全 文 ：广 西 植 物 Guihaia 21(2)：150— 1 56 2001年 5月
云南南亚热带北缘地区稻田亩产吨粮的
种植模式及其生态生理学研究
张石宝 ，李树云 ，李存信 ，朱 勇 ，普文法 ，尹树华
(1 中国科学院昆明植物研究所，云南昆明 650304；2．云南省农业气象中心．云南昆明 650031
3 蒙自县农业技术推广 中心，云南蒙自 661100)
摘 要：1996~1 999年，在云南省蒙自县草坝镇(南亚热带北缘)进行了亩产吨粮的种植模式研究。通过对春、
夏、秋、冬播玉米 ，早 、中、晚稻以及冬小麦的系统研究，以地上部分总干物重、籽粒产量、总^射辐照量、叶面积持
续期(灌浆期)、氮肥的利用率和生产力、水生产力为指标 ，对早稻 晚稻、早稻～秋玉米、早稻 冬小麦、春玉米
一 晚稻、夏玉米一冬小麦、中稻一冬小麦和中稻一冬玉米 7种复种模式作了比较 ．选出中稻一冬玉米为一年两熟
亩产吨粮的最佳种植模式。
关键词：亩产吨粮 ；种植模式；生态生理学基础
中圈分类号：$344．3 文献标识码 ：A 文章编号：1000 3142(2001)O2一O15O一07
Cropping system and its ec0physi0l 0gical study for
one ton grain produced per mu in rice fiel d
of Yunnan South Subtropical Region
ZHANG Shi—bao ．L1 Shu—yun ．L1 Cun—xin
ZHU Yong ．PU Wen—fa。，YIN Shu—hua。
(1-Kunmi~gl,~itute ofBotany，TheChi~seAcademy o7 Science Kunming 650204，Chinaf 2．YunnanAgriculturalMeteorology
Censer—Kunming 650031 China；3．Mengzi C~nty Ag mculturul TechnAtue Popularization＆ ，Mertgzi 661100，China
Abstract：D,~ring 1 996～ 1999，the growth systems of one ton grain prod ueted per tilu(one mu一 666．7 m )were
studied at Caoba town in Mengzi county of Yunnan province Spring corn，summer cornt autum~ corn，winter
corn，early ricet mid—rice—late rice dnd winter wheat were studied systematicaly．Basing on dry matter weight of
above ground part，grain yieldttotalincident radiation amount，leaf area duration(filing stage)，productivity and u—
tiIization 0f N，water productivity．the{olowing 7 cropping systems of early rice一一winter wheat，early rlce— au
tumn cornt early rice- winter wheat—spring corn 一late ricc，summer corn- winter wheat，mid rice——wlnter
wheat and mid—rice winter corn were compared and the mid—rice winter corn was selected as the best cropping
system for oule ton grain produced pe r rail of two crops in a year in south subtropical region of Yunnan．
Key words：One ton grain produce per mu；cropping system；ecophysiologica]basis
收 稿 日期 ：l 9g9—08—23
作者简介：张石宝(1970)，男 ，云南曲靖人，在职研究生．助研 。从事植物生恚生理研究
基童项 目：云南省 九五”科技攻兰课题【编号：95A7 3)。
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2期 张石宝等：云南南亚热带北缘地区稻田亩产吨粮的种植模式及其生态生理学研究 1 51
