冬小麥夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究植物營養(yǎng)學(xué)專業(yè)畢業(yè)論文

(4)通過冬小麥春季追肥試驗(yàn)可以看出，春季追氮對提高冬小麥產(chǎn)量作用顯著，(4)通過冬小麥春季追肥試驗(yàn)可以看出，春季追氮對提高冬小麥產(chǎn)量作用顯著，與不追氮處理相比，增產(chǎn)率大于10％．推薦追氮處理與農(nóng)民習(xí)慣追氮處理相比，能顯著降低追氮量，減氮率大于40％．綜合考慮增產(chǎn)和節(jié)氮效果，小群體和中等群體區(qū)更適合采用土壤硝態(tài)氮測試和莖基部硝酸鹽測試推薦技術(shù)進(jìn)行氮肥的推薦，在大群體區(qū)則采用總莖數(shù)推薦技術(shù)更優(yōu)。可見，采用合適的春季追肥技術(shù)是實(shí)現(xiàn)冬小麥高產(chǎn)高效的重要措施。(5)在2014．2015年兩個(gè)年度的冬小麥．夏玉米配方肥試驗(yàn)中，相較于農(nóng)戶常規(guī)施肥技術(shù)，測土配方施肥技術(shù)的應(yīng)用可以明顯增加籽粒產(chǎn)量，提高氮肥利用效率。在冬小麥配方肥試驗(yàn)中，配方肥處理的平均增產(chǎn)率和養(yǎng)分增效率分別為14％和34％，該處理冬小麥的穗粒數(shù)和千粒重水平有明顯提升；在夏玉米配方肥試驗(yàn)中，配方肥處理的平均增產(chǎn)率和養(yǎng)分增效率分別為15％和20％，該處理的夏玉米的穗數(shù)、千粒重均明顯高于同年的農(nóng)戶習(xí)慣處理的相應(yīng)指標(biāo)。由此表明，測土配方施肥是大面積增產(chǎn)增效的重要途徑。關(guān)鍵詞：冬小麥：夏玉米；產(chǎn)量差；氮養(yǎng)分效率差；限制因素；技術(shù)途徑萬方數(shù)據(jù)StudyStudyonLimitingFactorsandTechnicalApproachesforIH'gh-YieldandHigh-EfficiencyofWinterWheatandSummerCornAuthor：ChelaDongdongMajor：PlantNutritionSupeTvisor：Prof．MaWenqiAbstractChinaiscurrentlythemostpopulouscountryintheworld．Inordertocopewiththegrowingpopulationpressure．increasingfoodproductionandimprovingI^esouI．ceuseefficiencyisthefirstlong-termgoalofsustainabledevelopmentofagricultureinChina．However,theproblemsofhi曲input，highconsumption，lowefficiencyandlowoutputareseriousinagriculturalproduction，andtherelatedproblemsarealsoprominentinwinterwheatandSUlTllnermaizerotationsystemintheNorthChinaplain．Therefore，analyzingtheprimarycausesofyieldgapandresourceuseefficiencygap，exploringthetechnicalmeasurestoreducedyieldgapandresourceuseefficiencygap，achievingf．oodcropshighyieldandhi911efficiencyinthelargeareaaretheimportantwaytoensurefoodsecurityandtomaintainthecoordinateddevelopmentofagricultureandenvironmentinChina．Inthispaper,basedonthedataderivedfrominvestigationonfarmers’cropproductionandcollectedfromfieldexperimentinwinterwheatandsummermaizerotationsystem，wesystematicallyresearchedtheprimarycausesofyieldgapandresourceuseefficiencygapandquantifiedthedegreeofinfluenceofthecauses．Wetriedtoproposeandveritythekeytechnologiestorealizehighyieldandhighefficiencyinlargearea．Thus，weexpecttoprovidetheguidanceforthetargetofcontinuousincreasingofgraincrops，efficientutilizationofresource，andsustainabledevelopmentofagriculture．Themainresultsandconclusionsareasfollows：1．Indifferentyears，differencesweresignificantontheannualyieldgapandPFPNgapinwinterwheatandsulnlllermaizerotationsystem．From2012to2015，theaverageyieldgapaccountedfor20％oftheaverageyieldandtheaveragePFPNgapaccountedfor75％oftheaveragePFPNinwinterwheat；Theaverageyieldgapaccountedfor22％oftheaverageyieldandtheaveragePFPNgapaccountedfor55％oftheaveragePFPr、IofSummerMaizeinfourannual．Amongthefamersinplantingofwinterwheatandsummermaizefrom2012to2015．only11．7％ofthefarmersofwinterwheatand6．7％offarmersofsummermaizecouldachievehighyieldandhighPFPN．but69．1％ofthefarmersofwinterwheatand65．9％offarmersofsummermaizewerestillinthestatusoflowyieldandlowPFPs．Itisindicatedthatmostoffarmers’yieldandPFPNwerelowerandthereategreatpotentialtoincreaseyieldandPFPN．2．Variousfactorscontributedtotheformationofwinterwheatyieldgap．a(chǎn)ndthe萬方數(shù)據(jù)contributioncontributionofsoilnitratenitrogen，Olsen-P，sowingrate，sowingdateweremorethan10％．Fromthefactorcategory,thecontributionofsoilfactorsandcultivationfactorsweresignificantlyhigherthanthatoffertilizerfactorsonyieldgap．Thehighestuniversalityoflimitingfactorsonwinterwheatyieldgapwas67％fromsoilnitratenitrogen．Thehi．ghestdominanceoflimitingfactorsonwinterwheatyieldgapwas17％fromsowingrate．111elli曲estcontributiontotheformationofwinterwheatPFPNgapwas29％fromNrate．Fromthefactorcategory,thecontributionoffertilizerfactorsWasslightlyhigherthanthatofsoilfactorsandcultivationfactorsonPFPNgap．ThehighestuniversalityoflimitingfactorsonwinterwheatPFPNgapWas94％fromNrate．ThehighestdominanceoflimitingfactorsonwinterwheatPFPNgapwas57％alsofromNrate．ItCanbeinducedthatforlimitingfactorsofwheatyieldgap,thereweregreatdifferenceamongfarmersandnoprincipalonecouldbeidentified．However,nitrogenfertilizeramountisthemainfactorforPFPsgap．3．ThehighestcontributionofvariousfactorsonS1．1n'llnermaizeyieldgapWas32％fromdensitymanagement．Fromthefactorcategory,thecontributionofcultivationfactorswassignificantlyhigherthanthatofsoilfactorsandfertilizerfactorsonyieldgap．Thehi曲estuniversalityoflimitingfactorsonsummermaizeyieldgapwas90％fromdensity．ThehighestdominanceoflimitingfactorsonsurninermaizeyieldgapWaS64％alsofromdensity．ThehighestcontributionofvariousfactorsonsummermaizePFPNgapWaS34％fromNrate．Fromthefactorcategory,thecontributionoffertilizerfactorswassignificantlyhigherthanthatofcultivationfactorsandsoilfactorsonPFPNgap．nehi曲estuniversalityoflimitingfactorsonsunlinermaizePFPNgapWaS92％fromNrate．ThehighestdominanceoflimifingfactorsonsummermaizeFFPNgapwas38％alsofromNrate．TheresultsshowedthatpricipallimitingfactorsofmaizeyieldgapandPFPNgapwerelowdensityandhighNrate．4．Thefieldexperimentoftop-dressingnitrogenfertilizershowedthatnitrogenfertilizationbyspringtop—dressingcouldsignificantlyincreasethewinterwheatyield，whichyieldwasabovelO％higherthanthatofnotop—dressingnitrogentreatment．