水稻精确定量栽培技术

水稻精确定量栽培技术胡孔峰教授信阳农业高等专科学校豫南稻区：籼稻为主，其中信阳市水稻种植面积近700万亩，小苗移栽。豫北沿黄稻区：粳稻为主，近200万亩，麦茬稻长秧龄。豫中稻区：籼粳稻混种区，100多万亩。A、干旱发生频率为24%～57%。B、渍涝平均发生频率为38%，最高频率40%～80%。受灾面积、成灾面积分别占全国的12.7%和17.3%，均居全国首位。C、花期阴雨寡照出现频率为12%～42%。D、大风倒伏2009年8月28-29日罕见特大风灾，河南140万亩水稻倒伏。河南省大风灾情发生次数2.11.111.814.522.7051015202560年代70年代80年代90年代近几年大风灾情发生次数生产上“一炮轰”施肥管理方式，全省普遍存在早衰现象。E、早衰河南省水稻生产存在问题“三多四少”1、品种问题：豫南稻区品种多、缺乏主导品种；沿黄稻区品种主导品种少。2、栽培管理粗放：（1）播种量多：秧苗素质差，苗弱；（2）田间水多：很少搁田，分蘖成穗率低；（3）基本苗少：栽插密度不够，群体不合理；（4）穗肥施用少：很少施用穗肥；（5）减灾稳产预警机制少：高产田块稳产性差。水稻是人类重要的粮食作物，世界上约50％的人口以稻米为主食。中国是世界上最大的水稻生产国和稻米消费国。依靠科技进步，我国稻谷产量由50年前的不足2t／hm增加到目前的6t／hm以上，单产在世界主要产稻国中名列前茅。我国的水稻种植面积平均占谷物播种面积的26．5％，稻谷总产占粮食总产的43．6％，在保证人民生活需要、促进我国经济建设等方面发挥了重要作用。我国水稻育种技术的进步，从矮秆和半矮秆育种到杂交稻、超级稻育种及其大面积推广应用，为我国乃至世界水稻生产作出了巨大贡献。在水稻栽培科技上，中国同样有自己的特色与优势，尤以高产栽培的成就更为突出。1.水稻栽培理论与技术的发展1．1水稻群体合理动态结构20世纪50年代末，上海植物生理研究所殷宏章等针对“大跃进”时期水稻产量的虚假现象，对作物群体结构开展了广泛的研究，提出了群体结构涉及的内容、群体的发展动态、群体与个体的矛盾、以及合理群体的一些形态生理指标，首先在国际上提出了水稻群体合理动态结构的概念；与此同时，江苏省农业科学院陈永康提出了单季晚稻全生育期叶色变化的“三黄三黑”的看卣诊断技术。开始了具有中国特色的水稻栽培科学理论与技术的研究。1．2水稻发育特性理论水稻的发育特性，是指从营养生长转变到生殖生长所表现的特性。一个水稻品种生育期的长短主要决定于其内在的3个特性：(1)感光性：品种受日照长短的影响而改变生育期的特性；(2)感温性：品种受温度高低的影响而改变生育期的特性；(3)短日高温营养生长期(也称基本营养生长期)：在最适的短日、高温条件下需经历的营养生长期。上述3个特性称为水稻品种的“三性”或“两性一期”。1962—1963年，中国农业科学院水稻生态室和丁颖等通过定光、定点和分期播种等试验，研究了全国161个代表性水稻品种的感光性、感温性和短日高温营养生长期，明确了我国早、中、晚各熟制水稻品种的“三性”，为水稻的品种引种、育种、以及确定种植制度、品种搭配和制定高产栽培等提供了依据。1．3“小、壮、高”栽培途径20世纪70年代中后期，凌启鸿等提出了“小群体，壮个体，高积累”的水稻高产栽培途径，简称“小、壮、高”栽培模式。其基本要点是：在满足适宜穗数的前提下，尽量减少基本苗；用群体较少的基本苗数，使个体充分分蘖形成健壮个体；用个体的增大，发展群体，达到高产必须的穗数，并形成大穗；以群体和个体的协调，提高抽穗前的物质积累和抽穗后的光合生产能力，提高结实率和粒重，夺取高产。1．4水稻叶龄模式2O世纪8O年代初，凌启鸿等在继承前人有关水稻器官建成研究成果的基础上，通过数十年的研究，创立了水稻不同品种类型的生育进程的叶龄模式，简称水稻叶龄模式。