蒙自坝区位于 23。N附近．海拔 1 300 m左右，
处于南亚热带北缘“ 年均气温 18．5。C．霜期 41．6 d
(5／12～9／1)，霜日5．4 d，年日照时数 2 234 h+年均
太阳总辐照量 133．8 kcal／CE。，年降水81 5．8 ram(表
1)。
从表 1可看出，蒙自坝区冬无严寒，夏无酷暑，降
水集中，干湿分明，湿热同步，太阳辐照量高，尤以3
～5月光照条件最好，日照时数 670．5 h，太阳辐射总
量 42．8 kcaltcm 如能充分利用此时段的光能，将会
使蒙 自坝区的粮食产量上一个新台阶。
表 l 簟自坝区主要气象因子的年分布
Table 1 Annual distribution pattern of main meteorological~actors in Mengzi Plain
蒙自坝区水田过去以一季中稻为主，冬作有少量
小麦和蚕豆，多为冬闲田，复种指数 127 中稻产量
7 500～9 000 kg．hm～，小麦 1 500 ．hm 左右，蚕豆
以鲜食为主。全年利用土地 4～5个月，利用有效积温
4O ，辐射量 41 ，日照时数34 3～5月的光热资
源基本未被利用(小麦已收，中稻才播)。
亩产吨粮技术的开发研究主要在国内。国外有水
稻一玉米轮作，但仅将玉米作为粮食的一种补充 。
在我国南方的江苏、湖南和贵州等地建立了以产量和
效益为基础的春玉米一晚稻和早稻一秋玉米的亩产
吨粮模式。 。这两种模式是基于当地春雨充沛，夏
季高温强光的气候特点而来的，能较好地利用当地的
气候资源。在蒙自坝区，这两种复种模式都很难充分
利用当地 3～5月的光能。本研究试图通过春、夏、秋
和冬播玉米，早、中和晚稻以及冬小麦的系统比较，以
生态生理学研究为基础，找出适宜于蒙 自坝区亩产吨
粮的最佳种植模式。
1 材料与方法
试区设在蒙自县草坝，土壤为沼泽土，pH 6．5～
7．0，有机质含量 2 ～3 ，总氮 (N)含量 0．136 ，
速效磷(P 0 )35×10 ，速效钾(K。0)142．8×10～，试
验采用邻田对比，面积 1 334～1 667 m。。
玉米春播(12／3~24／7)、夏播(30／5~23／9)和秋
播(22／8～24／】2)使用云单 13号 冬播(1o／~2～】4／
5)用京杂 6号覆膜栽培。早稻(旱育秧，2o／3~29／7)
为威优 647，中稻(覆膜育秧，lo／4~21／9)为 Ⅱ优 63，
晚稻(水育秧，25／6～18／11)为汕优晚三。
玉米采用分墒(墒面宽 1．4 m)开沟点播，行距
0．5 m，株距0．2 m 实际存留苗数为：春玉米 6．2株／
m ，夏玉米 4．6株／m ，秋玉米 6．0株／m ，冬玉米 6．2
株／m。。水稻拉线条栽，32苁／m ，早稻单苗移栽，中稻
和晚稻每苁3苗。冬小麦机播，每hm 用种 150 kg，品
种为 8124
在齐穗期(花丝期)和收获期采样(玉米 5株、水
稻 5苁，小麦 20椿)测定不同器官的干物重和N、P、
K含量。苗期、拔节期、齐穗期(或花丝期)和收获期用
CID型数字式冠层成像仪(美国CID INC)测算 LAI。
灌浆中期用 Ll一188型辐照 光度计测冠层光分布。
施肥：玉米总N 180 kg．hm～，以1：2：1分别作
底肥和破膜引苗及大喇叭 口期的追肥；P：O 114
kg．hm 全作底肥。水稻底肥(N 102 kg．hra + P：O
114 kg．hm )，追肥N 1 38．O。kg．hm 。小麦种肥(N
138 kg．h + P 0 112 kg．h )，追 肥 N 138
kg．hm 。
灌水：冬、春玉米各 4次，夏、秋玉米不灌；早稻雨
季前灌水 2～3次，中、晚稻灌水保苗外，其它时间补
充 1～2次。冬小麦除底墒水外，全季灌水 4次。
2 结果与讨论
2．1叶面积动态
图1表明，作物苗期处于较高温度时，叶面积指
数上升快，且最高叶面积指数比同一种作物要高，如
早稻、中稻和夏玉米。但早期叶面积增加快和叶面积
指数大的作物，灌浆期衰落的也快，如水稻平均衰减
73．7 ，夏玉米衰减 61．4 ，而冬玉米和秋玉米叶面
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积仅平均衰减 12．9 ，这主要是后期群体内光环境
恶化造成的。据测定冬玉米灌浆中期，射到地面的光
占l3 左右，而中稻仅2 ～3 ，再加之灌浆期所处
的天气状况不同，使得早稻、中稻、夏玉米、晚稻和春
玉米灌浆期的光环境远不如冬玉米和秋玉米，造成下
部叶片的光饥饿加速了叶片的衰老。使其灌浆期的叶