Comparedwithfarmers’practicetreatments，therecommendednitrogentreatmentscouldsignificantlyreducethenitrogenfertilizerrateoftop-dressingbymorethan40％．Consideringtheeffectsofyieldincreaseandnitrogenfertilizerreduction，thenitratenitrogenconcentrationofsoiltestandsapnitrateconcentrationtestarebettertechnologiestobeusedinNfertilizerrecommendationinsmallpopulationandmediumpopulationzone，whilethetechnologyoftotalstemnumberismoreappropriateinlargepopulationzone．Theresultsshowedthatspringtop—dressingisveryimportantcountermeasuresforrealizinghighwheatyieldandhighPFPN．5．Inthetwo-yearfieldexperimentsofformulafertilizerinwinterwheatandsummermaizerotationsystem，comparedwithfarmers’practicetreatments，theformulafertilization萬方數(shù)據(jù)treatmentstreatmentssignificantlyincreasedyieldandimprovePFPN．111eyieldandPFPsoftheformulafertilizationtreatmentsincreasedrespectivelyby14％and34％inwinterwheat．thegrainnumberand1000-grainweightlevelofwhichimprovedsignificantly；111eyieldandPFPNoftheformulafertilizationtreatmentsincreasedrespectivelyby15％and20％inslimmermaize，thespikesand1000一grainweightlevelofwhichincreasedsignificantly．Itcouldbeconcludedthatformulafertilizationbaseonsoiltestingisaneffectiveapproachtorealizehighyieldandhighnutrientusee街ciency．Keywords：winterwheat，suml'flermaize，yieldgap，PFPsgap，limitingfactors，technicalapproaches萬方數(shù)據(jù)目 目 錄1j；I言 ．11．1研究背景 11．1．1世界和我國所面臨的糧食安全問題 ．．11t1．2協(xié)調(diào)好農(nóng)業(yè)與環(huán)境的關(guān)系是確保糧食安全的基礎(chǔ) ．．11．1_3縮減產(chǎn)量差和養(yǎng)分效率差是實(shí)現(xiàn)作物大面積高產(chǎn)高效的關(guān)鍵 ．．21．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述 21．2．1產(chǎn)量潛力和產(chǎn)量差的研究 21．2．2主要糧食作物的產(chǎn)量差現(xiàn)狀 ．．31．2．3作物產(chǎn)量差的限制因素分析 一41．2．4糧食作物大面積實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的技術(shù)途徑研究 ．．51．3研究目的和意義 61．4研究內(nèi)容和技術(shù)路線 71．4．1研究目標(biāo) ．71．4．2研究內(nèi)容 ．71．4．3技術(shù)路線 ．．82材料與方法 92．1研究區(qū)域概況 92．2農(nóng)戶信息調(diào)研 92．2．1調(diào)研地點(diǎn)和內(nèi)容 ．92．2．2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 ．92．3農(nóng)戶田問信息跟蹤 lO2．3．1跟蹤地點(diǎn)及內(nèi)容 102．3．2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析方法 102．4冬小麥．夏玉米配方肥驗(yàn)證試驗(yàn) ．1l2．4．1試驗(yàn)地點(diǎn) 1l2．4．2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 1l2．4．3測試項(xiàng)目與方法 132．4．4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 132．5冬小麥氮肥追施推薦技術(shù)研究 l32．5．1試驗(yàn)地點(diǎn) 132．5．2試驗(yàn)設(shè)計(jì) 132．5．3測試項(xiàng)目與方法 142．5．4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析 143結(jié)果與分析 153．1冬小麥一夏玉米產(chǎn)量、氮養(yǎng)分效率現(xiàn)狀及分布特征 ．15萬方數(shù)據(jù)3．1．1冬小麥．夏玉米產(chǎn)量和氦養(yǎng)分效率的分布特征 3．1．1冬小麥．夏玉米產(chǎn)量和氦養(yǎng)分效率的分布特征 ． ．153．1．2冬小麥．夏玉米產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率農(nóng)戶分類 ．．193．2冬小麥．夏玉米高產(chǎn)高效限制因素的定量分析 ．203．2．1冬小麥高產(chǎn)限制因素的定量分析 203．2．2冬小麥高效限制因素的定量分析 243．2．3夏玉米高產(chǎn)限制因素的定量分析 273．2．4夏玉米高效限制因素的定量分析 3l3．3冬小麥．夏玉米高產(chǎn)高效關(guān)鍵管理技術(shù)的優(yōu)化與驗(yàn)證 ．343．3．1冬小麥追肥推薦技術(shù)的研究 343．3．2冬小麥配方肥試驗(yàn)的驗(yàn)證 ．383．3．3夏玉米配方肥試驗(yàn)的驗(yàn)證 393．4冬小麥．夏玉米高產(chǎn)高效技術(shù)體系的集成 ．404討論 444．1冬小麥一夏玉米高產(chǎn)高效的實(shí)現(xiàn)途徑 ．444．2不同產(chǎn)量、氮養(yǎng)分效率水平下土壤和管理因素差異 445結(jié)論 一49參考文獻(xiàn) ．50碩士期間發(fā)表論文 ．54作者簡歷 ．55致 謝 一56萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究1引言冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究1引言1．1研究背景1．1．1世界和我國所面臨的糧食安全問題從世界范圍看，糧食的需求總量在不斷地增加，但糧食產(chǎn)量的增長率與糧食需求增長率的匹配尚未達(dá)到預(yù)期，未來的糧食安全形勢并不樂觀。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)預(yù)測N2050年，世界人口將達(dá)到9l億，加之城市化進(jìn)程加速，大約70％的人口將在集中在城市(目前該比例為49％)，收入水平將是現(xiàn)在的好幾倍11J。為了滿足將來更多、更富裕的人口對糧食的需求，根據(jù)估算，到2050年，全球糧食生產(chǎn)必須在2010年全球糧食總產(chǎn)量基礎(chǔ)上至少增加40％才能滿足全球的食物需求，而年度谷物產(chǎn)量需求將達(dá)到約30億噸，其中發(fā)展中國家的需求量增長較大，同時(shí)谷物和肉的增長量分別要達(dá)到69％～93％和85％，而發(fā)展中國家的谷物凈進(jìn)口量將從目前的每年1．35億噸增加到每年3億噸12J。可見N2050年世界糧食安全問題將面臨一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。作為世界上最大的發(fā)展中國家，中國的糧食安全狀況對世界的糧食安全有著及其重要的影響。對中國而言，N2050年若能實(shí)現(xiàn)人口增長與糧食需求相協(xié)調(diào)的目標(biāo)，則意味全國糧食總產(chǎn)量的年均增長率必須達(dá)到2％左右，但目前中國的糧食產(chǎn)量年均增長速率僅維持在1％左右p】。中國糧食自給率已由過去的基本自給下降N20lO年的90．6％以下，低于國家糧食安全白皮書的既定標(biāo)準(zhǔn)【4J。我國的耕地面積不足世界耕地的9％，而且在耕地總面積中，中低產(chǎn)田的耕地面積占60％左右，有效灌溉面積約I與50％t引，同時(shí)我國卻承擔(dān)著全球近21％人IS!的糧食需求重任，此外由于中國是世界第一人口大國，人均糧食生產(chǎn)資源極其缺乏16j。可見未來我國糧食供給的壓力尤為巨大，所以中國政府為了確保國家糧食安全，一直致力于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)代化發(fā)展和可持續(xù)發(fā)展，不斷提高糧食的總產(chǎn)量水平，不斷強(qiáng)化自身的糧食安全程度。1．1．2協(xié)調(diào)好農(nóng)業(yè)與環(huán)境的關(guān)系是確保糧食安全的基礎(chǔ)不斷提高糧食總產(chǎn)量主要有兩種途徑：一是加大對未利用地的開發(fā)，擴(kuò)大糧食耕種面積；二是提高單位面積糧食產(chǎn)量水平。根據(jù)我國長期的耕地開發(fā)利用情況來看，目前我國的土地資源開發(fā)難度日益增大，如果繼續(xù)增加耕地面積則意味著需要重點(diǎn)開發(fā)土壤肥力貧瘠、生態(tài)環(huán)境脆弱的土地，這不僅需要大量的人力、物力的投入，而且對于生態(tài)環(huán)境穩(wěn)定的破壞是不可忽略的【7。。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織(FAO)估計(jì)，N2050年，發(fā)展中國家中糧食需求增加部分的80％必須依靠增加單位面積產(chǎn)量和提高種植密度來獲得，只有20％需要增加耕地面積【lJ。因此中國在耕地面積進(jìn)一步擴(kuò)增的可能性很小的情況下，我國必須依靠提高糧食單位面積產(chǎn)量水平來解決未來可能面對的糧食安全問題。此外，在增加糧食產(chǎn)量的同時(shí)不能忽略增產(chǎn)所帶來的資源與環(huán)境的代價(jià)。在過去的60年里，我國持續(xù)提高單位面積產(chǎn)量，主要是依靠養(yǎng)分資源投入量的增加，但近年來隨著我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中肥料投入量的不斷攀升，不合理的肥料投入帶來了許多負(fù)面影響，如生態(tài)環(huán)境污染不斷加劇，高投入、高消耗的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式帶來的土壤酸化、地下水污染和溫室氣體排放量增加萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文等環(huán)境問題也在日益顯現(xiàn)閻。