水稻高產高效栽培理論與技術

　　水稻是我國第一大糧食作物，在糧食生產中有舉足輕重的作用。作為日常食用的主食，隨著生活水平的提高，人們對生活質量越來越關注，如何在現有環境中培育優質水稻是我們目前需要研究的重要課題。

　　本次是“AI•農業智彙雲講堂”的第五十六期，主題是“水稻高產高效栽培理論與技術”。為此，本期我們非常高興的請到了，必威betways 水稻研究所助理研究員，廣東省農村科技特派員，廣東省地理標誌產品專家庫專家，廣東省農機學會青年工作委員會委員，伍龍梅博士。

一、優質高產水稻基本特征

　　1、均衡

　　主要包括三方麵：田間長勢均衡；穗形均衡；籽粒大小均衡。

　　2、臨界葉齡期前夠苗

　　（1）水稻葉模齡式

　　以葉齡尺度統一不同品種的生育進程。由於一個品種在特定條件下主莖總葉數N和伸長節間數n是相對穩定的，根據葉片出生與各部器官的同伸規律，主莖總葉數和伸長節間數相同的品種，其有效分蘖終止、拔節、穗分化和抽穗的葉齡期完全相同。

　　即：

　　一切品種有效分蘖終止於N-n葉齡期，有效分蘖臨界葉齡期；一切品種的拔節始於N-n+3葉期(N-n+2.1～N-n+2.9，平均N-n+2.5)或n-2倒數葉齡期，拔節期；一切品種的穗分化始於倒數第3.5葉期；一切品種的在N+1葉齡期抽穗。

　　（2）葉蘖同伸規律

　　主莖出葉和分蘖發生的同伸規律，水稻主莖上的分蘖為1次分蘖，1次分蘖上出現的分蘖為2次分蘖，其餘類推。當主莖N葉抽出時，N葉下第3個葉節的分蘖同時伸出，即第4葉抽出時，其下第3葉即1葉葉腋的分蘖同時伸出，形成N葉與N-3的分蘖同伸規律。

　　在不同的種植方式下，如直播稻、小苗移栽稻和大中苗移栽稻，在臨界葉齡期（N-n）要達到田間夠苗，在生長發育中期，要鞏固穗數，爭取大穗，然後提高結實率，從而達到水稻高產的目標。

　　3、適宜的封行葉齡期

　　高產水稻籽粒產量的80-90%以上來源於抽穗後的光合產物，這個比例占得越多，籽粒產量也愈高。說明高產的獲得是靠建造抽穗至成熟期的高光效群體。其關鍵之一是把群體的封行期控製在葉齡餘數為0的孕穗期。

　　4、高產株型的特征

　　具有以下特征：株型挺拔緊湊；基部節間短粗；葉長順序：2-3-1-4-5。

　　5、二黃二黑

　　水稻整個生長發育過程當中，水稻葉色表現出二黃二黑的規律，這個黑指的是綠，並不是實際上的黑。在水稻生長發育的前期，由於基蘖肥的使用，葉色就會變黑的；到了臨界期，葉色開始落黃；在拔結到抽穗這段時間，由於穗肥的使用，葉色是逐漸變黑的；抽穗之後到成熟階段，由於水稻的灌漿和葉片的衰老，葉色是逐漸落黃的現象。

　　6、優質標準：高食味、高整精米，低堊白度

　　稻米中70%左右是澱粉，包括直鏈澱粉和支鏈澱粉，10%左右的蛋白質、14%左右的水分和少量油脂和礦物質。

　　優質稻米：直鏈澱粉（10-17%）；支鏈澱粉（含量和鏈長比例，短分支比例高）；蛋白質（6%-7%）；脂肪高，糊化溫度低。

二、水稻優質高產肥水調控栽培技術

　　水稻的單產是由環境、品種和栽培管理措施共同決定的，農業部2004年做過一次調查，種植同樣一個品種，采用不同的栽培技術，其產量差異可達到30%以上，可見技術效應相當可觀。