面积持续期大打折扣(表2)，如水稻和夏玉米的最高
指数比冬玉米的高得多(图1)，但其整浆期的叶面积
持续期却和冬玉米的处于同一水平，而春玉米灌浆期
叶面积持续期还明显低于冬玉米。
表 2 港浆期叶面积持续期 (d)
Table 2 Leaf area duration(LAD)at grain firing period
S
要玉
u m m
米
erA
秋玉
utum n W i
五米
nter E arly M i璺d晚稻Late划Win谴ter
’ n 弛 nl~ ag nc它 ce T1 neat
2．2干物质的生产与分配
表 3中可看出，在春、夏、秋、冬玉米之间，其产量
和总干物重顺序为冬播>春播>夏播>秋播，这主要
受灌浆期各 自的叶面积大小和光温条件的影响。春玉
米 3月中旬播种，5月下旬进入灌浆期，此时蒙自坝
区雨季开始，多连续阴雨天气，对玉米籽粒产量和干
物质生产有负面影响。从总干物重看，花丝期前春玉
米的总干物重比后期的大，而夏、秋和冬播玉米则是
后期干物质生产量大于前期。夏玉米一生中处于高温
高湿环境中，植株高大繁茂，最高 LAI远超过其它三
季播种的玉米(图 1)，致使相互遮荫严重，弱苗难以
存活(播种规格一致，夏玉米最终为 4．6株／m 。春、
秋和冬玉米分别为6．2株／m。、6．0株／m 和6．2株／
m )，单位土地面积的干物质量和产量难达到较高水
平。秋玉米灌浆总干物质生产量并不很低，但灌浆期
的低温对同化物向籽粒运输不利而使籽粒产量偏低
图 1 作物在各自生育期中叶面积指数的变化 (箭头示开花期)
Fig．1 The variation of crop LAI in different growth and development period
一 △一 春玉米 Sprittg corn；一 ×一 夏玉米gummer c0rn；一●一 社玉米 Autumn￡。 }一0一 冬玉米 Winter c0rn一 一●⋯ 早
稻 Early riceI⋯ 0⋯ 中稻 Mid—rice~～ ×⋯ 晚稻 Late rice；一·一●一 ·一 冬小麦 Witter wheat．
(收获指数仅 29．4 )。冬玉米在灌浆期既有较稳定 总干物重的近 80 ，收获指数仅 23．4 ，主要是受睦
的LAI(3．O6～2．71)，又处于全年最佳的太阳辐照之 浆期(11／1O～Z8／11)低温的影响。
下，得到最高的产量和干物重是合理的。 蒙 自坝区属南亚热带气候类型地区，冬季温度较
在早、中、晚稻之间，中稻和早稻的籽粒产量和生 高，冬小麦生长发育快，全生育期 150 d左右，其灌浆
物产量基本一致，但全生长期均处于高温高湿下的中 期(2月下旬～4月中旬)正是干热风盛行的季节．叶
稻，营养体更为繁茂，后期叶片衰老的更快．收获期功 片衰老快，至成熟期已无功能叶。从全国农业区划
能叶的干重为150．O g／m ，LAI仅为1．3j．而早稻分 和国外资料来看，南亚热带地区都未列入小麦种植。
别为 186．0 g／m 和 1．58。中稻收获指数为40．7 ， 此类地区看来与其种植冬小麦还不如种植冬玉米。
早稻为52．1 。晚稻 7月下旬移栽，营养生长处于较 2．3光能利用
好的温度环境中，营养生长较好，整浆期的干物重占 按谷物每 g干重含 4 kcal热量 计，利用干物质
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2期 张石宝等：云南南亚热带北缘地区稻田亩产吨粮的种植模式及其生态生理学研究 153
和总太阳辐照量在各作物的生育期中的^射量，计算
出各种作物光能利用率
表 4表明，水稻全生长季的光能利用率比玉米
高，这和水稻 LAI较高是一致的(图 1)，与水稻能较
好利用弱光的能力也有很大关系(水稻光饱和点为全
光照的5O 左右，玉米一般达不到光饱和点)。因为
水稻在雨季生长，太阳辐照量较低(表 1)，而干物质
生产未受影响，有较高的光能利用率，这也为当地水
稻有较高产量的事实所证明 但在高辐照度下，冬玉
米灌浆期的光合作用能充分发挥作用，其灌浆期的光
能利用率不但高于春播(1．63 )、夏播(2．48 )、秋
播玉米(2．51 )，也比早稻(2．57 )、中稻(2．52 )
高。晚稻低得多的光能利用率(1．43 )，则主要是受
制于低温，光合作用在一定程度上被抑制，这也可由
晚稻前期光能利用率高于后期的事实得到证明。冬小
麦过低的LAI(最高为 2．0)，导致截获光太少。
表 3 各作物齐穗期(花丝期)和收获期地上部分干物重豆其在各器官中的分布(g／m )
Table 3 Dry mater weight of each organ and its distrlbution amon~organs of above
