美国玉米生产技术及启示 --李少昆

美国玉米生产技术及启示李少昆中国农科院作物科学研究所电话:[phone]E-mail:[e-mail]20120914我国农业生产四大转变:农业经营由分散型向规模集约型转变;农业生产由数量型向质量和效益型转变;农业发展由资源消耗型向规模集约型转变;农业劳动者由传统农民向新型农民转变;作物生产:以高产为目标向高产高效转变；传统精耕细作向精简栽培技术转变;小农生产向规模化生产转变；手工操作向机械化生产转变;阿根廷,2.70%其他9.70%越南0.70%乌兰克1.50%南非1.50%塞尔维亚0.80%加拿大1.40%中国20.60%美国38.80%埃及0.80%欧盟6.80%菲律宾0.90%巴西6.70%印度2.50%尼日利亚1.10%墨西哥2.70%印尼0.80%各国玉米产量占世界玉米总产的比例（2010）FrancisChilds世界玉米高产纪录1850.2公斤/亩（2002年）新疆伊犁，兵团农四师71团，1360.1kg/亩（2009）新疆奇台，兵团农六师奇台农场，1385.39kg/亩（2011）最高纪录产量全国平均产量单产（Kg/亩）中美玉米单产差距1385.393601850.2650美国中国464.82901．以深松为主，松耙联合机械作业为主的整地技术玉米生产的土地耕作和培肥地力主要集中在收获后进行，为春季及时高质量播种和玉米生长发育创造了良好条件，播种后到收获前基本上不进行田间管理。综合整地机械春季整地加深1厘米，储存3毫米降雨，增加蓄水2吨/亩深松、加厚土层010203040东北黑龙江垦区黄淮海西南及南方西北全国平均美国耕层深度(cm)2.主推品种具有矮秆、早熟、耐密、适合机械作业的特点美国玉米品种具有“五小一大”和“五快一壮”的特点（董树亭）雄穗小叶片小个子小节间小植株小（收敛）果穗大籽粒灌浆脱水快苞叶蓬松快果穗脱粒快播种后种子吸水快出苗快植株幼苗健壮。玉米植株高240-250厘米左右、穗位高110厘米左右、整齐度高、耐密植、单株生产力高、抗倒、抗病虫等综合抗逆性强，播种至成熟即全生育期100-120天，但从成熟到收获还有近1个月的脱水时间，收获时籽粒含水量降至15%-20%、茎秆坚硬、不倒伏、利于机械收获籽粒。01020304050607072-8182-8687-9192-9697-101102-106107-111112-116117-119生育期（d）品种个数（个）美国主产州玉米杂交种的生育期[根据SyngentaAgronomyResearchBulletin（2011）资料整理]2011年9月22日艾奥瓦至圣路易斯美玉米高产纪录和平均产量的变化(KennethG.Cassman等,2003)美国先锋公司高密度育种（14830株/亩）耐密性选择抗倒性选择美国玉米抗倒、适宜机械收获玉米较强的抗倒伏能力全球转基因作物种植面积发展态势引自CliveJames,2009面积（亿亩）年份024681012141618201996199820002002200420062008表全球转基因作物种类与种植面积作物种类面积（万亩）％大豆9870053玉米5595030棉花2325012油菜88505西葫芦1.51木瓜1.51合计187500100资料来源：CliveJames,2009。表转基因性状的类型作物种类面积（万亩）转基因作物比例（％）Bt玉米1515013Bt/抗除草剂玉米78006抗除草剂玉米60005抗除草剂大豆9870053抗除草剂油菜72005Bt棉花61505Bt/抗除草剂棉花51004抗除草剂棉花22502合计187500100资料来源：CliveJames,2009。图抗虫转基因玉米（右）与对照（左）图片由李明顺提供3．玉米种子分级精选、质量高，单粒点播，相关技术服务体系健全相继颁布了品种保护法、种子流通法、种子检验条例等法规，实现了种子审定、保纯、繁殖、加工、检验、销售等各个环节的有效管理下。美国玉米种子的检验与认定2009年2月拍摄于美国密歇根州美国品种比较与筛选2007年10月6日拍摄于美国艾奥瓦州，图片由黄长岭提供美国玉米制种机械去雄作业图片由赵久然提供•所有杂交种在出售前需要经过严格的质量检验，种子水分含量要求在12％以下，发芽率在95％以上，原种纯度达到99.8％，杂交种纯度在98％以上，无杂质，检验结果和有关信息印在包装物上。美国玉米种籽包衣图片由赵久然提供通过对美国先锋公司种子加工实验室的参观和考察了解到，商品种子全部进行严格的分级和精选，发芽率达到95%以上，种子纯度100%，芽势强、种子质量高，适应各型号播种机械单粒精播的需要。先锋公司根据不同厂家生产的播种机排种器型号，进行严格的种子适应性台架试验和分级精选处理，向农户提供适应各型号播种机械需要的种子及相应参数，实现单粒精播。商品种子全部用针对性的种衣剂进行包衣处理，以有效控制病虫害，生育期间基本上不进行化学防治。后续质量控制和技术服务到位。对种子用户的管理、区域环境、产量、生产中遇到的问题等通过GPS实行信息跟踪，及时反馈种子的生产表现和存在的问题，进行相应的技术服务和改进。多数收获机上有自动测产装置，可通过GPS和数据处理系统直接获得玉米的产量和相关数据信息，用于推荐施肥和相关技术指导。播种季节，种子经销商将种子运送到地头4.