第四章水稻

第四章水稻第一节概述一、水稻生产在国民经济中的意义水稻是世界上栽培面积和总产量仅次于小麦的重要作物。我国稻作面积仅次于印度，但稻谷总产量居世界产稻国之首。2001年我国稻谷总产量约占全世界稻谷总产量的31％，是世界上生产稻米最多的国家。水稻高产栽培特性：1、水稻根部有通气组织，可从地上部分取得空气以供根系生长，因而可在水层条件下栽培。这样既可以充分满足水稻生长对水分的需要，又可以通过水层管理来调节土壤养分状况、田间小气候和土壤微生物的活动，抑制病、虫、杂草的发生，利于水稻的生长发育和产量形成。2、稻虽属于C3作物，但光合效率较高，与C4作物接近，生物产量较高，加之水稻营养生长和生殖生长比较协调，经济系数一般为0.5～0.6，因此，经济产量较高。3、在粮食作物中，稻米的淀粉粒最小，直径仅为3～10μm，粗纤维含量仅含2.2％，虽然蛋白质含量7％～10％，但稻米中蛋白质的生物价高，因此，米饭不仅细致可口，而且稻米中各种营养成分的可消化率和吸收率都较高。此外，稻米的价格较高，稻米外面有谷壳紧包，比较不易吸湿返潮和虫蛀，便于运输和贮藏，稻草、稻壳等可以综合利用，因此，种植水稻的经济效益较高。二、栽培稻种的起源与分类（一）栽培稻种的起源栽培的水稻在植物学上属于禾本科（Gramineae）稻属（OryzaL．）。目前世界上稻属植物有20多个种，但栽培的只有两个种，即普通栽培稻（OryzasatizaL．）和非洲栽培稻（OryzaglabarrimaSteud）。普通栽培稻又叫亚洲栽培稻，叶片及颖壳上有茸毛，叶舌长而尖；非洲栽培稻叶舌短而圆，叶片及颖壳上无茸毛，称为光身稻。两种种间杂交，Fl代完全不育。普通栽培稻丰产性好，类型多，世界各地均有栽培。非洲栽培稻耐瘠薄，但丰产性差，只限于非洲一带栽培，逐渐为普通栽培稻取代。栽培稻是由野生稻经过长期的自然选择和人工选择演变来的。许多学者研究认为栽培稻种起源于沿喜马拉雅山南麓的印度阿萨姆、尼泊尔、缅甸北部、老挝和中国西南。我国华南很多地区都有野生稻，包括普通野生稻（O．RufipogonW．Griffith）、药用野生稻（O．OfficinalisWall．exWatt）和疣粒野生稻（OMeyswlanaBaill）。其中普通野生稻分布最广，一些特征特性与我国栽培的籼稻相近，杂交容易结实。说明普通野生稻与普通栽培稻的亲缘关系相近，是我国栽培稻种的祖先。（二）栽培稻种的类型稻在我国栽培历史悠久，分布辽阔，经过长时期的自然选择和人工培育，形成了许多类型。我国的栽培稻种可分为籼稻和粳稻两个“亚种”。籼稻和粳稻是在不同温度条件下演变来的气候生态型。其中籼稻为基本型，粳稻为变异型。每个亚种各分为早、中稻和晚稻两个“群”。早、中稻和晚稻是适应不同光照条件而产生的气候生态型。其中晚稻为基本型，早稻为变异型。中稻的迟熟品种对日长的反应接近晚稻型，而中稻的早、中熟品种则接近早稻型。每个群又分为水稻和陆稻两个“型”。水稻和陆稻是由于稻田土壤水分不同而分化的地土生态型。其中水稻为基本型，陆稻为变异型。每个型再分为粘稻（秥稻）和糯稻两个“变种”及栽培品种。秥稻和糯稻是淀粉分子结构不同形成的变异型。其中粘稻为基本型，糯稻为变异型。这里分类所谓的早、中、晚稻和双季稻的早、晚稻不是同一概念，前者是指生育期的长短，后者是指种植季节早、晚而言。三、世界水稻生产概况水稻在世界各大洲都有栽培，而以亚洲为最多。亚洲的水稻栽培面积占世界的90％以上。2001年全世界水稻种植面积为15204.2万hm2，平均单产为3852kg／hm2，稻谷总产量为585593kt。世界上种植水稻面积较大的国家有印度4450万hm2，中国2858.7万hm2，印度尼西亚1170万hm2，孟加拉1070万hm2，泰国1050万hm2。稻谷总产量较多的国家：中国181515kt，印度131900kt，印度尼西亚49400kt，孟加拉35075kt，越南31106kt．泰国24140kt，缅甸20600kt。