　　1、水稻高產（增產）的基本途徑

　　在保證獲得適宜穗數的基礎上，主攻大穗，提高結實率（85-90%以上）和粒重。

　　2、施肥的合理定量

　　施肥的合理定量要解決在獲得一定稻穀產量條件下的氮、磷、鉀肥料的適宜用量，分次施用的適宜時間和適宜分配比例等三個主要問題。

　　（1）關於三要素適宜總量的確定

　　首先要明確三者的合理配比，以往的研究已經明確。高產水稻對氮、磷、鉀的吸收比例一般為1:0.3-0.4:0.8-1.0，常作為施肥比例的參數。但不同土壤的氮、磷、鉀有效供應量不同，實際施用比例應有不同。

　　（2）關於氮肥施用的定量

　　用經驗差值法計算，氮肥的施用總量應為：施氮總量（千克/畝）＝[目標產量（千克/畝）－地力產量（千克/畝）]× R÷ 100。其中R=5(±0.5)。

　　（3）合理施N技術

　　①基蘖肥的施用比例

　　機插或拋秧，基肥一般應占基蘖肥總量的70-80%，分蘖肥20-30%，以減少N素損失。機栽小苗移栽後吸肥能力低，基肥占基蘖肥總量的20-30%為宜，70-80%集中在新根發生後做分蘖肥用。

　　②基蘖肥的施用時間

　　基肥在整地時施入土中，部分用做麵肥。分蘖肥在移栽後5-7天施用，在秧苗長出新根後及早施用。分蘖肥一般在前期施用1次，切忌在分蘖中後期施肥，以免導致無效分蘖期旺長，群體不能正常落“黃”。如遇分蘖後期群體不足，寧可通過穗肥補救，也不能在分蘖後期補肥。

　　（4）“前氮後移”的增產原理

　　①基蘖肥主要為有效分蘖發生提供養分需要，當有效分蘖臨界葉齡夠苗後，土壤供N應減弱，促使群體葉色落“黃”，有效地控製無效分蘖，有效控製葉片伸長，推遲封行，改善拔節至抽穗期群體的受光條件，為長穗期攻取大穗和提高成穗率創造良好條件。

　　②穗肥的作用。在中期落黃的基礎上施用穗肥，不僅能顯著促進大穗的形成，而且可促進動搖分蘖成穗，保證足穗；穗肥的單位生產效率是最高的，是水稻一生中最高效的施肥期60～70%，提高穗肥施用比例，是奪取高產的關鍵增產措施。

　　（5）水稻“三控”施肥技術

　　“三控”施肥技術的核心內容是控肥、控苗、控病蟲，簡稱“三控”。

　　“控肥”是通過控製總施氮量及前期施氮量的比例，提高氮肥利用率，減少環境汙染；

　　“控苗”是通過控製基蘖肥中的氮肥用量，控製無效分蘖和最高苗數，提高成穗率和群體質量，實現高產穩產；

　　“控病蟲”是通過增加群體通透性，優化群體結構，控製病蟲害的發生，減少農藥用量，提升稻米食用安全。

　　①施肥要點

　　②技術應用

　　2007後為廣東省主推栽培技術。常年種植麵積在500萬畝左右。據統計節約氮肥20%，增產10%，每畝增收節支100元以上。

　　（6）水稻強化栽培技術

　　根據水稻生長特性，通過強化技術措施，強化稻株個體生長環境，達到“強根促蘖”，充分挖掘（或強化）稻株個體生產潛力，大幅度提高產量的目的。

　　①核心技術

　　栽期—早—小苗早栽

　　密度—稀—單本稀植

　　灌溉—濕—濕潤灌溉

　　施肥—土—有機肥為主

　　除草—耘—耘田除草（提倡）

　　②施肥要點

　　③大田施肥模式圖（中等地力）

　　④技術應用

　　2000年,我們課題組在廣東省首先開始研究及推廣應用，2005年開始被廣東省列為主推技術到現在，年均應用麵積在400萬畝左右。據調查，在產量增加50公斤的前提下,還可畝每季均節尿素3-8公斤、氯化鉀4-6公斤、過磷酸鈣8-10公斤。

　　（7）水稻強源活庫高產栽培技術

　　該技術是華南農業大學唐湘如老師課題組研發的，旨在強化葉片“源”的功能和提高籽粒“庫”的活性，達到超級稻高產和品質改善的雙重目標；該技術省工省力，操作簡便；此外，還有配套的產品（緩釋肥、強源劑活化等）。

