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间作套种提高水分利用效率的种间作用机理
2017-05-26 12:04   审核人:
成果名称 间作套种提高水分利用效率的种间作用机理
应用行业 农林牧渔
登记号 2015J0096 中图分类 S344
评价报告 甘科验[2015]第70号
推荐部门
完成单位 甘肃农业大学
通讯地址 兰州市安宁区营门村1号 联系人 马占军
电话 邮编 730070
完成人:柴强,赵财,冯福学,于爱忠,陈桂平,黄鹏,秦安振,樊志龙,牟彦萍,武进普
成果介绍
1. 课题来源与背景
(1) 课题来源
"间作套种提高水分利用效率的种间作用机理"课题由甘肃省杰出青年科学基金资助,研究起止时间为2012年1月-2014年12月,课题编号为1111RJDA006。总经费20.00万元。
(2) 研究背景
间套作是提高资源利用效率、缓和作物供给和消费矛盾、增加作物多样化的重要手段。20世纪未,甘肃每年有10万hm2的粮田通过间套作模式亩产达"吨粮",以占全省3.3%的粮食播种面积生产了全省16.8%的粮食,为粮食安全做出了积极贡献。但据调查研究,甘肃主要间套作模式耗水量高达7200 m3/hm2-8400 m3/hm2,远大于区域单位耕地的配水量。为此,压缩间套作已成为多个地区缓解农业用水矛盾的主要措施。但间套作面积的减小,必然导致单位耕地产出率滑坡、水分生产效率降低、农牧结合受阻。开展间套群体水分高效利用机理研究,最大限度降低耗水量,将对建立与区域水资源承载阈值相适宜的间套作技术体系产生重要推动,对提升多熟种植对农业生产的贡献也将产生积极保障。
2. 研究目的与意义
从国际总体趋势看,农业节水的重点正处于输水过程节水、田间灌水过程节水向生物节水、作物精量控制用水以及系统节水的转变阶段,节水品种选育、调亏灌溉、控制性分根交替灌溉等利用生物学节水潜力的技术倍受研究者的关注。有关间套复合群体水分利用的研究,主要集中在群体与单作耗水特性的对比和高效用水机制两大领域,这些研究往往弱化了复合群体作为一个整体的特性,对不同组分的水分竞争互补认识相对薄弱,而间作条件下不同组分高效用水的生物学潜力未充分得以发挥。因此,深入揭示间作作物种间互作与群体水分利用效率的关系,将是高效挖掘间作作物生理节水潜力的重要途径。
本项目以典型间作模式为对象,拟通过研究不同灌水水平下间作作物竞争互补与土壤水分的时空运移、棵间蒸发、光合源动态的关系,形成通过作物多样化配置优化种间关系、提高水分利用效率的理论依据;解析少耕留茬间作耗水特性与种间互作的关系,形成通过耕作方式优化种间关系的基本依据;揭示密度和空间布局通过影响种间关系而提高作物水分利用效率的基本机制,形成利用种间关系提高间作水分利用效率的理论依据。
3. 主要论点论据
(1) 探明了玉米间作豌豆种间互作高效用水机制,优化了节水型玉米间作豌豆的关键技术指标;
(2) 研发了少耕地膜/秸秆双覆盖小麦间作玉米节水高效生产模式,提供了资源性缺水地区发展间作的理论和技术支撑。
4. 创见与创新
(1)动态解析种间关系及其与间作群体水分利用效率的关系,可形成间作精细调控的理论依据
项目打破大多数间作研究以作物收获期产量、干物重等指标量化竞争、互补的思维,按作物生长发育进程,分阶段追踪间作作物的干物质累积特性、水分消耗特性,检测竞争、互补的动态博弈及其与水分利用效率的关系,在系统水平上客观评价竞争、互补的生态效应,可为科学合理利用竞争、互补作用提供可靠依据。
(2)集成应用单作成熟技术和理论,解析间作科学问题,成果的实用性、可操作性强
将单作研究中成熟的水分生理研究方法与传统间作研究方法相结合,能够从系统、作物组分、个体和器官水平上多尺度揭示间作种间竞争、互补提高水分利用效率的机理,是间作资源高效利用研究方法的重要丰富和深化。
5. 社会经济效益,存在的问题
(1) 社会经济效益
少耕轮作覆盖技术探索性地将少耕技术和作物秸秆覆盖生产技术集成到间作模式中,并在次年进行带间轮换,形成轮作模式,是多项高效技术集成应用的典型,达到了秸秆直接循环利用、节水、防沙尘、增加经济效益的多重目标。与传统小麦间作玉米模式相比,玉米间作豌豆可节水3000m3/hm2以上,氮肥用量可减少15%左右,而豆产品市场需求量大、效益更为客观,在水资源严重不足的绿洲灌区,其适应性更强。
(2) 存在问题
多熟种植研究是一项涉及要素较多的研究课题,课题组从模式组合、密度、空间布局、化感作用等多角度开展了多熟种植模式节水理论和技术的研究,因此仅依本项目难以达到研究目的,还需在生产实践中进一步验证。此外,本项目开展的试验,多是在相对单一的技术条件下进行的,例如带型研究时未考虑施肥、灌水水平的影响,这将在一定程度上影响成果的应用性。未来研究中,在已确定的技术参数指标基础上,配合施肥、灌水进行深入研究,将有利于提升成果的理论和技术水平。
6. 历年获奖情况

 

 

 

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