肥=6： 4,能有效促进生育前期分蘖发生和有效分蘖的形成，并提 高水稻的生物量、有效穗数、产量，维持生育后期叶片光合左右，进而达到高产 咼效的目标。(3)适宜于西南水旱轮作区周年高效种植的蔬菜品种筛选菜稻轮作是西南水旱轮作区的重要粮经型种植模式，能有效实现保障家庭粮 食安全和农业经济收入的双重功能。白菜作为水旱轮作体系中菜稻轮作的一种模 式，广泛被采用。然而，白菜作为十字花科植物，其生长发育过程中易遭受根肿 病的侵害，导致减产。根肿病是十字花科蔬菜流行的一种病害， 其病原菌主要为 鞭毛菌亚门中的芸苔根肿菌。

15、受根肿菌侵染后，在根部形成大小不一、光滑或龟 裂粗糙的肿瘤。而植株的地上部份生长迟缓、缺水蔫萎。根肿病主要由土壤中的 休眠抱子，通过菜株病苗、水流携带菌土等方式传播。水旱轮作由于水旱转换可以有效缓解根肿病， 但选择优质高效的抗根肿病的 白菜品种也十分重要。根据西南水旱轮作区水稻生长发育规律， 结合四川盆地根 肿病高发的现状，通过文献与市场调研。筛选适宜高产种植的抗病性白菜品种。 从表3可以看出，适宜于四川栽培的白菜品种春福皇、 春旺、秋利旺等6个品种 中，秋利旺、寒玉90和秋实皇3个白菜品种虽然具有产量较高、耐性也较强等 较好品种特性，但适播期均在7月中8月下旬，正常年份下四川水旱轮作区水 稻

16、收获在8月下旬9月上旬，因此白菜与水稻在茬口匹配上产生冲突而不适宜。 春福皇、春旺两个白菜品种在适播期上虽然与水稻的收获后的茬口无冲突，但水稻收获后至白菜播种前的土壤闲置期过长。因而，仅从菜稻模式考虑，则不经济。 若增加一季蔬菜作物变两熟制为三熟制， 然而白菜采收期为5月初至6月。这与 后季水稻作物的茬口衔接过紧，甚至冲突。对品中喜春获来说，其适播期为910月，采收期为11月初3月，结合水稻的茬口时间，可以做到与水稻收获后 的茬口有效衔接，有充足时间使稻田土壤转换为旱作状态， 并能高效利用光能资 源，采收期时间较长，可有效缓冲不利市场条件，白菜收获后有大约1个月的休 闲期，可进行水稻栽培前的土

17、壤综合管理，以实现后季作物的高产。因此，综合 6个品种的品种特性，结合四川水旱轮作区的作物生长特点，“喜春获”白菜品 种能与水稻实现高效周年生产。表3抗根肿病白菜品种的品种特性表品种适播期采收期球形球重抗病性其他特性春福皇23月5月初5月中叠抱2.2kg以上抗根肿病抗其他生理病旬害，品质好春旺23月5月中旬6月叠抱2.8kg以上抗根肿病早中熟、品质好秋利旺7月中811月初2月合抱2.5kg以上抗根肿病早熟、耐性强寒玉907月中8月下旬11月初3月合抱2.5kg以上抗根肿病中早熟、品质好秋实皇7月中8月下旬11月初3月叠抱2.8kg以上抗根肿病产量高、耐寒喜春获910月2月4月合抱2.5kg以上

18、抗根肿病耐寒力强2. 周年规模化高效生产轮作模式的筛选(1) 区域水旱轮作模式分析根据2013年对成都、德阳、眉山、遂宁、巴中、资阳、达州、广元、乐山、 绵阳、南充11市的调研资料汇总，发现四川 23种水旱轮作模式，包括白菜-水 稻、萝卜-水稻、蚕豆-水稻、草莓-水稻、葱-水稻、大麦-水稻、川芎-水稻、冬 水田-水稻、大蒜-水稻、甘蓝-水稻、花菜-水稻、胡萝卜-水稻、绿肥-水稻、马 铃薯-水稻、牛皮菜-水稻、芹菜-水稻、豌豆-水稻、西芹-水稻、萬笋-水稻-萬 笋、烟草-水稻、小麦-水稻、油菜-水稻、榨菜-水稻。这23种模式大致可以分 为纯粮型、粮经型、粮饲型、粮肥型水旱轮作模式。从经济效益来说

