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伍龍梅：水稻高產高效栽培理論與技術
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(xiàn)有環(huán)境中培育優(yōu)質水稻是我們目前需要研究的重要課題。
本次是“AI?農業(yè)智匯云講堂”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，廣東省農業(yè)科學院水稻研究所助理研究員，廣東省農村科技特派員，廣東省地理標志產品專家?guī)鞂＜遥瑥V東省農機學會青年工作委員會委員，伍龍梅博士。
一、優(yōu)質高產水稻基本特征
1、均衡
主要包括三方面：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
?。?）水稻葉模齡式
以葉齡尺度統(tǒng)一不同品種的生育進程。由于一個品種在特定條件下主莖總葉數(shù)N和伸長節(jié)間數(shù)n是相對穩(wěn)定的，根據(jù)葉片出生與各部器官的同伸規(guī)律，主莖總葉數(shù)和伸長節(jié)間數(shù)相同的品種，其有效分蘗終止、拔節(jié)、穗分化和抽穗的葉齡期完全相同。
即：
一切品種有效分蘗終止于N-n葉齡期，有效分蘗臨界葉齡期；一切品種的拔節(jié)始于N-n+3葉期(N-n+2.1～N-n+2.9，平均N-n+2.5)或n-2倒數(shù)葉齡期，拔節(jié)期；一切品種的穗分化始于倒數(shù)第3.5葉期；一切品種的在N+1葉齡期抽穗。
?。?）葉蘗同伸規(guī)律
主莖出葉和分蘗發(fā)生的同伸規(guī)律，水稻主莖上的分蘗為1次分蘗，1次分蘗上出現(xiàn)的分蘗為2次分蘗，其余類推。當主莖N葉抽出時，N葉下第3個葉節(jié)的分蘗同時伸出，即第4葉抽出時，其下第3葉即1葉葉腋的分蘗同時伸出，形成N葉與N-3的分蘗同伸規(guī)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(fā)育中期，要鞏固穗數(shù)，爭取大穗，然后提高結實率，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%以上來源于抽穗后的光合產物，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制在葉齡余數(shù)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(jié)間短粗；葉長順序：2-3-1-4-5。
5、二黃二黑
水稻整個生長發(fā)育過程當中，水稻葉色表現(xiàn)出二黃二黑的規(guī)律，這個黑指的是綠，并不是實際上的黑。在水稻生長發(fā)育的前期，由于基蘗肥的使用，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，由于穗肥的使用，葉色是逐漸變黑的；抽穗之后到成熟階段，由于水稻的灌漿和葉片的衰老，葉色是逐漸落黃的現(xiàn)象。
6、優(yōu)質標準：高食味、高整精米，低堊白度
稻米中70%左右是淀粉，包括直鏈淀粉和支鏈淀粉，10%左右的蛋白質、14%左右的水分和少量油脂和礦物質。
優(yōu)質稻米：直鏈淀粉（10-17%）；支鏈淀粉（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(yōu)質高產肥水調控栽培技術
水稻的單產是由環(huán)境、品種和栽培管理措施共同決定的，農業(yè)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(shù)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谷產量條件下的氮、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。
?。?）關于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(jīng)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(shù)。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）關于氮肥施用的定量
用經(jīng)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)。
?。?）合理施N技術
?、倩Y肥的施用比例
機插或拋秧，基肥一般應占基蘗肥總量的70-80%，分蘗肥20-30%，以減少N素損失。機栽小苗移栽后吸肥能力低，基肥占基蘗肥總量的20-30%為宜，70-80%集中在新根發(fā)生后做分蘗肥用。
?、诨Y肥的施用時間
基肥在整地時施入土中，部分用做面肥。分蘗肥在移栽后5-7天施用，在秧苗長出新根后及早施用。分蘗肥一般在前期施用1次，切忌在分蘗中后期施肥，以免導致無效分蘗期旺長，群體不能正常落“黃”。如遇分蘗后期群體不足，寧可通過穗肥補救，也不能在分蘗后期補肥。
?。?）“前氮后移”的增產原理
?、倩Y肥主要為有效分蘗發(fā)生提供養(yǎng)分需要，當有效分蘗臨界葉齡夠苗后，土壤供N應減弱，促使群體葉色落“黃”，有效地控制無效分蘗，有效控制葉片伸長，推遲封行，改善拔節(jié)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(chuàng)造良好條件。
?、谒敕实淖饔?。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，而且可促進動搖分蘗成穗，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。
?。?）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”是通過控制總施氮量及前期施氮量的比例，提高氮肥利用率，減少環(huán)境污染；
