鐘旭華，潘俊峰，李康活，黃 慶，張 彬，李夢(mèng)興，劉彥卓

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510640）

水稻是廣東最大的糧食作物，2 018年水稻播種面積178.74萬(wàn)hm2，占全省糧食播種面積的83.1%［1］。優(yōu)良品種和先進(jìn)的耕作栽培技術(shù)，是提高水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的兩條基本途徑。廣東水稻耕作栽培研究歷史悠久，聲名遠(yuǎn)播。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建院60年來(lái)，水稻耕作栽培研究經(jīng)歷了3個(gè)階段：第一階段為群眾經(jīng)驗(yàn)總結(jié)與推廣階段，形成了著名的水稻高產(chǎn)栽培“潮汕經(jīng)驗(yàn)”，大幅提高了廣東水稻單產(chǎn)，對(duì)我國(guó)水稻栽培學(xué)科產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響；第二階段為規(guī)范化栽培技術(shù)研究階段，研發(fā)建立了水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程和水稻拋秧及配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了栽培技術(shù)由經(jīng)驗(yàn)栽培向數(shù)量化、指標(biāo)化栽培的轉(zhuǎn)變；第三階段為高產(chǎn)高效栽培技術(shù)研究階段，研發(fā)出水稻“三控”施肥技術(shù)、超級(jí)稻強(qiáng)化栽培技術(shù)和多熟高效農(nóng)作制模式及配套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了水稻產(chǎn)量和資源利用效率的協(xié)同提高。在耕作栽培理論方面，對(duì)廣東水稻種植區(qū)劃、水稻分蘗與幼穗發(fā)育、光溫反應(yīng)特性、高產(chǎn)栽培葉色變化、光能利用、抗倒伏機(jī)理等開(kāi)展了比較系統(tǒng)的研究，豐富了水稻耕作栽培科學(xué)理論。60年來(lái)，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻耕作栽培學(xué)科緊緊圍繞廣東水稻產(chǎn)業(yè)，開(kāi)展理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，取得了一系列重要成就，創(chuàng)造了巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，為廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全、增加農(nóng)民收入做出了重大貢獻(xiàn)。主要成就見(jiàn)表1。

1 水稻耕作栽培技術(shù)創(chuàng)新成果

1.1 調(diào)查總結(jié)農(nóng)民高產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，形成著名的“潮汕經(jīng)驗(yàn)”

新中國(guó)成立之初，廣東水稻栽培研究基礎(chǔ)薄弱，總結(jié)和推廣群眾高產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)成為提高產(chǎn)量的重要途徑。1950年代，以廣東省農(nóng)業(yè)試驗(yàn)場(chǎng)為主，華南農(nóng)學(xué)院及各地農(nóng)業(yè)部門參加，先后到潮汕平原、珠江三角洲、粵西鑒江平原、粵北山區(qū)等地進(jìn)行調(diào)查，總結(jié)群眾高產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，初步形成我國(guó)水稻栽培史上著名的“潮汕經(jīng)驗(yàn)”。1960—1970年代，潮汕經(jīng)驗(yàn)進(jìn)一步發(fā)展，并迅速在全省推廣。潮汕經(jīng)驗(yàn)的主要內(nèi)容包括：（1）疏播培育壯秧；（2）看苗施肥，頭重、尾輕、中補(bǔ)足；（3）水分管理上，深水回青，淺水分蘗，夠苗曬田，淺水抽穗，干濕灌漿。1965年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院與省科技圖片社合作編印了“潮汕水稻高產(chǎn)栽培經(jīng)驗(yàn)”彩色掛圖。潮汕經(jīng)驗(yàn)是在精耕細(xì)作條件下，奪取水稻高產(chǎn)的重要栽培方法。采用這一栽培方法，相繼創(chuàng)造了一批大面積高產(chǎn)記錄，并出現(xiàn)了21.1 hm2連片平均每667 m2產(chǎn)量504 kg（澄海）、69.1 hm2連片平均每667 m2產(chǎn)量483 kg（潮安）等高產(chǎn)典型。潮汕經(jīng)驗(yàn)與江蘇的“三黃三黑”高產(chǎn)栽培經(jīng)驗(yàn)，是我國(guó)當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的兩大水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)，對(duì)我國(guó)水稻栽培學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了重要而深遠(yuǎn)的影響。

