中國(guó)水稻栽培技術(shù)的演變與展望

梁玉剛，李靜怡，周晶，吳濤，方寶華*，余政軍

(1 湖南省水稻研究所，湖南 長(zhǎng)沙 410125；2 長(zhǎng)沙師范學(xué)院經(jīng)濟(jì)管理學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410100；3 婁底職業(yè)技術(shù)學(xué)院，湖南 婁底 417000；4 袁隆平農(nóng)業(yè)高科技股份有限公司，湖南 長(zhǎng)沙 410125；5 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410128)

2017 年，聯(lián)合國(guó)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)事務(wù)部預(yù)計(jì)，2050年世界總?cè)丝趯⑼黄?00 億，人類對(duì)糧食的需求持續(xù)增加，將面臨更加嚴(yán)峻的糧食安全問題[1]。水稻作為我國(guó)最重要的糧食作物之一，常年種植面積約0.3 億hm2。我國(guó)約有65%的人口以稻米為主食，稻米在糧食消費(fèi)中處于主導(dǎo)地位[2]。因此，保持我國(guó)水稻穩(wěn)產(chǎn)與增產(chǎn)對(duì)國(guó)家糧食安全與社會(huì)穩(wěn)定具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

20 世紀(jì)60 年代以來(lái)，隨著水稻品種不斷改良、栽培技術(shù)不斷創(chuàng)新和機(jī)械化水平不斷提高，水稻單產(chǎn)和總產(chǎn)均得到大幅提高，為我國(guó)糧食安全與社會(huì)穩(wěn)定作出了卓越貢獻(xiàn)[3]。近些年來(lái)，由于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整、農(nóng)村勞動(dòng)力短缺、水稻生產(chǎn)成本提高、種稻效益降低等因素的影響，水稻栽培技術(shù)和種植面積均發(fā)生了重大變化[4]。突出表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面:一是農(nóng)戶自發(fā)的將水稻移栽轉(zhuǎn)變?yōu)槿鲋辈?。隨著機(jī)械直播技術(shù)的提高，傳統(tǒng)撒直播又向機(jī)械條播、精量穴直播等輕簡(jiǎn)栽培轉(zhuǎn)變，且種植面積呈現(xiàn)不斷增加的趨勢(shì)；二是雙季稻生產(chǎn)區(qū)轉(zhuǎn)變?yōu)榉N植一季稻，水稻生產(chǎn)復(fù)種指數(shù)降低，種植面積減少；三是向種植經(jīng)濟(jì)效益更高的蔬菜、瓜果等轉(zhuǎn)變，呈現(xiàn)了水稻種植的“副業(yè)化、兼職化”；四是青壯勞動(dòng)力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移，水稻生產(chǎn)呈現(xiàn)“老齡化”；五是水稻種植和后續(xù)管理更為隨意，草害和病蟲害較為嚴(yán)重，造成水稻減產(chǎn)的因素增加；六是水稻生產(chǎn)中化肥、農(nóng)藥和灌溉水等用量較高且利用率低，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)面臨污染的風(fēng)險(xiǎn)依然較大。以上水稻種植出現(xiàn)的新問題和新挑戰(zhàn)意味著我國(guó)水稻生產(chǎn)正面臨著重大轉(zhuǎn)型，需要進(jìn)一步調(diào)整稻作生產(chǎn)政策，創(chuàng)新栽培技術(shù)，以確保稻作的可持續(xù)發(fā)展和水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定。為此，筆者從我國(guó)水稻栽培方式的演變、主要栽培模式、優(yōu)缺點(diǎn)、產(chǎn)量差異的因素等方面進(jìn)行總結(jié)，并對(duì)水稻栽培技術(shù)發(fā)展方向進(jìn)行了展望，以期為我國(guó)水稻栽培和稻作產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供一定理論借鑒。

1 水稻栽培方式演變

稻作文化是我國(guó)農(nóng)耕文化的重要組成部分，具有悠久的發(fā)展歷史。直播和移栽作為我國(guó)水稻兩大栽培技術(shù)體系，為我國(guó)稻作的可持續(xù)發(fā)展及水稻產(chǎn)量提高作出了重要貢獻(xiàn)。據(jù)史料記載，水稻直播是我國(guó)最早的栽培方式，距今已有上千年的歷史[5]。在原始農(nóng)業(yè)時(shí)期，水稻栽培均沒有整田育秧、育苗移栽等環(huán)節(jié)，最多僅進(jìn)行補(bǔ)苗[6]。水稻育苗移栽萌芽于漢朝，隨著育苗移栽技術(shù)的不斷改進(jìn)，其具有的節(jié)省稻種等優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)；至宋元時(shí)期，水稻栽培基本采用育苗移栽，且育苗移栽技術(shù)更加成熟[7]，加上從事稻作生產(chǎn)的勞動(dòng)力相對(duì)充足，水稻直播栽培技術(shù)處于低谷期。至20 世紀(jì)末，受我國(guó)經(jīng)濟(jì)政策調(diào)整、農(nóng)村勞動(dòng)力向城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移、化學(xué)除草藥劑產(chǎn)能增加等因素影響，水稻直播再次迎來(lái)發(fā)展高潮。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國(guó)水稻直播面積占總面積的15%以上[8]，其中湖南常德和益陽(yáng)水稻直播面積比例曾達(dá)到70%[9]，安徽水稻直播面積比例超過(guò)20%[10]，浙江、江蘇等省份也達(dá)到30%左右[11-12]，北方諸省的水稻旱直播面積比例甚至高達(dá)50%。然而，政府主管部門基于對(duì)糧食安全的考慮，出臺(tái)了水稻育苗移栽獎(jiǎng)勵(lì)政策，合理引導(dǎo)在大田生產(chǎn)中開展水稻育苗移栽。近些年，隨著我國(guó)水稻種植機(jī)械化水平的提高，水稻機(jī)械移栽成為政府主推的一項(xiàng)栽培技術(shù)，同時(shí)毯苗和缽苗等適宜機(jī)插秧苗的培育，以及機(jī)插高產(chǎn)栽培配套技術(shù)的優(yōu)化，促進(jìn)了水稻機(jī)插秧的快速推廣[13]。