因此，中國要想實(shí)現(xiàn)維持國內(nèi)糧食安全水平，農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)，必須協(xié)調(diào)好農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系。1．1．3縮減產(chǎn)量差和養(yǎng)分效率差是實(shí)現(xiàn)作物大面積高產(chǎn)高效的關(guān)鍵華北平原是我國重要的糧食生產(chǎn)基地，同時(shí)也是中國三大糧食主產(chǎn)區(qū)之一，由于其特殊的地理位置，所以其對于國家未來的糧食安全起著無可替代的作用。華北平原種植模式主要為冬小麥和夏玉米，二者的播種面積和產(chǎn)量均分別占全國總播種面積和總產(chǎn)量的50％和30％pA_tzpJ，華北平原的糧食生產(chǎn)對于保證國家糧食安全、維持我國95％的高水平糧食自給率具有重要的戰(zhàn)略意義和現(xiàn)實(shí)意義。在華北區(qū)域種植規(guī)模主要以小農(nóng)戶為主，由于農(nóng)戶習(xí)慣粗放式管理，施肥管理缺乏科學(xué)指導(dǎo)，不僅造成了養(yǎng)分資源的浪費(fèi)，糧食產(chǎn)量水平也顯著低于試驗(yàn)田水平【luj。以三大糧食作物(小麥、玉米、水稻)為例，在科學(xué)家的試驗(yàn)條件下，經(jīng)過合理的養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)，單位面積產(chǎn)量已有了大幅地提升，但在農(nóng)民的生產(chǎn)實(shí)際中，三大糧食作物的產(chǎn)量分別僅為試驗(yàn)田的最高產(chǎn)量水平的79．5％、62．0％和52．8％【¨】，而且中國糧食生產(chǎn)模式仍然處于高投入、高消耗、低效益、低產(chǎn)出的粗放式增長方式。另外由于同一區(qū)域不同地區(qū)間農(nóng)戶還面臨著土壤條件、基礎(chǔ)設(shè)施(灌概設(shè)施、機(jī)械、交通、信息)、農(nóng)業(yè)投資(物資供應(yīng)、技術(shù)傳播、市場控制)、政策體制等多方面的差異，造成了大部分作物產(chǎn)量、養(yǎng)分效率差異顯著，甚至同一地區(qū)不同田塊間的產(chǎn)量、養(yǎng)分效率差異也十分顯著【】舶。在這樣的背景下，消除糧食作物產(chǎn)量差、養(yǎng)分效率差是實(shí)現(xiàn)糧食作物大面積高產(chǎn)高效的關(guān)鍵。1．2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀綜述1．2．1產(chǎn)量潛力和產(chǎn)量差的研究產(chǎn)量潛力，即在單位面積土地上，一個(gè)特定品種在水分、養(yǎng)分等條件達(dá)到最優(yōu)情況下，并且不受病蟲草害的限制的條件下，該作物可獲得的最高產(chǎn)量【1引。不同地區(qū)的產(chǎn)量潛力主要取決于作物的遺傳特性和當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境條件(二氧化碳濃度、太陽輻射和溫度)11，之后又有學(xué)者將作物潛力產(chǎn)量定義為最適條件(不受到各種生物和非生物脅迫的影響)下作物的最大光溫產(chǎn)量ll引。目前用來定量產(chǎn)量潛力的方法主要有三種：作物模型模擬、試驗(yàn)田最高產(chǎn)量和農(nóng)戶最高產(chǎn)量。在目前許多研究中常用作物產(chǎn)量模型來模擬作物的產(chǎn)量潛力。通常在采用作物模型之前，由于研究尺度的差異，需要根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂蚝屯寥罈l件對模型參數(shù)進(jìn)行校對修正Il。在模擬過程中通過選擇相應(yīng)作物的生長發(fā)育模型，結(jié)合所研究區(qū)域的多年氣象統(tǒng)計(jì)資料以及常年的作物栽培技術(shù)措施和肥料養(yǎng)分管理措施等，通過模擬作物的生育期內(nèi)生理代謝過程，來估算不同尺度下相應(yīng)作物的產(chǎn)量潛力I】”。由于該產(chǎn)量假設(shè)是在水分和肥料養(yǎng)分供應(yīng)合理充足，并且不受病、蟲、草害脅迫條件下獲得的，因此產(chǎn)量的高低主要取決于研究區(qū)域的太陽輻射強(qiáng)度、溫度和作物品種自身的遺傳特性等岡素，所以經(jīng)過模型模擬的潛力產(chǎn)量最高Il引。但是由丁光、溫資源的空間差異，以及氣象數(shù)據(jù)的樣本量、覆蓋面積、年限跨度等都會對模擬結(jié)果產(chǎn)生不確定性影響；同時(shí)，作物品種信息、田間管理技術(shù)的差異性，這些都會造成模擬結(jié)果之間變異較人11。2萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究試驗(yàn)田最高產(chǎn)量是定量化產(chǎn)量潛力的一種常用的本地化方法。在試驗(yàn)田中，農(nóng)業(yè)科學(xué)家通過冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究試驗(yàn)田最高產(chǎn)量是定量化產(chǎn)量潛力的一種常用的本地化方法。在試驗(yàn)田中，農(nóng)業(yè)科學(xué)家通過對農(nóng)戶現(xiàn)有的栽培管理和養(yǎng)分管理措施進(jìn)行優(yōu)化，在無物理的、生物的或經(jīng)濟(jì)學(xué)的障礙下最優(yōu)栽培管理措施下所達(dá)到的最高產(chǎn)量，因此它的可操作性更強(qiáng)，更具有普遍性。由于試驗(yàn)田產(chǎn)量的獲得并未考慮光溫條件的影響，并且在實(shí)驗(yàn)中存在一些不可控因素的影響，該產(chǎn)量一般要低于模型模擬的產(chǎn)量。試驗(yàn)田產(chǎn)量的獲得主要依靠對栽培和養(yǎng)分管理措施進(jìn)行優(yōu)化，這對于管理技術(shù)的本地化推廣具有重要意義【憎j。但在同一區(qū)域光溫資源統(tǒng)一的條件下，由于土壤條件、農(nóng)業(yè)投入差異、技術(shù)和管理差異，所能獲得的試驗(yàn)田最高產(chǎn)量也不相同。農(nóng)戶最高產(chǎn)1201也常常被用來定量當(dāng)?shù)刈魑锏漠a(chǎn)量潛力，是指在現(xiàn)有農(nóng)戶栽培管理水平下，可以獲得的最高產(chǎn)量。即假設(shè)農(nóng)戶不考慮各種市場因素及政策條件下，將現(xiàn)有養(yǎng)分和栽培管理技術(shù)應(yīng)用到最佳所獲得的產(chǎn)量。它代表了這一地區(qū)目前的農(nóng)戶可獲得的最高產(chǎn)量水平，該產(chǎn)量理論上接近試驗(yàn)田最高產(chǎn)量，由于未考慮作物生長與光溫條件的協(xié)調(diào)，所以該產(chǎn)量會低于模擬潛力產(chǎn)量。而且由于考慮到農(nóng)戶在種植過程中會忽視養(yǎng)分投入水平和環(huán)境的承載能力，高產(chǎn)紀(jì)錄的獲得不具有普遍性和規(guī)律性，同時(shí)在數(shù)據(jù)采集過程中受到采集年份和數(shù)據(jù)量的影響較大，所以該產(chǎn)量在反映地區(qū)整體最高產(chǎn)代表性上具有一定局限性。產(chǎn)量差的研究是揭示地區(qū)增產(chǎn)潛力的基礎(chǔ)，以及區(qū)域各種限制因子(自然因素、技術(shù)因素、經(jīng)濟(jì)因素)對產(chǎn)量提高的限制作用的大小Il7。。同時(shí)產(chǎn)量差的研究有助于確定研究區(qū)域應(yīng)該優(yōu)先改變或者優(yōu)化的技術(shù)措施。產(chǎn)量差最早是在1977年由Gomez提出的一個(gè)關(guān)于產(chǎn)量的新的概念，他首先定義了潛力產(chǎn)量，并將產(chǎn)量差主要?jiǎng)澐譃閮深悾活愂侵傅貕K的潛力產(chǎn)量與科學(xué)家實(shí)驗(yàn)田的產(chǎn)量之間的差距，這個(gè)差距是由于地塊與環(huán)境、技術(shù)不匹配所引起的；第二類產(chǎn)量差是指田塊的潛力產(chǎn)量與農(nóng)民管理田塊所獲得的實(shí)際產(chǎn)量之間的差距，這個(gè)差距是由于農(nóng)民傳統(tǒng)管理技術(shù)和生物限制因素所引起的【2¨。1981年deDatta為了便于實(shí)際應(yīng)用，他將產(chǎn)量差進(jìn)行重新定義為農(nóng)民實(shí)際收獲的作物產(chǎn)量與試驗(yàn)站獲得產(chǎn)量之間的差距，并將導(dǎo)致產(chǎn)量差距的因子稱為產(chǎn)量限制因子1221。若以農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量為基礎(chǔ)(即指一定區(qū)域內(nèi)農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量的平均狀況，反映了在當(dāng)?shù)貧夂驐l件、土壤、品種以及農(nóng)民實(shí)際栽培管理措施下獲得的產(chǎn)量)，則農(nóng)戶的實(shí)際產(chǎn)量與三種潛力產(chǎn)量會產(chǎn)生三種產(chǎn)量差：作物模型模擬的產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差YGM，試驗(yàn)田最高產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差YGE，農(nóng)民最高產(chǎn)量與實(shí)際產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差YGF[231。國際上對產(chǎn)量差的研究已有較多年限，在理論和方法上相對系統(tǒng)化、成熟化，但在我國有關(guān)產(chǎn)量差研究報(bào)道還較少。林毅夫【241等根據(jù)中國的實(shí)際條件，將三個(gè)產(chǎn)量差水平及消除方法進(jìn)行解析為：一級產(chǎn)量差是通過農(nóng)業(yè)科研人員提升作物的生物技術(shù)潛力來縮減的在理想條件下試驗(yàn)田的最高產(chǎn)量與未知上限的可能單產(chǎn)潛力之間的差距；二級產(chǎn)量差是通過加強(qiáng)綜合生產(chǎn)能力來消除品種差異和環(huán)境影響來縮減的理想條件下大田品種的可能單產(chǎn)與理想實(shí)驗(yàn)條件下實(shí)驗(yàn)田的最高單產(chǎn)之間的差距；三級產(chǎn)量差是通過加大技術(shù)和物質(zhì)投入來縮減的實(shí)際條件下的大田單產(chǎn)與理想條件下的大田品種的可能單產(chǎn)之間的差距。1．2．2主要糧食作物的產(chǎn)量差現(xiàn)狀產(chǎn)量差在世界范圍內(nèi)主要糧食作物上，“泛存在。產(chǎn)量差的研究主要集中在3個(gè)尺度，即全球或國家尺度、區(qū)域尺度和田塊尺度。