水稻超高产精确栽培的关键技术.ppt

水稻超高产精确栽培的关键技术,张洪程 扬州大学农学院,一、超高产栽培试验示范的意义（一）世界粮食安全问题的日益突出，作物超高产研究越来越引起国内外的高度重视。我国水稻超高产研究始于上世纪80年代中期。1996年农业部启动了“中国超级稻选育及栽培体系”研究项目。近10多年来全国很多农业科研单位纷纷开展超高产研究，育成了一批超级稻品种（组合），并在一定面积上实现了超级稻育种的产量目标。多地报道在数十亩或百亩连片上亩产达到800公斤左右的高额丰产，在云南金沙江干热河谷还出现了亩产1200公斤以上的纪录。,（二）超级稻潜力有待配套技术来发挥 已育成的超级稻在大面积推广后，一般亩产却仅为500-600公斤，尚有1/3左右的产量潜力并未得到表达。究其基本原因，主要是超级稻超高产形成的规律还没有完全被系统揭示与认识，可重演的超高产栽培实用技术尚未确立，严重地制约了超级稻增产作用在大面积上的发挥。因此，针对超级稻超高产实践中的主要障碍问题进行攻关，建立可指导大面积生产的实用性超高产理论与技术，对提高我国稻米综合生产力与国际竞争力，实现种稻增效、农民增收具有极为重要的意义。（三）超高产栽培示范是展示区的亮点，水平的标志，带动大面积生产的旗帜，推广工作的抓手。,二、超高产栽培的目标（一）规模及产量指标 1、规模：50-100亩（不少于15亩）；2、产量指标：分稳产型指标（亩产700-750公斤）与创新型指标（亩产750-800公斤），亩颖花量3200-3500万，结实率85-90，千粒重26-28g。（二）生育指标 1、群体有效分蘖临界叶龄期够苗（机插提早1个叶龄期），高峰苗为适宜穗数的倍（机插倍）；2、最高，高效叶面积率75-80，抽穗期保持与伸长节间数相等的绿叶数，成熟期仍能保持3张绿叶（籼稻1-2张）；3、亩干物重抽穗期达到800-850公斤，成熟期达到1300-1350公斤。,超高产栽培根本在于“强支撑、扩库容、促充实”。结合10多年的攻关实践经验，我们把超高产栽培较为实用的途径（模式）概括为“精苗稳前-控蘖优中-大穗强后”的可量化把握的系统过程(下图)，以便于指导生产。,三、超高产栽培途径,1、精苗稳前。其中最关键的要求是在个体分蘖充分发生的前提下群体能于有效分蘖临界叶龄期准时够苗。同时，还必须提高够苗时的群体质量。,根据作者阐明的在有效分蘖临界叶龄期前个体分蘖量越多，单株与单茎产量越高的规律，即要求移栽时的秧苗能基本保持叶蘖同伸（靠秧田期精种精播旱（湿）育精管来实现），栽到本田后除因植伤活棵期分蘖较少发生外，有效分蘖80%能按同伸规则发生。以这两方面的精苗指标精确设计出的群体起点数量，并通过合理调控准时够苗，也就能在生育前期各叶龄期稳定地实现设计群体的精准苗数与精良的苗质。,2、控蘖优中。控蘖指及时有效地控制无效分蘖，由于有效分蘖临界叶龄期后12个叶龄期是群体无效分蘖最集中、最旺盛的发生期，因此必须提前在有效分蘖期适当减肥，同时提前在群体80%够苗时即断水始搁田，从而在无效分蘖旺盛滋生期及时得到有效的控制，使高峰苗数控制在预期穗数的1.3倍左右。这样就为有效茎蘖在生育中期高效生长安排了必要的营养空间。,“优中”就是当高峰苗过后提前以较大量的N素等肥料来主攻壮杆大穗的形成，至孕穗及抽穗期分别实现预期的LAI与群体库容量。不仅群体在中期净增干物质积累量500公斤左右，而且群体结构与株型结构均较为合理。,3、大穗强后。即以大穗构成大库容的群体来增强后期的物质生产力。由于茎秆节间的伸长、充实以及茎秆上部3张高效功能叶的伸出，总体上均是与幼穗分化发育及形成同步进行的。,因此，大穗的形成必然存在着壮秆与高效叶片合理配置的基础，而这三方面的协同形成就为增强后期群体生产力提供了物质基础和群体结构基础。