水稻栽培技術(shù)歷經(jīng)上千年的發(fā)展與演變，逐步形成了多種栽培模式，其中直播由撒直播向旱直播、機(jī)械直播等栽培方式轉(zhuǎn)變，人工移栽向輕簡(jiǎn)化、高效化的人工拋秧、機(jī)械移栽等栽培方式轉(zhuǎn)變。

1.1 直播

1.1.1 傳統(tǒng)撒直播

傳統(tǒng)撒直播具體操作為:借助一定外力翻耕、整平稻田后，排干田間的水層，將水稻種子或破胸稻種直接撒在稻田里；播種后繼續(xù)保持田面無(wú)水層，并做好鳥、蟲等敵害管理；待水稻出苗至3 葉或4 葉1 心期，田間保持干濕交替狀態(tài)，以利于水稻根系和地上部生長(zhǎng)；隨后全田噴施除草劑，48 h 后，再灌水至不淹沒水稻心葉為宜，并追施適量的氮肥；待水稻進(jìn)入分蘗盛期和抽穗期可分別追施適量的復(fù)合肥料，并及時(shí)曬田控制分蘗；水稻齊穗后注重田間水分管理，預(yù)防水稻倒伏的發(fā)生[14]。水稻撒直播是最早應(yīng)用于水稻栽培的技術(shù)，有著幾千年的發(fā)展歷史，分布區(qū)域較廣，但其發(fā)展歷程卻一波三折。宋元時(shí)期以前，水稻栽培方式以撒直播為主；宋元時(shí)期以后，傳統(tǒng)撒直播逐漸被水稻移栽所替代，步入了發(fā)展的低迷期[6]；直至2010 年左右，水稻撒直播再次迎來(lái)快速發(fā)展期，但多是農(nóng)戶自發(fā)種植的行為[9]。

1.1.2 旱直播

水稻旱直播的操作方式為:在田間保持干旱管理的條件下整地，然后將稻種播入1～2 cm 的淺土層內(nèi)；播種完成后田間灌水，并保持穩(wěn)定的水層；待水稻種子發(fā)芽、生根后，排干田間水層，保持干濕交替的狀態(tài)，待秧苗長(zhǎng)至3 葉或4 葉1 心后田間可保持淺水層。旱稻栽培方式一般可分為旱種旱管和旱作栽培2 種方式。旱種旱管一般在水稻需水時(shí)才灌水，而旱作栽培是指苗期旱長(zhǎng)，后期水管。據(jù)《齊民要術(shù)》記載，干旱半干旱地區(qū)的水稻栽培多采用旱播栽培方式，隨后水稻旱直播在雨水充沛的地區(qū)也得到推廣[6]。20 世紀(jì)50 年代，采用旱直播栽培的區(qū)域主要分布在東北、西北、華北和西南等地區(qū)；20世紀(jì)70 年代，農(nóng)業(yè)部根據(jù)北方降雨情況，開始大力推廣水稻旱直播栽培技術(shù)；至80 年代中期，隨著旱稻品種改良、栽培管理技術(shù)完善以及機(jī)械化水平的提高，水稻旱直播面積不斷增加；20 世紀(jì)90 年代至今，由于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、水資源短缺、農(nóng)村勞動(dòng)力轉(zhuǎn)移等問題的出現(xiàn)，旱直播仍是一些地區(qū)采用的栽培方式，尤其在干旱半干旱地區(qū)應(yīng)用廣泛[4，11]。

至于幾種證明方法，課前都有準(zhǔn)備，但不都是自己想出來(lái)的，很多是以前的學(xué)生想出來(lái)的．課前設(shè)想只有思路3和思路4必講，尤其是思路4，用向量的方法解決問題是一種意識(shí)，教材中雖有所涉及，但不夠系統(tǒng)，需教師自己去總結(jié)．至于其它方法如果學(xué)生不提出來(lái)，可能略講或不講，一切取決于學(xué)生的需求．解題方法的呈現(xiàn)要有適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)，要有充分的理由，也就是說(shuō)要講理．