針對全球尺度產(chǎn)量差的研究，主要利用作物模型[25】、生產(chǎn)函3萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文數(shù)瀏26】等進(jìn)行估算，分析世界范圍內(nèi)產(chǎn)量差的時(shí)空變異，對全球未來糧食發(fā)展起規(guī)劃指導(dǎo)意義，河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文數(shù)瀏26】等進(jìn)行估算，分析世界范圍內(nèi)產(chǎn)量差的時(shí)空變異，對全球未來糧食發(fā)展起規(guī)劃指導(dǎo)意義，主要研究對象為產(chǎn)量差YGM；區(qū)域尺度產(chǎn)量差田】的分析，主要借助作物模型、試驗(yàn)田和農(nóng)戶調(diào)查數(shù)據(jù)，探索區(qū)域范圍內(nèi)產(chǎn)量差的限制因素的普遍性和主導(dǎo)性，以產(chǎn)量差YGM和YGE為主；田塊尺度則主要借助試驗(yàn)田數(shù)據(jù)，重點(diǎn)探討產(chǎn)量差的土壤因素和管理因素方面的主要限制因子，以產(chǎn)量差YGE為主。當(dāng)前產(chǎn)量差的研究[28-291主要針對小麥、玉米、水稻等主要糧食作物居多。Ncumann[26]等利用隨機(jī)前沿生產(chǎn)函數(shù)的分析結(jié)果顯示，全球小麥、水稻和玉米的平均產(chǎn)量差分別等于實(shí)際產(chǎn)量的43％、47％和60％，農(nóng)戶產(chǎn)量分別實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量潛力的68％、69％和62％。而根據(jù)劉?；╬uJ等研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)前全世界小麥、水稻、玉米的平均產(chǎn)量潛力分別為6．7t／hm2、8．1t／hm2、11．2t／hm2， 平均產(chǎn)量差分別為2．6t／lm2、3．6t／hlll2、3．6咖血2，農(nóng)戶產(chǎn)量分別實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量潛力的60％、60％、53％。可以看出，不同學(xué)者有關(guān)產(chǎn)量差的研究結(jié)果存在著差異。在世界各國中，歐洲和美國等發(fā)達(dá)國家農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量潛力水平較高，德國小麥實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量潛力的80％，美國雨養(yǎng)地區(qū)玉米產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了潛力產(chǎn)量的73％，灌概區(qū)實(shí)現(xiàn)T77％的潛力產(chǎn)量【3ll；而發(fā)展中國家農(nóng)戶實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量潛力水平較低，印度小麥產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量潛力的57％132】。巴西玉米產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了潛力產(chǎn)量的55％．在我國三大糧食作物當(dāng)中，水稻的潛力產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)水平較高，達(dá)到了82％，而小麥和玉米實(shí)現(xiàn)水平較低，華北平原小麥產(chǎn)量也只實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)量潛力的56％{331。而在王濤【34】等研究中指出，華北平原小麥產(chǎn)量差大致在潛在產(chǎn)量的16％～54％．在一些水肥管理水平較高的地區(qū)，其實(shí)際產(chǎn)量已超過潛在產(chǎn)量的80％，但在我國黃土高原區(qū)，因水分的限制，小麥實(shí)際產(chǎn)量還處于較低水平口引。全國玉米平均產(chǎn)量實(shí)現(xiàn)了潛力產(chǎn)量水平的48％，未來中國玉米產(chǎn)量還有較大的提升空間11。1．2．3作物產(chǎn)量差的限制因素分析通過對作物產(chǎn)量差的深入研究，我們不僅可以解析作物產(chǎn)量差的形成原因，并對作物產(chǎn)量的提升空間進(jìn)行量化，還可以找出限制作物產(chǎn)量潛力發(fā)揮的主要因素，同時(shí)量化氣候、土壤、水分等自然因素和社會經(jīng)濟(jì)、技術(shù)等非自然因素對作物產(chǎn)量差的貢獻(xiàn)。從世界范圍來看，光溫條件的限制、水分資源的限制以及農(nóng)業(yè)栽培管理技術(shù)的限制等幾方面是造成農(nóng)戶產(chǎn)量差的主要因素。(Nature))雜志上的一項(xiàng)研究，通過利用世界上主要農(nóng)作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)及肥料養(yǎng)分投入量數(shù)據(jù)，對全球主要作物的增產(chǎn)空間進(jìn)行模擬預(yù)測，研究發(fā)現(xiàn)，在水分和養(yǎng)分資源相對豐富的地區(qū)，通過對這些地區(qū)的水、肥資源進(jìn)行合理地優(yōu)化調(diào)控管理，相應(yīng)農(nóng)作物的產(chǎn)量的水平最高可提升70％。結(jié)果同時(shí)還指出，在其他養(yǎng)分和水分資源相對匱乏地區(qū)，該地區(qū)作物產(chǎn)量主要受水、肥資源的制約，模擬假設(shè)在增加該地區(qū)30％N、27％P205、54％K20等養(yǎng)分供應(yīng)量以及增加25％的土地澆灌面積等條件下，結(jié)合養(yǎng)分、水分優(yōu)化調(diào)控，農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量和可獲得最高產(chǎn)量之間的產(chǎn)量差可以得到人火縮減p“。在我國造成作物產(chǎn)量差的因素有多種，主要包括氣象因素、田間管理因素、土壤因素及水肥管理因素等。這些因素一般直接作用于作物產(chǎn)量，其中氣象因素是造成同一作物區(qū)域農(nóng)戶產(chǎn)量差異和年度產(chǎn)量差的重要因素。而氣象因素中的極端氣象條件是直接制約著我國糧食的連年持續(xù)增產(chǎn)，保守估計(jì)，每年度因極端天氣所造成的糧食損失量，平均占糧食總損失量的三分之二之多p“。其次是田間栽培管理，其中病、蟲、草害，每年直接造成我國糧食產(chǎn)量損失量超過10％[38]o4萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究而在栽培管理技術(shù)方面，美國通過依靠先進(jìn)的田間栽培技術(shù)對玉米進(jìn)行規(guī)模化種植，其玉米平均冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究而在栽培管理技術(shù)方面，美國通過依靠先進(jìn)的田間栽培技術(shù)對玉米進(jìn)行規(guī)模化種植，其玉米平均產(chǎn)量高達(dá)11．7t／hm2。然而，相比于美國中國的玉米平均產(chǎn)量近有7．9t／b腳2。中國玉米的產(chǎn)量水平之所以與美國玉米產(chǎn)量水平差距如此之大，很重要的一點(diǎn)原因就是由于中國玉米生產(chǎn)管理技術(shù)的落后所致【311。第三是水肥的管理及土壤因素。在一些水資源匱乏地區(qū)，水分供應(yīng)不足是造成作物產(chǎn)量差的主要因素。Rockstr6m等通過對世界上半干旱地區(qū)的玉米產(chǎn)量差進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，這些地區(qū)共同的特點(diǎn)是降雨量偏小，同時(shí)玉米對水分的利用效率低，這些問題所造成的玉米減產(chǎn)量約占到當(dāng)?shù)赜衩诐摿Ξa(chǎn)量的10％13鞏。而在我國華北區(qū)域同樣面臨著水資源缺乏的問題，而且由于水分的供應(yīng)不足直接限制著華北區(qū)域糧食產(chǎn)量的提升空間【40】。另外也有研究發(fā)現(xiàn)，在玉米生產(chǎn)過程中，當(dāng)年降水量不足500nlln時(shí)，水分的不足是造成玉米產(chǎn)量差的主要原因；但當(dāng)降水量達(dá)到500～700mm時(shí)，降水的時(shí)間分布會對玉米產(chǎn)量造成影響，但降水量基本滿足了玉米生長的水分需求；若年降水量超過700mill，則水分不會阻礙當(dāng)?shù)赜衩桩a(chǎn)量的提高】。在肥料供應(yīng)方面，在我國南方部分地區(qū)，由于常年降水量較大，土壤中磷、鉀等養(yǎng)分含量較低，而農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中旋肥量偏低，肥料的供應(yīng)不足成為該地區(qū)作物產(chǎn)量提升的主要限制因素【42】。在土壤性狀方面，有研究表明在冬小麥一夏玉米輪作系統(tǒng)中，土壤有機(jī)質(zhì)及速效磷含量對冬小麥產(chǎn)量形成的影響最大，當(dāng)土壤有機(jī)質(zhì)及速效磷含量維持在較高水平時(shí)，冬小麥獲得高產(chǎn)的幾率較高【43】；土壤全氮和速效鉀含量對夏玉米產(chǎn)量的影響較大；但土壤速效磷和有機(jī)質(zhì)含量對玉米產(chǎn)量影響不明顯[441。農(nóng)民作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)勞動(dòng)的直接參與者和決策者，農(nóng)民自身的農(nóng)業(yè)技術(shù)管理水平、受教育程度、以及農(nóng)民所處的社會經(jīng)濟(jì)、國家政策環(huán)境等非自然因素同樣是造成作物產(chǎn)量差的重要因素【111。因此在縮小農(nóng)戶間糧食作物產(chǎn)量差的研究中，還應(yīng)該以滿足農(nóng)民實(shí)際生產(chǎn)需求為重點(diǎn)，研究對象應(yīng)從科學(xué)試驗(yàn)方面積極向農(nóng)民實(shí)際生產(chǎn)方面轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)非自然因素對產(chǎn)量差形成的影響研列451，提高研究成果向?qū)嶋H應(yīng)用方面的轉(zhuǎn)變效率，充分發(fā)揮科研成果的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，為糧食作物的大面積持續(xù)增產(chǎn)提供理論和技術(shù)指導(dǎo)。1．2．4糧食作物大面積實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的技術(shù)途徑研究養(yǎng)分資源又稱作植物養(yǎng)分資源，主要包括土壤養(yǎng)分、肥料養(yǎng)分和土壤之外的環(huán)境養(yǎng)分三部分14”。