表1 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建院60年來(lái)水稻耕作栽培研究主要成就Table 1 Major achievements of rice cultivation research of Guangdong Academy of Agricultural Sciences in the past 60 years

1.2 水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程

自1982年起，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所與廣州市農(nóng)業(yè)局等單位協(xié)作，開(kāi)展水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程研究。該規(guī)程以每667 m2產(chǎn)量500 kg為目標(biāo)，將多年研究成果配套成綜合性高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)規(guī)范化栽培技術(shù)程序。明確了中遲熟品種高產(chǎn)栽培“三青二赤”的葉色變化生育模式，即分蘗盛期、幼穗發(fā)育二期末至六期和齊穗期顯“青”，幼穗第一苞分化前后和孕穗中期顯“赤”。采取“低群體、高成穗、爭(zhēng)大穗”的高產(chǎn)技術(shù)路線，以移植期、回青期、始蘗期、夠苗期、幼穗發(fā)育一至五期、劍葉全出后6 d或齊穗期為栽培關(guān)鍵時(shí)期。該規(guī)程包括與目標(biāo)產(chǎn)量相一致的數(shù)量化生育指標(biāo)、綜合性規(guī)范化控制技術(shù)和保障技術(shù)措施實(shí)施的簡(jiǎn)易診斷方法3個(gè)部分［2-4］。實(shí)施過(guò)程簡(jiǎn)便，在選用中遲熟品種、合理安排栽培時(shí)期、培育適齡壯秧、“低群體”栽培的基礎(chǔ)上，前期根據(jù)土壤肥力與目標(biāo)產(chǎn)量定量施肥（包括基肥、回青肥、始蘗肥）；中后期根據(jù)生長(zhǎng)狀況診斷施肥。采用一把米尺和一張水稻葉色比色卡（圖1），在田間調(diào)查出株高≥科高70%的莖數(shù)和葉色數(shù)值后，直接查表確定施氮量。應(yīng)用該技術(shù)，一般每667 m2增產(chǎn)稻谷40～100 kg，成為1990年代廣東水稻高產(chǎn)栽培的主要技術(shù)，也為廣東水稻高產(chǎn)栽培的標(biāo)準(zhǔn)化、指標(biāo)化研究奠定了基礎(chǔ)。該成果獲1990年廣東省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)和1991年國(guó)家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。

1.3 水稻拋秧及其配套技術(shù)

圖1 水稻葉片比色卡Fig. 1 Leaf color chart of rice

傳統(tǒng)的移栽稻以手插秧為主，勞動(dòng)強(qiáng)度大，勞動(dòng)成本高。隨著改革開(kāi)放和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，農(nóng)村勞動(dòng)力大量向城市轉(zhuǎn)移，迫切需要水稻輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)。水稻拋秧是用預(yù)制的紙筒或塑料盤裝載營(yíng)養(yǎng)土育秧，利用營(yíng)養(yǎng)土塊的重力作用，把育成的秧苗拋栽到大田的一種新的種稻方式［5］。1985年廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院從日本引進(jìn)水稻紙筒拋秧技術(shù)，研究了拋秧水稻生育特點(diǎn)和拋秧技術(shù)的可行性。1992年起，在國(guó)內(nèi)水稻塑盤育苗拋秧技術(shù)的基礎(chǔ)上，吸收廣東水稻紙筒育苗拋秧經(jīng)驗(yàn)，以重點(diǎn)突破拋秧高產(chǎn)栽培技術(shù)為主攻方向，進(jìn)行了塑盤拋秧栽培的生育特性、增產(chǎn)潛力和栽培技術(shù)對(duì)策等研究，改進(jìn)了拋秧栽培肥水管理調(diào)控策略，綜合配套出適合多種類型地區(qū)應(yīng)用的拋秧稻規(guī)范化高產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程［6-8］。其技術(shù)要點(diǎn)包括：（1）培育相互易于分散的足量適齡秧苗。每667 m2大田用502孔塑料軟盤40～42個(gè)，每667 m2用種量常規(guī)稻2 kg、雜交稻1.2 kg，播種時(shí)塑盤孔與孔之間泥漿要刮清，育秧全過(guò)程以半旱式水分管理為主。（2）適齡拋植。早造拋植葉齡4～5片、晚造葉齡3～4片。（3）拋?zhàn)銙亜蚧久?。瘦田?67 m2拋2萬(wàn)～2.2萬(wàn)穴、中等田1.8萬(wàn)～1.9萬(wàn)穴、肥田1.6萬(wàn)～1.7萬(wàn)穴，均勻拋植。（4）合理施肥，提高肥料利用率。（5）水分管理。淺水拋秧、薄水促蘗、苗數(shù)達(dá)到計(jì)劃穗數(shù)的80%時(shí)露曬田、中后期干干濕濕，不過(guò)早斷水。拋秧改變了“臉朝黃土背朝天，彎腰屈背種稻田”的幾千年傳統(tǒng)種稻方式，是水稻栽培技術(shù)上的一項(xiàng)重大改革，具有省工高效增產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，深受農(nóng)戶歡迎。2000年應(yīng)用面積占全省水稻播種面積的63%。目前拋秧仍然是廣東移栽稻的主要種植方式之一?！八緬佈砑捌渑涮准夹g(shù)”獲1997年廣東省科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。