19、，粮经型水 旱轮作模式总体高于其他三种类型。综合分析，纯粮型轮作模式特点：经济效益偏低，但周年规模化、机械化程 度较高，便于集中管理，生产者省时省力，因而周年绝对生产成本投入相对较低， 由于国家对粮食作物产品实行国家保护价制度， 即使纯粮型水旱轮作模式周年绝 对收益相对偏低，但常年收益稳定，对冲市场风险能力较强。全区涉及的纯粮型 水旱轮作模式主要包括油稻、麦稻。粮经型水旱轮作模式主要特点是：该模式兼顾粮食生产和经济作物生产， 粮 食生产能提供生产者口粮，经济作物生产能提供较高的生产利润， 因此，周年具 有较高经济效益、这对于提高农民收入水平具有重要作用。但该模式周年经济效 益主要来源于旱作季节

20、经济作物生产。 经济作物由于国家无保护价制度，市场价 格完全由市场决定。因此，由于受技术信息、市场信息不对称的影响，导致生产 者很难准确预测产品的市场前景，常常由于产品的年际间剧烈波动，导致生产者 出现大的损失。粮饲型和粮肥型轮作模式特点：由于两种模式的周年效益相对较低，在四川相对较少。 但这两种模式均是具有较好土壤保育功能的种植模式。 水稻生产过程 对土壤进行了农业利用， 而下季作物饲料或绿肥则能较好的培育土壤肥力， 提升 土壤地力。（2）水旱轮作模式筛选方法由于纯粮型、 粮经型、粮饲型、粮肥型水旱轮作模式各具体类型在生产过程 中均各有特点， 对资源利用、 生态环境影响、 周年投入产出及社会

21、效益等均具有 不同的表现。对现有探明的 23 种水旱轮作模式进行系统分析，探索各模式在四 川现有条件下的高产高效特性， 将能够有效筛选适宜于区域高产优质高效的水旱 轮作模式， 为提升和优化区域农业生产模式提供指导。 高产高效水旱轮作模式的 筛选采用层次分析法进行分析。层次分析法（The analytic hierarchy process简 称AHP，在20世纪70年代中期由美国运筹学家托马斯 塞蒂（L.Saaty）正式 提出。它是一种定性和定量相结合的、系统化、层次化的分析方法。由于它在处 理复杂的决策问题上的实用性和有效性， 很快在世界范围得到重视。 这种方法适 用于结构较为复杂、决策准则

22、较多且不易量化的决策问题。 由于其思路简单明了， 尤其是紧密地和决策者的主观判断和推理联系起来， 对决策者的推理过程进行量 化的描述， 可以避免决策者在结构复杂和因素 （或方案） 较多时逻辑推理上的失 误（陆际恩, et al. 2008）。评价过程指标权重的确定： 指标体系确定后， 每个指标发挥的作用其实是不 同的。因此， 需要根据各个指标水旱轮作模式各层次的地位进行指标赋权， 以显 示各指标之间对决策的影响程度。 权重确定的方法主要分为主观赋权法和客观赋 权法两大类。主观赋权法主要包括、功效系数法、专家调查法等。客观赋权评价 法则根据指标之间的相关关系或各项指标的变异系数来确定权数进行综合

23、评价。 如因子分析法、主成分分析法、熵值法、聚类分析法、变异系数法、离差法、灰 色关联分析法、TOPSIS法、神经网络分析法、判别分析法等。其中，离差法是 通过观察各个指标样本数据的标准差， 对标准差较大的指标赋予较大的权重， 但 是因为各个指标之间存在量纲不同的问题， 应用离差法赋权时计算依据是指标的 标准化值而非实际值。对于一个需要决策的问题， 在对其划分为相应的层次结构后， 综合考虑与其 上层元素有逻辑关系的下层元素， 并将下层元素进行两两比较判断其重要性。 重 要性的判断用数字进行表示， 并将这些两两判断的结果表示在一个矩阵中， 这样 得到的矩阵即为判断矩阵。 指标之间的重要性比较常用

24、 0-9 之间的数字或它们的 倒数进行量化。然后根据下列公式进行分析和判断判断矩阵为:a11alnMO Man1 Lann（1）分别计算每一行元素的乘积 MinMiajj 1（2）计算Mi的n次方根WW颅（3）计算矩阵的特征向量Wi n wWi / Wii 1（4）计算判断矩阵的最大特征根max(AW)imaxi i nWi然后进行判断矩阵的一致性检验，检验指标为CICI ( max n)/(n1)（式 1）（式 1）（式 3）（式 4）当判断矩阵具有完全一致性时，CI=0。为了度量不同阶数判断矩阵是否具有 满意的一致性，可以通过查表在 n阶水平下的随机一致性指标 RI。当随机一致 性比率CR