在我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，農(nóng)民可以直接參與肥料養(yǎng)分的施用管理，肥料養(yǎng)分資源的高效利用，不僅可以降低農(nóng)民的農(nóng)業(yè)投入，間接增加了農(nóng)民的經(jīng)濟(jì)效益，從而影響到我國農(nóng)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益狀況，所以提高資源利用效率是我國砸對有限的農(nóng)業(yè)資源，走資源高效、節(jié)約，可持續(xù)發(fā)展農(nóng)業(yè)的唯一之路【4“。化肥養(yǎng)分資源是作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的基礎(chǔ)，無論是中國還是世界上，糧食作物中產(chǎn)量增加部分的50％要?dú)w功于肥料的施用}4引。其他研究也表明，化肥的施用對?。袊募Z食單位面積產(chǎn)量增長的貢獻(xiàn)率達(dá)到近60％，對提高我國糧食總產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率也已超過30％[49】。可見，化肥養(yǎng)分資源為中國實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)作出了巨大貢獻(xiàn)。但隨著近年來，我國肥料產(chǎn)能過剩以及農(nóng)業(yè)生產(chǎn)技術(shù)水平普遍偏低等岡素的影響，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)出現(xiàn)了諸多問題：化肥養(yǎng)分的投入水平逐漸攀升，部分作物投入量已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出作物本身的需求量，但隨著施肥量的增加作物增產(chǎn)并不顯著，同時(shí)還造成了養(yǎng)分在土壤中大量累積；同一作物在不同地區(qū)間、甚至在同一地區(qū)不同農(nóng)戶田塊間，肥料中氮磷鉀的投入比例存在較大差異，養(yǎng)分資源浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重；農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，過多依賴化學(xué)肥料養(yǎng)5萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文分資源的投入，忽略了土壤養(yǎng)分的供應(yīng)，動(dòng)物糞便、動(dòng)植物殘?bào)w等有機(jī)養(yǎng)分的投入以及大氣沉降和水資源中養(yǎng)分的貢獻(xiàn)，進(jìn)而大大降低了化學(xué)肥料中養(yǎng)分的增產(chǎn)效果，造成了養(yǎng)分資源利用效率的顯著降低。2008年張福鎖poj等通過對五年來在全國糧食主產(chǎn)區(qū)進(jìn)行的l333個(gè)田間試驗(yàn)進(jìn)行總結(jié)發(fā)現(xiàn)，目前田間管理水平下中國小麥和玉米的氮肥農(nóng)學(xué)效率分別為8．0kg／kg和9．8kg／kg，氮肥利用率分別為28．2％和26．1％，與國際發(fā)達(dá)國家相比，差距明顯。在王激清plJ的研究中指出，從1980年到2008年我國主要糧食作物的單位面積化學(xué)肥料施用量顯著提高，從65kg／hm2攀升至274kg／hm2；而主要作物的化肥偏生產(chǎn)力則顯著降低，從42kg／kg降至17kg／kg。如何改變我國目前養(yǎng)分資源利用狀況，實(shí)現(xiàn)糧食作物總產(chǎn)量不斷增加，養(yǎng)分資源的利用效率逐漸提升的農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，需要對以下幾方面的工作進(jìn)行深入研究：(1)高產(chǎn)高效作物品種的分子機(jī)理研究及其實(shí)現(xiàn)的理論和技術(shù)調(diào)控機(jī)制，著重研究作物在合理養(yǎng)分供應(yīng)環(huán)境下實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)和養(yǎng)分資源高效利用的分子調(diào)控機(jī)理：(2)作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)、養(yǎng)分資源高效利用的根際生物學(xué)機(jī)制及其調(diào)控機(jī)理，重點(diǎn)研究作物根際對根層養(yǎng)分的響應(yīng)和活化機(jī)制，研究根際養(yǎng)分濃度與作物根系和地上部生長發(fā)育的關(guān)系，充分發(fā)掘作物的生物學(xué)潛力：(3)研究作物一植物、環(huán)境系統(tǒng)養(yǎng)分之間的交換機(jī)制，協(xié)同作物高產(chǎn)、養(yǎng)分高效與環(huán)境保護(hù)三者之間的關(guān)系阻I。中國農(nóng)業(yè)實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效道路的可能性有多大?Chela[531等通過總結(jié)2009～2012年全國范圍內(nèi)153個(gè)試驗(yàn)站的試驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在目前我國氣候、土壤等環(huán)境因素條件下，通過利用養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)對土壤．作物系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化管理，發(fā)現(xiàn)在不提高當(dāng)前施氮水平的情況下，小麥產(chǎn)量從7．2訛m2可以增至8．9t／hm2，玉米從10．5t／lma2可以增至14．2訛m2，增幅分別為23．6％、35．2％；小麥和玉米的PFPN分別為41kg／kg～“kg／kg和56kg／kg～59kg／kg，分別都在農(nóng)戶習(xí)慣的1．5倍之上。這說明農(nóng)業(yè)生產(chǎn)大面積高產(chǎn)高效在中國是可以實(shí)現(xiàn)的。另外有研究發(fā)現(xiàn)，我國主要糧食作物品種的高產(chǎn)潛力尚未完全發(fā)揮。當(dāng)前不同地區(qū)的主要糧食作物的平均產(chǎn)量水平存在較大差異，因此，通過優(yōu)化和改進(jìn)落后的作物田問管理技術(shù)措施，大面積實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量水平的持續(xù)提高是完全有可能的【541。其次我國的糧食生產(chǎn)的資源效率還有很大的提升空間。與世界上一些發(fā)達(dá)國家農(nóng)業(yè)生產(chǎn)情況相比，我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中水、肥資源投入量高，相反作物產(chǎn)量水平卻不高。因此在我國火面積實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)的同時(shí)，提高養(yǎng)分資源利用效率的潛力很大。另有研究發(fā)現(xiàn)，農(nóng)戶的行為特征同樣是制約火面積實(shí)現(xiàn)糧食作物高產(chǎn)高效的限制因素之一，考慮到中國當(dāng)代農(nóng)民農(nóng)業(yè)生產(chǎn)素質(zhì)普遍不高的情況下，應(yīng)更多關(guān)注在糧食生產(chǎn)過程中國家政策和農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)形勢等因素對農(nóng)民農(nóng)業(yè)種植積極性的影響，同時(shí)研究農(nóng)戶種植決策行為在大面積實(shí)現(xiàn)作物生產(chǎn)高產(chǎn)高效過程中所發(fā)揮的間接作用，因此在研究氣候、土壤和田問管理等直接影響產(chǎn)量的因素的同時(shí)，還需要結(jié)合各種對農(nóng)民種植決策行為產(chǎn)生直接影響的社會政策和經(jīng)濟(jì)因素進(jìn)行綜合分析歸引。綜上所述，通過廣泛推動(dòng)養(yǎng)分資源綜合管理技術(shù)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理中的應(yīng)用，中國農(nóng)業(yè)一定能實(shí)現(xiàn)糧食作物的大面積高產(chǎn)高效的目標(biāo)。1．3研究目的和意義目前在華北區(qū)域冬小麥一夏玉米生產(chǎn)體系中，高投入、高消耗、低效益、低產(chǎn)出等問題十分突出，從而嚴(yán)重制約著我國糧食安全、資源高效利用、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。因此通過系統(tǒng)地研究冬小麥．夏玉米體系作物產(chǎn)量差、氮養(yǎng)分效率差形成的主要因素并定量其影響程度，闡明6萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究造成作物產(chǎn)量差、氮養(yǎng)分效率差的主要限制因素，提出與生產(chǎn)實(shí)踐相匹配的作物高產(chǎn)高效調(diào)控技術(shù)途徑。同時(shí)進(jìn)行實(shí)地跟蹤和實(shí)地試驗(yàn)研究，對實(shí)現(xiàn)作物高產(chǎn)高效的可能技術(shù)途徑和措施進(jìn)行驗(yàn)證，最終實(shí)現(xiàn)縮小農(nóng)戶地塊之間的產(chǎn)量差、氮養(yǎng)分效率差的目的，從而對該區(qū)域大面積實(shí)現(xiàn)糧食作物持續(xù)增產(chǎn)、養(yǎng)分資源高效利用、農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展等目標(biāo)起到指導(dǎo)作用。1．4研究內(nèi)容和技術(shù)路線1．4．1研究目標(biāo)(1)明確實(shí)現(xiàn)冬小麥．夏玉米大面積高產(chǎn)高效的主要限制因素并定量其影響程度。(2)提出并驗(yàn)證冬小麥．夏玉米大面積高產(chǎn)高效的技術(shù)調(diào)控途徑。(3)集成冬小麥．夏玉米大面積高產(chǎn)高效的管理技術(shù)體系，為提高區(qū)域糧食總產(chǎn)量提供理論技術(shù)支撐。1．4．2研究內(nèi)容以河北省冬小麥一夏玉米生產(chǎn)體系為重點(diǎn)，通過對徐水縣農(nóng)戶多年糧食作物生產(chǎn)管理過程和土壤信息進(jìn)行跟蹤記錄，結(jié)合田間試驗(yàn)結(jié)果，文獻(xiàn)資料，進(jìn)行以下研究：(1)冬小麥．夏玉米產(chǎn)量、氮養(yǎng)分效率現(xiàn)狀及分布特征研究通過對徐水縣農(nóng)戶冬小麥．夏玉米生產(chǎn)過程中的肥料投入狀況和產(chǎn)量水平調(diào)研跟蹤，分析該地區(qū)冬小麥．