ground parts of diferent kind crop at silking and harverst
”S-花丝期 $11king~H一收获期 Harve~
表 4 各作物营养生长期和誊浆期的入射辐照量和光能利用率
Table 4 lncldent solar radiation amount and light energy 13e efficiency of each crop
in vegetative growth perlod and grain filling period
”玉米和小麦由播种起，水稻由栽插起计算人射辐照量
2．4灌浆期干物质生产和叶面积与入射辐照的关系 的乘积呈显著正相关(图 2)。
在对表 2 4和图 1的资料以及各作物灌浆期时 由图2可以看出，二者的相关系数为0．903 4，说
间进行综合分析时，发现灌浆期的干物质生产量(g／ 明灌浆期干物质生产是当时的叶面积大小、灌浆期长
m=)和其叶面积持续期(I A1 x天数)与各时段辐照量 短和辐照强度三者协同作用的结果。
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N肥科甩率(％)
Utilization eficiency of N
自彝!；降水(mm)
Nature raia|a[I
灌溉用水(m’hm-z)
Irrigated water
水生产力(g／kg)
W ater productivity
2 400 0
1 23 1 4T
O
1 51
3 000 2 700
2 O0 1．4O
1 5O0 1 8O0 4 500
1 3g 0 66 O．45
图 2 灌浆期干物质生产量和叶面积持续期
与辐照量乘积的关系
Fig．2 Relation between dry matter production
and prodUCt of LA]duration and radiation
amount at grain filling stage
2．5氯肥的利用率和生产力
表 5表明春、夏、冬播玉米和早、中稻的氮肥利用
率均在 4O 以上，高于晚稻、秋玉米和冬小麦的氮肥
利用率，其中以夏玉米最高(44，3 ) 夏玉米高的氮
肥利用率与其生长期较高的地温有关，较高的地温促
进根系生长，也提高根系的吸收能力。在生物学产量
和籽粒产量上表现为 N生产力以冬玉米最高，中稻
次之。早稻每克氮肥生产的总干物重虽高于春玉米，
但籽粒产量低于春玉米。同时，在玉米的种植中，氮肥
的生产力与其生长期的长短密切相关，即与其得到的
太阳辐照量和生长期的长短相关。
2．6水资源的利用
蒙自坝区降雨集中，干湿季分明，不同季节栽培
的作物对水资源的使用差距很大 当地5月下旬进入
雨季。过去水利工程欠佳时以雨养种植为主：旱地作
物雨养，水稻需保苗30~45 d，冬季作物因处于旱季，
很少种植(约27 )。通过对全年降雨量的统计，并利
用机灌抽水数据对各季作物本田用水作了分析。
表 6显示，利用自然降水最多的是中稻，占总用
水量的78．8 ，灌溉用水主要用于栽插保苗 夏玉米
和秋玉米靠雨养，不用灌水 利用自然降水 300~400
mm的有早稻、晚稻和春玉米(分别为 388．7 mil、
329．9 mm和 404．5 ram) 春玉米和早稻生长期内有
较多的自然降水，但集中在灌浆期，为保证营养生长
必需灌溉 2～3次(各约需水 2 400 m ／hm。和 2 700
m ／hm )，如果雨季晚来需水更多。中稻是该地区的
习惯种植方式，4月下旬至 5月上旬栽插(表5所列
为接冬玉米推迟到 5月下旬栽插的估算)，约多 2次
灌水t1 200～l 500 m ／hm )。利用降雨最少的是冬小
麦 (99．4 ram)和冬玉米 (138ram)，由于冬玉米采用
覆膜栽培，用水量(灌溉水)较少(3 000 m。／hm )．而
冬小麦需水较多(4 500 m ／hm。) 在冬季作物的栽培
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2期 张石宝等：云南南亚热带北缘地区稻田亩产吨粮的种植模式及其生态生理学研究 155
中应特别注意节水技术。
在水生产的经济产量上，以覆膜栽培的冬玉米最
高(2．0 kg／m )，主要是避免了地表的无效蒸发。春玉
米则营养生长期地面蒸发量太大，在玉米的各季栽培
中以其水生产力最低。早稻和中稻用水量相似，但早
稻需灌水更多(早稻 2 700 m ／hm ，中稻 l 500 m ／
hm )。晚稻虽需水较少，但产量甚低(仅相当于早、中