1.1.3 機(jī)械直播

長(zhǎng)期以來(lái)，我國(guó)水稻種植機(jī)械化一直是水稻生產(chǎn)最薄弱的環(huán)節(jié)，也是我國(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化研究的重點(diǎn)方向[15]。為提高水稻直播的機(jī)械化水平，尤其是解決傳統(tǒng)撒播種子無(wú)序、出苗不齊與不全、后期易倒伏等問題，相繼研發(fā)出了水肥一體直播、條直播、精量穴直播等水稻直播機(jī)械，并大規(guī)模應(yīng)用于水稻生產(chǎn)，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益[16]。水稻機(jī)械直播為在稻田整平無(wú)水層后，采用播種機(jī)械以一定行距或株距將水稻種子或破胸稻種播種在稻田里，播種的深度可以根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行調(diào)整。這種方式實(shí)現(xiàn)了水稻直播的機(jī)械化和輕簡(jiǎn)化，能夠提高水稻生產(chǎn)效率，具有省工、省時(shí)、省力、節(jié)本、增效等優(yōu)勢(shì)[17]。水稻機(jī)械直播可分為機(jī)械水直播和機(jī)械旱直播。其中機(jī)械水直播多應(yīng)用于我國(guó)南方稻作生產(chǎn)區(qū)，其主要特點(diǎn)是水稻播種以芽種條直播為主，將破胸稻種以適宜行距直接播在平整、無(wú)積水的濕潤(rùn)泥土表面。機(jī)械旱直播多應(yīng)用在北方稻作生產(chǎn)區(qū)，其主要特點(diǎn)是將小麥條播機(jī)進(jìn)行改裝，以適宜間距將稻種播種在整平無(wú)水的田里，多以條播方式為主[18]。

1.2 育苗移栽

1.2.1 人工移栽

水稻育苗移栽的種植方式最早采用人工移栽。人工移栽作為我國(guó)稻作文化重要組成部分，其技術(shù)發(fā)明也是我國(guó)勞動(dòng)人民智慧結(jié)晶的體現(xiàn)，雖歷經(jīng)千年但至今仍為稻農(nóng)所用。人工移栽水稻的操作方式為:選取適宜的稻田，撒施適量肥料后，借助外力將稻田整平，田面保持濕潤(rùn)無(wú)水，隨后將適量的芽種播種在育秧田，用掃把等工具將芽種掃入稀泥層里，并做好管水、防蟲、防病等工作。在移栽前7 d 秧田噴灑殺蟲、除菌藥劑，噴藥1 d 后加注2 cm 水層，并撒施適量尿素；隨后經(jīng)過(guò)人工拔秧、運(yùn)秧、移栽等環(huán)節(jié)，將秧苗以一定株行距和適宜的栽插深度移栽到田里。水稻人工移栽可分為人工插秧和人工拋秧，其中人工拋秧較插秧具有省時(shí)、省工、省力、節(jié)省成本等優(yōu)勢(shì)，已成為機(jī)械化水平低或丘陵地區(qū)的首選栽培方式。

人工拋秧是指秧田鋪上塑料秧盤，將稻種播種在秧盤里并覆蓋稀泥，進(jìn)而培育出根部帶營(yíng)養(yǎng)土塊的秧苗；在移栽時(shí)，利用帶土秧苗的自重力，采取人工方式將秧苗拋至大田的一種栽培方式[6]。我國(guó)水稻拋秧是借鑒日本的一種栽培技術(shù)發(fā)展而來(lái)。20 世紀(jì)70 年代末至80 年代初期，隨著我國(guó)與日本外交關(guān)系全面正?；?，農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的交流得到進(jìn)一步深入，我國(guó)農(nóng)業(yè)專家借鑒日本的紙筒育苗和塑料秧盤育苗的拋秧技術(shù)，將拋秧栽培技術(shù)在我國(guó)稻作生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用推廣[19]。20 世紀(jì)90 年代，眾多學(xué)者對(duì)拋秧栽培中育秧、拋秧角度、拋秧密度等配套技術(shù)開展研究，水稻拋秧栽培技術(shù)發(fā)展得更加成熟與完善，開始大面積應(yīng)用于稻作生產(chǎn)中。水稻拋秧栽培技術(shù)促進(jìn)了我國(guó)稻作的發(fā)展，尤其是釋放了更多勞動(dòng)力參與經(jīng)濟(jì)建設(shè)，不僅穩(wěn)定了水稻產(chǎn)量，而且促進(jìn)了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