夏玉米產(chǎn)量、氮養(yǎng)分效率現(xiàn)狀及分布特征。(2)冬小麥．夏玉米高產(chǎn)高效限制因素的定量分析。通過對固定農(nóng)戶的基本信息的調(diào)研以及跟蹤冬小麥．夏玉米種植管理環(huán)節(jié)信息，測定農(nóng)戶地塊土壤養(yǎng)分含量，測定收獲期產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成，運(yùn)用作物產(chǎn)量差的理論和方法對該研究區(qū)域冬小麥．夏玉米實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的主要限制因素進(jìn)行定量分析。(3)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的管理技術(shù)體系優(yōu)化與驗(yàn)證針對該區(qū)域造成冬小麥．夏玉米產(chǎn)量差和氮養(yǎng)分效率差主要限制因素，提出可能的技術(shù)調(diào)控途徑，并通過田間試驗(yàn)進(jìn)行指標(biāo)校驗(yàn)與優(yōu)化。7萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文1．4．3技術(shù)路線河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文1．4．3技術(shù)路線定點(diǎn)田塊跟蹤監(jiān)測 I 農(nóng)戶專題調(diào)研反饋優(yōu)化高產(chǎn)高效限制因素分析上高產(chǎn)高效技術(shù)調(diào)控途徑2+X田間驗(yàn)證試驗(yàn)(x=冬小麥一夏玉米配方肥試驗(yàn)；冬小麥追肥試驗(yàn))上冬小麥夏玉米體系高產(chǎn)高效技術(shù)體系的集成圖I技術(shù)路線圖Fig．1Graphoftechnology萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究2材料與方法冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究2材料與方法2．1研究區(qū)域概況徐水縣位于太行山東麓，河北省中部，屬保定市管轄。地屬山前平原區(qū)，海拔8m，土壤為潮褐土。年均日照時(shí)數(shù)2768h，歷年平均氣溫11．9℃。全年≥O℃積溫4705℃，>10℃有效積溫4279℃。年均無霜期185天，終霜期平均為4月14日，初霜期平均為lO月16日。年均降水量537mm，年平均蒸發(fā)量1701mm左右，多集中于6～9月份，降水年際變化大，季節(jié)間分布不均。2．2農(nóng)戶信息調(diào)研2．2．1調(diào)研地點(diǎn)和內(nèi)容2013生Iz3月和12月分別在河北省保定市徐水縣地區(qū)開展農(nóng)戶調(diào)研，調(diào)研方法采用等間距隨機(jī)抽樣調(diào)研，涉及3個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)5個(gè)行政村207個(gè)農(nóng)戶，具體調(diào)研鄉(xiāng)鎮(zhèn)和行政村見表1，有效問卷207份。主要調(diào)研內(nèi)容包括：a．農(nóng)戶家庭的基本狀況。包括家庭主要成員構(gòu)成、成員年齡、受教育年限、家庭年農(nóng)業(yè)收入和非農(nóng)業(yè)收入情況、農(nóng)業(yè)土地經(jīng)營狀況；b．農(nóng)戶2012～2013年冬小麥．夏玉米生產(chǎn)情況。包括作物播種面積、品種、播量、肥料投入情況、灌溉次數(shù)、噴藥次數(shù)、作物收獲產(chǎn)量及秸稈處理方式等；c．農(nóng)戶對作物高產(chǎn)高效管理技術(shù)的認(rèn)知情況。包括農(nóng)戶土地規(guī)?；囊庠?、測土配方施肥技術(shù)的認(rèn)知、關(guān)鍵技術(shù)的接受度、基礎(chǔ)肥料知識的考查等。表l河北省保定市徐水縣進(jìn)行調(diào)研和跟蹤的鄉(xiāng)、村名稱TablelThenameoftownshipandvillageinXushuiCOUBty，baodingcityofHebeiprovinceinvestigation2．2．2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析農(nóng)戶調(diào)研中的主要糧食作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)采用問卷中調(diào)研到的單位面積產(chǎn)量數(shù)據(jù)，施肥量數(shù)據(jù)采用問卷中調(diào)查到的單位面積施肥量折純后的肥料養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)。氨養(yǎng)分效率指標(biāo)采用氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)來表征，具體公式如下：氮肥偏生產(chǎn)力(PFPN)=Y／Fs。其中，Y為糧食作物產(chǎn)量，單位kg／hm2：FN為氮肥施用量，9萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文單位kg／hm2。高產(chǎn)高效標(biāo)準(zhǔn)制定：在平均產(chǎn)量和效率的基礎(chǔ)上，以增產(chǎn)增效15％為目標(biāo)，獲得高產(chǎn)高效標(biāo)準(zhǔn)。所有數(shù)據(jù)處理均采用Excel2007，SPSS19．0等軟件進(jìn)行方差分析和統(tǒng)計(jì)分析。2．3農(nóng)戶田間信息跟蹤2．3．1跟蹤地點(diǎn)及內(nèi)容2013年9月至2015年10月在河北省保定市徐水縣沿公村，依托“中國農(nóng)業(yè)科技小院一徐水科技小院”采取問卷調(diào)研和田間記錄跟蹤的方法，按照村級地塊分布隨機(jī)選取農(nóng)戶地塊，進(jìn)行冬小麥一夏玉米生產(chǎn)情況跟蹤，具體跟蹤?quán)l(xiāng)鎮(zhèn)和行政村見表1。2013年9月在該村隨機(jī)選取45戶農(nóng)戶地塊，對農(nóng)戶基本信息進(jìn)行問卷調(diào)查，并對下季冬小麥．夏玉米種植生長情況進(jìn)行跟蹤記錄和測試調(diào)查。跟蹤記錄內(nèi)容包括地塊位置及土壤類型；作物的播種品種、播期、播量、播種方式、整地方式；肥料的種類、品牌、配方、旌肥量、施肥時(shí)期、施肥方式；作物的灌水次數(shù)、灌水時(shí)期、灌水量、灌水方式及作物的噴藥種次、噴藥時(shí)期等。測試調(diào)查的內(nèi)容包括作物播前和收獲期對土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、有效磷、有效鉀等養(yǎng)分含量的測定，調(diào)查記錄作物每個(gè)生育期的群體動(dòng)態(tài)，并在收獲期進(jìn)行實(shí)地測產(chǎn)，統(tǒng)計(jì)穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等產(chǎn)量構(gòu)成因素。2014年10月開始第二年兩季作物的田問信息跟蹤記錄，具體操作過程按照2013年的操作標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。2．3．2數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析方法本研究通過引進(jìn)邊界線的研究方法來解析產(chǎn)量差的限制因素。很多學(xué)者[56-58]認(rèn)為，邊界線分析方法是用來研究單一產(chǎn)量限制因素與產(chǎn)量差之間關(guān)系的一個(gè)可靠工具。邊界線分析方法最初是由韋伯【59】在1972年提出，主要用來記錄和模擬生物實(shí)驗(yàn)中，測試樣本的最佳效果值與獨(dú)立變量之間的關(guān)系(Y=F(X))。每個(gè)因素不同水平時(shí)都會對應(yīng)一個(gè)最佳的效果值，因此存在多對獨(dú)立變量(X)和相關(guān)的最佳因變量(Y)，用來模擬描述最高的因變量(Y)的線被定義為該系列的獨(dú)立變量(x)的邊界線。假定在考慮到大量數(shù)據(jù)時(shí)，邊界上的點(diǎn)和線是反映兩個(gè)變量之間最佳時(shí)的關(guān)系，而其他變量的潛在影響可以被認(rèn)為是最小的。而位于邊界線下面的數(shù)據(jù)點(diǎn)的效果低于邊界線，可以歸因于測定誤差或者其他因素的影響。在本研究中，通過利用邊界線來分析研究區(qū)域內(nèi)不同因素與冬小麥．夏玉米產(chǎn)量和養(yǎng)分效率之間的關(guān)系，并定量不同因素對產(chǎn)量差的貢獻(xiàn)程度。這些因素包括土壤因素(土壤有機(jī)質(zhì)、全氮、硝態(tài)氮、有效磷和有效鉀等)、施肥因素(施氮量、施磷量和施鉀量)以及管理因素(播期、播量、密度、灌水和噴藥等)。具體如圖2所示，圖中散點(diǎn)為農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量(YF)，模擬的曲線表示在現(xiàn)有農(nóng)戶栽培管理水平下，不同施N量時(shí)農(nóng)民可獲得的最高產(chǎn)量(YM)的集合，直線表示調(diào)查農(nóng)戶中獲得的最高產(chǎn)量(Y。。)。則農(nóng)戶的產(chǎn)量差，即YG=Y。x-YF=YGI+YG2，其中YGI=Y。?！M，即為中施氮量對產(chǎn)量差的貢獻(xiàn)量，而YGl_YM—YF，即除了施氮量外其他因素對產(chǎn)量差的貢獻(xiàn)。為了便于比較不同因素對產(chǎn)量差的貢獻(xiàn)，運(yùn)用以下公式對產(chǎn)量差進(jìn)行定量化分析：10萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究因素貢獻(xiàn)量(YGl)=YM—YF：因素貢獻(xiàn)率(％)=YGl／Yc。農(nóng)戶信息跟蹤中的主要糧食作物的產(chǎn)量數(shù)據(jù)為作物收獲時(shí)產(chǎn)量實(shí)地測定數(shù)據(jù)，施肥量數(shù)據(jù)采用跟蹤過程中記錄的單位面積施肥量折純后的肥料養(yǎng)分?jǐn)?shù)據(jù)。養(yǎng)分利用效率指標(biāo)采用氮肥偏生產(chǎn)力(PUPN)來表征，具體公式同2．2．2．2。所有數(shù)據(jù)處理均采用Excel2007，SPSS19．0等軟件進(jìn)行方差分析和統(tǒng)計(jì)分析。霏鹱ii施氨量(kg腑艫)圖2作物產(chǎn)量與施氮量之間的關(guān)系Fig．2RelationshipbetweencropyieldandN2．4冬小麥．夏玉米配方肥驗(yàn)證試驗(yàn)2．4．1試驗(yàn)地點(diǎn)冬小麥一夏玉米配方肥驗(yàn)證試驗(yàn)于2013年lO月至2015年10月在河北省保定市徐水區(qū)沿公村進(jìn)行，土壤為壤質(zhì)潮褐土。2．4．