小麦优质高产栽培理论与技术

  该书介绍了小麦生产概况、小麦生长发育及优势蘖研究与利用、优质小麦的概念和标准、小麦品质的动态变化、小麦群体质量及植株氮素变化、栽培措施对小麦产量和品质的影响、强筋小麦品质调节及其稳定性、小麦优质高产栽培技术等内容，该书可作为小麦生产科技人员的参考书和作物专业师生的学习资料。

  赵广才，农学博士，中国农业科学院作物科学研究所研究员，农业部小麦专家指导组成员（2004-），北京作物学会常务理事、副秘书长（1994-），第7届中国作物学会常务理事，《作物杂志》编委会委员（2002-），中国作物学会栽培委员会委员（2001-2016），农业部荒漠绿洲作物生理生态与耕作重点实验室学术委员会主任委员（2011-2020）。1990-1991年在英国里丁大学（TheUniversityofReading）做访问学者，1997年6月-10月在意大利谷物研究所（ExperimentalInstituteforCerealResearch）进行合作研究，2006年9月-10月在安哥拉进行小麦生产规划考察。多年来一直从事小麦生长发育规律及优质高产栽培理论与技术研究。主持完成多项国家及省部级科研项目。以作者发表文论文131篇，以通讯作者发表论文58篇。主编出版科技著作7部，副主编6部；以完成人获省部级科技奖9项。2010年被评为河北省粮食生产先进个人，获河北省人民政府表彰；2011年被评为全国粮食生产突出贡献农业科技人员，获国务院表彰；培养博士、硕士研究生30名。

章小麦生产概况及其发展（）节世界小麦生产概况（）
第二节中国小麦生产发展（）第二章中国小麦种植生态区划（）节中国小麦种植区域的生态特点（）
第二节中国小麦种植生态区域的划分（）第三章小麦的生长发育及优势蘖研究与利用（）节小麦生长发育特性（）
第二节小麦优势蘖研究与利用（）第四章优质小麦的概念和标准（）节优质小麦的概念（）
第二节优质专用小麦的品质标准（）第五章小麦品质的动态变化（）节蛋白质的动态变化（）
第二节氨基酸的动态变化（）第六章小麦群体质量及植株氮素变化（）节小麦群体质量变化（）
第二节肥料运筹对植株根系的影响（）
第三节籽粒产量和品质的施肥效应（）
第四节植株各器官氮素动态变化（）
第五节植株中氮素分配利用及施肥效应（）第七章栽培措施对小麦产量和品质的影响（）节土壤施肥对小麦产量和品质的影响（）
第二节叶面喷肥对小麦产量和品质的影响（）
第三节灌水对小麦产量和品质的影响（）
第四节综合措施对小麦产量和品质的影响（）第八章强筋小麦品质调节及其稳定性（）节营养品质的氮肥调节及其稳定性（）
第二节加工品质的氮肥调节及其稳定性（）
第三节营养品质的灌水调节及其稳定性（）
第四节加工品质的灌水调节及其稳定性（）第九章小麦优质高产栽培技术（）节小麦叶龄模式栽培原理与技术（）
第二节小麦优势蘖利用高产栽培技术（）
第三节小麦立体匀播高产高效栽培技术（）
第四节小麦沟播侧深位集中施肥技术（）
第五节小麦绿色高产高效技术模式（）主要参考文献（）