1.2.2 機(jī)械移栽

水稻機(jī)械移栽方式是指整田育秧后，通過(guò)采取合理措施培育適合機(jī)械移栽的秧苗，再借助外力將秧苗運(yùn)至插秧機(jī)械上，將秧苗按一定規(guī)格借助插秧機(jī)移栽到大田，隨后做好追肥、管水、控草、防蟲害等田間管理，從而實(shí)現(xiàn)水稻栽培機(jī)械化的一種栽培方式。主要包括培育適合機(jī)械栽插要求的秧苗、拔秧及轉(zhuǎn)運(yùn)秧苗、插秧機(jī)的操作、日常田間管理、農(nóng)藝配套措施等[18]。我國(guó)水稻機(jī)械移栽技術(shù)起步較晚。20 世紀(jì)60 年代初期，我國(guó)成功研制出人力和機(jī)動(dòng)兩種插秧機(jī)，但當(dāng)時(shí)研制的插秧機(jī)并沒有應(yīng)用于生產(chǎn)實(shí)踐。70年代末期，水稻機(jī)械移栽開始應(yīng)用于大田生產(chǎn)，而此時(shí)的機(jī)械移栽面積僅占水稻種植總面積的1.1%，并且機(jī)械移栽前需要清理大齡秧苗的根系，致使移栽前耗工多，浪費(fèi)時(shí)間，且機(jī)插秧對(duì)秧苗傷害較大，返青慢，效果差[20]。隨后在借鑒日本、歐美等國(guó)家插秧機(jī)械、育秧技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國(guó)稻作生產(chǎn)區(qū)域的實(shí)際情況，研發(fā)出了多種多功能插秧機(jī)，并大規(guī)模應(yīng)用于水稻生產(chǎn)[21]。水稻機(jī)插秧可分為濕潤(rùn)秧田機(jī)插育秧和旱育機(jī)插秧，其中應(yīng)用于土壤黏重地區(qū)的是濕潤(rùn)秧田機(jī)插育秧，旱育機(jī)插秧多應(yīng)用于土壤肥沃的沙壤或中壤土地區(qū)[22]。

1.3 再生稻栽培技術(shù)

我國(guó)再生稻栽培具有悠久的歷史，西晉時(shí)期的史料就曾記載了適宜再生稻栽培的品種為蓋下白。明清時(shí)期，史書上也有關(guān)于再生稻栽培技術(shù)的記載[23]。但是關(guān)于再生稻的相關(guān)研究卻甚少。20 世紀(jì)80 年代至今，我國(guó)再生稻相關(guān)理論研究逐步系統(tǒng)化。例如眾多學(xué)者從頭季水稻品種篩選、高產(chǎn)栽培管理措施、再生稻留樁高度、追肥時(shí)間及用量、水分管理、產(chǎn)量形成等方面都開展了一系列研究[24-28]。再生稻是指頭季水稻收獲前15 d 稻田保持淺水層，全田撒施適量尿素，水稻收獲時(shí)預(yù)留25～40 cm 的稻樁，收貨后稻田再次保持淺水層后撒施適量肥料，以促進(jìn)稻茬的腋芽快速萌發(fā)；發(fā)芽的腋芽可稱為再生蘗，再生莖蘗經(jīng)過(guò)一段時(shí)間生長(zhǎng)后進(jìn)入孕穗、抽穗、開花、授粉、灌漿等階段，從而再收獲一季水稻的栽培模式[29]。再生稻栽培技術(shù)先后于2009—2010年和2015—2018 年被農(nóng)業(yè)農(nóng)村部列為水稻栽培的主推技術(shù)，在四川、湖北、湖南、福建等省份得到大規(guī)模應(yīng)用。

2 水稻主要栽培方式的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

2.1 直播栽培的優(yōu)缺點(diǎn)

直播是一項(xiàng)能省去諸多繁瑣栽培環(huán)節(jié)的栽培方式，節(jié)省秧田、成本、人力，且能增加經(jīng)濟(jì)效益。水稻直播可緩解育苗移栽下勞動(dòng)力緊缺的問題，能夠減少外出務(wù)工人員臨時(shí)返鄉(xiāng)時(shí)間，可進(jìn)一步釋放勞動(dòng)力。對(duì)于溫光資源充足的地區(qū)，采用機(jī)械直播，可大幅提高生產(chǎn)效率，并且穩(wěn)定水稻產(chǎn)量，實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)的機(jī)械化和輕簡(jiǎn)化[9，31]。

2.2 育苗移栽的優(yōu)缺點(diǎn)

水稻育苗移栽可分為人工插秧、機(jī)械插秧和人工拋秧。三者均有整理秧田、播種育秧、拔秧運(yùn)秧、移栽等環(huán)節(jié)，所不同的是機(jī)械插秧對(duì)秧齡、秧苗素質(zhì)等要求較高。水稻育苗移栽的優(yōu)勢(shì):一是節(jié)省稻種，有利于培育壯秧，秧苗素質(zhì)好，根多苗壯，抗逆性、抗病性增強(qiáng)；并且旱育秧還可節(jié)約水資源，緩解水資源匱乏。二是可降低外界不良因素的影響，尤其是高溫或低溫對(duì)芽種的影響。三是移栽水稻有著適宜的株距和行距，群體具有更好的通風(fēng)透光條件，可促進(jìn)水稻形成粗壯的莖稈，降低發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)。四是雙季稻采用移栽方式可縮短生育期，獲得更多的溫光資源，避免水稻開花授粉期間遇到寒露風(fēng)，利于水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。五是機(jī)械插秧和人工拋秧均能提高水稻生產(chǎn)效率，節(jié)省成本，降低生產(chǎn)的勞動(dòng)強(qiáng)度[35-36]。

