栽培措施對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

李宙煒，陽(yáng) 劍，時(shí)亞文，唐啟源

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長(zhǎng)沙410128)

我國(guó)作為世界上最大的產(chǎn)稻國(guó)， 產(chǎn)量占世界稻米總產(chǎn)的1/3。2009年我國(guó)水稻種植面積2 962.3萬(wàn)公頃，占全國(guó)作物種植面積的18.68%，占糧食種植面積的27.18%，水稻單產(chǎn)達(dá)到6 586 kg/hm2[1]。從20世紀(jì)60年代以來(lái)我國(guó)經(jīng)歷了兩次“綠色革命”，第一次是通過(guò)半矮稈基因的利用使我國(guó)水稻平均單產(chǎn)躍上300 kg的臺(tái)階，第二次革命是雜種優(yōu)勢(shì)的利用，單產(chǎn)又進(jìn)一步提高到接近400 kg的水平[2]。但近年來(lái)，受自然災(zāi)害及我國(guó)耕地面積的減少的影響，水稻總產(chǎn)量增長(zhǎng)趨緩，人均糧食占有量呈下降趨勢(shì)，對(duì)國(guó)內(nèi)的糧食安全提出了嚴(yán)峻的考驗(yàn)。

對(duì)于水稻產(chǎn)量潛力的挖掘，從提高秧苗素質(zhì)到優(yōu)化栽培耕作措施，科學(xué)家們做了大量的研究工作，為水稻高產(chǎn)和超高產(chǎn)栽培的進(jìn)一步研究奠定了基礎(chǔ)。

1 秧苗素質(zhì)及播期對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

秧苗是水稻生長(zhǎng)的起點(diǎn)，秧苗素質(zhì)的高低決定了水稻生長(zhǎng)的好壞，其指標(biāo)有葉齡、分蘗數(shù)、不定根數(shù)、白根數(shù)、干重等。壯秧的培育是形成中后期高光效群體的重要基礎(chǔ)，對(duì)水稻產(chǎn)量的提高有決定作用[3]。已有研究表明秧苗素質(zhì)的高低與單位面積的有效穗數(shù)和水稻的產(chǎn)量成正相關(guān)[4]。水稻產(chǎn)量的提高，除了應(yīng)保證秧苗素質(zhì)外，還應(yīng)促進(jìn)稻苗早生快發(fā)，為單位面積有效穗的提高奠定基礎(chǔ)。不同育秧方式的秧苗素質(zhì)不同，對(duì)水稻產(chǎn)量的影響也不同。張國(guó)良等[5]通過(guò) 3種育秧方式的比較，發(fā)現(xiàn)旱育秧秧苗的不定根數(shù)、白根數(shù)、根鮮重和干重等均好于濕潤(rùn)育秧和水育秧。田秀英[6]等研究表明，旱育秧比溫室兩段育秧每公頃能增產(chǎn)稻谷 248～308 kg，比地膜育秧增產(chǎn)206～262 kg。另外壯秧劑的使用也影響秧苗素質(zhì)，使秧苗干重增加、發(fā)根力增強(qiáng)、莖基增粗，抗病能力提高，增產(chǎn)4%～5%[7]。

播期對(duì)水稻生育時(shí)期、穎花量、籽粒充實(shí)度、千粒重、結(jié)實(shí)率和產(chǎn)量等產(chǎn)生影響。隨著播期的推遲，結(jié)實(shí)粒數(shù)、千粒重會(huì)顯著降低，適當(dāng)早播有利于快發(fā)穩(wěn)長(zhǎng)爭(zhēng)足穗[8]。這是因?yàn)橥七t了播期，縮短了營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期，同時(shí)孕穗時(shí)間變短，穎花量顯著減少，從而減少了籽粒形成的基數(shù)。張洪熙等認(rèn)為在適當(dāng)推遲播種的情況下，能安全齊穗，才是高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵[9]。但也有研究認(rèn)為，早播和晚播都不利于水稻形成高產(chǎn)，適宜的播期和移栽期，能促進(jìn)水稻產(chǎn)量和品質(zhì)的形成[10]。