　　（8）水稻機插緩混一次施肥技術

　　以水稻機插側深施肥和專用緩混肥為核心、結合穗肥精確診斷，達到水稻“一次輕簡施肥、一生精準供肥”技術效果，實現水稻高產、優質、高效、生態和安全生產綜合目標的輕簡高效管理技術。

　　①在實際生產施肥中存在很多問題

　　施肥次數多，用工難：通常高產分次施肥，包括“一基三追”，即基肥、分蘖肥、促花肥和保花肥，共需施肥4次。另外，機插稻一般要求在插後5-7天，10-12天和18天左右，多次施用分蘖肥，總施肥次數在4-5次。

　　施肥方式不合理，低產低效或“一炮轟”：不同養分管理方式下氮肥吸收利用率是有差異的，但在實際生產中往往采用相同的方法。

　　②技術思路

　　以水稻“機插側深施肥+專用緩混肥”為核心、配合穗肥精確診斷，達到水稻“一次輕簡施肥、一生精準供肥”技術效果。

　　3、精確灌溉技術

　　（1）活棵分蘖階段

　　①中大苗移栽的，移入大田後需要水層護理。淺水勤灌。

　　②小苗移栽的，移栽後的水分管理應以通氧促根為主。在南方稻區，機插稻一般不宜建立水層，宜采用濕潤灌溉方式，待長出一個葉齡發根活棵後，斷水露田，進一步促進發根，待長出第二片葉時，才采用淺水層結合斷水露田的方式。

　　穴盤育苗拋秧的發根力強，移栽後陰天可不上水，晴天上薄水。2-3日後斷水落幹促進紮根，活棵後淺水勤灌。

　　（2）控製無效分蘖的擱田技術

　　①精確確定擱田時間

　　控製無效分蘖的發生，必須在它發生前2個葉齡提早擱田。例如欲控製N-n+1葉位無效分蘖的發生，必須提前在N-n-1葉齡期當群體苗數達到預期穗數的80%左右時斷水擱田。

　　②擱田的標準

　　土壤的形態以板實、有裂縫行走不陷腳為度；稻株形態以葉色落黃為主要指標，在基蘖肥用量合理時，往往擱田一、二次即可達到目的。

　　在多雨地區，擱田常需排水，但在少雨地區，可通過計劃灌水來實施，灌一次水，待進入N-n-1葉齡時，田間恰好斷水。

　　4、影響稻米品質的因素

　　影響因素：溫度、光照、水分、肥料、收獲時間、儲藏等。

　　（1）溫度

　　對稻米品質的影響最為顯著；灌漿結實期的溫度對稻米品質的貢獻率達90%；通常情況下，水稻灌漿結實期氣溫以21~26為宜。

　　高溫：加快灌漿速率，縮短灌漿持續時間，影響到籽粒的充實度，籽粒堊白增大，透明度變差；稻米的糙米率、精米率、整精米率下降。

　　低溫：也會使稻米的“青米率”增加，堊白度增大。

　　（2）肥

　　①化肥的過多施用會降低品質，有機肥能有效地改善品質。

　　②氮素對品質的影響最為重要。

　　③一定範圍內增加氮肥施用量，可以提高整精米率和蛋白質含量；降低堊白麵積和直鏈澱粉含量；直接提高稻米的商品價值和改善稻米的營養價值。如果氮肥使用過多，會增加蛋白質含量，食味下降。

　　④在施肥水平相同，則分次施用氮肥能提高糙米率、精米率、整精米率、透明度及蛋白質含量，而降低直鏈澱粉含量，改善蒸煮食味品質。

　　（3）水分

　　水分對稻米品質的影響主要體現在水稻生育後期（灌漿期）。

　　①幹濕交替模式：水稻齊穗後斷水時間的推遲，灌漿程度越充分，加工品質和外觀品質均越好。斷水過早，減產明顯，米飯食味變差。斷水時間，不得早於收獲前一周時間，視天氣情況而定。