25、v0.1时，说明判断矩阵具有满意的一致性。即：CR CI /RI V0.1。此时的特征向量值即为相应指标的权重。评价模型：高效水旱轮作模式评价指标体系中的每一单项指标均是从不同侧 面来反映其高效目标的，因而必须进行综合评价。为保障评价的可靠性和科学性， 依据现有的研究资料和本研究轮作模式筛选条件的实际，本文采用多目标线性加权函数法对水旱轮作模式的选择进行系统评价，即是上一层指标由其对应的下层 指标组计算得到。F-*AA B W（式 5）式5中：A为上层指标值；B为下层指标向量值；W为下层指标权向量（3）水旱轮作模式筛选指标体系构建：1）水旱轮作高产高效影响因素分析根据四川省实际情况及水旱轮作现

26、状分析， 影响水旱轮作模式高产高效的因 素是多方面的。虽然产量是高效的一个重要因素， 但生产系统中的各要素投入量、 投入结构、 对系统稳定性的影响等均会影响其高效性。 因此，农业高产高效实际 上是经济效益、生态效益和社会效益协同作用的结果。 周年经济效益 经济效益是反应水旱轮作模式高产高效的重要方面。 由于市场在农业生产过 程中扮演着重要的角色， 市场稳定性对农业生产稳定性产生重要影响。 稳定的市 场能增加生产者进行该模式生产的预期， 若市场波动大， 生产者进行生产的积极 性就会受到伤害， 进而影响该轮作模式的投入与推广。 因此， 轮作模式的经济效 益不仅表现在周年投入产出的净收益，同时还需要

27、反应收益的稳定性。 周年生态效益农业资源是农业生产的必备条件， 主要指农业生产可以利用的自然环境要素， 如土地资源、 水资源、气候资源和生物资源。 水旱轮作模式对生态的影响主要表 现在对现有农业资源尤其可再生资源的利用， 这主要可以从以下 3 方面反应资源 利用状况，茬口空闲时间、总生物产量、总经济产量。若茬口空闲时间太长，势 必导致光能资源的损失浪费， 总生物产量和经济产量反应作物产量构成， 间接反 应轮作系统对资源的利用效率。 生态效益的另一表现形式则是轮作系统本身对环 境带来的影响，农业生态系统对环境的影响主要表现在 N、P 过度排放，废弃秸 秆等导致的农业非点源污染。 周年社会效益 农

28、业系统的社会效益主要表现在对人们提供稳定的粮食、蔬菜、肉、奶、蛋 等的供给。食品数量安全是一个国家发展的基本保障。然而，粮食、蔬菜、肉、 奶、蛋等不同农业产品在保障粮食安全上有着不同的功能和地位， 一般来说， 粮 食是最基本的保障，蔬菜、肉、奶、蛋占次要地位。对市场经济国家来说，食物 安全保障不仅要有较高的产量， 同时需要有较高的商品化。 技术进步是社会效益 的重要表现形式， 反应科技成果在农业中的应用效果， 农业生产中机械化水平上 最重要的技术进步表现形式。 若伴随新品种和新栽培管理方式， 则社会效益更显 著，生产力和生产效率均能得以大力提升。2）水旱轮作模式筛选指标体系构建通过对水旱轮作模

29、式在经济效益、 生态效益和社会效益中的表现形式， 综合考虑指标体系构建所选指标的显著性、 主导性、定性与定量相结合、易获取性和 可操作性原则，构建了四川水旱轮作区水旱轮作高产高效模式选择指标体系。 如 图1所示。经济收益（Bi）单位面积净收益（Ci） 旱作/水作收益比（C2）经济效益（A1）单位面积净人工投入（C3） 市场稳定性（C4）水旱轮作模式高产高效模式筛选d生态效益（A2）社会效益（A3）收入稳定性（B2）茬口空闲时间（C5） 总生物产量（C6） 总经济产量（C7）单位面积化肥施用量（C8）单位面积农药施用量（C9）秸秆还田率（C10）人均单位耕地粮食产量（Cii） 单位耕地蔬菜产岀量

30、（Ci2） 总商品化率（C13）技术进步（B6）机械化/人工投入比（Ci4） 大型机械投入比重（C图2水旱轮作模式评价指标体系构建（具体评价结果，由于数据量相对较大，评价过程受部分指标的影响，出现评价偏误，目前正在对评价过程中的部分参数进行二次调整。）3、水旱轮作过程资源利用与农业生态影响研究通过定位试验研究，轮作模式包括设冬水田一水稻（水水连作）、马铃薯一 玉米（年内旱旱轮作）、马铃薯一水稻（年内水旱轮作）、油菜一水稻T马铃薯 水稻（年内年间水旱轮作）三种耕作类型，四种轮作模式，单因素随机区组设 计。水稻采用氮肥后移的栽培技术，基蘖肥氮：穗肥氮=5:5，基肥中，基肥氮:分蘖肥氮二7:3，穗肥