稻 I／3或更低)，其水生产力较低。
2．7几类种檀模式的评价
将春、夏、秋、冬玉米，早、中、晚稻和冬小麦，按所
需时间和茬口衔接的可能性组成 7种复种模式：早稻
一 晚稻，早稻一秋玉米，早稻一冬小麦，中稻一冬玉
米，中稻一冬小麦，春玉米一晚稻，夏玉米一冬小麦。
使用总干物重、籽粒重、灌浆期叶面积持续期、人射辐
照量、氨肥利用率、氮肥生产力、水生产力和光能利用
率 8项指标，以面积归一法进行优选。
-_1 rL
中稻一冬玉米 早稻一狱玉米
(794．2rI ) f671．2r_ )
图3 七种复种制度的综合比较
Fig．3 Comprehensive comparison of 7 multiple systems
在图3中，以中稻一冬玉米复种模式的面积最太
(794．2 mm )，依次为早稻一秋玉米(671．2 mm )>
早 稻一晚稻 (646．9 mm )> 春 玉 米一晚 稻 (591．1
mm。)>中稻一冬小麦(556．6 mm )>早稻一冬小麦
(553．5 mm )>夏玉米一冬小麦(5O1．o mil )。因此 ，
我们认为在南亚热带地区，一年两熟亩产吨粮的复种
模式以中稻一冬玉米为首选模式，其次为早稻一秋玉
米复种。早稻一晚稻复种虽有可能达到吨粮，但常年
淹水不如水旱轮作，而且雨季前水稻用水太多。在早
稻一秋玉米的模式中，有一段插绿肥的时间是其优
点，但在早稻收割和秋玉米播种之间时间太紧，劳力
紧张的地区显然十分困难，同时早稻收割时雨季未
过，稻田积水难排，给秋玉米播种带来诸多不便，因此
早稻一秋玉米复种远不如中稻一冬玉米复种模式。中
稻一冬玉米模式中，是c。和c 作物的水早轮作，它
实现了充分利用蒙自坝区冬春光热资源的目的，特别
是 3～5月份(灌浆期)，冬播玉米有 3～2的叶面积指
数，与该时段的高辐照有最好的匹配；中稻在 5月中、
下旬移栽，和降雨有较好的配合，比早稻可节约大量
灌水，在相对缺水的地区尤为重要。使用该模式在万
亩规模上冬玉米连年达到 7 620 kg／hm ，中稻 9 060
kg／hm。，两熟相加超过吨粮，最高产量 12 155 kg／
hm。。据贵州 1991～l 993年开展的春玉米一晚稻两
熟吨粮田栽培模式综台配套技术试验示范，在 30
hm 中亩产超过吨粮的 占25．3 ，最高产量为 15
31 6．55 kg／hm 。江苏 1991~1994年春玉米一晚稻
模式产量为 12 007．5 kg／hm 。证明冬玉米一中稻
种植模式具有很强的可操作性和先进性，现已扩大到
蒙自县、红河州和云南省南部部分地区。
2．8冬播玉米一中稻的衔接和秸杆迁田
为了确定中稻一冬玉米一年两熟亩产吨粮模式
中推迟中稻移栽的效果。对试区内冬闲田的中稻和冬
玉米茬中稻作了调查，中稻虽比冬玉米茬的早栽半个
月，但产量基本一致，甚至冬玉米后的中稻产量还要
高一些(表 7) 可以看出冬玉米和中稻在栽培时间上
是不矛盾的。
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156 广 西 植 物 2l卷
表 7 冬闻田和冬玉米田中稆产量比较 (kg／hm )
Table 7 Mid—rice yield compalison between in winter
vacant field and in winter corn field
虽然，冬玉米一中稻复种时间衔接可以衔接，但
在收获冬玉米和中稻整田之间时间较短，造成劳力紧
张，为此采用机械化就成了基本的解决方法。现在试
区内耕地基本实现了机械化，但收杏I尚少有合用的机
械，特别是冬玉米的收获(中稻尚有小型收杏I机)，这
正是“农业的根本出路在于机械化”考虑的问题。
由于中稻、玉米都是禾本科植物，两作复种对地
表 8 冬玉米秸杆还田后土壤彝分的变化
Table 8 Change of soit nutrient after winter corn straw rettlrII to field
力消耗较大，同时有机肥缺少，因此必须采用秸杆还
田以增加土壤有机质。经测定，冬玉米秸杆还田经一
季水稻后 ，0～10 cm土层有机 质可增 加 0．14 (表
8)除速效磷外，所有营养成分均有明显提高，而以全
钾增加最多(>50 )，其它几种在 30 左右。就秸杆
还田而言，还可和草食动物的养殖结台起来，实行“秸
杆过腹还 田”(秸杆可加工成氨化饲料)。
可以认为，在解决好机械化耕作和秸杆还田的基
础上，以中稻一冬玉米复种来实现一年两熟亩产吨粮
更易推广实行。
参加工作的同志还有胡丽华、普琼芬、龙丽仙、张
风丽等
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