繼水稻拋秧技術(shù)之后，又將拋秧技術(shù)與免耕技術(shù)結(jié)合起來(lái)，1996年率先開(kāi)展水稻免耕拋秧栽培試驗(yàn)并取得成功［9］，先后對(duì)免耕拋秧栽培的雜草防除、稻田條件、品種選用、土壤理化性狀的變化、免耕稻的生育特性以及除草劑的殘留等方面進(jìn)行了研究，并配套了相應(yīng)的栽培技術(shù)措施。該技術(shù)被列入農(nóng)業(yè)部主推技術(shù)，除了在廣東應(yīng)用外，還輻射到廣西、海南、江西和湖南等?。ㄗ灾螀^(qū)），取得顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。

1.4 水稻“三控”施肥技術(shù)

進(jìn)入21世紀(jì)，我國(guó)水稻生產(chǎn)中化肥農(nóng)藥過(guò)量施用、肥料利用率低、環(huán)境污染等問(wèn)題日益突出。從2001年起，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所與國(guó)際水稻研究所（IRRI）合作，開(kāi)展了水稻高效施肥及其配套技術(shù)的研究，研發(fā)出以控肥、控苗、控病蟲（簡(jiǎn)稱“三控”）為主要內(nèi)容的高效安全施肥及配套技術(shù)體系［10-11］，2007年通過(guò)廣東省科技成果鑒定，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。該技術(shù)通過(guò)控制總施氮量和基蘗肥施氮量，提高氮肥利用率，減少環(huán)境污染；通過(guò)控制無(wú)效分蘗和最高苗數(shù)，提高成穗率和群體質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；通過(guò)優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，增加群體通透性，控制病蟲害和倒伏的發(fā)生，減少農(nóng)藥用量，提高產(chǎn)量穩(wěn)定性。該技術(shù)的最大特點(diǎn)是大幅削減分蘗肥用量，增加穗肥用量，在穩(wěn)定高產(chǎn)所需穗數(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)培育大穗奪取高產(chǎn)，同時(shí)提高氮肥利用率，減少病蟲害。在提高水稻抗倒性的策略上，有別于以往降低株高的傳統(tǒng)做法，改用前期控肥縮短基部節(jié)間的技術(shù)路線（圖2），在不降低甚至增加株高的情況下提高抗倒性，從而協(xié)調(diào)了高產(chǎn)與抗倒的矛盾。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，水稻“三控”施肥技術(shù)一般節(jié)省氮肥20%左右，增產(chǎn)10%左右，病蟲害和倒伏大幅減輕，穩(wěn)產(chǎn)性好，每667 m2增收節(jié)支180元左右。氮肥利用率提高10個(gè)百分點(diǎn)（相對(duì)提高30%），面源污染大幅減輕，紋枯病、稻飛虱和稻縱卷葉螟等主要病蟲害減少30%～50%，可少打農(nóng)藥1～3次。該技術(shù)操作簡(jiǎn)單，適應(yīng)性廣，先后入選農(nóng)業(yè)部主推技術(shù)、廣東省農(nóng)業(yè)主推技術(shù)、廣東省農(nóng)業(yè)面源污染治理重點(diǎn)推廣技術(shù)等。目前已在廣東各稻作區(qū)應(yīng)用多年，并輻射到江西、廣西、海南、浙江等多個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)），深受農(nóng)民歡迎，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)效益?！八救厥┓始夹g(shù)體系的建立與應(yīng)用”成果獲2012年廣東省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)。