水稻移栽的缺點(diǎn):一是育苗移栽需要秧田，秧田整理、播種、拔秧、運(yùn)秧等環(huán)節(jié)均需人工操作，需耗費(fèi)較多的時(shí)間和成本，尤其是旱育秧對(duì)秧田質(zhì)量要求高，土壤肥力不夠時(shí)難以培育旺苗及壯苗。二是拋秧對(duì)秧苗根系質(zhì)量、拋栽技術(shù)要求高；機(jī)插秧對(duì)秧齡、秧苗素質(zhì)等要求較高，不適宜的秧苗可導(dǎo)致插秧機(jī)卡殼或漏秧等問題。三是缺少規(guī)模化、工廠化育秧設(shè)施，一般是農(nóng)戶根據(jù)需要自主育秧，常出現(xiàn)秧苗不足或過(guò)剩，并且難以大規(guī)模培育壯秧。四是插秧機(jī)械質(zhì)量參差不齊，且插秧機(jī)研發(fā)較為滯后，適宜丘陵或山區(qū)配套的小型插秧機(jī)少。五是拋秧沒有形成系統(tǒng)的、完備的科學(xué)配套技術(shù)體系，不同地區(qū)、不同水稻品種的拋秧栽培技術(shù)指標(biāo)沒有統(tǒng)一量化[6，21]。因此，仍需加強(qiáng)適宜機(jī)械移栽秧苗的培育、拋秧配套技術(shù)體系的構(gòu)建、適應(yīng)不同稻作區(qū)需求的插秧機(jī)研發(fā)等工作，因地制宜地開發(fā)農(nóng)機(jī)與農(nóng)藝配套的栽培措施，從而使水稻獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。

2.3 再生稻的優(yōu)缺點(diǎn)

再生稻可種植一季，收獲兩季，成為“一季有余、兩季不足”和一季稻主產(chǎn)區(qū)水稻增收的又一重要渠道。再生稻栽培方式的優(yōu)勢(shì):一是再生季水稻直接利用頭季水稻腋芽萌發(fā)形成，省去播種、移栽等工序，具有省工、省時(shí)、省力和節(jié)本等特點(diǎn)。二是再生稻可利用頭季水稻的源、庫(kù)、流，降低化肥的用量，并省去除草、控蟲等環(huán)節(jié)，可大幅減少農(nóng)藥用量，利于水稻綠色生產(chǎn)。三是可充分利用南方部分區(qū)域溫、光、土地等資源，實(shí)現(xiàn)“一種兩收”，增加糧食生產(chǎn)渠道[25-27]。

再生稻栽培方式的缺點(diǎn):一是適宜再生稻栽培的品種較少，且頭季稻在開花灌漿期間易遭受高溫影響，導(dǎo)致籽粒灌漿不足、米質(zhì)差等問題。二是適宜頭季稻收割的機(jī)械少，現(xiàn)有的收割機(jī)械會(huì)導(dǎo)致稻樁遭受嚴(yán)重碾壓，降低再生稻基本苗數(shù)。三是頭季稻栽培時(shí)間要求相對(duì)嚴(yán)格，栽培過(guò)早腋芽萌發(fā)易遭受高溫危害，過(guò)晚則再生季水稻開花授粉易遭遇寒露風(fēng)。四是腋芽萌發(fā)對(duì)水溫較為敏感，水溫過(guò)高可煮死腋芽。這就要求大規(guī)模生產(chǎn)的稻田頭季水稻整田一定要平，且收割時(shí)土壤濕度合理[28]。因此，不同稻作生產(chǎn)區(qū)要合理采用再生稻栽培技術(shù)，尤其是雙季稻主產(chǎn)區(qū)盡量不采用，以確保水稻總產(chǎn)的穩(wěn)定。

3 不同栽培方式的產(chǎn)量及其影響因素

3.1 不同栽培方式對(duì)水稻產(chǎn)量的影響

眾多學(xué)者對(duì)不同栽培方式下水稻的產(chǎn)量進(jìn)行了比較分析(表1)。機(jī)械插秧、人工插秧和人工拋秧等移栽方式的水稻產(chǎn)量高于條直播[36-37，41]，機(jī)械插秧又高于人工拋秧和人工插秧[40]；機(jī)擺秧和機(jī)插秧的水稻產(chǎn)量高于機(jī)拋秧[39]；機(jī)械條直播的產(chǎn)量又高于人工撒播[36]。但是張?jiān)榔降萚42]研究發(fā)現(xiàn)，人工點(diǎn)直播的一季晚稻產(chǎn)量高于育苗移栽?？傮w來(lái)看，在相同品種和田間管理?xiàng)l件下，育苗移栽的水稻產(chǎn)量高于水稻直播；但在適宜的溫光等資源條件下，進(jìn)行精細(xì)管理的水稻直播產(chǎn)量也能高于移栽水稻。解振興等[38]研究頭季水稻和再生稻的產(chǎn)量發(fā)現(xiàn)，再生季的水稻平均產(chǎn)量約為頭季稻產(chǎn)量的53.12%。

表1 不同栽培方式的水稻產(chǎn)量表現(xiàn)Table 1 Performance of rice yield under different cultivation methods