水稻单产较高的国家有澳大利亚9531kg／hm2，埃及9103kg／hm2，美国7015kg／hm2，韩国6830kg／hm2，日本6672kg／hm2，中国6350kg／hm2。在栽培形式上，中国、日本和韩国等以育苗移栽为主，澳大利亚、埃及、美国和巴西等则以机械化直播为主。在水分管理方面，绝大部分水田进行灌溉，但在南亚和东南亚一些雨量丰富的国家或地区。也存在依靠天然降雨养稻。四、我国水稻生产概况（一）我国水稻发展的简要历程与现状我国是世界上栽培水稻最古老的国家。据对浙江余姚河姆渡出土的碳化稻谷进行的同位素示踪分析，我国水稻栽培至今大约已经有六千七百多年的历史了。早在汉代，就盛行用直辕犁耕田，文献中已开始记载插秧。古农书《齐民要术》中已提到排水晒田技术，《沈氏农书》中已论述了看苗施肥技术。新中国成立以来，围绕水稻生产上的重大问题，开展科学实验，用现代科学技术成就指导稻作实践，使许多科研成果在水稻生产中发挥了作用。除普及矮秆良种和杂交水稻外，在栽培方面，浙江省农业科学院的稀少平栽培、湖南省连源地区的水稻规范化栽培、广东省农业科学院的氮调法施肥技术、辽宁省的水稻高产、高效益栽培、江苏省的叶龄模式栽培、黑龙江等地的旱育稀植栽培等，江苏省农业科学院的“水稻栽培计算机模拟优化决策系统”（RCSODS）、江西农业大学的“水稻生长日历模型”（RICMA）等的研究和应用，都不同程度地推进了稻作技术的改革。因此，我国稻区有所扩展。全国水稻栽培面积由1949年的2533万hm2发展到2001年的2858.7万hm2；全国水稻平均单产由1949年的1890kg/hm2提高到2001年的6350kg／hm2，全国稻谷总产量由1949年的48640kt增长到2001年的181515kt。目前，各地均出现了大面积平均单产8000kg／hm2的水稻，新疆、宁夏、辽宁等水稻高产区的平均单产已达到8000kg/hm2左右。各稻区还出现了许多高产单位和小面积的高产典型。例如桂朝2号和滇榆1号在云南已实现了15000kg／hm2，赣化2号在江苏徐州已连续几年达到了13500kg/hm2左右，连北方的新疆、辽宁等地也出现了12000kg／hm2以上的高产田块，就是在较大范围内实现平均单产9000kg/hm2也并不困难。然而，不同年份、不同地区、不同单位之间，发展不平衡，产量波动较大，同世界最先进水平比，存在一定的差距，就是同我国自然条件下的水稻潜在生产力及高产典型所达到的现实生产力相比，差距也很大；优质稻比重较小，稻米加工档次低，稻米品质急需提高；水稻生产结构单一，劳动生产效率较低。2001年，我国加入世界贸易组织，使水稻生产面临新的机遇和挑战，总体分析，是机遇大于挑战。即入世以后，市场开放，减少贸易壁垒，利于大米净出口；公平竞争，国内外价格接轨，利于降低成本和增加收入；贸易和交流增多，容易引进先进技术和经验，促进稻作产业化。根据市场需求和水稻生长发育的需要，在实现均衡增产的同时，生产安全优质稻米，满足人们的生活需要，并扩大出口，是我国水稻栽培的努力方向。（二）我国水稻种植区划1．稻作区划以秦岭、淮河为界，分为南方和北方两个稻区。根据丁颖对我国稻作区域的划分和近二十余年我国水稻气候生态区划研究的进展，可进一步划分为六个稻作带。其中华中湿润单、双季稻作带内又划分为南部双季稻作区和北部单双季稻作区；东北半湿润早熟单季稻作带又划分为南部早熟稻作区和北部特早熟稻作区；西北干燥单季稻作带又划分为东部半干旱稻作区和西部干旱稻作区；西南高原湿润单季稻作区又划分为云贵高原稻作区（包括西藏东南部）和青藏高原区。2．种稻条件水稻原产热带，具有好湿喜温的特性。因此，种稻首先要有水量和温度两个条件。水量多少，决定能否种稻和种植的比重；温度高低，决定稻作栽培制度及品种类型。（1）种稻的水量条件。水稻生长期间，叶面蒸腾、株间蒸发和地下渗漏的水量合称稻田的需水量，前两者又合称为稻田的腾发量。需水量中的渗漏量可以通过耕作条件来改变。