“控苗”是通過控制基蘗肥中的氮肥用量，控制無效分蘗和最高苗數(shù)，提高成穗率和群體質量，實現(xiàn)高產穩(wěn)產；
“控病蟲”是通過增加群體通透性，優(yōu)化群體結構，控制病蟲害的發(fā)生，減少農藥用量，提升稻米食用安全。
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?、诩夹g應用
2007后為廣東省主推栽培技術。常年種植面積在500萬畝左右。據(jù)統(tǒng)計節(jié)約氮肥20%，增產10%，每畝增收節(jié)支100元以上。
?。?）水稻強化栽培技術
根據(jù)水稻生長特性，通過強化技術措施，強化稻株個體生長環(huán)境，達到“強根促蘗”，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。
?、俸诵募夹g
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(xiàn)在，年均應用面積在400萬畝左右。據(jù)調查，在產量增加50公斤的前提下,還可畝每季均節(jié)尿素3-8公斤、氯化鉀4-6公斤、過磷酸鈣8-10公斤。
?。?）水稻強源活庫高產栽培技術
該技術是華南農業(yè)大學唐湘如老師課題組研發(fā)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）。
?。?）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(xiàn)水稻高產、優(yōu)質、高效、生態(tài)和安全生產綜合目標的輕簡高效管理技術。
?、僭趯嶋H生產施肥中存在很多問題
施肥次數(shù)多，用工難：通常高產分次施肥，包括“一基三追”，即基肥、分蘗肥、促花肥和?；ǚ?，共需施肥4次。另外，機插稻一般要求在插后5-7天，10-12天和18天左右，多次施用分蘗肥，總施肥次數(shù)在4-5次。
施肥方式不合理，低產低效或“一炮轟”：不同養(yǎng)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）活棵分蘗階段
?、僦写竺缫圃缘模迫氪筇锖笮枰畬幼o理。淺水勤灌。
?、谛∶缫圃缘模圃院蟮乃止芾響酝ㄑ醮俑鶠橹?。在南方稻區(qū)，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(fā)根活棵后，斷水露田，進一步促進發(fā)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(fā)根力強，移栽后陰天可不上水，晴天上薄水。2-3日后斷水落干促進扎根，活棵后淺水勤灌。
?。?）控制無效分蘗的擱田技術
①精確確定擱田時間
控制無效分蘗的發(fā)生，必須在它發(fā)生前2個葉齡提早擱田。例如欲控制N-n+1葉位無效分蘗的發(fā)生，必須提前在N-n-1葉齡期當群體苗數(shù)達到預期穗數(shù)的80%左右時斷水擱田。
②擱田的標準
土壤的形態(tài)以板實、有裂縫行走不陷腳為度；稻株形態(tài)以葉色落黃為主要指標，在基蘗肥用量合理時，往往擱田一、二次即可達到目的。
在多雨地區(qū)，擱田常需排水，但在少雨地區(qū)，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(xù)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。
?。?）肥
?、倩实倪^多施用會降低品質，有機肥能有效地改善品質。
?、诘貙ζ焚|的影響最為重要。
③一定范圍內增加氮肥施用量，可以提高整精米率和蛋白質含量；降低堊白面積和直鏈淀粉含量；直接提高稻米的商品價值和改善稻米的營養(yǎng)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，而降低直鏈淀粉含量，改善蒸煮食味品質。
?。?）水分
水分對稻米品質的影響主要體現(xiàn)在水稻生育后期（灌漿期）。
?、俑蓾窠惶婺Ｊ剑核君R穗后斷水時間的推遲，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，不得早于收獲前一周時間，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(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、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、機械等遠程控制，或通過智能裝備及機器人自主決策、自主作業(yè)，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(yè)模式，無人農場的本質是實現(xiàn)機器換人。建設無人農場是緩解農村勞動力短缺、推進現(xiàn)代農業(yè)建設的一個重要途徑。
無人農場的主要構成要素：
?。?）無人拖拉機耕整地
（2）無人插秧機/播種機水稻種植
?。?）無人機植保
?。?）無人收割機收獲
?。?）智慧管理平臺
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么會呈現(xiàn)出二黑二黃的規(guī)律呢？
水稻生長發(fā)育過程當中呈現(xiàn)出二黃二黑的規(guī)律，主要是葉片含氮率的變化規(guī)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，因為使用基蘗肥，有利于促進有效分裂的發(fā)生；但是過了臨界葉齡期，葉色就會開始退氮，就呈現(xiàn)出變黃的規(guī)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(jié)時期，葉子呈現(xiàn)落黃，葉片含氮率進一步下降；到抽穗期，由于穗肥的使用，葉片的含氮率是上升，有利于幼穗分化；抽穗到成熟這個階段，隨著籽粒的灌漿、葉片的衰老以及養(yǎng)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(chuàng)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(fā)育進程和各部器官分化發(fā)育時間。葉齡模式的4個關鍵創(chuàng)新點：