3.2 不同栽培方式下影響產(chǎn)量形成的因素

由表1 可知，在水稻品種、基本苗數(shù)、水肥用量、田間管理等措施保持一致時(shí)，不同栽培方式下水稻產(chǎn)量會(huì)存在差異。多數(shù)學(xué)者認(rèn)為育苗移栽的水稻產(chǎn)量高于直播。一是水稻直播后種子處于雜亂無(wú)序狀態(tài)，出苗易受外界環(huán)境因素影響，常導(dǎo)致出苗不足，影響大田基本苗數(shù)；而直播過(guò)密會(huì)導(dǎo)致個(gè)體的生長(zhǎng)空間小，可利用的生長(zhǎng)空間和資源減少，不利于其生長(zhǎng)發(fā)育，水稻生育后期的抽穗和灌漿均受到限制，降低水稻每穗穎花數(shù)和千粒質(zhì)量；同時(shí)直播稻生育期明顯縮短，可利用的溫光資源減少，加上生長(zhǎng)后期的群體蔭蔽作用增強(qiáng)，使得水稻后期群體結(jié)構(gòu)更加不合理，群體光合能力減弱，個(gè)體積累的生物量降低，尤其是抽穗后的干物質(zhì)積累減少，致使水稻粒數(shù)減少及籽粒灌漿不足，限制了水稻產(chǎn)量的提高[43-45]。二是稻種直接播種在土壤表面，表層土壤松散，易于種子扎根，但也導(dǎo)致根系多分布在土壤表層。如若生育后期遭遇強(qiáng)對(duì)流、暴雨等不利氣象狀況，水稻易發(fā)生倒伏，造成嚴(yán)重減產(chǎn)。并且直播稻在生育后期群體葉片和莖稈相互遮擋，通風(fēng)透光能力減弱，致使莖稈下部病害增多，影響水稻群體的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和光合能力，造成抽穗后籽粒灌漿不足，嚴(yán)重制約水稻產(chǎn)量潛力的發(fā)揮[36，46]。三是由于直播水稻前期田間干濕交替，秧苗覆蓋度低，十分利于雜草的萌發(fā)和生長(zhǎng)。雜草出土早、數(shù)量大、種類多，并且抗藥性及耐藥性增強(qiáng)，而雜草防控不合理將致使田間出現(xiàn)草害。雜草與水稻爭(zhēng)奪光照、養(yǎng)分和生長(zhǎng)空間，是阻礙水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵因子之一[47-49]。

也有部分學(xué)者認(rèn)為，水稻直播的產(chǎn)量要高于育苗移栽。一是直播稻播種后省去拔秧、插秧等環(huán)節(jié)，避免破壞秧苗根系形態(tài)結(jié)構(gòu)，水稻根系能夠吸收更多養(yǎng)分及合成更多的有機(jī)物質(zhì)并向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)，促進(jìn)水稻地上部生長(zhǎng)發(fā)育。二是省去了水稻返青所需時(shí)間，水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期提前、變短，全生育期縮短。尤其是直播晚稻可利用更多的溫光資源，利于降低株高，增加葉面積指數(shù)，增強(qiáng)葉片光合能力，促進(jìn)干物質(zhì)積累[42]，水稻有效穗數(shù)增加，為水稻奪取高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)[44]。三是直播稻的生育進(jìn)程加快，水稻分蘗早發(fā)，分蘗節(jié)位降低，利于水稻有效穗數(shù)增加[50]。并且合理曬田控制分蘗及適宜的水肥管理等措施可提高水稻光合葉面積指數(shù)，促進(jìn)水稻地上部干物質(zhì)積累，為水稻產(chǎn)量形成奠定基礎(chǔ)[51-52]。

不同研究結(jié)論不一的主要原因，在于諸多內(nèi)在和外在因素均可影響水稻產(chǎn)量的形成。水稻品種、土壤肥力水平、肥料、農(nóng)藥和灌溉用水量、氣候環(huán)境因子、不同耕作栽培制度等均可影響水稻產(chǎn)量。因此，不同稻作生產(chǎn)區(qū)應(yīng)根據(jù)本地區(qū)地形地貌、氣候環(huán)境、適應(yīng)性水稻品種、土壤肥力等選擇適宜的栽培方式，并開展合理的水分、肥料、農(nóng)藥等日常管理，進(jìn)而為水稻獲得高產(chǎn)奠定基礎(chǔ)。

4 水稻栽培技術(shù)發(fā)展方向

4.1 注重農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)配套，實(shí)現(xiàn)稻作生產(chǎn)機(jī)械化