2 種植密度對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

2.1 水稻的適宜種植密度

移栽密度是影響水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量的重要因素之一，適宜的種植密度是調(diào)節(jié)水稻群體結(jié)構(gòu)、優(yōu)化群體質(zhì)量的關(guān)鍵。我國(guó)水稻種植密度因栽培技術(shù)水平的提高及品種特性的演變，經(jīng)歷了由稀到密和由密到稀的過(guò)程。前人研究表明[11]，隨著移栽密度的降低，生長(zhǎng)量前期減少，中后期顯著增加，有效分蘗期與分蘗高峰期推遲，水稻產(chǎn)量增加。李木英[12]通過(guò)對(duì)超級(jí)雙季稻研究，發(fā)現(xiàn)早稻陸兩優(yōu) 996產(chǎn)量隨密度降低而下降，晚稻淦鑫688隨密度的提高而降低，早、晚稻有效穗和干物質(zhì)積累量均隨密度的提高而增加，結(jié)實(shí)率和每穗粒數(shù)則相反。這說(shuō)明水稻不同季別和不同品種的最適密度明顯不同。黃振才[13]認(rèn)為影響水稻產(chǎn)量的關(guān)鍵因素是單位面積的有效穗數(shù)，過(guò)于稀植或密植均不能獲得最高單位面積有效穗，適宜的種植密度才是獲得最大有效穗數(shù)和產(chǎn)量的基礎(chǔ)。

2.2 不同株行距配置對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

在保證一定密度的前提下，不同的株行距配置通過(guò)改變?nèi)后w光照條件，進(jìn)一步影響水稻產(chǎn)量。凌啟鴻等[14]認(rèn)為基本苗確定后，株行距的合理配置能顯著提高水稻產(chǎn)量。閆川[15]用兩個(gè)品種進(jìn)行寬行距40 cm×10 cm、中等行距30 cm×13. 3 cm、窄行距20 cm×20 cm的對(duì)比試驗(yàn)，結(jié)果表明中等行距產(chǎn)量最高，寬行距次之，窄行距產(chǎn)量最低。謝立勇[16]研究認(rèn)為行距越寬，水稻冠層受光條件越好。但如果行距過(guò)寬，株距過(guò)窄，即使群體光照充足，其光截獲量卻減少了。有研究表明在總密度保持不變下，合理加大行距、減小株距有利于高產(chǎn)。這是因?yàn)樵谶m宜范圍內(nèi)增加水稻移栽行距、合理配置行距有利于改善群體中后期的通風(fēng)透光性和冠層結(jié)構(gòu)，從而獲得較高的產(chǎn)量[17]。

3 養(yǎng)分管理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

養(yǎng)分管理作為重要的增產(chǎn)手段，主要是通過(guò)擴(kuò)大葉面積和提高葉片的葉綠素含量，增加光合效率來(lái)實(shí)現(xiàn)。在各種營(yíng)養(yǎng)中，氮素對(duì)產(chǎn)量的貢獻(xiàn)最大。關(guān)于氮素吸收利用與水稻產(chǎn)量的研究，國(guó)內(nèi)外學(xué)者開(kāi)展了大量的工作[18,19]。曾勇軍[20]認(rèn)為施氮增加了葉片葉綠素含量以及莖、葉、穗中的氮素含量，提高葉面積指數(shù)，促進(jìn)齊穗期以前特別是分蘗盛期至齊穗期的干物質(zhì)生產(chǎn)和氮素積累，從而提高產(chǎn)量。