增密种植、精量点播37665022296524200654361667167907191426103781116135最高产量的播种密度9501693005881997802870104产量水平12554+kg/hm210985-12554kg/hm29416-10985kg/hm27846-9416kg/hm2＜7846kg/hm2播种密度（粒/hm2）产量（kg/hm2）6277753287881004311299125541380915065Figure8.PlantingrateusedbyNCGAnationalcornyieldcontestwinners.Averageofirrigated(left)andnon-irrigated(right)classes,2005to2007.SteveButzen.CROPINSIGHTS，2008，18（5）：1-64942～57665930～65906755～74149885～115324942～57665930～65906755～74147578～84022007Mean=62112006Mean=79572005Mean=6623Mean=69302007Mean=57992006Mean=60462005Mean=6376Mean=6074PlantingRate种植方式，76cm等行距，缩株增密，缩行的积极性不高极个别农场受老型号联合收获机固有行距的制约而种植90cm行距。20世纪30～40年代，70％～90％采取107cm的方格宽行种植；50年代，方形播种面积减少到48％，开始实行条播和点播，行距缩小到102cm；60年代条播和点播约各占50％，平均行距96cm；70年代行距缩小到76cm。研究表明，玉米高产与行距有显著的相关性。当行距从100cm缩至76cm，玉米增产5％～10％。目前大量研究，50和60cm行距产量最高，但因全面更换机械代价高，短期内难以调整。1918年1954年1895年1995年日期1979-1983年平均2001-2005年平均lowa州玉米播种进程（%）10020304050607080901004月1日4月8日4月15日4月22日4月29日5月6日5月13日5月20日美国lowa州的玉米播种进程来源：ChristopherJ.Kucharik.Agron.J.98:1544–1550(2006).免耕播种5．以籽粒直接收获为主的机械化收获技术籽粒损失3-4%美国玉米产量、氮肥用量和氮效率变化趋势Year19651970197519801985199019952000Grainyield(Mgha-1)45678919651970197519801985199019952000FertilizerN(kgha-1)6080100120140160180PFPN(kgkg-1)203040506070FertilizerNPFPNb=109kgha-1yr-1r2=0.77b=0.78r2=0.46选择抗性品种采取综合管理措施(耕作，种子质量，高密度，杂草和病虫控制，平衡施肥，灌溉)优化养分管理(研究与推广，技术政策)6、培肥地力、科学施肥资料来源:张福锁秸秆还田与保护性耕作图圆盘式开沟器在玉米秸秆地的工作情况图美国玉米大豆免耕播种复式作业机组图玉米田秸秆还田2009年2月17日拍摄于美国密歇根施用有机肥在艾奥瓦州Ames市Tama区农户施用液态有机肥现场，农场主介绍该地区大部分农场每年有10%～20%的耕地增施腐熟的有机肥，每英亩约3000～4000加仑，与使用化肥相比较，成本低、产量高。液体肥料轮作LSD(0.05)=6.4124281104810000105001100011500120001250013000连作轮作产量（kg/hm2）玉米与大豆轮作对玉米产量的影响（2005-2010年30点次平均）（SyngentaAgronomyResearchBulletin，2011）8851a8035b9039a7846b7909b7909b7909b720076008000840088009200第一季玉米连玉米连玉米连玉米连玉米多玉米大豆玉米作一年作二年作三年作四年年连作轮作耕作方式产量（kg/hm2）不同耕作方式对玉米产量的影响（资料来源：JoeLauer,PaulPorter,EdOplinger.1997.TheCornandSoybeanRotationEffect.FieldCrops,27.426;28.426-14）表土20×20×10厘米土层有11条蚯蚓表FrancisChilds高产竞土壤养分状况测试项目高产竞赛田农场一般生产田备注：ASI养分分级标准测定值注释测定值注释缺乏适中高量极高有机质（g/kg）60很高47很高pH7.5中性6.3微酸性磷（mg/kg）219.0极高216.0极高1212～2424～6060钾（mg/kg）2043.0极高733.0极高8080～120120～160160钙（mg/kg）1581.0高量1789.0高量400400～12001200～48004800镁（mg/kg）294.0适中343.0高量120120～300300～14601460锌（mg/kg）5.2高量3.0适中22～33～66硫（mg/kg）78.0极高24.0适中1212～2424～4040铁（mg/kg）130.0高量147.0高量1010～3030～300300锰（mg/kg）27.0高量23.0高量55～1515～150150硼（mg/kg）0.9高量0.6适中0.20.2～0.60.6～88资料来源：BruulsemaTW等（2000）。7.补充灌溉8．秸秆综合利用美国重视玉米生产的可持续发展，开展了大量的秸秆综合利用研究。目前，玉米秸秆主要是还田，以改善土壤理化性状，提高资源利用效率。伊利诺州和艾奥瓦州部分地块采用植株上部2/3机械打捆作饲料，下部1/3还田。生物柴油利用处于研发和技术储备阶段，颇具有超前性。Iowa州立大学农学院试验站将玉米秸秆加工生物柴油试验现场9．专业化服务州玉米种植者协会：为农民提供生产技术、管理、加工和贸易等全方位的服务通过政府和企业的投资设立应用性研发课题建有专业的服务网站对农民服务，只收取很少的费用农业推广体系健全：州立大学农学院、相关科研机构企业围绕自己的产品启示（一）转变玉米生产方式，实现高产、高效协同发展美国玉米生产以经济效益最大化为目标，以耐密植抗逆品种、机械化作业为