最大程度實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的結(jié)合一直是我國(guó)水稻生產(chǎn)機(jī)械化的不懈追求。但是我國(guó)稻作分布區(qū)域廣、氣候環(huán)境和生產(chǎn)條件差別較大，不易形成規(guī)模較大的、單一的水稻品種種植地帶。加之稻作生產(chǎn)復(fù)種指數(shù)高及生產(chǎn)季節(jié)矛盾較為突出，以及丘陵和山區(qū)地帶較多，使得水稻生產(chǎn)全程機(jī)械化仍存在諸多瓶頸問題[53]。我國(guó)傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)素有精耕細(xì)作的優(yōu)良傳統(tǒng)，但隨著勞動(dòng)力的轉(zhuǎn)移，稻作生產(chǎn)勞動(dòng)力短缺和生產(chǎn)成本的增加，以及人工種稻的生產(chǎn)效率低，實(shí)現(xiàn)水稻機(jī)械化和輕簡(jiǎn)化生產(chǎn)已勢(shì)在必行。筆者認(rèn)為應(yīng)從以下幾個(gè)方面入手:一是政府加大水稻機(jī)械生產(chǎn)的補(bǔ)助，并鼓勵(lì)科研部門和企業(yè)加大適宜生產(chǎn)機(jī)械的研發(fā)，政府牽頭組織農(nóng)機(jī)使用的培訓(xùn)會(huì)，讓農(nóng)戶從無(wú)機(jī)械可用到有機(jī)械可用并可獨(dú)自操作。二是農(nóng)戶成立機(jī)械合作社，提高機(jī)械操作水平及維修能力，以提高水稻種植、收獲等機(jī)械應(yīng)用程度，緩解雙季早稻收獲和晚稻種植機(jī)械應(yīng)用茬口的問題，提高生產(chǎn)機(jī)械化程度。三是針對(duì)丘陵或山區(qū)特有的地形地貌，加大適宜機(jī)械的研發(fā)力度。四是適當(dāng)創(chuàng)新栽培方式，最大程度實(shí)現(xiàn)農(nóng)藝與農(nóng)機(jī)的結(jié)合。

4.2 注重培育與改良水稻品種，創(chuàng)新水稻栽培技術(shù)

良種配良方是稻作生產(chǎn)中水稻獲得高產(chǎn)的重要保障，即優(yōu)良的水稻品種必須通過(guò)科學(xué)的栽培措施才能最大發(fā)揮其潛力。2017 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部頒布水稻品種的審定辦法，將水稻品種分為高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)、綠色優(yōu)質(zhì)和特殊類型3 類，為水稻品種改良與培育指明了方向。優(yōu)良的水稻品種可通過(guò)優(yōu)化栽培措施實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)。一是提高收獲指數(shù)，二是增加水稻干物質(zhì)產(chǎn)量。眾多研究表明，作物產(chǎn)量的增加主要依賴于生物產(chǎn)量的提高[54-55]。一般來(lái)說(shuō)，水稻大個(gè)體組成的群體生物產(chǎn)量較高，而由小個(gè)體組成的群體則收獲指數(shù)較高。實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中，能否通過(guò)增加直播或移栽水稻的種植密度來(lái)提高收獲指數(shù)，提高收獲指數(shù)后如何保持個(gè)體莖稈粗壯降低生育后期發(fā)生倒伏的風(fēng)險(xiǎn)等均需深入研究。另外，如何實(shí)現(xiàn)適當(dāng)擴(kuò)大作物葉面積指數(shù)、增加群體干物質(zhì)產(chǎn)量的同時(shí)提高收獲指數(shù)，協(xié)調(diào)和平衡作物個(gè)體與群體的生長(zhǎng)發(fā)育，仍需育種專家和栽培專家的協(xié)同攻關(guān)研究。

4.3 注重旺苗和壯苗培育，實(shí)現(xiàn)稻作工廠育苗

目前，旺苗、壯苗的培育是機(jī)械移栽最需要解決的瓶頸問題。秧苗較弱、太大等均不利于機(jī)械插秧，易造成漏秧、秧苗返青慢等問題，不利于水稻產(chǎn)量形成[56]。因此，科研部門應(yīng)加強(qiáng)對(duì)機(jī)插育秧的基礎(chǔ)研究。根據(jù)不同稻作區(qū)域的生態(tài)環(huán)境條件，選擇適宜的主栽品種，并從育苗方式、播期、播量、水肥管理、病害防治等方面開展基礎(chǔ)應(yīng)用研究，進(jìn)而培育出適宜機(jī)插的旺苗和壯苗。同時(shí)需對(duì)農(nóng)戶開展相關(guān)培訓(xùn)，最大程度推廣適宜的育秧技術(shù)。

對(duì)于稻作成片生產(chǎn)區(qū)或經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，可考慮開展工廠化基質(zhì)育苗。工廠化基質(zhì)育苗是利用現(xiàn)代先進(jìn)的農(nóng)業(yè)裝備進(jìn)行集約化、規(guī)?；淼纳a(chǎn)方式。即采用相應(yīng)的機(jī)械，讓水稻種子在適宜的溫度下經(jīng)過(guò)催芽、播種、避光催苗、溫室大棚育秧等環(huán)節(jié)，成批量培育適于機(jī)械插秧的標(biāo)準(zhǔn)化旺苗和壯苗。工廠化育苗是現(xiàn)代農(nóng)業(yè)工程與農(nóng)藝相結(jié)合的典范，也是一種集中統(tǒng)一管理的大規(guī)模水稻育秧方式，大力推動(dòng)其發(fā)展，有助于保護(hù)秧田耕層土壤，節(jié)本增效，將成為未來(lái)農(nóng)業(yè)規(guī)?；l(fā)展的必然趨勢(shì)。