　　②飽和水灌溉模式：可在保證較高的水稻產量前提下，提高水分和氮肥利用效率，降低堊白、改善稻米品質，具有較好的推廣應用前景。

　三、水稻智慧農藝結合展望——以水稻無人農場的構建為例

　　無人農場是采用物聯網、大數據、人工智能、5G、機器人等新一代信息技術，通過對農場設施、裝備、機械等遠程控製，或通過智能裝備及機器人自主決策、自主作業，完成所有農場生產、管理任務，是一種全天候、全過程、全空間的無人化生產作業模式，無人農場的本質是實現機器換人。建設無人農場是緩解農村勞動力短缺、推進現代農業建設的一個重要途徑。

　　無人農場的主要構成要素：

　　（1）無人拖拉機耕整地

　　（2）無人插秧機/播種機水稻種植

　　（3）無人機植保

　　（4）無人收割機收獲

　　（5）智慧管理平台

伍龍梅博士“水稻高產高效栽培理論與技術”直播——觀眾提問集中回答

伍老師，您好，請問水稻生長過程中葉色的變化為什麼會呈現出二黑二黃的規律呢？

　　水稻生長發育過程當中呈現出二黃二黑的規律，主要是葉片含氮率的變化規律。在水稻臨界葉齡期以前，它的葉色是黑的，因為葉片含氮率高，因為使用基蘖肥，有利於促進有效分裂的發生；但是過了臨界葉齡期，葉色就會開始退氮，就呈現出變黃的規律，葉片含旦率下降，分裂速度是明顯減慢的；到無效分裂時期，到拔節時期，葉子呈現落黃，葉片含氮率進一步下降；到抽穗期，由於穗肥的使用，葉片的含氮率是上升，有利於幼穗分化；抽穗到成熟這個階段，隨著籽粒的灌漿、葉片的衰老以及養分的消耗，葉片的含氮率是開始下降的，因此葉色就轉黃了。

水稻葉齡模式有哪些新穎（創新）點？

　　水稻葉齡模式指用主莖葉齡來診斷（指示、表示、描述）水稻的生長發育進程和各部器官分化發育時間。葉齡模式的4個關鍵創新點：

　　（1）以葉齡尺度統一不同品種的生育進程。由於一個品種在特定條件下主莖總葉數N和伸長節間數n是相對穩定的，根據葉片出生與各部器官的同伸規律，主莖總葉數和伸長節間數相同的品種，其有效分蘖終止、拔節、穗分化和抽穗的葉齡期完全相同。

　　即：一切品種有效分蘖終止於N-n葉齡期，有效分蘖臨界葉齡期；一切品種的拔節始於N-n+3葉期(N-n+2.1～N-n+2.9，平均N-n+2.5)或n-2倒數葉齡期，拔節期；一切品種的穗分化始於倒數第3.5葉期；一切品種的在N+1葉齡期抽穗。

　　（2）按伸長節間數劃分水稻品種生育類型

　　拔節和穗分化時期的把握，是栽培上合理施穗肥的關鍵。

　　根據拔節與穗分化的先後關係，n<6的品種先穗分化後拔節，稱為重疊型；n=6的品種拔節與穗分化幾乎同時進行，稱為銜接型；n >6的品種先拔節後穗分化，稱為分離型。

　　（3）抽穗期葉片的功能分組

　　上三葉——高效葉組；倒三葉以下葉——低效葉組。

　　（4）將穗分化過程劃分為8期並與葉齡餘數相對應

　　苞分化期 3.5-3.1(3.5)

　　一次枝梗分化期 3.0-2.6(3.0)

　　二次枝梗分化期 2.5-2.1(2.5)

　　穎花分化期 2.0-1.6(2.0)

　　雌雄蕊形成期 1.5-0.8(1.5)

　　花粉母細胞形成期 0.8-0.4(0.5)

　　減數分裂期 0.4-0 (0.3)

　　花粉充實完成期 0-出穗

為什麼說高產水稻籽粒產量的80-90%以上來源於抽穗後的光合產物？抽穗前幹物質積累對產量不重要嗎？

　　水稻幹物質積累明顯分為抽穗前和抽穗後兩個時期，抽穗前的光合產物，絕大部分成為組織結構物質，不論品種類型如何，都以抽穗到成熟期的幹物質積累量與產量關係最為直接和重要，籽粒產量的絕大部分來自抽穗後的光合產物，產量越高所占比重越大。