31、中，促花氮肥：保花氮肥=5: 5,磷钾元素的施用比例根据 氮磷钾元素配比（N:P2Q:K2O）为2:1:2确定用量，磷肥作基肥一次施用，钾肥分 基肥和促花肥2次施用，各占50%亩栽植1万穴。玉米、马铃薯、油菜采用当地农民习惯施肥技术水旱轮作体系水季向旱季的转换过程时间跨度大， 水稻扬花期开始直至水稻 收获后旱地作物播种均为这一转换过程。 水稻从扬花期开始， 灌溉主要采取干湿 交替灌溉，即灌溉后水分自然落干，再进行灌溉，直到水稻黄熟期，水田基本保 持干旱。因此， 水旱转换过程的取样时期从扬花期稻田有水时开始取土样， 当水 分自然落干后再次取土样； 然后进行灌水， 灌水后第三日取样一次， 直到水分

32、落 干后再取，以此进行重复取样，直到黄熟期。水稻收获后，次日取土，并每隔 10 日取土一次，共取土 4 次。对照模式冬水田水稻和薯玉的取土时期与水 旱轮作模式的取土样时间一致， 且每次取样均需在一天内全部取完。 所有土样采 集均分010、1020cm两个层次进行采集。该定位试验水稻和玉米收获已经完成。 经过测产和考种分析。 玉米理论亩产 为658.02kg，实际亩产为528.77kg。水稻理论亩产为670.15kg。为土壤样品采 集也已经完成。 由于土壤样品数量多， 目前正在进行土壤理化特性和微生物特性 的测试分析。4、多熟轮作规模化高效生产关键技术 （1）多熟轮作规模化水稻工厂化育秧技术研究

33、工厂化育秧秧龄及育秧基质对秧苗素质及栽插质量的影响： 采用三因素裂区 设计，以F优498为材料进行秧龄、苗床环境和育秧基质的研究。其中育秧苗床 环境A1:田间育秧环境，A2:标准化厂房育秧；秧龄B1: 20, B2: 30, B3: 40； 育秧基质C1:恒奥达基质，C2:营养土，并测定秧苗素质、秧块质量、根系扫 描、发根力和根盘结力和栽插质量。 结果表明， 工厂化棚内育秧 20天和30天秧 龄秧苗表现为基质土育秧秧苗株高高于营养土育秧，而 40 天秧龄秧苗表现为营 养土育秧秧苗高于基质育秧。工厂化棚内育秧和大田育秧条件下基质育秧 40 天 秧龄秧苗的株高均表现为最小。 茎基粗田间育秧环境的秧

34、苗极显著大于标准化厂 房育秧环境下的秧苗茎基粗， 而40天秧龄的秧苗茎基粗极显著大于 20天秧龄秧 苗， 20 天秧龄秧苗极显著大于 30 天秧龄秧苗，营养土育秧的秧苗极显著高于基 质育秧的秧苗。 由于不同处理间第一三叶片生长的环境有所不同， 因此， 第一三 叶片的叶形表现出很大差异， 但不同处理间一三叶形表现的趋势相同， 均表现为 田间育秧环境的秧苗极显著大于标准化厂房育秧环境下的秧苗，20天秧龄的秧苗极显著或显著大于30天秧龄秧苗，30天秧龄秧苗极显著大于40天秧龄秧苗， 基质土秧龄秧苗叶片极显著大于营养土秧苗，可能与出苗长叶时的温湿度有关。 第二叶片长表现为标准化厂房育秧显著长于田间育秧

35、秧苗，30天秧龄秧苗极显著长于20天秧龄秧苗，而20天秧龄秧苗极显著长于40天秧龄秧苗，基质育秧 秧苗长于营养土秧苗，但差异不显著。第二叶片宽表现为田间育秧秧苗极显著宽 于标准化厂房育秧秧苗，20天和30天秧龄秧苗极显著宽于40天秧龄秧苗，20 天和30天差异不显著。总根数表现为田间育秧环境秧苗显著多于标准化厂房育 秧环境秧苗根数，40天秧龄秧苗极显著多于20天和30天秧龄秧苗，而20天秧 龄秧苗显著多于30天秧龄秧苗，营养土育秧秧苗极显著多于基质育秧秧苗。秧 龄表现为田间育秧环境的秧苗极显著大于标准化厂房育秧环境下的秧苗，40天秧龄的秧苗极显著大于30天秧龄秧苗，30天秧龄秧苗极显著大于20

