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国家重点研发计划 “粮食丰产增效科技创新”重点专项(工作简报)

  • 日期:2020-08-26
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一、最新进展



智能化精确变量播种施肥技术与装备研发成功并应用


针对现代作物生产对智能化精确变量播种施肥技术与装备的迫切需求,“粮食作物生长监测诊断与精确栽培技术”项目设计开发了新型种肥播施器和电控液压驱动系统,实现了种子肥料的精准应用。设计的种肥播施器具有在线标定功能,可实现不同类型种肥播施量模型实时标定;研发的电控液压驱动系统,可满足大型机具的作业功能复式化、多样化对拖拉机多路动力输出的需求。同时还设计了防漏播、堵塞实时监测模块,集成北斗/GPS动态定位、CAN总线控制、基于SIM卡的网络通讯、辅助驾驶系统等技术,机手在驾驶室可实时接收作业地块的播种施肥处方图,实现播种施肥作业的“一键化”操作。目前,智能化精确变量播种施肥技术与装备在江苏临海农场、兴化、睢宁、太仓等地试验示范面积累计2万余亩。播施量控制精度提高到了0.5%,实现了种肥精确处方作业;与常规播种施肥机相比,减种5%-8%,减肥10%-15%,节约用工成本50%,显著提高了作物生产的智慧化水平。(南京农业大学 程涛 供稿)

 

智能化精确变量播种施肥技术与装备



产量与效率层次差异机理研究成果助力玉米绿色高质量生产


“粮食作物产量与效率层次差异及其丰产增效机理”项目团队通过区域调研,确定了不同产量水平东北春玉米耕层结构的主要限制因子,明确了不同秸秆还田方式、耕种方式对耕层质量的综合调控作用,量化了长期秸秆还田下地力培肥效应及春玉米的减氮阈值。研究还发现,施氮12.13 kg/亩水平可显著提高籽粒氮素回收率和氮素农学效率,同时获得较高水分利用效率。对不同秸秆还田处理下土壤理化指标与微生物群落结构多样指标,进行主成分及置换多元方差分析的结果表明,秸秆还田与耕作方式对土壤理化性质指标变化的作用占比分别为60.6%和13.7%;探索了条带还田调控土壤氨氧化和反硝化作用过程及氮素利用的变化规律,初步揭示了秸秆还田提高籽粒产量与水氮效率的生物学机制,建立了春玉米耕层-冠层协同优化的条带耕作密植高产增效技术模式。2019年在辽宁铁岭试验示范缩差增效显著,相比当地农户增产23.85%,氮肥利用效率提高10.5%,光能利用率提高12.5%。有效支撑了春玉米丰产高效和绿色高质量生产。(中国农科院作科所 周文彬 供稿)

 

东北春玉米产量与效率层次差异机理

 

 

玉米和豆科作物间套作研究取得突破

 

“粮食作物丰产增效资源配置机理与种植模式优化”项目通过多点位(从东北到西南7个试验点)、多年(2017-2020)田间试验,研究了作物间套作地上、地下资源协调过程与资源高效利用机制。构建了作物间作种植的光截获模型,明确了间作通过增加作物比叶面积而提高了冠层光合效率,明确了玉米/蚕豆和玉米/鹰嘴豆间作体系磷吸收优势主要来源于补偿效应和选择效应;增施氮肥降低了黑土AMF多样性,但玉米/大豆间作使作物根系中优势菌球囊霉属丰度显著增加。玉米/花生和玉米/大豆间作施氮量11-14kgN/亩既能增加作物产量93-106kg/亩,又能使年际间和不同点位间的产量稳定性与单作玉米持平,显著高于单作豆科作物,兼顾了高产和稳产。部分结果已在Science of the Total Environment, Plant and Soil,Field Crops Research等本领域国际主流刊物发表本项目第1标注论文10篇。(中国农业大学 陈阜 供稿)

 


 