2試驗(yàn)設(shè)計(jì)參照2013年9月調(diào)研結(jié)果，隨機(jī)選取15戶具有施肥代表性農(nóng)戶進(jìn)行冬小麥．夏玉米配方肥驗(yàn)證試驗(yàn)，通過產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率等指標(biāo)的對比，來驗(yàn)證測土配方施肥技術(shù)的技術(shù)效果。試驗(yàn)布置為冬小麥．夏玉米兩年四季測士配方同田對比試驗(yàn)，每季試驗(yàn)戶均固定，共計(jì)15戶。每個(gè)試驗(yàn)戶設(shè)2個(gè)處理，分別為配方肥處理和農(nóng)戶習(xí)慣處理，小區(qū)面積60m2，共設(shè)3次重復(fù)。配方肥處理的施肥量確定原則：冬小麥、夏玉米分別以9000kg／hm2、10500kg／hm2為目標(biāo)產(chǎn)量，結(jié)合播前土壤硝態(tài)氮、有效磷及有效鉀的測試結(jié)果，進(jìn)行施肥推薦，推薦肥料為示范田大面積推廣應(yīng)用的配方肥。農(nóng)戶習(xí)慣處理的施肥量則根據(jù)每個(gè)農(nóng)戶去年施肥情況進(jìn)行布置。冬小麥、夏玉米的具體施肥情況分別見表2、表3。萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文表2冬小麥配方肥驗(yàn)證試驗(yàn)施肥情況河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文表2冬小麥配方肥驗(yàn)證試驗(yàn)施肥情況!!壘!!!!!!!型!!堡壘竺21i嬰竺!!!塑!!ij曼幽2竺翌堡!璺塑!豎塑寶苧配方肥處理Formulafertilizertreatment 農(nóng)戶習(xí)慣處理Farmerstreatment編號 施用量 旖用量 施用量 施用量N N N NI<20 心Os K2P205Number Rate Rate‘。。 Rate Rate(％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2) (％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2)1 18 22 7 675 46．4 190 15 20 10 600 46．4 3002 8 7 5 46．4 255 15 20 5 638 46．4 3753 8 7 5 4 5 0 450 25 6004 8 7 5 4 O O 375 46．4 3005 8 7 O 4 5 O 525 46．4 4506 8 7 O 4 2 750 25 6007 8 7 5 4 5 600 46．4 4888 8 7 O 4 5 675 46．4 4509 8 7 5 4 4 638 46．4 3758 7 5 4 5 5¨5”5 750 25 6008 7 5 4 5 5 675 46．4 4508 7 O 4 5 5 675 46．4 450m¨挖B 8 7 O 4 2 拍拍拍艿b勉搭巧鴕砣％ O 450 46．4 375H 8 砣控鴕控絲鴕砣控忿勉絲絲勉 7 鍛鍛以砌砌以砌卵盯卯∞∞0 扼鉑軛％％硒％拍拍拍舶拍4 巧：至囂笛巧勰鴕巧巧絲巧笛2 掩硌他b”博：2博他掩悸H 20 10 600 25 60015 18 22 7 675 46．4 190 15 20 10 600 25 600表3夏玉米配方肥驗(yàn)證試驗(yàn)施肥情況Table3Thefertilizationofformulafertilizerexperimentsinmaize配方肥處理Formulafertilizertreatment 農(nóng)戶習(xí)慣處理Farmerstreatment編號 施用量 施用量 施用量 施用量N P205 K20 N N P，o，os K，NNumbeo Rate Rate Rate Rate(％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2) (％) (％) (％)(kg／hm2) (％)(kg／hm2)1 26 10 12 600 46．4 105 28 8 8 7502 26 10 12 600 46．4 150 26 12 8 750 46．4 2253 O O 4 m m O4 m O 4 m O5 5 4 b O 4 3006 5 4 m m”m O 扼扼4 2507 m舊m 5 4 m O8 m 5 4 O 帖4 2509 m O 4 m拍0 5O 4 m 0坦m O0 4 m Om舊m 5 4 5 4 300m¨佗B m 他佗佗他佗他佗坦坦￡!坦 砌砌記鉈駝釔∞∞∞鉈觀5 扼扼扼軛％鉑拍拍鉑鉑％4 ∞帖如∞如如∞卯如如卯 勰勰”笛拍體船笛巧叢：2 0¨ m他” 陽陽"""∞盯""卵盯5 ％％4 225H ；昌弱拍拍拍拍撕拍拍；號弱拍 10 12 525 46．4 150 28 10 10 67515 26 10 12 600 46．4 105 28 10 8 60012萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究2．4．3測試項(xiàng)目與方法分別于冬小麥、夏玉米播前采集O～90cm土壤樣品(分O～30啪，30～60Clll，60～90cm三層)測定土壤硝態(tài)氮含量，其中0～30cln土壤樣品測定有機(jī)質(zhì)、全氮、有效磷、有效鉀含量等。冬小麥返青期、夏玉米拔節(jié)期采集O～30cm土壤樣品測定土壤硝態(tài)氮含量。土壤硝態(tài)氮的測試采用氯化鉀浸提-紫外分光光度計(jì)法；有機(jī)質(zhì)采用重鉻酸鉀j硫酸容量法；全氨采用半微量凱氏定氮法；有效磷采用鉬銻抗比色法：有效鉀含量采用乙酸銨浸提．火焰光度計(jì)法。冬小麥分別于苗期、分蘗期、拔節(jié)期、收獲期進(jìn)行總莖數(shù)調(diào)查。收獲期所有小區(qū)均取3個(gè)樣方測定產(chǎn)量，樣方面積為2mz。同時(shí)每個(gè)小區(qū)隨機(jī)選取有代表性的3個(gè)lm雙行，統(tǒng)計(jì)穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重等。夏玉米分別在苗期、拔節(jié)期進(jìn)行密度調(diào)查。收獲期所有小區(qū)均取5m六行，共計(jì)18m2進(jìn)行測產(chǎn)，同對記錄小區(qū)內(nèi)總穗數(shù)、雙穗數(shù)和空桿數(shù)，并從中隨機(jī)選取有代表性的3個(gè)10穗測定穗長、穗粗、穗粒數(shù)、千粒重等。2．4．4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析配方肥增產(chǎn)率=(配方肥處理籽粒產(chǎn)量一農(nóng)戶習(xí)慣處理籽粒產(chǎn)量)／農(nóng)戶習(xí)慣處理籽粒產(chǎn)量×100％：配方肥增效率=(配方肥處理氮肥偏生產(chǎn)力一農(nóng)民習(xí)慣處理氮肥偏生產(chǎn)力)／農(nóng)民習(xí)慣處理氮肥偏生產(chǎn)力×100％；所有數(shù)據(jù)處理均采用Excel2007，SPSS19。0等軟件進(jìn)行方差分析和統(tǒng)計(jì)分析。2．5冬小麥氮肥追施推薦技術(shù)研究2．5．1試驗(yàn)地點(diǎn)試驗(yàn)于2014年10月至2015年6月在河北省保定市徐水區(qū)沿公村進(jìn)行。當(dāng)?shù)囟←溨饕N植品種為石新733，土壤為壤質(zhì)潮褐土。2．5．2試驗(yàn)設(shè)計(jì)自2015年3月20日起，對該村冬小麥?zhǔn)┓薁顩r和返青期群體數(shù)量進(jìn)行調(diào)查，并隨機(jī)選取45個(gè)地塊，根據(jù)冬小麥群體數(shù)量，對冬小麥返青期苗情進(jìn)行分類，其中大群體(總莖數(shù)<l050萬株／hm2)、中等群體(總莖數(shù)1050萬～l350萬株／hm2)、小群體(總莖數(shù)>13500萬株脅2)的田塊均不少于10塊，進(jìn)行冬小麥春季追肥試驗(yàn)。每個(gè)地塊選擇6個(gè)畦(40～50m2)作為試驗(yàn)小區(qū)，其中1個(gè)小區(qū)作為對照區(qū)，不追箍氮肥；4個(gè)小區(qū)作為技術(shù)推薦區(qū)。以8250kg／hrn2為目標(biāo)產(chǎn)量分別采用四種推薦技術(shù)來確定追氮量(見表4)：剩余1個(gè)小區(qū)作為農(nóng)戶習(xí)慣追氮區(qū)，按每戶農(nóng)民的實(shí)際追氮量進(jìn)行追肥。所有小區(qū)隨機(jī)排列。冬小麥成熟期，45戶農(nóng)田的所有小區(qū)均取3個(gè)樣方測定產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成，樣方面積為213萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文表4不同測試指標(biāo)的追氮量推薦標(biāo)準(zhǔn)f洲】河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文表4不同測試指標(biāo)的追氮量推薦標(biāo)準(zhǔn)f洲】Table4Therecommendedstandardoftop-dressingNbaseddifferenttestindex【60’64】2．5．3測試項(xiàng)目與方法在冬小麥的返青期調(diào)查群體數(shù)量(即總莖數(shù))，采集植物樣品測定SPAD值、莖基部硝酸鹽濃度、采集0--90鋤土壤樣品(分O～30clll，30～60啪，60～90Gin三層)測定土壤硝態(tài)氮含量。其中總莖數(shù)調(diào)查方法是在田間隨機(jī)選取lm雙行樣段，每個(gè)塊地選取6個(gè)樣段，統(tǒng)計(jì)群體數(shù)量；植株SPAD值采用SPAD．502葉綠素儀，在田間6點(diǎn)隨機(jī)抽取30株冬小麥測定完全展開葉的SPAD讀數(shù)，計(jì)算平均值；莖基部硝酸鹽濃度測定采用反射儀(ReflectMeter，MerckCo．)在田間多點(diǎn)隨機(jī)采取30株小麥，剝?nèi)ネ馄?，露出主莖，以剪刀剪取莖基部1～2Gin樣段，以榨汁鉗榨汁，適當(dāng)稀釋后以反射儀測試硝酸鹽濃度；土壤硝態(tài)氮的測試采用2mol／LKCI浸提，751型紫外分光光度計(jì)測定。2．5．4數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析增產(chǎn)率=(追氮處理籽粒產(chǎn)量一不追氮處理籽粒產(chǎn)量)／不追氮處理籽粒產(chǎn)量×100％：減氮率=(技術(shù)推薦處理追氦量一農(nóng)民習(xí)慣處理追氮量)／農(nóng)民習(xí)慣處理追氮量×100％；推薦技術(shù)的最高產(chǎn)獲得率=利用該推薦技術(shù)獲得最高產(chǎn)量的戶數(shù)／總戶數(shù)×100％：所有數(shù)據(jù)處理均采用Excel2007，SPSS19．0等軟件進(jìn)行方差分析和統(tǒng)計(jì)分析。14萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究3結(jié)果與分析冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究3結(jié)果與分析3．