李宙煒，陽 劍，時亞文，唐啟源

(湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，長沙410128)

我國作為世界上最大的產(chǎn)稻國， 產(chǎn)量占世界稻米總產(chǎn)的1/3。2009年我國水稻種植面積2 962.3萬公頃，占全國作物種植面積的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年代以來我國經(jīng)歷了兩次“綠色革命”，第一次是通過半矮稈基因的利用使我國水稻平均單產(chǎn)躍上300 kg的臺階，第二次革命是雜種優(yōu)勢的利用，單產(chǎn)又進(jìn)一步提高到接近400 kg的水平[2]。但近年來，受自然災(zāi)害及我國耕地面積的減少的影響，水稻總產(chǎn)量增長趨緩，人均糧食占有量呈下降趨勢，對國內(nèi)的糧食安全提出了嚴(yán)峻的考驗。

對于水稻產(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)及播期對水稻產(chǎn)量的影響

秧苗是水稻生長的起點，秧苗素質(zhì)的高低決定了水稻生長的好壞，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，對水稻產(chǎn)量的影響也不同。張國良等[5]通過 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]。

播期對水稻生育時期、穎花量、籽粒充實度、千粒重、結(jié)實率和產(chǎn)量等產(chǎn)生影響。隨著播期的推遲，結(jié)實粒數(shù)、千粒重會顯著降低，適當(dāng)早播有利于快發(fā)穩(wěn)長爭足穗[8]。這是因為推遲了播期，縮短了營養(yǎng)生長期，同時孕穗時間變短，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程。前人研究表明[11]，隨著移栽密度的降低，生長量前期減少，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]通過對超級雙季稻研究，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)實率和每穗粒數(shù)則相反。這說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的對比試驗，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。但如果行距過寬，株距過窄，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)。這是因為在適宜范圍內(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，主要是通過擴(kuò)大葉面積和提高葉片的葉綠素含量，增加光合效率來實現(xiàn)。在各種營養(yǎng)中，氮素對產(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，國內(nèi)外學(xué)者開展了大量的工作[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發(fā)育和產(chǎn)量形成的重要養(yǎng)分因子。近年來，我國氮肥使用量不斷增加，氮肥的大量施用并未帶來理論上的產(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，要同時實現(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。通過改善水稻品種對氮肥的敏感反應(yīng)，選擇氮素利用效率高的水稻品種，同時合理調(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]對水稻施用氮、磷、鉀肥料進(jìn)行田間試驗，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 氮肥施用時期對水稻產(chǎn)量的影響

在確定適宜施氮量的前提下，合理的施氮時期對水稻產(chǎn)量影響重大。一般把水稻施肥時期分為前期、中期和后期，即所謂的基糵肥、穗肥和粒肥。我國水稻生產(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?！笔┓史?。也有人認(rèn)為生育中期是水稻的關(guān)鍵時期，為了提高產(chǎn)量，盡量保證中期優(yōu)勢的發(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]等人通過氮肥運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，有利于促進(jìn)干物質(zhì)積累而提高產(chǎn)量和氮素吸收。國際水稻研究所的實地養(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)為穗肥不宜過高施用，穗肥過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，又是作物氮吸收過程中和土壤中氮轉(zhuǎn)運的關(guān)鍵因素。我國大量灌溉稻區(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。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，不同灌溉方式對水稻生長發(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]等人通過不同灌溉方式的對比研究，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，我國在氮肥的使用上相對比較盲目，強(qiáng)調(diào)施用量的增加，而忽略其利用效率及對環(huán)境的污染。有研究認(rèn)為，我國水稻的氮肥農(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)險的能力

近年來，我國雨水充足，尤其是長江中下游地區(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[36]。在這種特殊的氣候條件下，如果連續(xù)的降雨將導(dǎo)致病蟲害的高頻發(fā)生，這對水稻的生產(chǎn)極為不利，可能會帶來毀滅性的后果。因此，如何在水稻生產(chǎn)實踐中利用各種栽培手段來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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