圖2 應(yīng)用水稻“三控”施肥技術(shù)縮短基部節(jié)間長(zhǎng)度Fig. 2 Shorter basal internodes of rice under“three controls technology（TC）”in comparison to farmers’ practice（FP）

1.5 華南雙季超級(jí)稻強(qiáng)化栽培技術(shù)

我國(guó)人多地少，高產(chǎn)是永恒的主題，而培育和推廣超級(jí)稻是糧食增產(chǎn)的重要途徑。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所從2006年開(kāi)始華南雙季超級(jí)稻強(qiáng)化栽培技術(shù)研究。揭示了華南雙季超級(jí)稻高產(chǎn)的生物學(xué)特點(diǎn)為前期物質(zhì)生長(zhǎng)穩(wěn)定，中期個(gè)體生育質(zhì)量良好，后期干物質(zhì)積累大，形成了超級(jí)稻“前期早發(fā)夠苗、中期壯稈擴(kuò)庫(kù)、后期強(qiáng)根保源”的強(qiáng)化栽培技術(shù)體系。其技術(shù)要點(diǎn)是：根據(jù)超級(jí)稻品種株型好、穗大、粒多、抗性好和產(chǎn)量潛力大的種性特點(diǎn)和華南雙季稻區(qū)的氣候、土壤等條件，前期通過(guò)培育壯秧、移植適齡合理基本苗、確定合理施肥量并定期定量施用，薄水促分蘗，使超級(jí)稻按時(shí)夠苗；中期通過(guò)適時(shí)露曬田、控制無(wú)效分蘗、促使葉色退淡，根據(jù)葉色變化、禾苗生勢(shì)、天氣狀況巧施促花肥和?；ǚ薁?zhēng)大穗；后期通過(guò)補(bǔ)施壯粒肥，孕穗和揚(yáng)花期保持淺水層、灌漿期干濕交替的水分管理措施使土壤水氣協(xié)調(diào)，增強(qiáng)根系活力，從而提高結(jié)實(shí)率和千粒重；前、中、后期落實(shí)病蟲害綜合防治措施，最后實(shí)現(xiàn)超級(jí)稻穗大、粒多、結(jié)實(shí)率高和谷粒飽滿，達(dá)到高產(chǎn)高效的目的。該技術(shù)作為廣東水稻高產(chǎn)創(chuàng)建和超級(jí)稻推廣的主推技術(shù)在廣東推廣應(yīng)用，比傳統(tǒng)栽培技術(shù)每667 m2增產(chǎn)稻谷60多kg。以該技術(shù)為部分內(nèi)容參與申報(bào)的“超級(jí)稻高產(chǎn)栽培關(guān)鍵技術(shù)及區(qū)域化集成應(yīng)用”成果獲2014年國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)。

1.6 華南地區(qū)多熟高效農(nóng)作制模式及配套技術(shù)