小麦-玉米两熟光热资源高效利用研究取得新进展


“黄淮海南部小麦-玉米周年光热资源高效利用与水肥一体化均衡丰产增效关键技术研究与模式构建”项目围绕两熟周年光热资源高效利用的总目标,从品种优化、播期调整和群体改良三方面入手,形成了以小麦宽窄行侧向反光和玉米扩行一穴双株为核心的周年光热资源高效利用技术模式。建立了分子标记辅助与田间鉴定相结合的小麦品种发育特性、光合利用效率和综合抗性鉴选体系,筛选出适宜早播的高光效丰产小麦品种9个;通过对玉米品种区域适应性及光热资源利用效率的综合评价,筛选到稳产耐密高抗逆的玉米品种8个;明确了小麦早播培育壮苗促进提质丰产增效和玉米抢墒播种避害稳产的两熟休闲期光热资源高效利用策略,创新了小麦宽窄行(40cm-15cm-30cm-15cm)播种宽行侧向反光和玉米宽行(120cm)播种一穴双株增密的高光效群体构建技术体系,光热资源利用效率提高了15%以上。(河南农业大学 李永春 供稿)

 

小麦-玉米两熟光热资源高效利用的调控途径


小麦应对异常气候技术体系实现了丰产高效环境友好


针对黄淮海北片小麦春季干旱和倒春寒危害日趋严重问题,“小麦生产系统对气候变化的响应机制及其适应性栽培途径”项目集成了以抗逆广适品种晚播、据耕层优化壮苗提抗性、依苗情墒情调灌水、据气温波动巧化控为核心的“小麦应对异常气候调控技术体系”。通过采用平移淋灌技术,实现对小麦水肥需求的精量匹配调控,适期喷施芸苔素内酯和叶面肥,增强抗逆性和后期叶片持绿性,提高了小麦产量。2020年在河北省宁晋县千亩核心示范区利用该技术,小麦实打实收亩产672.7公斤,较常规技术每亩增产12公斤(22.2%),节水75方,节纯氮6公斤,温室气体减排23.5%,实现了“抗逆稳产、资源高效、节本增收、减排可持续”的有机结合。项目组先后举办技术培训2次,参训人员达300余人,举办现场观摩会35场,来自河北石家庄、保定、邢台、沧州等地35县4000多人参加观摩,取得了显著的经济、社会和生态效益。(中国农科院作科所 景蕊莲 供稿)

 

 

 

江苏新型钵苗机插栽培技术研究与集成示范成效显著


随着人民生活的不断提高,广大居民对中高端优质稻米需求日益增加。针对中高端优质稻毯苗机插与直播条件下生育不充分、虾田稻泥脚深,机插难,生产风险大等制约稻米品质和产量的技术瓶颈,“江苏稻-麦精准化优质丰产增效技术集成与示范”项目研发了适于中高端优质稻与虾田稻生产的2ZB-6AK(RXA-60TK)型、2ZB-6AKD(RXA-60TKD)加强型两种宽窄行水稻钵苗插秧机及其成套装备,研究创新了长龄钵体壮秧培育、宽窄行精准定量栽插、定量侧深施肥等关键绿色栽培技术,集成并应用了新型钵苗机插栽培技术体系。该技术为实现5.5-6.5叶大苗机插、基本苗因品种与栽培方式精准定量、全生育期定量施肥提供了科技支撑。秧苗栽后无缓苗期,实现了栽后发根力提高30%以上,分蘖提早3-5d,氮肥利用率提高5-10%,产量提高10%以上,稻米品质提高0.5个等级以上,优质稻亩增效1000元以上。该技术不仅扩大了生育期长的中高端优质稻种植范围,也破解了综合种养水稻难以机插、水稻群体质量不优、产量不高的技术难题,开辟了适应中高端优质稻与虾田稻生产的新型钵苗机插栽培新途径。(扬州大学 霍中洋 供稿)

 