36、天秧龄秧 苗，营养土秧苗极显著大于基质育秧的秧苗。移栽期栽插质量分析结果表明，育秧苗床环境对浮秧率和每穴苗数有极显著 或显著影响，秧龄对漏秧率和每穴苗数有显著影响，育秧基质对漏秧率、浮秧率、 每穴苗数有极显著影响，对伤秧率有显著影响，而互作效应效应对栽插质量影响 不显著。大田育秧的浮秧率极显著高于工厂化棚内育秧，而穴苗数显著低于工厂化棚内育秧。40天秧龄秧苗漏秧率显著高于30天和20天秧龄秧苗，30天和20 天秧龄秧苗漏秧率之间差异不显著。浮秧率40天秧龄秧苗显著高于20天秧龄秧 苗，30天秧龄秧苗与20天秧龄秧苗和40天秧龄秧苗差异都不显著。30天秧龄 秧苗每穴苗数显著高于40天秧龄秧苗，2

37、0天秧龄秧苗与30天秧龄秧苗和40天 秧龄秧苗差异不显著。基质育秧的漏秧率和浮秧率极显著高于营养土育秧， 而伤 秧率显著低于营养土育秧，每穴苗数也极显著低于营养土育秧。表3秧龄和基质对工厂化育秧秧苗栽插质量的影响变异来源漏秧率（%）伤秧率（%）浮秧率（%）每穴苗数（苗/穴）育秧苗床环境8.3114.40260.60*36.31*秧龄5.78*0.414.035.02*育秧基质27.98*7.69*40.10*45.31*育秧苗床环境X秧龄0.021.412.590.69育秧苗床环境X育秧基质0.531.773.542.55表4秧龄和基质对工厂化育秧秧苗栽插质量的影响处理漏秧率（%）伤秧率（%）

38、浮秧率（%）每穴苗数（苗/穴）A114.06Aa1.39Aa5.93Aa2.34AbA29.77Aa2.35Aa3.20Bb2.86AaB110.86Ab1.64Aa3.28Ab2.69AabB29.91Ab1.89Aa4.79Aab2.86AaB310.86Aa2.08Aa5.62Aa2.25AbC115.91Aa1.30Ab6.48Aa2.20BbC27.91Bb2.44Aa2.65Bb3.00Aa育秧苗床环境X秧龄X育秧基质1.362.342.360.86工厂化育秧秧龄及栽插穴距对叶片光合特征影响：采用三因素裂区设计，育秧苗床环境A1 :田间育秧环境，A2 :标准化厂房育秧；秧龄B1 :

39、 20，B2: 30， B3： 40;育秧苗床环境 A1:大田，A2:大棚；秧龄B1： 20，B2： 30, B3: 40； 栽插穴距C1 :窄穴距，C2:宽穴距。结果表明，秧龄和栽插穴距对产量及其构成的影响，两种苗床间，产量为A2 A1，但是两者间差异没有达到显著水平，三种秧龄为B2 B1 B3,且B1和B2显著高于B3,穴距表现为C1显著高于C2。从产量构成因素上来看，A2 的有效穗、穗长、着粒数和实粒数都略高于A2，但千粒重和结实率较 A1低。有效穗表现为 A2 A1，B2 B3 B1，C1 C2,且C1显著高于C2。穗长表现 为 A2 A1，B2 B3B1，C2C1。着粒数表现为 A2

40、 A1，B2 B1 B3,且 B2显著高于B3，其他差异不显著，C2 C1。千粒重表现为 A1 A2 , B3 B1 B2, C1 C2。结实率表现为 A1 A2 , B1 B2 B3,且B1极显著高于 B3, B2显著高于B3, B1和B2差异不显著，C2 C1。实粒数表现为 A2 A1 , B2 B1 B3，且B2极显著高于B3, B1显著高于B3, B2和B1差异不显著，C2 C1。（2）水旱轮作体系下水稻生产氮素积累与分配研究采用用两因素完全随机盆栽试验，研究稻季不同施氮策略对水旱两季作物生 长发育、氮素吸收利用以及产量的影响。A因素为水稻季不同的氮肥运筹方式，A1:农民常规施肥方法，