廣東等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)自20世紀(jì)80年代以來(lái)，因調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，大力發(fā)展蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物，在有力地促進(jìn)農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟(jì)發(fā)展的同時(shí)，也伴隨著水稻等糧食播種面積的急劇下降。而長(zhǎng)期連作蔬菜田土壤生態(tài)環(huán)境惡化，帶來(lái)了糧食安全與稻田效益增長(zhǎng)不協(xié)調(diào)、菜田用地與養(yǎng)地不協(xié)調(diào)的矛盾。特別是廣東5—9月持續(xù)高溫、強(qiáng)光、多濕天氣不利于蔬菜生長(zhǎng)，夏閑田越來(lái)越多。為解決這一問(wèn)題，從2004年開(kāi)始，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所的耕作栽培專家，在科學(xué)分析和總結(jié)廣東歷史上耕作制度改革的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，率先提出廣東一季中晚稻配套的“菜-稻-菜”輪作高效耕作制模式，并聯(lián)合相關(guān)單位開(kāi)展探索研究和試驗(yàn)示范。采用“蔬菜-中晚稻-蔬菜”、“蔬菜-中晚稻-馬鈴薯”、“蔬菜-中晚稻-甜玉米”、“甜玉米-中晚稻-馬鈴薯”等模式，充分發(fā)揮氣候和自然資源優(yōu)勢(shì)［12］。該模式針對(duì)華南地區(qū)5—9月高溫、強(qiáng)光、多臺(tái)風(fēng)雨不適宜種植葉菜類的生育時(shí)段，在傳統(tǒng)模式“菜-夏閑-菜”中插種一季中晚稻，篩選出耐熱、抗倒伏的黃華占等水稻新品種，創(chuàng)立了旱直播、水直播和毯苗機(jī)插三套高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)省工栽培技術(shù)新模式，構(gòu)建了相應(yīng)的栽培技術(shù)體系。在廣東省多地的應(yīng)用表明，與傳統(tǒng)“菜-夏閑-菜”模式相比，該模式每667 m2增收稻谷348.0 kg，周年增加純效益1 380元，減少了夏閑菜田。以該技術(shù)為部分內(nèi)容參與申報(bào)的“多熟農(nóng)作制豐產(chǎn)增效關(guān)鍵技術(shù)與集成應(yīng)用”成果獲2019年神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

2 水稻耕作栽培理論創(chuàng)新成果

2.1 水稻分蘗與幼穗發(fā)育規(guī)律

1955—1956年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原糧食作物研究所與華南農(nóng)學(xué)院合作，開(kāi)展了水稻分蘗與幼穗發(fā)育研究。研究發(fā)現(xiàn)，在小科密植栽培條件下，水稻有效分蘗期短（早季為6～8 d，晚季8～12 d），莖數(shù)和穗數(shù)的組成以第一次分蘗為主，第一次分蘗穗在決定產(chǎn)量上起主要作用。分蘗的生育日數(shù)與穗大小有密切關(guān)系。從最低分蘗位至最高分蘗位間的節(jié)數(shù)稱為“分蘗節(jié)位范圍”，此范圍的大小受移植的苗齡、主莖葉數(shù)和伸長(zhǎng)節(jié)間數(shù)3個(gè)因子所左右。據(jù)此提出了早中耕、早追肥促進(jìn)分蘗早生快發(fā)的技術(shù)對(duì)策。在前人研究基礎(chǔ)上，將水稻幼穗發(fā)育過(guò)程劃分為第一苞分化期、第一次枝梗分化期、第二次枝梗和穎花原基分化期、雌雄蕊形成期、花粉母細(xì)胞形成期、花粉母細(xì)胞減數(shù)分裂期、花粉內(nèi)容物充實(shí)期和花粉發(fā)育完成期共8個(gè)時(shí)期，并確定了各個(gè)時(shí)期的鑒定方法。這一成果闡明了水稻穗數(shù)和粒數(shù)形成的基本規(guī)律，為水稻高產(chǎn)栽培中穗數(shù)和粒數(shù)的調(diào)控奠定了理論基礎(chǔ)。水稻幼穗發(fā)育時(shí)期的劃分方法，被我國(guó)廣大水稻科技工作者沿用至今。該成果對(duì)我國(guó)水稻科技產(chǎn)生了重大影響，獲1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