　　研究證明，成熟期群體總幹物質積累量與產量顯著正相關，表明總幹物質積累是經濟產量的基礎；而抽穗期幹物質積累量與產量均呈二次拋物線，表明抽穗期生物產量與經濟產量存在著既統一，又矛盾的關係，有一個適宜值問題。分析抽穗至成熟期間積累幹物質與產量關係卻為極顯著正相關，說明產量的高低，最直接、最主要地決定於抽穗至成熟期的幹物質積累量，這個值愈大，群體質量愈高。因此，抽穗後群體幹物質生產量是群體質量的核心。

　　水稻開花授粉以後，子房開始膨大，需要大量營養物質，僅靠葉片當時的光合產物往往不夠眾多籽粒同時發育的需要，必須靠抽穗以前的貯藏物質分解來加以補充，以保證結實率。

　　水稻從抽穗後7-10天起莖鞘貯藏物質相繼向穗部輸送，約在抽穗後20天左右莖鞘重量達最低值。有研究表明，稻穗結實初期需要較多地調用莖鞘貯藏物質，結實率與每朵穎花占有抽穗前貯藏物質的量（mg／穎花）呈高度正相關，表明抽穗前較多的貯藏物質對提高結實率的極端重要性。

　　但是，抽穗前積累的幹物質量並不是越多越好。前述結果表明抽穗前幹物質積累應在一個適宜的水平上比較好，過大表明有一個較高的葉麵積和較大的群體莖蘖數，影響基部葉片的光合作用和根係活力，最終降低產量，抽穗時適宜的幹物質積累量為產量水平的1-1.1倍。因此，抽穗前適宜幹物質量是高產的物質基礎。

目前水稻無人農場具有哪些優勢和技術短板？

　　優勢是很明顯的，第一是生產效率高，傳統勞動力變成了高度的智能化、機械化、智慧化；第二是作物抗風險能力提高；第三是智慧種田。

　　無人農場有很大的發展前景，但是目前也還存在著一些有待提高的地方，比如農業專用的傳感器還是比較落後的；智能決策準確度還是有待於進一步提高；智能化、精準化的作業裝備的質量還是有待遇提高的。

目前直播水稻栽培技術在廣東省發展如何，有哪些優勢和約束因素？

　　目前直播水稻栽培技術在廣東的發展迅速，在很多地方呈不推自廣的現象。其優勢是無育秧和插秧環節，節本省工，降低勞作強度，相比於傳統的水稻移栽培和插秧，大大提高了工作效率。目前水稻直播主要有3種方式，即人工撒播，機械直播，無人機直播。人工撒播效率1天10~15畝，機械直播每天50畝左右，其中無人機直播效率最高，1台無人機每天大約能播種100~300畝，適合於大規模的水稻種植。

　　約束因素：

　　（1）直播對田塊的要求高，要求田塊平整。

　　（2）雜草和雜稻危害嚴重。直播稻生產上除草一般采用“一封一殺一補”的方式。對於雜稻目前一般采用深耕，輪作等方式，目前還沒有很好的解決方式。

　　（3）出苗和成苗率差。

　　（4）倒伏問題。播種密度大，直播稻群體密度大，根係分布淺，易倒伏。可以選擇抗倒伏性強的品種，配套栽培措施，控製直播稻群體，增強直播稻的抗倒伏能力。

　　（5）產量不穩定。

專家簡介：

　　伍龍梅，農學博士，助理研究員。現就職於必威betways 水稻研究所。近年來主持廣東省省級科技計劃子課題、廣東省自然科學基金青年基金、廣東省自然科學基金麵上項目、廣東省駐鎮幫鎮扶村農村科技特派員項目等10多項科研項目。作為主要技術骨幹參與國家重點研發計劃子課題、農業農村部948項目、國家自然科學基金項目、廣東省農業農村廳發展糧食生產項目等。在《Rice》、《Frontiers in Plant Science》等國內外主流期刊上發表論文20餘篇。獲科學技術優秀論文一等獎1項，申報國家發明專利2項，登記計算機軟件著作權5項，獲實用新型專利授權2項。