序
小麦是世界上重要的粮食作物，全球35%以上的人口以小麦产品为主要食物。中国是世界产麦大国，总产约占全球的17%，同时中国也是将小麦产品作为主食的消费大国。发展小麦生产对于保障国家粮食安全和促进国民经济发展具有重要意义。优质、高产、高效、生态、安全是小麦产业发展的重要目标。随着社会发展和人们生活水平日益提高，对小麦产品多样性、营养性、安全性有了更高需求，尤其是在粮食实现基本供需平衡的前提下，发展优质高效的小麦生产，满足百姓对优质小麦产品的需求，是小麦科研和生产的重要任务。
为庆祝中国农业科学院建院60周年，赵广才研究员基于多年研究和生产实践，总结提炼了小麦优质高产栽培理论和技术研究的科研成果，著述了《小麦优质高产栽培理论与技术》一书，并通过专家审阅入选中国农业科学院组织编写的《现代农业科学精品文库》。该书论述了世界小麦生产概况和中国小麦生产发展；修订和丰富了中国小麦种植生态区划；创新研究了小麦优势蘖的理论及其利用；分别阐述了小麦品质的概念及品质指标的动态变化；系统研究了小麦群体质量及植株氮素分配利用；重点总结了栽培措施对小麦产量和品质的影响；综合分析了强筋小麦的品质调节及其稳定性；详细介绍了中国农业科学院小麦栽培科研团队创新集成的小麦优质高产栽培技术成果。
 该书是一部具有系统性、创新性和实践性的学术专著，其出版发行将对中国小麦栽培及相关学科的科研、教学和小麦产业化发展发挥重要促进作用。

中国工程院副院长中国工程院院士2017年9月

章小麦生产概况及其发展节世界小麦生产概况小麦在分类学上为禾本科，小麦属，小麦属中又分为若干不同的种。根据小麦染色体数，小麦属中又可分为二倍体小麦、四倍体小麦、六倍体小麦和八倍体小麦。常见的普通小麦只是小麦属中的一个种，而普通小麦即为六倍体小麦。在世界小麦生产中，以普通小麦种植为广泛，占全世界小麦总面积的90％以上；硬粒小麦的播种面积约为总面积的6%～7%。
小麦因其适应性强而广泛分布于世界各地，从北极圈附近到赤道周围，从盆地到高原，均有小麦种植。但因其喜冷凉和湿润气候，主要分布在北纬67°到南纬45°之间，尤其在北半球的欧亚大陆和北美洲多，其种植面积占世界小麦总面积的90％左右。年降水量小于230mm的地区和过于湿润的赤道附近种植较少。在世界小麦总面积中，冬小麦占75％左右，其余为春小麦。春小麦主要集中在俄罗斯、美国和加拿大等国。小麦种植面积较大的国家主要有：印度、俄罗斯、中国、美国、哈萨克斯坦、澳大利亚、加拿大、巴基斯坦和土耳其等国（2016年），单产较高的国家主要集中在西欧。
小麦是世界大口粮作物，是人类生活所依赖的重要食物来源，全球有35%～40%的人口以小麦为主要粮食。当前世界小麦种植面积22 01076万hm2（2016年），占全球谷物种植面积307%，远超玉米、水稻、大豆，居世界谷物种植面积之首。全球小麦总产74 9460万t，占世界谷物总产的263%，仅次于玉米和水稻，居第3位。小麦的主要集中产区在亚洲，面积占世界小麦面积的456%，其次是欧洲，占284%，北美洲占123%， 大洋洲、南美洲和非洲分别占51%、50%和40%（图1-1）。各洲小麦产量分布情况与种植面积所占比例呈现基本一致的趋势。
图1-1世界小麦种植面积分布图
目前全世界有50个国家的小麦产量超过110万t（2016年）。其中有16个国家超过1 000万t，从高到低依次为中国、印度、俄罗斯、美国、加拿大、法国、乌克兰、巴基斯坦、德国、澳大利亚、土耳其、阿根廷、哈萨克斯坦、英国、伊朗、波兰；紧随其后的埃及在900万t以上；罗马尼亚、意大利均在800万t以上；乌兹别克斯坦、巴西和西班牙均在600万t以上;其余国家均在600万t以下。2016年全球有10个国家的小麦产量占世界小麦总产的3%以上（图1-2），中国占176%，是世界产麦大国。
图1-2世界各国产量比较