2.2 水稻葉色變化與高產(chǎn)栽培

1950年代末至1960年代初，廣東育成的矮稈品種相繼在生產(chǎn)上大面積推廣。為了充分發(fā)揮矮稈品種的豐產(chǎn)特性，達(dá)到良種良法穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原糧作所水稻栽培組在總結(jié)潮汕平原、鑒江流域等地區(qū)的群眾水稻高產(chǎn)栽培經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，開(kāi)展了水稻矮稈品種葉色變化與高產(chǎn)栽培理論研究，發(fā)現(xiàn)水稻矮稈品種的高產(chǎn)生理變化與各個(gè)時(shí)期的葉色變化是緊密相關(guān)的。在總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上，將葉色標(biāo)準(zhǔn)劃分為大烏、淺烏、綠青、淡青、綠豆青、青黃等6級(jí)，制作成水稻葉色比色卡，發(fā)行5萬(wàn)份以上，在生產(chǎn)上普及應(yīng)用。通過(guò)肥水的促控，使水稻前、中、后期葉色變化為“烏”、“赤（黃）”、“青”，可以實(shí)現(xiàn)水稻矮稈品種一般每667 m2產(chǎn)量400～500 kg。該成果不僅適應(yīng)于早稻，而且也適應(yīng)于晚稻，為發(fā)展廣東糧食生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用?！八景捚贩N葉色變化與高產(chǎn)栽培”成果獲1979年廣東省科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

2.3 廣東水稻區(qū)劃

1981—1984年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所主持，從廣東水稻生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，在對(duì)40個(gè)代表縣的124個(gè)區(qū)系統(tǒng)調(diào)查和統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，提出五點(diǎn)劃區(qū)原則，稻作區(qū)以水稻安全生育期的異同為主要依據(jù)，亞區(qū)以地貌和田類的異同為主要依據(jù)，將廣東分為粵北、中北、中南和瓊雷4個(gè)稻作區(qū)，以及西北單季稻、粵北雙季稻、韓江丘陵、東北江丘陵、西江丘陵、潮汕平原、東南沿海丘陵、珠江三角洲、西南沿海丘陵、鑒江丘陵、雷州臺(tái)地、瓊東北臺(tái)地、瓊中山地、瓊西北臺(tái)地和瓊南南繁等15個(gè)亞區(qū)。對(duì)廣東省各稻作區(qū)和亞區(qū)的生產(chǎn)條件、生產(chǎn)現(xiàn)狀及其存在問(wèn)題，提出以下建議：（1）提高低產(chǎn)、較低產(chǎn)區(qū)的單產(chǎn)，作為挖潛的重點(diǎn)；（2）協(xié)調(diào)肥料結(jié)構(gòu)，增施鉀肥和秸稈回田；（3）調(diào)整品種布局；（4）調(diào)整季節(jié)布局，選擇適宜的齊穗期及播植期；（5）穩(wěn)步發(fā)展稻田輪作，擴(kuò)大稻田冬種面積；（6）逐步推廣高效益、高效率的稻作技術(shù)；（7）繼續(xù)搞好水利，擴(kuò)大旱澇保收面積。該成果為廣東省因地制宜分區(qū)指導(dǎo)水稻生產(chǎn)提供了重要依據(jù)，得到政府部門和各方面的廣泛接受和應(yīng)用。廣東以該區(qū)劃為依據(jù)，重新調(diào)整了水稻品種區(qū)域化試驗(yàn)的設(shè)點(diǎn)布局和晚稻品種布局，決定對(duì)低產(chǎn)、較低產(chǎn)區(qū)增加投入以加速挖掘其增產(chǎn)潛力。該成果一直被政府部門采用，作為廣東省水稻品種布局和分區(qū)指導(dǎo)水稻生產(chǎn)的重要依據(jù)，對(duì)廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