新型钵苗机插栽培技术播种效果和成果评议现场



稻田绿肥轻简高效生产利用技术体系创新与应用


针对湖南稻田绿肥“早花、耐迟播”新品种匮乏、绿肥种子生产技术滞后、轻简栽培技术缺失等技术瓶颈和绿肥利用效率低下等问题,“湖南双季稻周年绿色优质丰产增效技术集成与示范”项目以绿肥“轻简生产”、“高效利用”为导向,遵循植物营养学和耕作栽培学原理,采用作物育种、种子工程、土壤培肥与科学施肥的方法,重点选育了“早花、适产、耐迟播、高养分含量”绿肥新品种,创新研发了稻田绿肥种子高产留种技术,系统攻克了稻田绿肥全程轻简生产技术,着力创建了稻田绿肥高效利用技术,集成组装与示范推广了“稻田绿肥轻简高效生产利用技术体系”。该技术实现了稻田绿肥养分固定高效、留种高效、生产全程轻简化和利用高效化,有效解决了我国南方稻田绿肥种植面积锐减、有机肥施用量剧降、稻田“瘦、粘、浅、酸、毒”等问题。该技术成果2019年在湖南省稻区累积推广应用面积600余万亩,减少化肥施用量20-40%,稻谷增产5-10%。(湖南杂交水稻研究中心 张玉烛 供稿)


 

 

河北实施技术扩散新模式创小麦高产记录


“河北水热资源限制区小麦-玉米两熟节水丰产增效技术集成与示范”项目创新了“项目关键技术集成-种子经营公司繁种-农资公司生产资料供应-新型农业经营主体示范”的技术扩散模式。该模式围绕产业发展需求,依托新型农业经营主体,在良种良法配套、农机农艺融合、绿色轻简栽培、高效病虫防控等关键技术上集成示范,取得了麦玉周年两熟丰产、水肥光热资源高效利用等显著成效,并带动了周边辐射区增产、增收、增效。

2018-2020年度,新乐市核心示范区的佳成合作社,依托新乐市种子公司良种、项目组关键技术集成的良法和先正达等企业的良药,通过订单方式连接广大种植户,统一供种、统一管理、统一收获。2020年6月18日,经专家组测产,150亩小麦高产田实现亩产733.4公斤,打破了2014年藁城示范区百亩高产攻关田721.2公斤的小麦产量纪录。6月21日,中国科学报以《河北省冬小麦单产再创新高》为题,对本项成果进行了宣传报道。(河北农业大学 张月辰 供稿)




二、重要活动                                                                   

 专项实施成效系列报道启动


科技支撑吨粮田,重点专项话丰年。为提高两减、粮丰、面源、经作4个重点专项实施成效的显示度,突出体现科技驱动产业发展的引领示范作用,促进成果转化应用,扩大专项影响力,按照部司和中心领导工作部署,将于近期在《农民日报》、中央电视台农业农村频道等媒体上系统宣传专项实施成效。目前,正在《农民日报》头版和科教板块对4个重点专项实施成效和标志性成果进行宣传。

题为“书写在田野上的优异答卷——国家重点研发计划重点专项驱动产业发展成效综述”和专项部分标志性成果已在《农民日报》7月15日的头版头条(http://szb.farmer.com.cn/2020/20200715/20200715_001/20200715_001.html)和7月31日的《科教创新》版“重点专项成果撷英”专栏(http://szb.farmer.com.cn/2020/20200731/20200731_005/20200731_005_3.htm)刊出。(农业农村部科技发展中心 许宁 张凯 供稿)



7月15日,《农民日报》头版头条“书写在田野上的优异答卷——国家重点研发计划重点专项驱动产业发展成效综述”



7月31日,《农民日报》科技创新版块重点专项标志性成果宣传

 

 

三、典型案例

 

山东项目推进科政企联合,共建粮食绿色高质高效齐河样板


“山东粮丰”立项实施以来,围绕小麦-玉米周年绿色高质高效开展了一系列理论研究、技术创新及模式集成等工作,研发创建的多项小麦、玉米高产高效关键技术的示范应用有力推动了项目区小麦-玉米周年增产增效。随着粮食生产机械化、规模化程度日趋提高,新型农业经营主体亟需适宜的小麦-玉米周年全程机械化高质高效技术模式,迫切需要山东粮丰项目建立共性平台,统一开展各单项关键技术和技术模式的验证、集成工作。基于此,项目依托单位山东省农业科学院作物研究所联合齐河县农业农村局、齐力新农业服务有限公司及各项目参与单位,在德州市齐河县焦庙镇建设项目核心示范区,通过“三区”建设梯度式集成推广绿色高质高效标准化生产技术模式,加快实现粮食生产良种化、标准化、绿色化、机械化、智慧化和服务全程社会化“六化”目标,全面提升齐河县粮食产业化发展的科技水平,打造粮食生产绿色高质高效发展的示范样板。