同时，以适量大穗来满足超高产所需的库容量，与中穗或小穗构成的群体相比，显着减少了单位面积上所承载的茎秆数、叶片数、穗数，有利于群体内的通风透光，增厚群体光合层，提高群体的光合生产力。另外，适量大穗构成的群体，后期根系活力强，吸肥多，可见根系及其活力也有利于“强后”。由于以上多方面的“强后”因素，就可使抽穗后LAI下降较为平稳，使群体具有较大的光合势，净产出500公斤左右的干物质量，确保大库容有效充实度也较高，达到85%，乃至于90%。,为了进一步验证这一途径的可行性，2005年以武粳15、常优1号为供试材料，设置了前促、优中与常规栽培三种途径的比较试验（下表）。,水稻三种不同栽培途径处理的设计,两个品种“优中”途径的群体库容量与产量均极显著高于“前促”与对照，武粳15与常优1号亩产分别达764.1及752.8kg。不同途径处理群体的物质积累动态，“优中”处理恰好体现了“稳前、优中、强后”模式的特征，移栽至拔节期间亩干物质积累量明显少于“前促”与对照，而生育中、后期的物质积累量则均较高，所以最终的总生物产量极显著增加并保持较高经济系数获得超高产。,不管什么土壤类型，一般可以认为基础地力产量为400公斤/亩，是进行水稻超高产栽培的土壤肥力基本指标（即最根本的土壤质量指标）。,四、超高产精确栽培的关键技术,（一）选择中上等地力,粘土不同地力条件下施氮量对水稻产量的影响,沙土不同地力条件下施氮量对水稻产量的影响,（二）培育壮秧,1、旱育稀植：实践表明，即使选用了超级稻品种，并也确定了最佳播期，若培育不出壮秧，要实现超高产是根本不可能的。因此超高产栽培对壮秧要求十分严格，其中有两个根本的量化精确指标。一是适龄，即秧龄符合生育进程与季节进程优化同步的要求。二是保持叶蘖基本同伸（一次分蘖80%以上同伸），即4叶期至少平均带蘖0.8个，5叶期至少带蘖1.6个，6叶期至少带蘖2.4个，7叶期至少带蘖3.2个，而8、9叶秧苗至少带蘖5个以上。例如两优培九7叶期，单株带蘖3-4个的处理穗大粒多，能超高产，而单株带1-2个蘖或不带蘖的处理根本不能高产。,2、机插稻,（1）壮秧指标：叶龄3-4叶，秧龄15-20天；常规粳稻育秧要求每平方厘米成苗1.53株，杂交稻成苗11.5株，苗间整齐；秧苗根系发达，发根数12-16条，单株白根量多；根系盘结牢固，盘根带土厚度2.02.5cm，厚薄一致，提起不散，形如毯状；苗高12-15cm，苗基部扁宽，叶片挺立有弹性，叶色翠绿，百株茎叶干重2g以上；无病虫草害；秧苗发根力强，栽后活棵快分蘖早。,（2）关键育秧技术 秧龄 移栽秧龄与秧苗素质有着极为密切的关系，相当程度上决定着水稻植株个体的发育基础，最终影响机插水稻的产量高低。为此，我们做了大量的研究。20d、25d、30d三个秧龄处理表明，移栽秧龄越大，秧苗素质越差。即20d秧龄处理的秧苗素质最好。,由不同秧龄处理对机插常有1号、武粳15产量及其构成的影响可见，秧龄18、20d处理的产量均显著高于其他处理。,因此，1820d是达到较高秧苗素质，从而获取高产的适宜秧龄。从宁粳1号秧龄处理产量追踪结果很能说明这一观点。,播量 江苏近几年的实践表明，常规粳稻高产机插栽培，其种子千粒重为2528克，每盘用干种子100120克为宜。,20052006连续两年，本课题组采用常优1号（千粒重2728g），进行了每盘干种子40、60、80、100、120g五个播量处理的试验，以机插栽培且不补苗。结果表明：A、亩实插穴数、基本苗、亩穗数随着播量的增加而增加，缺穴率随播量的增加而减小。B、产量与每盘播量之间呈二次方程关系，其中40克/盘的缺穴率达到25.0%，产量偏低，对照(120g/盘）产量也低，而以80克/盘的处理产量最高，为840.74公斤/亩，极显著高于其它处理。