2.4 中國(guó)水稻品種的光溫特性

1961—1964年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作為主要參加單位之一，參加了由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院等10個(gè)單位開(kāi)展的中國(guó)水稻品種對(duì)光溫條件反應(yīng)特性研究。該研究用生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)，研究了我國(guó)不同緯度、不同海拔和不同季節(jié)分布的秈、粳稻，早、中、遲熟品種和冬稻品種中，有代表性的品種157個(gè)（包括34個(gè)地區(qū)類型）在8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)（崖縣、廣州、昆明、長(zhǎng)沙、南京、天津、公主嶺、米泉）和2個(gè)附點(diǎn)（云南的元江、蒙自）的不同生態(tài)條件下的表現(xiàn)，分析它們的感光性、感溫性和高溫短日生育期，初步闡明了各地品種的光溫反應(yīng)特性的形成同當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了全國(guó)水稻品種的熟期性分類與氣候生態(tài)型的劃分，并聯(lián)系到各地區(qū)的生產(chǎn)情況，就引種、品種資源改造利用、耕作改制，以及品種南繁等問(wèn)題進(jìn)行了研究。該成果為水稻引種、南繁播期確定、新品種選育及雜交親本選擇等提供了理論依據(jù)，也為我國(guó)水稻品種生態(tài)研究奠定了基礎(chǔ)，該成果獲1978年全國(guó)科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

2.5 提高水稻光能利用率

1974—1975年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院根據(jù)廣東省氣象局1958—1974年太陽(yáng)輻射能的資料，結(jié)合廣東耕作改制和中稻生產(chǎn)實(shí)際，研究分析了廣州、汕頭、?？?、韶關(guān)各月各旬太陽(yáng)輻射能的分布、變異情況和分組出現(xiàn)的頻率，劃出四個(gè)地區(qū)太陽(yáng)能分布的共同性和差異性，從改革耕作制度、改進(jìn)栽培技術(shù)、合理調(diào)整作物布局、季節(jié)布局、選育優(yōu)良品種等方面，提出了提高太陽(yáng)能利用的方法和措施。

1974—1976年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原水稻生態(tài)室對(duì)早稻中熟品種的葉面積、葉片開(kāi)張角和太陽(yáng)能等因素和光能利用及產(chǎn)量的關(guān)系進(jìn)行了研究分析，并用“循環(huán)預(yù)報(bào)”的方法進(jìn)行檢驗(yàn)，證明水稻產(chǎn)量及其光能利用率與葉面積指數(shù)三期（幼穗分化期、齊穗期、齊穗后20 d）相加值在一定范圍內(nèi)成正相關(guān)［13］。每667 m2產(chǎn)量450 kg以上的水稻，齊穗期葉面積指數(shù)多在5以上。廣東每667 m2產(chǎn)量250 kg左右田塊，齊穗期葉面積指數(shù)只有3左右。在低產(chǎn)地區(qū)通過(guò)多施肥等措施增大葉面積指數(shù)值，可使產(chǎn)量提高。在肥水條件較好，葉面積指數(shù)較大的情況下，以葉片開(kāi)張角小的品種產(chǎn)量較高。據(jù)此提出廣東早稻中熟品種每667 m2產(chǎn)量450～500 kg的葉面積發(fā)展值及葉片開(kāi)張角的控制指標(biāo)，并指出可以運(yùn)用栽培、育種等手段去創(chuàng)造、控制和利用葉面積、葉片開(kāi)張角及太陽(yáng)能三大因素，使之達(dá)到一個(gè)適當(dāng)?shù)闹笜?biāo)，以充分發(fā)揮水稻的增產(chǎn)潛力。“水稻葉面積、開(kāi)張角與光能利用”成果獲1979年廣東省科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)。

3 近期重要研究進(jìn)展

3.1 水稻抗倒伏機(jī)理

倒伏是影響水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的重要限制因素。近10多年來(lái)，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所從植株形態(tài)、力學(xué)、生理和分子基礎(chǔ)等方面，對(duì)水稻抗倒伏機(jī)理進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，株高、重心高度、基部節(jié)間長(zhǎng)度和基部節(jié)間充實(shí)度等形態(tài)生理性狀，以及彎曲力矩、抗折力等力學(xué)性狀，是影響水稻莖稈抗倒伏能力的主要因素［14］。對(duì)正在伸長(zhǎng)的基部第一、第二節(jié)間進(jìn)行了全基因組表達(dá)芯片檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化施肥使基部節(jié)間的細(xì)胞壁松弛因子相關(guān)基因（膨脹素、木葡聚糖內(nèi)轉(zhuǎn)糖苷酶/水解酶等）明顯下調(diào)，而淀粉合成酶和木質(zhì)素合成相關(guān)基因明顯上調(diào)。切片觀察發(fā)現(xiàn)，基部第一、第二節(jié)間皮層與維管束組織中厚壁細(xì)胞明顯增多［15］。遮光試驗(yàn)［16］和人工氣候箱控光試驗(yàn)［17］都表明，水稻基部節(jié)間伸長(zhǎng)受到群體基部光強(qiáng)的顯著影響，提高群體基部光強(qiáng)，可縮短基部節(jié)間，提高抗倒伏能力。通過(guò)田間氮肥與密度試驗(yàn)，研究建立了水稻基部第二節(jié)間長(zhǎng)度（y）隨該節(jié)間伸長(zhǎng)期間的自然光強(qiáng)（L）和葉面積指數(shù)（LAI）而變化的定量關(guān)系：