41、即基蘖肥：穗肥为 10:0; A2:氮肥后移处理 A2，即基 蘖肥：穗肥为10:0； A3为不施氮空白对照。B因素为不同旱季接茬作物，B1小 麦-水稻，B2油菜-水稻，B3大蒜-水稻，B4蚕豆-水稻。水稻除对照A3不施氮 肥外，各处理N、P、K肥施用总量相同，按照N:P2O5:K2O为2:1:2施用。施纯 氮1.2g/盆，采用15N标记尿素；施氯化钾2.0g/盆，按底肥：促花肥二1 : 1的比 例施用；施过磷酸钙 4.0g/盆，全用作基肥。旱季各作物均不施肥，其它管理按 照常规栽培进行操作。结果表明，不同施氮策略对F优498杂交籼稻产量及其构成因素均有影响。 施氮处理的产量显著高于不施氮空白对

42、照，QNM处理产量高于FFP处理。从产量构成因素来看，氮素能显著提高有效穗、穗粒数和千粒重都显著提高。QNM 处理主要通过增加穗粒数来提高产量，其次是有效穗。表1不同处理水稻的产量及其构成处理有效穗/盆穗粒数/穗结实率%千粒重g产量g/盆QNM18.6a210.1a81.8a28.4ab81.2aFFP18.0ab175.6b82.1a29.3a74.0aCK16.7b164.7b81.5a26.7b59.5bQNM氮肥后移处理；FFP：农民传统施肥方式；CK不施氮肥对照。不同茎蘖产量构成因素的差异分析结果表明， 不同叶位的稻穗穗长相差不大， 但不同处理间稻穗穗长差异明显，除第 9叶位外，QN

43、M与FFP处理穗长之差均 在1.6cm以上，与CK的穗长之差均在2.2cm以上，可见氮肥后移处理有效增加 了稻穗的长度。相关性分析显示穗长与着粒数呈极显著正相关(r=0.93* )，因此，稻穗的增长可以着生更多的籽粒，QNM各叶位稻穗着粒数均大于FFP和CK处理。除第4、9叶位外，QNM处理稻穗的着粒密度均大于 FFP和CK处理， 说明着粒数的增长幅度大于穗长的增加幅度。 不同级次茎蘖稻穗的穗长、着粒数、 着粒密度、实粒数和结实率规律一致，即主茎一级二级，且除结实率外处理 间均表现为QNM FFPCK;而空粒数是一级主茎二级。不同处理分蘖成穗差异分析结果表明，氮肥后移能够有效减少无效分蘖的发

44、生，提高分蘖成穗率。QNM处理第1、2、3、8、9和10叶位的一级分蘖发生率 均降低，而二三级分蘖发生率除第6和第7叶位外均降低，从而有效减少了无效 分蘖数。从分蘖成穗率来看， QNM 处理第 4 至第 7 叶位的一级分蘖成穗率明显 提高，使一级分蘖的整体成穗数显著增加。二三级分蘖成穗主要在第 1 至第 6 叶位， 6叶位后所有处理均无有效二三级分蘖存在，而 QNM 处理二三级分蘖的 成穗率，除第 2 和第 6 叶位外均明显增加。 由此可知， 氮肥后移处理通过减少二 三级分蘖发生，从而提高二三级分蘖的成穗率。 整体而言氮肥后移对第 5、第 6、 第 7 叶位的分蘖发生成穗影响最大。氮肥处理对不

45、同茎蘖穗部枝梗及颖花退分化的影响分析表明， 不同茎蘖二次 枝梗退分化数差异较大，二次枝梗现存数、退化数和分化数均表现为主茎一级 分蘖二级分蘖，二次枝梗退化率则恰好相反，二级分蘖枝梗退化率最高，主茎 最低。不同处理相比，各分蘖二次枝梗现存数 QNM 处理均最高，二次枝梗退化 数均表现为FFP QNM CK，二次枝梗分化数除主茎 FFP处理高于QNM处理 外，一级分蘖和二级分蘖均为 QNM FFP CK，而二次枝梗退化率 QNM处理 均最低，而FFP处理各级茎蘖退化率均最高。由此可知，氮肥后移处理均能有 效减少各级茎蘖的枝梗退化率， 降低了二次枝梗的退化数是主要原因， 对于一级 和二级分蘖来说，同

46、时还增加了二次枝梗的分化数。不同茎蘖一次颖花退分化数差异也较大， 其现存数、 退化数、 分化数和退化 率均表现为主茎一级分蘖二级分蘖。 不同氮肥处理相比， 除二级分蘖的一次 颖花现存数和分化数表现为 FFPQNM夕卜，均表现为QNM FFP。说明，氮肥 后移能增加主茎和一级分蘖颖花的分化数和现存数，但同时也增加了退化率。不同茎蘖二次颖花退分化数差异也较大， 其现存数、 退化数、 分化数和退化 率均表现为主茎一级分蘖二级分蘖。 氮肥处理对不同茎蘖二次颖花退分化的 影响存在差异。主茎二次颖花的各个指标均表现为QNM FFPCK ;一级分蘖二次颖花分化数和现存数也表现为 QNM FFP CK，但退化