因此，能否种稻主要决定于稻田腾发量与降水量之间的关系，达两者的比值叫做稻田的“干燥度”。凡稻田干燥度大于1，表明该地区天然降水不足以供同面积稻田的腾发，必须汇集较大面积上的降水，才能满足水稻生长的需要。北方除东北地区的东南部干燥度在1左右外，其余地区都在2～6之间，因此，必须有充足的人工灌溉水源才能种稻。（2）种稻的温度条件。水稻是喜温作物，需要日平均气温在l0℃以上才能开始活跃生长。一般把日平均气温在10℃以上的月数叫做水稻的生长季。生长季的长短和生长期内温度的高低，是决定水稻栽培制度的重要因素之一。一般说来，凡水稻的生长季只有4～5个月，全期平均气温在15.7℃以上的，可以种单季春稻；凡水稻生长季有5～7个月，便可实行稻麦两熟；凡水稻生长季有7～8个月，全期平均气温在20℃以上的，就可以种双季稻。同时，温度也影响水稻的类型和品种。北方地区及南方高寒山区一般都种较为耐寒的粳稻，南方大部分地区则以籼稻为主。在生长期短的地区，只能种早熟品种，生长季长的地区，则可种中、晚熟品种。（三）北方水稻的生产特点我国水稻主要分布在南方，但发展优质水稻的潜力却在北方。北方有大面积低洼地，种旱粮不保收，可以逐步改种水稻，变水害为水利；北方有大批有水源的盐碱荒地，可以用来垦种水稻，变荒地为良田。北方还具有多种有利于水稻高产优质的自然条件。一是北方日照较长，云量较少，光合产物多。二是北方昼夜温差大，温、光、水资源分布与水稻生长发育基本同步。白天高温，利于养分制造，夜晚低温，利于养分积累，特别是水稻成熟期间秋高气爽，利于优质米形成。三是北方台风暴雨等自然灾害较少，冬季严寒，病菌、害虫越冬困难，威胁水稻的病虫害较轻。因而在同样肥水条件下，不仅产量高于南方，而且容易生产无公害稻米、绿色食品稻米和有机稻米。从自然条件分析，北方地区发展水稻的限制因素是水资源不足，且降水主要集中在7、8月份，常出现干旱缺水的局面，影响水田面积进一步扩大；低温冷害频繁，使水稻产量高而不稳；水田多年连作，地力消耗严重；待开发的荒地或低洼地一般较瘠薄，盐碱严重，土壤砂性大，保水、保肥能力差。第二节水稻栽培的生物学基础一、水稻种子发芽与幼苗生长（一）种子的结构水稻子粒由颖果及内、外稃构成。内部颖果即为“糙米”，由子房受精发育而成，包括果皮、种皮、胚乳与胚。外面包被的内、外稃也叫内、外颖，即“谷壳”。胚乳包括位于外层的糊粉层和占据中央大部分的淀粉组织。糊粉层由糊粉细胞组成，贮有蛋白质、脂肪、维生素和各种酶。淀粉组织的细胞较大，充满淀粉粒，间有少量蛋白质。胚位于子粒下腹部，包括胚芽、胚根、盾片和覆盖胚芽鞘的外胚叶。子粒背部、腹部及近背部两侧的果皮层内有4条维管束，是灌浆时运输营养物质的管道。（二）发芽及幼苗生长的过程稻种在合适条件下开始萌动，胚根鞘或胚芽鞘突破谷壳，外观可看到“露白”或“破胸”。当胚芽长度达种子长的一半，或种子根与种子等长时为发芽，田间称“立锥”。发芽后在充足氧气和光照条件下，胚芽鞘迅速破口，不完全叶抽出，生产上称“放青”。接着，长出第一片完全叶、第二片完全叶及以后的叶片。（三）发芽及幼苗生长需要的条件1．稻种的休眠和寿命我国籼稻种子一般无休眠期，粳稻则表现一定的休眠。播种前晒种有利于解除休眠，提高发芽率。种子在通常的贮存条件下，第一年发芽串很高，第二年则大大下降。若在干燥、低温并隔绝空气的环境下，保存多年仍有较高的发芽率。2．水分稻种贮藏的安全含水量为14.5％，吸水达到饱和时，即粳稻种子含水量为其风干重的25％，籼稻为30％，才能整齐发芽。种子吸水速度与温度关系最密切。恒温时30℃下需40h可吸足水分，20℃需60h，10℃则需90h。3．温度梗稻发芽的最低温度为10℃，籼稻12℃，适温28～32℃，最高温度40～42℃。稻种在适温条件下发芽整齐，各地品种最适温度相差不大，但最高温度差异明显。热带某些品种最低温度达15～17℃，而北方粳稻某些品种在7～8℃时即可发芽。出苗及幼苗生长最低温比发芽高2℃，16℃以上可顺利出苗。幼苗期