,化控加旱育，扩大秧龄弹性,全程实施化控旱育技术，培育壮秧并扩大秧龄弹性。根据秧盘所需的营养土计算壮秧剂用量。壮秧剂具有化学控苗，消毒、调酸以及营养作用。一般1包壮秧剂与40Kg营养土拌匀作为播种时秧盘的底土，盖种的用未拌壮秧剂的营养土。播种到出苗前,一般不灌水，保持秧床湿润。出苗至起盘移栽前，旱管为主，秧盘土干旱发白再补水，采取灌跑马水或浇水。,（三）精苗精栽,1、合理基本苗的确定 合理基本苗由每亩适宜穗数和单株可靠的最大成穗数两个因子决定。宜应用凌启鸿等建立的水稻基本苗公式来进行计算（X（合理基本苗）Y（每亩适宜穗数）/ES（单株可靠的最大成穗数）。据观察本田期主茎不同有效分蘖叶龄数对应的分蘖发生理论值，分别为1-1（即有效分蘖叶龄数对应的分蘖发生理论数）、2-2、3-3、4-5、5-8、6-12、7-18、8-26。具体设计时可根据移栽活棵后至N-n叶龄期以前的有效分蘖叶龄数和相应的分蘖理论值，以及当地高产田平均的分蘖发生率（超高产栽培籼杂交稻一般取0.8，粳稻取0.7），即可预测出单株分蘖可靠成穗数。,2、栽插密度及其规格（1）旱育稀植 移栽秧龄7-9叶、单株带蘖3-4时，则应插万穴/亩，单本栽插；如移栽秧龄7-9叶、单株带蘖2-3时，则应插万穴/亩，双本栽插。如下表，宁粳1号不同栽插密度处理间（万/亩）产量差异达极显著水平,产量最高的为8.2万/亩处理，产量达721.4公斤/亩，极显著高于6.28万/亩处理，高7.1%，但其与7.11万/亩处理没有显著差异。因此，宁粳1号旱育稀植高产栽培的适宜密度为78万。,超高产栽培在适宜基本苗情况下，旱育稀植栽培应以行距9寸，株距4寸，亩栽1.67万穴，每穴23苗为宜。如下表，不同栽插规格对宁粳1号产量影响，株距4寸，行距79寸处理的亩产均达到了700kg，其中行距8寸、9寸既利于高产也利于稳产。行距6寸、7寸的处理，虽然总颖花量较高，但因群体过于郁蔽而发生倒伏。行距10寸处理，则因亩穗数不足，总颖花量不够而产量偏低。,穗数型或穗粒兼顾型品种：亩插万穴，每穴3-4苗产量最高,穗数型品种产量与本数的关系,穗粒兼顾型品种产量与本数的关系,（2）机插稻,大穗型品种，特别是杂交稻，亩栽万穴，每穴2苗左右，产量最高,大穗型品种产量与本数的关系,（四）精确施肥,土壤有机质是各种营养元素的重要供给源，其含量多少是土壤肥力的重要量度。施用有机肥可以提高土壤有机质含量，有机肥不但提供水稻所需的部分养分，而且能增强土壤的通透性，改良土壤结构，使水稻高产稳产；长期单施化肥，土壤板结，土壤养分水平不稳定，不利水稻稳定超高产。超高产实践表明，采用有机肥20%-30%、化肥70%-80%的有、无机肥比例，可使土壤有一个良好的养分供应系统，利于超高产。同时，坚持前茬麦（油）或稻秸秆全量还田是地力持续增长的重要措施，超高产栽培体系中必须坚持实施好这一环节。,1、有机肥与无机肥兼用，有机肥的用量占总氮量的20%30%,2、氮磷钾硅平衡施用,水稻优质超高产需要各种养分元素，养分的短缺和过量均是不利的。各种必需营养元素之间的比例平衡和某一种水稻必需元素的数量充足同样重要，养分平衡是保持水稻超高产优质的重要基础。氮、磷、钾、硅是水稻营养的四大要素，它们在水稻体内的作用并非独立的，而是通过有机物的形成与转化得到相互联系。只有当大量元素供给已经满足，产量和品质才能提高到高水平上。由此可见，应因土确定超高产的N、P、K、Si 施用配比。,3、精确施氮 精确定量施N包括3个方面：（1）按斯坦福(Stanford)方程确定施N量；（2）基蘖肥和穗肥运筹的精确定量；（3）分蘖肥施用。