它是将水稻品种按主茎总叶数和伸长节间数进行分类，以器官相关生长为生物学依据，叶龄进程为生育诊断指标，建立高光效群体为中心的栽培理论与技术体系。其主要内容包括：按主茎总叶数和伸长节间数对品种类型进行划分；叶龄进程与其他各器官的相关生长；高产群体动态结构的叶龄模式；叶龄模式与基本苗数的确定；肥水运筹的叶龄模式等。水稻叶龄模式曾被中央农业领导部门列为全国十大科技成果推广项目之一，对我国水稻生产发展产生了重大影响。1．5“稀、少、平”高产栽培法20世纪80年代中期，蒋彭炎等根据浙江双季早、晚稻的高产形成特点，提出了“稀、少、平”的高产栽培模式。其基本要点是：通过稀播，培育壮秧；通过少本插，利用分蘖成穗；通过平稳促进，减少无效分蘖，形成大穗，增加结实率和粒重。1．6水稻品种源库栽培理论与技术20世纪80年代末，曹显祖等运用作物产量源库理论，依据各品种产量形成的主要限制因子(内因)，将长江中下游现用水稻品种划分为源限制型(限制产量的主要因子为光合同化物的不足)、库限制型(限制产量的主要因子为库容量不足)和源库互作型(库、源共同制约着产量)3种类型，并提出了相应的栽培对策，从理论到实践形成了一套较为完整的品种栽培理论与技术体系。1．7水稻群体质量栽培水稻群体质量栽培是在20世纪90年代由“水稻叶龄模式”发展起来的水稻高产群体质量栽培理论与技术体系。它以提高抽穗至成熟期群体干物质积累量为核心，提出了与之相关的群体质量指标：如抽穗期适宜的叶面积指数和与伸长节间数相等的绿色叶片数，总颖花量，粒叶比[颖花(粒)／叶(cm)]，有效叶面积率(群体中有效茎蘖的叶面积占总叶面积的比例)及高效叶面积率(有效茎蘖最上3叶的叶面积占有效叶面积的比例)，抽穗期单茎茎鞘重，抽穗至成熟期颖花根活量(单位地面积根量与根系活力的乘积与颖花量之比，用根活量／颖花表示)、分蘖成穗率等。围绕群体质量的优化，提出了相应的调控途径与技术。1．8水稻精确定量栽培水稻精确定量栽培是指用较少的作业次数，精确的作业时间和物化投入量，获得预期的高产、优质和最佳的经济、生态效益¨。它与水稻叶龄模式和群体总量栽培一起构建了较为完整的水稻高产栽培理论与技术体系，即：器官建成和产量因素形成在时间上的定量诊断方法一水稻叶龄模式；水稻高产群体空间结构的形态、生理诊断指标一水稻群体质量指标体系；栽培技术精确定量的原理和方法一水稻精确定量栽培。于2009年，水稻精确定量栽培已被农业部列为全国重点推广的栽培技术。1．9水稻实地养分管理水稻实地养分管理于21世纪初从国际水稻所引进，经过我国农业科技工作者的改进和创新，形成了适合于我国水稻高产与养分高效利用的养分管理技术。该技术的要点包括：根据水稻的目标产量、基础地力产量和氮肥农学利用率确定总施氮量范围，依据叶色与叶绿素仪(SPAD)测定值或叶色卡(LCC)读数的对应关系，确定主要生育期水稻需氮供氮的叶色卡指标值：粳稻的SPAD值为38～40，对应的LCC读数为3．5～4．0；籼稻的SPAD值为36～38，对应的LCC读数为3．0～3．5；结合品种类型，对氮肥的施用期和施用量进行调节，穗数型品种(每穗颖花数≤130粒)重施促花肥；大穗型品种(每穗颖花数≥160粒)保花(肥)、粒(肥)结合；中穗型品种(130粒每穗颖花数160粒)促(花肥)、保(花肥)结合。磷、钾肥采用年度恒量监控技术，中、微量元素以缺补缺。1．10节水灌溉技术水稻灌溉是农业第一用水大户，约占农业用水的50％。为节约有限的水资源，各地研制并开发了许多水稻节水灌溉技术，如水稻旱育秧技术、浅湿灌溉技术、控制灌溉技术、干湿交替灌溉技术、覆盖旱种技术等博。这些节水灌溉技术可以有效节约用水，显著提高水分利用效率。但产量因土壤质地、土壤落干程度以及水稻生长季节降雨量的不同，有的报道增产、有的表现为减产。近年来，扬州大学农学院根据水稻不同生育期高产优质协调形成的需水特点，构建了自移栽返青后至成熟的全生育期轻干一湿交替灌溉技术，提出了不同生育期土壤落干后复水的低限土壤水势指标：分蘖末和拔节初为⋯1525kPa；灌浆中后期为一10～一15kPa；其余生育期为⋯5lOkPa；明确了与土壤水势相对应的土壤外观形态指标。