4.4 注重合理施用肥料和農(nóng)藥，實(shí)現(xiàn)稻作綠色生產(chǎn)

長(zhǎng)期以來(lái)，作物生產(chǎn)中施用化肥與農(nóng)藥可提高作物產(chǎn)量，保障人類對(duì)糧食的基本需求[57]?；瘜W(xué)肥料和農(nóng)藥的發(fā)明與應(yīng)用很大程度上促進(jìn)了糧食生產(chǎn)，緩解了人口增長(zhǎng)與糧食需求的矛盾。但化學(xué)肥料和農(nóng)藥的不合理使用，也會(huì)帶來(lái)生態(tài)環(huán)境污染和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等問題。突出表現(xiàn)在土壤酸化、板結(jié)與重金屬積累、水體富營(yíng)養(yǎng)化、農(nóng)業(yè)面源污染加劇等方面[58]。水稻生產(chǎn)過(guò)程中，如何在保障水稻穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)化肥和農(nóng)藥用量減少，并且提高二者的利用率，成為發(fā)展現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)、建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好型農(nóng)業(yè)、保障農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全等迫切需要解決的問題[59]。2015 年，農(nóng)業(yè)農(nóng)村部提出了化肥和農(nóng)藥零增長(zhǎng)計(jì)劃，旨在保護(hù)農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)生產(chǎn)與生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展，降低農(nóng)業(yè)面源污染。因此，稻作生產(chǎn)中要注重有機(jī)肥與化肥配施，精準(zhǔn)與定量施肥相結(jié)合，并注重冬閑田種植綠肥，減少化肥投入，提高肥料利用率；注重采用綠色防控技術(shù)控制病蟲害，如培育抗病抗蟲水稻品種、放置誘蟲燈及放養(yǎng)赤眼蜂控制蟲害、放養(yǎng)適量的鴨子控草控蟲等。旨在從稻田生態(tài)系統(tǒng)和全水稻生產(chǎn)季的視角構(gòu)建防治體系，從各環(huán)節(jié)來(lái)控制害蟲種群的發(fā)展，最終達(dá)到在減少使用農(nóng)藥的條件下實(shí)現(xiàn)適度高產(chǎn)的目標(biāo)。

4.5 注重水稻種植與養(yǎng)殖結(jié)合，實(shí)現(xiàn)稻作提質(zhì)增效

水稻種植與養(yǎng)殖相結(jié)合作為我國(guó)傳統(tǒng)生態(tài)農(nóng)業(yè)經(jīng)典模式，不僅能夠提高稻田產(chǎn)出的經(jīng)濟(jì)效益，而且可為農(nóng)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展和鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略的實(shí)施提供巨大的潛力和機(jī)遇[60-61]。傳統(tǒng)稻鴨、稻魚共育模式已有上千年的歷史，但受水稻品種、養(yǎng)殖品種、種養(yǎng)技術(shù)等影響，種養(yǎng)規(guī)模較小且技術(shù)較為落后。直至20 世紀(jì)90 年代以后，我國(guó)稻鴨、稻魚共育逐步由傳統(tǒng)種養(yǎng)、規(guī)模小、養(yǎng)殖品種單一向種養(yǎng)專業(yè)化、規(guī)?；?、機(jī)械化和養(yǎng)殖產(chǎn)品多樣化發(fā)展，并取得了較好的社會(huì)、生態(tài)和經(jīng)濟(jì)效益。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部先后在2008—2009 年和2016—2018 年將稻鴨和稻田綜合種養(yǎng)技術(shù)作為水稻生產(chǎn)的主推技術(shù)。南京農(nóng)業(yè)大學(xué)卞新民、華南農(nóng)業(yè)大學(xué)章家恩、湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)黃璜、華中農(nóng)業(yè)大學(xué)曹湊貴、浙江大學(xué)陳欣等課題組先后對(duì)稻鴨、稻魚、稻蝦等種養(yǎng)模式做了大量基礎(chǔ)應(yīng)用研究，并且一致認(rèn)為可利用土壤和灌溉水等資源的優(yōu)勢(shì)開展稻田養(yǎng)殖，將水稻綠色種植和水產(chǎn)(禽)綠色養(yǎng)殖有機(jī)結(jié)合起來(lái)，進(jìn)而減少化肥和農(nóng)藥用量，降低農(nóng)業(yè)面源污染，生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的稻谷和水產(chǎn)(禽)等產(chǎn)品，在一定程度上解決食品安全等問題。因此，對(duì)于適宜開展稻田綜合種養(yǎng)的地區(qū)，在掌握種養(yǎng)技術(shù)后，可選擇適宜的水稻品種和養(yǎng)殖水產(chǎn)(禽)產(chǎn)品，適度開展種養(yǎng)結(jié)合生產(chǎn)；待充分掌握核心技術(shù)后，可適度擴(kuò)大養(yǎng)殖規(guī)模；同時(shí)需注重產(chǎn)品的深加工，以獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益。