?。?）以葉齡尺度統(tǒng)一不同品種的生育進程。由于一個品種在特定條件下主莖總葉數(shù)N和伸長節(jié)間數(shù)n是相對穩(wěn)定的，根據(jù)葉片出生與各部器官的同伸規(guī)律，主莖總葉數(shù)和伸長節(jié)間數(shù)相同的品種，其有效分蘗終止、拔節(jié)、穗分化和抽穗的葉齡期完全相同。
即：一切品種有效分蘗終止于N-n葉齡期，有效分蘗臨界葉齡期；一切品種的拔節(jié)始于N-n+3葉期(N-n+2.1～N-n+2.9，平均N-n+2.5)或n-2倒數(shù)葉齡期，拔節(jié)期；一切品種的穗分化始于倒數(shù)第3.5葉期；一切品種的在N+1葉齡期抽穗。
?。?）按伸長節(jié)間數(shù)劃分水稻品種生育類型
拔節(jié)和穗分化時期的把握，是栽培上合理施穗肥的關鍵。
根據(jù)拔節(jié)與穗分化的先后關系，n<6的品種先穗分化后拔節(jié)，稱為重疊型；n=6的品種拔節(jié)與穗分化幾乎同時進行，稱為銜接型；n >6的品種先拔節(jié)后穗分化，稱為分離型。
?。?）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。
?。?）將穗分化過程劃分為8期并與葉齡余數(shù)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(shù)分裂期 0.4-0 (0.3)
花粉充實完成期 0-出穗
為什么說高產水稻籽粒產量的80-90%以上來源于抽穗后的光合產物？抽穗前干物質積累對產量不重要嗎？
水稻干物質積累明顯分為抽穗前和抽穗后兩個時期，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干物質積累量與產量關系最為直接和重要，籽粒產量的絕大部分來自抽穗后的光合產物，產量越高所占比重越大。
研究證明，成熟期群體總干物質積累量與產量顯著正相關，表明總干物質積累是經(jīng)濟產量的基礎；而抽穗期干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(jīng)濟產量存在著既統(tǒng)一，又矛盾的關系，有一個適宜值問題。分析抽穗至成熟期間積累干物質與產量關系卻為極顯著正相關，說明產量的高低，最直接、最主要地決定于抽穗至成熟期的干物質積累量，這個值愈大，群體質量愈高。因此，抽穗后群體干物質生產量是群體質量的核心。
水稻開花授粉以后，子房開始膨大，需要大量營養(yǎng)物質，僅靠葉片當時的光合產物往往不夠眾多籽粒同時發(fā)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。
水稻從抽穗后7-10天起莖鞘貯藏物質相繼向穗部輸送，約在抽穗后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，抽穗前積累的干物質量并不是越多越好。前述結果表明抽穗前干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面積和較大的群體莖蘗數(shù)，影響基部葉片的光合作用和根系活力，最終降低產量，抽穗時適宜的干物質積累量為產量水平的1-1.1倍。因此，抽穗前適宜干物質量是高產的物質基礎。
目前水稻無人農場具有哪些優(yōu)勢和技術短板？
優(yōu)勢是很明顯的，第一是生產效率高，傳統(tǒng)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(fā)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(yè)專用的傳感器還是比較落后的；智能決策準確度還是有待于進一步提高；智能化、精準化的作業(yè)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(fā)展如何，有哪些優(yōu)勢和約束因素？
目前直播水稻栽培技術在廣東的發(fā)展迅速，在很多地方呈不推自廣的現(xiàn)象。其優(yōu)勢是無育秧和插秧環(huán)節(jié)，節(jié)本省工，降低勞作強度，相比于傳統(tǒng)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臺無人機每天大約能播種100~300畝，適合于大規(guī)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。
?。?）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。對于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。
?。?）出苗和成苗率差。
?。?）倒伏問題。播種密度大，直播稻群體密度大，根系分布淺，易倒伏?？梢赃x擇抗倒伏性強的品種，配套栽培措施，控制直播稻群體，增強直播稻的抗倒伏能力。
?。?）產量不穩(wěn)定。
專家簡介：
伍龍梅，農學博士，助理研究員?，F(xiàn)就職于廣東省農業(yè)科學院水稻研究所。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面上項目、廣東省駐鎮(zhèn)幫鎮(zhèn)扶村農村科技特派員項目等10多項科研項目。作為主要技術骨干參與國家重點研發(fā)計劃子課題、農業(yè)農村部948項目、國家自然科學基金項目、廣東省農業(yè)農村廳發(fā)展糧食生產項目等。在《Rice》、《Frontiers in Plant Science》等國內外主流期刊上發(fā)表論文20余篇。獲科學技術優(yōu)秀論文一等獎1項，申報國家發(fā)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。