3.1 水稻產(chǎn)量與氮肥利用率的相關(guān)性

氮素是限制水稻生長(zhǎng)發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要養(yǎng)分因子。近年來(lái)，我國(guó)氮肥使用量不斷增加，氮肥的大量施用并未帶來(lái)理論上的產(chǎn)量提高，反而降低了氮肥利用率，造成嚴(yán)重的環(huán)境污染。如果減少氮肥施用量，氮肥利用率能提高，但產(chǎn)量卻將降低，因此，要同時(shí)實(shí)現(xiàn)水稻高產(chǎn)和氮肥高效利用，就必須充分挖掘水稻產(chǎn)量潛力和提高土壤生產(chǎn)力，在保證水稻產(chǎn)量的基礎(chǔ)上提高氮素的利用效率將是今后研究的重要方向。通過(guò)改善水稻品種對(duì)氮肥的敏感反應(yīng)，選擇氮素利用效率高的水稻品種，同時(shí)合理調(diào)節(jié)土壤背景氮以減低氮素?fù)p失，將提高水稻產(chǎn)量[21]。另外適時(shí)和適量施用氮肥，也有利用產(chǎn)量和氮肥利用率的提高。詹志鈞[22]試驗(yàn)證明適量增施氮肥，不僅顯著增產(chǎn)，且氮肥利用率也能提高。

3.2 氮、磷、鉀肥的合理配施

氮、磷、鉀是水稻正常生長(zhǎng)發(fā)育所必須的三大要素，三者的合理配施，有助于水稻產(chǎn)量的提高，若超過(guò)最佳施肥水平，產(chǎn)量則下降。有研究表明，三大元素中，氮肥對(duì)水稻的增產(chǎn)率最高(44.1%±21.6%)，磷肥次之(6.60%±1.20%)，鉀肥最低(5.60%±4.00%)[23]。楊小剛[24]研究黃泥田水稻生產(chǎn)的最佳施肥量為N 232.5 kg/hm2，P5O2153 kg/ hm2，K2O 177 kg/hm2，這種施肥水平下，產(chǎn)量可達(dá)到8 359.5kg/hm2。N、P、K不同程度地對(duì)產(chǎn)量產(chǎn)生影響，三者之間交互效應(yīng)均為正值，其中，NP＞NK＞PK，施肥量與產(chǎn)量呈報(bào)酬遞減關(guān)系，N、P、K配合施用可提高5%以上的肥料利用率。黃珍發(fā)[25]對(duì)水稻施用氮、磷、鉀肥料進(jìn)行田間試驗(yàn)，當(dāng)施氮水平為189 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=1∶0.40∶0.73，水稻產(chǎn)量達(dá)到7 024.5 kg/hm2。耿培[26]等對(duì)黔南優(yōu)2058研究得出優(yōu)化施肥方案為 N：216.75～263.85 kg/hm2，P2O5：92.55～118.20 kg/hm2，K2O:151.35～202.20 kg/hm2。

3.3 氮肥施用時(shí)期對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

在確定適宜施氮量的前提下，合理的施氮時(shí)期對(duì)水稻產(chǎn)量影響重大。一般把水稻施肥時(shí)期分為前期、中期和后期，即所謂的基糵肥、穗肥和粒肥。我國(guó)水稻生產(chǎn)中肥料施用主要集中在前中期，即強(qiáng)調(diào)前期施肥的“前促、中控、后保”施肥法。也有人認(rèn)為生育中期是水稻的關(guān)鍵時(shí)期，為了提高產(chǎn)量，盡量保證中期優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮，即“前穩(wěn)、中攻、后補(bǔ)”法。鐘旭華[27]等認(rèn)為氮肥作穗粒肥施用增產(chǎn)效果比基肥好，水稻吸氮量顯著提高，氮肥利用率也較高。吳文革[28]等人通過(guò)氮肥運(yùn)籌模式得出減少基蘗肥，提高穗肥比例可增加抽穗、成熟期的葉片含氮量，使SPAD值維持較高水平，提高齊穗后的綠葉面積和有效葉面積率，提高群體光合勢(shì)，有利于促進(jìn)干物質(zhì)積累而提高產(chǎn)量和氮素吸收。國(guó)際水稻研究所的實(shí)地養(yǎng)分管理技術(shù)，具有省肥節(jié)本、增產(chǎn)增收的作用，該技術(shù)的重要特征即為氮肥后移[29]。但也有人認(rèn)為穗肥不宜過(guò)高施用，穗肥過(guò)量水稻千粒重顯著下降，產(chǎn)量也相應(yīng)降低[30]。