小麦是人类重要的粮食作物之一，其普通小麦籽粒磨成面粉后，可加工制作面包、馒头、面条、方便面、饼干、糕点、油条、油饼、火烧、大饼、煎饼、水饺、包子、馄饨以及披萨饼等各种各样的食品，而硬粒小麦的面粉可以制作西方国家人民喜爱的硬粒小麦面条和通心粉等食品。浮小麦（未成熟的籽粒）还可以作为中医药的材料，小麦苗汁还是近年来流行的健康食品之一。小麦籽粒磨粉后的副产品麦麸可以作为家禽、家畜的精饲料。小麦还可以作为酒、酱油、食醋、麦芽糖、麦曲等产品的原料。小麦籽粒中含有丰富的碳水化合物、蛋白质、脂肪、维生素和多种对人体有益的矿质元素，易加工、耐储运，不仅是世界多数国家各种主食和副食的加工原料，还是各国的主要储备粮食及世界粮食贸易的主要粮食品种。亚洲和欧洲既是小麦生产大洲，也是消费大洲，亚洲产不足需，需要进口；非洲小麦产量很低，但消费量相对较高，需要大量进口；北美洲和大洋洲虽然产量不是很高，但其消费比例较低，大部分用于出口；南美洲生产和消费总量基本持平。这种供需结构决定了小麦具有世界贸易性特点。
小麦在我国已有7 000多年的栽培历史，目前是仅次于玉米和水稻（从2002年开始小麦面积少于玉米）的第三大粮食作物，其面积和总产分别相应占全国的21%左右（2015年）。中国生产中种植的小麦以普通小麦占优势，占小麦总面积的99%以上。近年来中国小麦面积稳定在2 400万hm2（36亿亩）左右，居世界第三位（2016年）。小麦在中国分布广泛，目前除海南省种植极少，无官方统计面积外，其他各省（自治区、直辖市）均有不同程度的种植面积。其中以河南省种植面积，总产。近年来全国小麦总产稳定在1亿t以上，处于基本平衡状态。小麦生产主要用于国内粮食消费，极少量用于国际贸易。由于制作专用食品的需求，每年进口数量不等的专用小麦或面粉。中国小麦的生产过程和产量变化备受国际粮食市场的关注，任何波动都可能对国际期货价格造成影响。因此，中国的小麦在世界小麦生产和贸易中占有十分重要的地位。
第二节中国小麦生产发展
小麦是我国的主要粮食作物，中华人民共和国成立以来小麦生产有很大发展。播种面积在2 1333万～3 0666万hm2（32亿～46亿亩）变化，占粮食作物总面积的比例从1949年的1957%逐渐上升到2015年的2130％，其中1991年达到历史，为2755%。在2001年（含）以前，小麦播种面积仅次于稻谷，居第二位。随着种植结构的调整，从2002年开始其播种面积少于玉米，居第三位，稻谷面积仍然居位，并一直延续到2006年；2007年开始,玉米面积超过了稻谷，小麦继续维持在第三位，一直到2015年，三大主要粮食作物实际播种面积及其所占粮食作物总面积比重的位次均为玉米、稻谷第二、小麦第三（图1-3）。从图中可以看出小麦面积占粮食作物总面积的比重变化不大，相对稻谷和玉米，比较稳定；玉米和稻谷的面积增加使其他粮食作物面积的比重逐步减少。
图1-3三大主要粮食作物实际播种面积及其所占粮食作物总面积的比重