,（1）施N量的确定 斯坦福(Stanford)方程：氮素施用量(kg/667m2)=(目标产量需N量-土壤供氮量)/肥料氮当季利用率；三个参数的确定：A、目标产量需N量(kg/667m2)=目标产量 100kg籽粒吸N量/100；B、土壤供N量(kg/667m2)=基础地力产量无N空白区100kg籽粒吸N量/100；C、肥料氮当季利用率的确定，应根据正常栽培条件下（氮肥合理运筹）的氮肥利用率而定。经我们初步测定，这三个主要参数机插稻与手栽稻近似：高产粳稻（700公斤左右）百公斤稻谷需氮量约2.1公斤，N素当季利用率在40%或更高些，土壤供N量可据当地氮肥空白试验结果来确定。例如江苏扬州市某地麦茬砂壤土上不施N肥机插稻产量为400kg，其对应的百公斤籽粒吸N量为1.6kg，亦即土壤供N量为4001.6=6.4(kg)，设计超级稻徐稻3号的目标产量为亩700 kg，即总需N量为7002.1=14.7(kg)，若N肥当季利用率以42%计算，那么，这块田亩产700kg的总施N量即为(14.7-6.4)/0.42=19.8(kg)。,（2）基蘖肥和穗肥运筹的精确定量 氮素要精确定量施用不是独立存在的，不但必须与对品种、基本苗、行穴距、氮磷钾比例和其他栽培技术实行合理的配套，使综合措施的配合关系符合超高产栽培的要求。同时基蘖肥和穗肥的比例以及施用时期均要符合“精苗稳前、控蘖攻中、大穗强后”的要求。基蘖肥与穗肥比的确定:以常优1号为材料，亩施15kg纯氮条件下的不同运筹处理试验表明，前、中期不同施氮比例与产量呈二次曲线关系。说明要获得超高产更需要适宜的施氮比例，即前期施氮量占总施氮量50.1%时，产量最高，过高过低都不利于超高产。在本试验条件下，前、中期施氮比例为5:5时产量最高，为704.4kg/亩，显著高于6:4处理的681.2kg/亩，极显著高于其他处理。产量排序为5:56:44:67:33:72:8。,常优1号亩施15kg纯氮的处理，前、中后期不同施氮比例与氮素利用率也存在抛物线关系（Y=-0.0037X2+0.4006X+35.124，R=0.968*）（下图）。前期施氮量占总施氮量54.13%时，一生氮素利用率最高，即前中期施氮比例为5:5-6:4左右时氮肥当季利用率最高。,常优1号前中期不同施氮比例与氮利用率关系,机插小苗基蘖肥：穗肥比例6:4时有利于提高产量，过于前重或后重施氮的处理均不能获得高产。原因是在基蘖肥：穗肥比例6:4时，群体发育相对协调，穗数和穗粒数协同增加，不仅产量最高，而且氮素当季利用率最高（40%以上），是氮肥运筹最佳模式(下表)。,穗肥时期的确定:在基蘖肥与穗肥比例确定后，穗肥何时施用最佳？通过多年不同品种中期不同叶龄期追肥试验表明，倒4叶及前后1个叶龄期是穗肥高效施用的时期。如常优1号不同叶龄期追施穗肥试验表明，追肥叶龄期与产量的关系可用二次方程y=-5.1542X2+18.091x+707.79（R=0.9934*）来拟合，倒4叶期追肥，可获得最高产量。武香粳14、武运粳7号等多个品种类似试验结果也佐证了此观点（下图）。,不同追肥叶龄期对常优1号、武香粳14产量的影响,机插稻在无效分蘖期群体叶色落黄的基础上，及早地施好穗肥，对稳苗攻大穗尤其重要。穗肥施用的具体时间和用量要因苗情而定：若叶色正常褪淡，群体生长量适中的群体以倒4叶和倒2叶期，分两次施用最佳；对叶色浅、群体生长量小的可采取倒5叶和倒3叶施，并适当增加用量；若叶色较深不褪淡，群体生长量大的可采用在倒3叶期一次施肥,且穗肥量要适当减少。,（3）分蘖肥施用 由于机插小苗前期根量小，吸收能力弱，同时大田分蘖起步慢而分蘖期又较长，因而机插稻基肥应适当减少，分蘖肥用量应适当增加。从近几年试验结果来看，基肥在基蘖肥中的比例以30%40%、分蘖肥以60%70%为宜。