47、率和退化数FFP处 理最大;二级分蘖中 QNM 的二次颖花退分化数以及现存数均最大，而退化率 FFP处理最高，且FFP处理二次颖花分化数和现存均最小。不同茎蘖总颖花退分化数差异也较大， 其现存数、 退化数、 分化数和退化率 均表现为主茎一级分蘖二级分蘖。不同处理相比，整体趋势表现为 QNM FFP CK，但二级分蘖总颖花的分化数和现存数 FFP处理最小，且FFP处理一 级和二级分蘖的总颖花退化率最高。 由此可知氮肥后移能有效增加每穗总颖花的 分化数和现存数，尽管颖花的退化数也增多，但其增加幅度较小，特别是一级和 二级分蘖的颖花退化率还低于 FFP处理。不同茎蘖对产量的贡献分析表明，不同叶位的分

48、蘖对产量的贡献率呈现双峰 曲线的趋势。第1,2叶位和5、6叶位对产量的贡献率较大，均在10%以上。第3、 4叶位由于生长分蘖期受到移栽时植伤的影响，对产量的贡献率出现一个低峰。 叶位越往后，分蘖成穗数越少，对产量的贡献率也就越低，呈逐渐下降趋势。不 同处理相比，QNM的第1,2,5,6,叶位的产量贡献率高于FFP处理，其他叶位则低 于FFP处理，由此可知，QNM处理提高了优势叶位的产量贡献率，有助强削弱 的作用。从不同级次对产量的贡献率来看，QNM也有增强去弱的作用。不同级次对产量的贡献率为一级二级一级， QNM处理一级对产量的贡献率提高， 而主茎和二级对产量的贡献率均降低。表2不同叶位和不同

49、级次茎蘖对产量的贡献率（%）处理1/x2/x3/x4/x5/x6/x7/x8/x9/x主茎一级二级QNM13.818.26.86.714.412.28.83.51.114.568.616.9FFP13.014.67.88.013.111.69.45.01.715.766.817.5CK15.113.44.94.419.013.910.23.20.015.962.521.61/x :从第一叶位长出来的一级分蘖和二级分蘖，2/x，3/x9/x以此类推；一级：所有叶位的一级分蘖，二级：所有叶位的二级分蘖。5. 制定技术标准情况，知识产权申请及获得情况（1）主推技术与鉴定成果四川省政府2014发布的主

50、推技术2项：杂交稻机械化育插秧技术、水稻优 化定抛技术。鉴定成果1项：杂交稻根蘖优化及定抛栽培技术（2）制定技术标准情况完成发布的技术标准1项，即机插稻工厂化育秧技术规程（四川省地 方标准，2014年初发布）；通过终审的省级技术标准1项，为杂交籼稻机械化育插量规范（四川 省地方标准，待终审）。（3）授权专利：1）任万军，李兰平，邓飞，康银红，陈勇，王丽，周伟，胡剑锋畦沟式水稻定抛栽培方法专利号：ZL 2013 1 0021397.8,授权时间：2) 任万军 , 周伟, 陈勇, 吕腾飞, 李培程, 胡剑锋. 一种开沟起垄器 . 专 利号: ZL201320620799.5, 授权时间 3) 任万

51、军, 张强,胡剑锋, 陈勇,黄光忠.一种运秧车. 专利号:ZL201320794510.1，授权时间：(4) 发表论文 6 篇(带项目标注)：1) Deng Fei, Wang Li, Ren Wan-Jun*, Mei Xiu-Feng, Li Shu-Xian. Optimized nitrogen managements and polyaspartic acid urea improved dry matter production and yield of indica hybrid rice. Soil Tillage Res. 2015, 145: 1-92) Deng Fei,

52、 WangLi, Ren Wan-Jun*, Mei Xiu-Feng. Enhancing nitrogen utilization and soil nitrogen balance in paddy fields by optimizingnitrogen management and using polyaspartic acid urea. Field Crop Res., 2014, 169: 30-383) Wei Zhou, Teng-Fei Lv, Yong Chen, Wan-JunRen and Anthony P Westby. Soil Physicochemical

53、 and Biological Properties of Paddy-Upland Rotation: A Review.The Scientific World Journal, 2014.4) 刘利, 雷小龙, 黄光忠 , 刘代银 , 任万军*. 机械化播栽对杂交稻氮素 积累分配及碳氮比的影响 . 植物营养与肥料学报 , 2014, 20(4): 831-8445) 刘利, 雷小龙, 田青兰 , 张强, 黄光忠 , 任万军*. 机械化播栽对杂交中 稻干物质生产特征的影响 . 杂交水稻 , 2014, 29(5):55-646) 霍晓玲 , 周虹, 袁勇, 胡剑锋, 任万军*. 秧板处理及