按此技术进行灌溉，可以实现水稻高产、优质与水分高效利用的协调发展；且在水稻灌溉技术中引入了土壤水势的概念及其测试技术，提高了灌溉的精确性，所得出的土壤水势指标受土壤类型的局限性小，具有普遍的指导意义。2.水稻栽培理论与技术研究展望2．1水稻优质高产协调形成机理及其调控技术近年来，由于品种的改良和栽培水平的提高，我国水稻的单产已在世界主要产稻国中处于先进水平。但是，我国的水稻生产一直以量为主，对稻米品质的重视程度相对较弱，米质总的水平较差，已愈来愈不适应人民生活水平日益提高的需求与对外贸易的发展。因此，研究、建立稻米优质与高产相协调的理论与技术体系已势在必行。2．2高产水稻的根系建成规律多年来，人们对高产水稻地上部生长发育特性以及形态生理指标等已积累了较丰富的知识，但对在大田生长条件下根系的形态生理特征了解不多，特别对高产水稻的根冠信号(水信号、化学信号和电信号等)传递知之甚少。水稻根系是稻株养分和水分吸收的最重要器官，根系的形态特征和代谢活性与地上部植株的生长发育和产量形成有着密切的关系。因此，高产水稻根系建成规律及其生理特征的研究，将日益受到重视。2．3水稻超高产理论与技术据联合国粮农组织的统计和预测，从1995年至2025年，水稻单产必须由5t／hm增加到8t／hm，才能基本满足世界人口增长对粮食的需求。过去的2O多年里，世界水稻单产平均每年以1％的速度递增。而在未来的20多年里，水稻单产每年平均递增的速度必须大于2％，才能达到比现有产量水平增加60％的目标。现有的水稻高产理论与技术难以完成此重任。必须研究、建立水稻超高产的理论与技术。在作物超高产的理论研究方面应重点研究：(1)作物超高产生长发育规律和养分吸收规律；(2)作物超高产的根系形态建成和生理机制；(3)作物超高产穗粒发育与弱势花(粒)充实的酶学机制和激素机理；(4)作物超高产源库协调机制和物质运转分配机理；(5)作物超高产的品质形成特点与机理；(6)作物超高产环境适应性机理与抗逆机理。在作物超高产的技术研究方面，应重点研究：(1)作物超高产的生育诊断指标和关键栽培技术；(2)作物超高产的生物、生理调控技术；(3)作物超高产的抗逆技术；(4)作物超高产的信息技术；(5)作物超高产的周年资源优化配置和高效利用技术；(6)作物超高产与优质、高效、生态、安全协调统一的生产技术集成和标准化。2．4水稻栽培技术轻简化我国水稻栽培有精耕细作的传统。但是，随着农民生活水平的提高以及劳动力向第二、第三产业转移，稻农对高产栽培技术轻简化的要求日益强烈。因此，水稻的少免耕技术、套种、直播技术、旱育稀植技术、抛秧技术、无土栽培技术、机械化播种、插秧、管理和收割技术等将会进一步完善、发展和开发利用。栽培技术的操作逐步向轻简化、模式化和规范化方向发展。水稻轻简化栽培技术应用的主要形式和基本技术要求：一、水稻轻简化栽培技术应用的主要形式有软盘旱育抛栽技术、肥床旱育小苗抛栽技术，该技术可适用于翻耕整地抛栽也可免耕直接抛栽；水稻直播技术，包括有翻耕直播和免耕直播两种形式；还有旱育抛栽配套再生稻等形式。它们共同的特点是：节省秧田，减少用工，有利抢季节不误农时，节省投资；从水稻生长发育特点上看，低位分蘖多，分蘖发生早，成穗率高，有效穗数增多，千粒重高，而容易获得高产。二、基本技术要求实行水稻轻简化栽培技术，不是简单的粗放管理，而必须有一套完整的综合应用技术措施相配套，包括关键技术物资应用等，才能达到预期的产量目标和效益目标。2．5作物抗逆减灾栽培理论与技术由于全球的温室效应和环境恶化，使得农业上自然灾害频繁发生，严重威胁作物生产的稳定和发展。研究作物对逆境响应的机制和应对逆境的调控技术已是作物栽培学研究的一个重要任务。需要从群体、个体、组织、器官、细胞和分子水平上研究作物对逆境的响