1冬小麥一夏玉米產(chǎn)量、氮養(yǎng)分效率現(xiàn)狀及分布特征3．1．1冬小麥．夏玉米產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率的分布特征在冬小麥產(chǎn)量方面，由表5可以看出，從2012～2015年本研究區(qū)域農(nóng)戶的冬小麥最高產(chǎn)量出現(xiàn)在2015年度達(dá)10514kgham2，最低產(chǎn)量出現(xiàn)在2012年度為4500kg／hm2，年度間產(chǎn)量極差達(dá)6514kg／hm2；四個(gè)年度的冬小麥同年產(chǎn)量極差分別為4253kg／hm2、3183kg／hm2、3277kg／hm2、3089kg／hm2，分別占到同年最高產(chǎn)量的48．6％、38．6％、32．7％、29．4％。四個(gè)年度間農(nóng)戶冬小麥平均產(chǎn)量和產(chǎn)量中位值均呈遞增趨勢，2015年度冬小麥平均產(chǎn)量和產(chǎn)量中位值達(dá)到最高，分別為9229kg／hm2和9444kg／hm2；2014～2015兩個(gè)年度冬小麥平均產(chǎn)量和產(chǎn)量中位值均高于2012～2013兩個(gè)年度的產(chǎn)量水平。四個(gè)年度間每年度產(chǎn)量差平均在13001900kg／hm2范圍內(nèi)，2012年和2014年冬小麥產(chǎn)量差較高，為1800kghnn2左右，明顯高于其他兩年度；四個(gè)年度冬小麥整體的平均產(chǎn)量為7858kg／hm2，平均產(chǎn)量差為1601kg／hm2，則平均產(chǎn)量差占平均產(chǎn)量的比例在20％左右。整體來看，本區(qū)域年度間冬小麥產(chǎn)量水平差異較大，平均產(chǎn)量差基本穩(wěn)定，但農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量和農(nóng)戶最高產(chǎn)之間的產(chǎn)量差較大。說明不同年度問農(nóng)戶冬小麥產(chǎn)量受氣候因素影響比較明顯，并且消除產(chǎn)量差，增加產(chǎn)量的潛力較大。表5四個(gè)年度間冬小麥產(chǎn)量差異現(xiàn)狀Table5Thedifferenceofwinterwheatyieldbetweenfouryears在冬小麥氮養(yǎng)分效率方面，由表6可見，在四個(gè)年度問本研究區(qū)域農(nóng)戶在2015年度冬小麥氮肥偏生產(chǎn)力達(dá)到最高為67．9kg／kg，最低出現(xiàn)在2103年度為13．1kg／kg，年度間氨養(yǎng)分效率極差達(dá)54．8kg／kg；四個(gè)年度的冬小麥氮養(yǎng)分效率極差分別為38．4kg／kg、34．5kg／kg、30．9kg／kg、46．5kg／kg，分別占到同年最高氮養(yǎng)分效率的74．0％、72．5％、61．8％、68．5％。四個(gè)年度問農(nóng)戶冬小麥平均氮養(yǎng)分效率和氮養(yǎng)分效率中位值同樣呈遞增趨勢，2014～2015年度冬小麥平均氮養(yǎng)分效率和氮養(yǎng)分效率中位值達(dá)到最高，分別為36．9kg／kg和35．8kg／kg；四個(gè)年度問每年度氮養(yǎng)分效率差平均在17～32kg／kg范圍內(nèi)，2012和2015兩年度冬小麥氮養(yǎng)分效率差較高，為30kg／kg左右，明顯高于其他兩年度；四個(gè)年度冬小麥整體的平均氮肥偏生產(chǎn)力為31．1kg／kg，平均氮養(yǎng)分效率差為23．3kg／kg，則平均氮養(yǎng)分效率差占到平均氮養(yǎng)分效率的75％。整體來看，本區(qū)域年度問冬15萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文小麥氮養(yǎng)分效率差異較大，氮養(yǎng)分效率差差異也較大，而且農(nóng)戶實(shí)際氮養(yǎng)分效率和農(nóng)戶最高氮養(yǎng)分效率之間的氮養(yǎng)分效率差較高：和冬小麥增產(chǎn)潛力相比，冬小麥的增效潛力明顯高于增產(chǎn)潛力。表6四個(gè)年度問冬小麥氮養(yǎng)分效率差異現(xiàn)狀Table6ThedifferenceofwinterwheatPFPNbctweerlfouryem-s圖3為2012年～2015年冬小麥產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率的分布情況，通過結(jié)合表2和表3可發(fā)現(xiàn)，每個(gè)年度的冬小麥產(chǎn)量分布情況變化范圍基本穩(wěn)定，變異系數(shù)為10％左右(表2)，但不同年度間產(chǎn)量高頻分布區(qū)的產(chǎn)量差異較大；每個(gè)年度冬小麥氮養(yǎng)分效率分布情況變化范圍差異較大，其中2012年和2013年變異系數(shù)較大，為30％左右，而后兩年變異系數(shù)較小，為20％左右(表3)，不同年度間氮養(yǎng)分效率高頻分布區(qū)的氮養(yǎng)分效率的差異較小。2014v啊§審幸孛尊蒂毒牽夢

籮 氨肥慵生產(chǎn)力<kg&g)圖3冬小麥產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率分布Fig．3DistributionofyieldandPFPNdifferentleversinwinterwheat綜上可得，四個(gè)年度的冬小麥平均產(chǎn)量為7858kg／hm2(表2)，平均氮肥偏生產(chǎn)力為31．1kg／kg(表3)；根據(jù)冬小麥增產(chǎn)增效15％的目標(biāo)可得到作物實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效的標(biāo)準(zhǔn)：冬小麥高產(chǎn)的目標(biāo)產(chǎn)量為9000kg／hm2，冬小麥高效的目標(biāo)氮養(yǎng)分效率為35kg／kg。圖4為25個(gè)固定農(nóng)戶2014和2015兩年度冬小麥產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率的表現(xiàn)情況，可見同一農(nóng)戶兩年度的產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率均沒有相關(guān)性；在冬小麥產(chǎn)量方面，有16％農(nóng)戶兩年維持在高產(chǎn)水平，20％的農(nóng)戶兩年維持在低產(chǎn)水平，其余農(nóng)戶兩年產(chǎn)量變化較大；在氮養(yǎng)分效率方面有24％的農(nóng)戶兩年維持高效水平，32％的農(nóng)戶兩年維持低效水平，其余農(nóng)戶兩年氮養(yǎng)分效率變異較大。16萬方數(shù)據(jù)冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究冬小麥一夏玉米大面積高產(chǎn)高效的限制因素與技術(shù)途徑研究說明同一農(nóng)戶多年冬小麥產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率表現(xiàn)穩(wěn)定度較差，但較于產(chǎn)量，農(nóng)戶多年的氮養(yǎng)分效率的穩(wěn)定度偏高；農(nóng)戶多年維持冬小麥生產(chǎn)處在高產(chǎn)水平、高效水平的難度分別大于維持在低產(chǎn)、低效水平。啪p蒜姍麓●高產(chǎn)農(nóng)戶 哪r●～‘二 姍 ●◆◆ -．柵L ●．·；一‘8h：oH暑羔}b，g}畸。置2卜舢 (|氫Ⅵ躥齲器量。7000∞∞∞∞ Y圳ofwhb-whc■m201●憎 2014年氟肥偏生產(chǎn)力(齜)’■裂；圖4同一農(nóng)戶兩年冬小麥產(chǎn)量和氮養(yǎng)分效率表現(xiàn)Fig．4Performanceofyieldandefficiencyfortwoyearsatthes鋤efarmersinwinterwheat由表7可見，在2012年～2015年之間農(nóng)戶的夏玉米最高產(chǎn)量出現(xiàn)在2015年達(dá)12700kg／hm2，最低產(chǎn)量出現(xiàn)在2012和2013年均為6000kg／hm2，年度間產(chǎn)量極差達(dá)6270kgmm2；四個(gè)年度的夏玉米同年產(chǎn)量極差分別為4500kg／hm2、5250kg／hm2、3660kg／hm2、4620kg／hm2，分別占到同年最高產(chǎn)量的42．9％、46．7％、29．5％、36．4％。四個(gè)年度間農(nóng)戶夏玉米平均產(chǎn)量和產(chǎn)量中位值均在2014年達(dá)到最高，分別為10936kg／hm2和10916kg／hm2，同時(shí)2014年和2015年兩個(gè)年度夏玉米平均產(chǎn)量和產(chǎn)量中位值均明顯高于2012年和2013年兩個(gè)年度；四年度間除了2014年外，其他年度平均產(chǎn)量差均在2000kg／hm2以上；四年夏玉米整體的平均產(chǎn)量為9628kg／hm2，平均產(chǎn)量差為2086kg／hm2，則平均產(chǎn)量差占平均產(chǎn)量的比例為22％。整體來看，本區(qū)域年度間夏玉米產(chǎn)量差異較大，但產(chǎn)量差基本穩(wěn)定，農(nóng)戶實(shí)際產(chǎn)量和農(nóng)戶最高產(chǎn)之間的產(chǎn)量差較大。說明不同年度間農(nóng)戶夏玉米產(chǎn)量同樣受氣候因素影響比較明顯，并且消除產(chǎn)量差，產(chǎn)鼉增加的潛力較大。表7四個(gè)年度間夏玉米產(chǎn)量差異情況Table7Thedifferenceofmaizeyieldbetweenfouryears由表8可見，農(nóng)戶的夏玉米最高氮肥偏生產(chǎn)力出現(xiàn)在2012年和2013年均超過了83kgjlKg，最低產(chǎn)量出現(xiàn)在2012年為15．2kg／kg，年度間氮養(yǎng)分效率極差達(dá)68．4kg／kg：四個(gè)年度的夏玉米麥同年氮養(yǎng)分效率極差分別為68．Ikg／kg、53．4kg／kg、43．4kg／kg、48．7kg／kg，分別占到同年最17萬方數(shù)據(jù)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文高氮養(yǎng)分效率的81．8％、63．9％、55．1％、61．2％。四個(gè)年度間農(nóng)戶夏玉米平均氮養(yǎng)分效率和氮養(yǎng)河北農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位(畢業(yè))論文高氮養(yǎng)分效率的81．8％、63．9％、55．1％、61．2％。四個(gè)年度間農(nóng)戶夏玉米平均氮養(yǎng)分效率和氮養(yǎng)分效率中位值均在2014年達(dá)到最高，分別為54．7kg／kg和59kg／kg，同時(shí)2013年夏玉米平均氮養(yǎng)分效率和氮養(yǎng)分效率中位值均明顯低于其他三個(gè)年度；四年度間以2012年平均氮養(yǎng)分效率差最高，為40．3kg／kg，而2012年和2013年的平均氮養(yǎng)分效率差明顯高于其他兩年：四年夏玉米整體的平均氮養(yǎng)分效率為52．3kg／k