54、育秧方式对机插 杂交稻秧苗生长、产量及育秧成本的影响 . 杂交水稻 , 2014, 29(2):51-566. 人才队伍培养建设情况在读博士研究生 3 名，毕业硕士研究生 2 名，在读硕士研究生 10 人。在 郫县举办工厂化育秧省级现场会 1 次，成都市工厂化育秧技术现场会 1 次。受 四川省农技推广总站、四川省农广校、乐山农业局、金堂农业局等地邀请授课 10余次，培训基层技术人员 800余名。为省农业厅提交调研咨询报告 2篇。被 中国组织人事报、四川日报、四川农村日报、四川省农业厅官网、四川省农村 科技发展中心等宣传报道 10 余次。7. 通过项目实施所形成的实验条件、试验基地、中试线、生产

55、 线等情况在四川崇州建设形成了水旱轮作模式研究的长期定位试验场， 涉及两个长期 定位试验。在成都温江建设形成了一个可以进行水旱轮作盆栽控制性实验的试 验场。同时，在四川郫县、都江堰、汉源、芦山等地建立了规模化生产条件下 的水旱轮作研究试验基地。郫县汀沙生态农业有限公司投资建成的四川第一家 工厂化育秧厂房，通过集中育秧，大大提供了秧苗生产效率，为四川水稻商品 化供秧的现代粮食生产组织方式提供了典范。8. 对农业产业的推动作用通过项目的实施与示范， 新种植模式、 新栽培管理技术、 新育秧供秧体系等 技术的大面积推广与应用， 大大促进了区域水稻产量和栽培管理技术的提升， 为 粮食持续增产和农民持续增

56、收节支提供了坚实的科技支撑。 同时，定位试验和盆 栽试验的研究， 从机理上探索了水旱轮作体系养分周年积累与分配， 水旱转换过 程土壤理化与生物学特性等的特点与基本规律， 为实现稻田生态逐步恢复， 增强 土壤肥力特性。五、成果应用情况及前景 本研究在四川郫县三道堰镇陈家船村汀沙生态农业产业园区进行了田间苗 床育秧和工厂化育秧试验， 并根据试验结果总结出田间苗床育秧和工厂化育秧的 较为完整育秧技术体系， 并于2011至2014年连续 4年应用于生产实践， 取得了 较大的成效。 2014年 5 月四川省农业厅组织的全省工厂化育秧现场会在汀沙生 态农业产业园区成功举行。 2014年 3-5 月，汀沙工

57、厂化育秧企业为郫县、广汉、 新都等县 10 余个种粮大户 4000 余亩水稻育秧，（ 1000亩本田秧苗采用工厂化 育秧， 3000亩本田秧苗采用田间苗床育秧），盈利近 40 万元。六、经费到位及使用2014年四川农业大学到位课题经费 17 万元，课题经费使用严格按照关于 调整国家科技计划和公益性行业科研专项经费管理办法若干规定的通知 和公 益性行业（农业）科研专项经费管理实施细则执行，做到专户、专账、专款、 专用。课题支出经费全部用于技术创新研究、 技术集成研究与示范， 所有的课题经费都按照预算用于课题研究中，并建立了完整的财务帐目。七、存在问题及建议水旱轮作模式的定位试验， 由于涉及到周年

58、性的栽培与耕作试验， 较一般单 季试验或单一作物试验相比， 田间试验和管理更复杂。 尤其在水旱轮作与非水旱 轮作定位试验过程中， 每一作物季均涉及水作和旱作同时进行试验， 如何确保水 作处理不对旱作产生影响，加强环境条件控制，还需进一步研究。八、下一年工作计划在项目组的统一安排部署下， 按课题年度任务要求， 对前期研究的理论和技 术进行集成研究和深化， 继续深入探讨水旱轮作体系下氮素吸收利用及损失， 水 作施肥对旱作的吸收利用及影响， 评价选定水旱轮作模式在氮素利用、 生长发育、 产量、效益、土壤地力水平等方面的特点与规律。 继续以非水旱轮作模式为对照， 研究水旱轮作模式的轮作在土壤理化环境、 生物学特性等方面的特性与规律。 开 展高效生产技术、 轻简化生产技术和规模化生产技术的研发与应用技术集成， 形 成周年规模化高效生产的轮作模式，完成周年高效生产轮作模式 4-5 套的研发。