随着社会的发展和科学技术的进步，中国的小麦生产能力稳步提升。主要体现在3个方面。
一是面积起伏变化大。从1949年全国小麦面积2 15156万hm2，快速上升到1957年的2 754173万hm2，8年时间小麦种植面积增加28%，以后波动较大，分别出现1959年、1963年和1966年3个较低的位点，一直到1975年又恢复到1957年的水平，以后逐渐波动上升，到1991年达到种植面积的水平3 094787万hm2，其后波动下降。在1998—2004年间，我国小麦种植面积连续7年下滑，由1997年的3 0057万hm2（45亿亩左右）下降到2 1626万hm2（32亿亩左右），面积减少了8431万hm2，减幅达28%。从2005年开始小麦生产重新受到高度重视，种植面积有所恢复，逐年增加，到2009年已恢复到2 429万hm2（36 436万亩），其后基本稳定在2 400万hm2以上（图1-4）。
图1-4中国小麦历年面积
二是单产稳步提升。单产从1949年的64185kg/hm2，到2015年5 39265kg/hm2（图1-5）。其中在1949年生产水平很低的基础上，用了16年时间单产上升到1965年的1 000kg/hm2以上，平均每年增产2367kg/hm2，属于低产徘徊阶段；又用了16年时间，单产稳定提高到1981年的2 000kg/hm2以上，平均每年增产6789kg/hm2，属于低产爬坡阶段；在此基础上，仅用了8年时间，单产就达到了1989年的3 000kg/hm2以上，平均每年增产11702kg/hm2，属于快速增产阶段；此后又用了15年时间，单产稳定提升到了2004年的4 000kg/hm2以上；平均每年增产8056kg/hm2，属于低产向中产过渡阶段。9年以后的2013年跨上了单产5 000kg/hm2的新台阶，平均每年增产8056kg/hm2。此后进入单产相对稳定阶段。小麦单产的提高过程中，科学种植技术的发展和优良品种的选育推广发挥了重要作用。
图1-5中国小麦历年单产
相对于稻谷和玉米，小麦单产虽有波动，但提高的幅度，从1949年到2015年，粮食作物的单产提高433倍，小麦单产提高740倍，玉米提高513倍，稻谷单产仅提高246倍，可见小麦平均单产的增长幅度在主要粮食作物中遥遥领先（图1-6）。

图1-61949年和2015年主要粮食作物单产比较三是总产持续增长。从小麦历年总产的变化分析（图1-7），总产受面积和单产两个因素影响，种植面积和单产同时增加时，总产提高的幅度更大，其中一个因素明显减少时，对总产会有较大影响；两个因素都减少，总产受到明显影响。总体分析，从1949年到1960年总产呈缓慢上升趋势，到1961年面积略有减少，但是单产降到了历史点，导致总产出现一个低谷；此后，总产基本呈现稳步增加的趋势，直到1997年总产出现一个峰值，此后由于种植面积逐渐减少，即使单产有所增加，但是仍然不能弥补面积减少对总产带来的负效应。致使2004年总产再次出现明显低谷，其后，国家对种植结构再次调整，逐渐恢复小麦种植面积，单产也出现持续增加的势头，导致小麦总产出现持续增加的趋势。纵观我国小麦生产的发展变化，在种植面积基本稳定的条件下，总产的提高更主要取决于单产的增加，2015年在小麦面积比1949年增加1220%的情况下，总产增加843倍，说明单产的提高对总产的贡献更大。

图1-7中国小麦历年总产
小麦的总产虽然受种植面积的影响出现过较大的波动，但总体仍呈现逐渐增长的趋势，小麦产量占粮食总产的比例从1949年的1220%逐渐上升到2015年的2095%。2015年小麦总产比1949年增加的幅度远大于粮食作物平均增加的幅度（图1-8）。

在中国小麦生产中，冬小麦占主要地位，其播种面积占小麦总面积的9368%（2015），春小麦仅占632%；冬小麦总产占小麦总产的9505%（2015），春小麦占495%（图1-9）。

冬小麦单产历来均远高于春小麦，2015年冬小麦单产为5 471kg/hm2，春小麦单产4 223kg/hm2。从小麦生产的发展分析，冬小麦总产从1949年的1 3809万t，增加到2015年的12 37472万t，增加886倍，尽管如此，春小麦生产仍然有较大的发展，目前虽然种植面积从1960年（开始有春小麦统计面积）40301万hm2减少到2015年的15246万hm2，减少幅度达622%，但是总产还是增加了12倍，单产更是有很大提高，从1960年到2015年单产增加482倍。可见无论冬小麦还是春小麦，其科技进步对单产的提高都起到了重要作用，总体生产水平都有很大发展。
图1-81949年与2015年小麦占总产的增加幅度
图1-92015年冬春小麦面积比例及总产比例