示范区建设过程中,坚持“统一设计、统一实施、统一管理、集成优势、协作攻关”的组织管理原则。通过强化资源整合,促进产业融合。整合粮丰项目各依托单位与齐河县农业农村局等优势资源力量,积极对接山东省粮油绿色高质高效创建专家指导组,建立了高校科研院校、地方农业主管部门与新型农业经营主体之间的产学研用合作模式,实现了科研与生产的有效结合。期间,项目建设领导小组先后召开了3次协调会,管理办公室先后组织召开8次工作推进会和现场调度会,推动签署了三方合作协议,制定了示范区建设工作方案和各项试验方案,规划设计了示范区田间布局,并遴选确定以齐力新农业服务有限公司为主承担示范区建设任务。共协调19个项目参与单位、3家龙头企业入驻示范区,投入科研人员及人工200余人次、各类农机具40余台套,布设品种筛选、光温资源配置、水肥高效利用、耕作方式优化、技术模式集成、社会化服务模式展示等各类试验21项,建设核心区面积500亩、示范区2300余亩。(山东省农科院 刘开昌 王法宏 供稿)

 

 

湖北、江西项目团队科技助力抗灾减灾


今年入汛以来,湖北省和江西省发生了近年少有的洪涝灾害。“粮丰”专项各项目勇于担当,抗汛情、促生产,科技助力抗灾减灾。

湖北省水稻累计受灾1000万亩、成灾550万亩、绝收145万亩。项目江汉平原、鄂东南的14个示范区有11个受到了洪涝灾情影响,示范区110万亩水稻有55万亩受灾。面对严峻的灾害形势,项目组第一时间布置了抗灾救灾工作任务,组织专家团队赴各个示范区指导抗灾救灾工作,对接新型经营主体、广大农户,通过线上线下多种形式指导恢复生产。项目首席夏贤格多次赴灾情最严重的黄冈、咸宁等地督导项目组抗灾工作,为受灾农户组织种子、化肥等救灾物资。截至2020年7月27日,项目组共派出专家进行现场指导521人次,对接受灾农户、新型经营主体187家;开展线下抗灾减灾培训会、现场观摩会32场,发放技术指导手册20000余份;制作暴雨洪涝灾害防控技术、水稻灾后恢复生产技术等培训视频9部,过电视、广播、互联网视频等形式开展线上指导10余次。目前,项目区早稻正在抓紧抢收抢种,中稻、再生稻积水大部分已褪去,现在重点防范持续强降雨造成的病虫草害加重等问题。项目首席在抗灾现场对项目参与人员强调,今年受到疫情影响后又遭受暴雨洪涝灾害,湖北省水稻生产受到较大影响,项目实施也遇到一定困难,各项目参与人员要坚定信心,做好抗灾救灾,确保项目任务保质保量完成,让项目在促进湖北水稻丰产增效上发挥更大作用。


 

 

抗灾救灾培训会和培训资料


江西省水稻生产受洪涝灾害影响也较为严重,为及时掌握受灾情况,针对性开展水稻生产灾后技术指导,连日来,江西省农科院土肥资环所粮丰项目专家分赴都昌、修水、宜丰、丰城、上高、崇仁、宁都等地,深入田间地头察看灾情,积极开展水稻生产减灾防灾技术指导。专家们提醒,眼下要抓紧清除排水沟渠障碍物、尽快组织早稻抢收和及时烘干、再生稻和中稻田要及时排水干田晒田并防控病虫害、晚稻秧田受淹退水后及时补施肥料。(湖北省农科院 夏贤格,江西省农科院土肥所 刘光荣 供稿)

 

主办单位:农业农村部科技发展中心技术支持:北京派得伟业科技发展有限公司
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