同时分蘖肥的施用，要等到秧苗生出较多根系时效果才更好。即要等栽后长出2、3个叶龄时，才有较强的吸N能力。江苏农垦的试验结果表明，移栽后2、3叶龄施分蘖肥效果较好。,综合以上结果看出，本研究提出的前、中期施氮比例5:5或6:4，且中期追肥重点在倒4叶，这就改变了传统高产氮肥运筹“重前控中补后”方式（即基蘖肥占70%-80%，严格控制无效分蘖期施氮，余下的20%-30%补施在倒3叶至结实初期）。创立的“稳前攻中”这一氮肥运筹新方式，不仅对超高产形成具有合理性，而且在实践上有很强的可操作性。,（五）“浅-搁-湿精确灌溉,高效用水是水稻超高产健身栽培的关键。近几年的反复实践表明，本课题组提出的“浅搁湿灌溉方式运用于超高产栽培过程中，能有效地调节水稻植株器官生长和群体结构，控制无效分蘖，降低高峰苗数，控制节间长度和改善冠层叶面积的分布状况，塑造高光效的库源结构。并且能有效地协调土壤内肥、水、气、温之间的矛盾，更新根系的生态环境，提高根系活力，增强抗逆能力，提高成穗率、结实率和千粒重。,其技术关键点是群体80%够苗时（群体茎蘖苗达预期穗数的80%左右时），即“不够苗”提早断水搁田，改变了以往够苗或超苗搁田的方式。一般在有效分蘖临界叶龄期(N-n)前一个叶龄开始搁田，控制无效分蘖的大量发生，确保高峰苗出现在拔节叶龄期，峰值苗约为穗数的1.3倍左右。而搁田后则始终采取保持田间土壤沉实硬板的无水层湿润灌溉。具体操作如下：（1）移栽至有效分蘖阶段，田面保持3cm水层，既生态控草，更使土壤中有效氮以铵态存在，迎合水稻分蘖期喜氮特性和前期促叶蘖同伸的需要。（2）当群体80%够苗后自然断水搁田。（3）搁田至土壤沉实后直至成熟前一周，每次灌入3cm水层，当田水消退为20cm土层土壤水势在-15KPa时复水，即约为深度15cm丰产沟底无水层后再复水。周而复始直至成熟前一周（下图）。,本灌溉方式通过灌水时间、灌水层深度、灌水间歇期三方面的实用定量，指标直观，实用性较强。水泥池土培专题验证试验表明，“浅-搁-湿灌溉比常规灌溉节水28.58%，不影响水稻正常生长发育，群体发展合理，产量较高而与常规灌溉方式差异不显着，且稻米加工品质、外观品质以及营养品质均有不同程度的改善。,（六）病虫草害精确防治,超高产栽培采取“预防为主，综合防治的植保方针，以水稻为中心，从稻田生态系统出发，综合考虑有害生物、有益生物及其环境等多种因子，针对性选用抗病品种，利用合理的农艺方法，实施健身栽培；选择合理茬口、轮作倒茬等措施，减轻或控制有害生物；协调农业防治、生物防治和无害化化学防治等治理措施，并强调化防上对病虫及时预测预报且准确施药，以获得社会、经济和生态效益的较好统一。,五、苗、肥、水统筹调控，系统预防超高产群体的倒伏,六、结合展示进行超高产攻关，创新本地区高产纪录。七、“超高产”是先进农业的综合攻关试验与展示，必须十分重视，大力加强全方位投入。（一）是以超高产为前提，统筹“优质、高效、生态、安全”综合目标，先进生产思想与技术体系的系统攻关与典型展示。（二）是超高产品种潜力与超高产栽培技术的配套攻关与典型展示。（三）是既按技术模式实施又科学因地因天因苗严密管理的示范。（四）是栽培经验与管理经验结合的先进经验示范。（五）是三个效益统筹、可持续发展思想与现实典型展示相结合的示范。（六）是“创新思想创新实绩典型示范全面提升”的系统工程的示范。因此，“超高产”展示一定要有充分保证的优越生产条件与农田基础条件，要有充足的物质条件与匹配的资金，要有技术基础好、有实干精神与创高产经验的科技人才优势。,谢 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