4 水分管理對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

水分既是限制水稻高產(chǎn)的重要因子之一，又是作物氮吸收過(guò)程中和土壤中氮轉(zhuǎn)運(yùn)的關(guān)鍵因素。我國(guó)大量灌溉稻區(qū)因灌溉不合理，引起水稻根系發(fā)育不良、病蟲(chóng)嚴(yán)重、倒伏、早衰等，嚴(yán)重影響產(chǎn)量的提高。因此如何優(yōu)化水分管理及提高水分利用率以提高水稻產(chǎn)量是科學(xué)家們研究的熱點(diǎn)。路興花[31]等研究認(rèn)為分蘗期和孕穗期應(yīng)保持充足的土壤水分，隨著土壤含水量下降分蘗漸變遲、少、慢，各生育期株高、主要功能葉葉面積降低，葉綠素含量升高，成穗率和收獲指數(shù)先升高后降低，產(chǎn)量也降低，水稻以拔節(jié)孕穗期需水強(qiáng)度最高。另外，不同灌溉方式對(duì)水稻生長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響各不相同，鄒軍等[32]模擬南方丘陵地區(qū)稻田生態(tài)系統(tǒng)，研究淹灌、天灌、濕灌和配灌4種不同灌溉方式對(duì)產(chǎn)量的影響，其中早稻以淹灌產(chǎn)量最高，晚稻則配灌產(chǎn)量最高。張玉屏[33]等人通過(guò)不同灌溉方式的對(duì)比研究，表明水稻灌溉以干濕交替處理最佳，其不僅節(jié)水，還保證了一定產(chǎn)量，提高了水分利用率。另外有人認(rèn)為施肥可以促進(jìn)作物對(duì)下層土壤水分的利用，并提出了“以肥調(diào)水”的方案，以期大幅度提高作物的水分利用效率，潘圣剛[34]等人的研究也表明在干濕交替灌溉和廂溝灌溉條件下，適宜的氮肥水平，不僅可以提高氮素的農(nóng)學(xué)利用率、吸收利用率和氮素積累總量，還可以提高水稻產(chǎn)量和大幅度提高水分利用效率。

5 尚待解決的問(wèn)題

5.1 完善栽培體系，提高氮肥利用率

適宜的耕作栽培措施是水稻獲得高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的前提和保障。全國(guó)各省市地理氣候條件各不相同，采用單一的栽培耕作措施顯然不可能，因此因地制宜，摸索出適合各地區(qū)且具有特色的栽培耕作措施，是水稻生產(chǎn)的當(dāng)務(wù)之急。目前，我國(guó)在氮肥的使用上相對(duì)比較盲目，強(qiáng)調(diào)施用量的增加，而忽略其利用效率及對(duì)環(huán)境的污染。有研究認(rèn)為，我國(guó)水稻的氮肥農(nóng)學(xué)利用率為10.4 kg/kg，氮肥利用率為28.3%，遠(yuǎn)低于世界水平[35]。因此在保障水稻產(chǎn)量的基礎(chǔ)上提高氮肥的利用效率是我們今后研究的主要方向。

5.2 加強(qiáng)抵御自然風(fēng)險(xiǎn)的能力

近年來(lái)，我國(guó)雨水充足，尤其是長(zhǎng)江中下游地區(qū)，梅雨期間總降雨量、降雨日數(shù)都有較為顯著增加的趨勢(shì)[36]。在這種特殊的氣候條件下，如果連續(xù)的降雨將導(dǎo)致病蟲(chóng)害的高頻發(fā)生，這對(duì)水稻的生產(chǎn)極為不利，可能會(huì)帶來(lái)毀滅性的后果。因此，如何在水稻生產(chǎn)實(shí)踐中利用各種栽培手段來(lái)減少這種由自然原因而造成的損失是非常必要的。

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