式中，a、b、c為模型參數(shù)，k為群體消光系數(shù)?；抗?jié)間伸長(zhǎng)期間（拔節(jié)期）光照條件越好，群體葉面積越小，則基部節(jié)間越短，水稻抗倒伏能力越強(qiáng)［18］。研究結(jié)果對(duì)水稻抗倒高產(chǎn)栽培具有指導(dǎo)意義。

3.2 水稻低碳高產(chǎn)栽培關(guān)鍵技術(shù)

氣候變化是人類面臨的重大挑戰(zhàn)，而甲烷等溫室氣體是造成氣候變化的重要原因。水稻是最重要的糧食作物之一，而稻田也是重要的溫室氣體排放源。如何協(xié)調(diào)高產(chǎn)和溫室氣體減排的關(guān)系，對(duì)糧食安全和環(huán)境安全十分重要。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所于2011年起開(kāi)展稻田溫室氣體減排和低碳高產(chǎn)栽培技術(shù)研究，通過(guò)選用低碳排放品種、優(yōu)化施肥、干濕交替灌溉等技術(shù)措施的集成，形成了水稻低碳高產(chǎn)栽培技術(shù)［19-22］。與習(xí)慣栽培相比，該技術(shù)節(jié)省氮肥22.9%～25.0%，節(jié)水20%左右，減少溫室氣體排放31.4%，氮肥利用率提高10個(gè)百分點(diǎn)以上，稻谷產(chǎn)量提高12.1%～18.5%，每667 m2增收節(jié)支148.6～247.4元。該技術(shù)2017年入選國(guó)家發(fā)改委重點(diǎn)推廣節(jié)能低碳技術(shù)目錄［23］。

3.3 機(jī)插水稻育插秧關(guān)鍵技術(shù)與集成應(yīng)用

機(jī)插秧是廣東水稻生產(chǎn)機(jī)械化的短板。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所從2012年起，從適宜品種篩選、機(jī)插育秧、養(yǎng)分運(yùn)籌、蘗位生產(chǎn)力及高產(chǎn)群體形成等方面，開(kāi)展了機(jī)插水稻育插秧關(guān)鍵技術(shù)研究［24-26］。揭示了機(jī)插水稻適宜品種的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量形成特征，明確了機(jī)插水稻適宜的播種用量、插植秧齡、插植規(guī)格、不同蘗位生產(chǎn)力貢獻(xiàn)及其調(diào)控途徑，構(gòu)建了大田泥漿育秧和節(jié)約化育秧關(guān)鍵技術(shù)，配套集成了育壯秧、少植傷、早返青、促分蘗保穗數(shù)、成大穗的機(jī)插水稻豐產(chǎn)高效栽培技術(shù)。示范應(yīng)用表明，該技術(shù)減少化肥用量10%，降低用工成本約10%，產(chǎn)量提高8%以上。

3.4 水稻輕簡(jiǎn)高效栽培技術(shù)

種稻效益低和勞動(dòng)力短缺是當(dāng)前廣東水稻生產(chǎn)的突出問(wèn)題。為降低種稻成本（特別是用工成本），提高經(jīng)濟(jì)效益，近年來(lái)廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所開(kāi)展了水稻輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)研究，在直播稻和再生稻栽培方面取得了顯著進(jìn)展。

在直播稻栽培方面，2012年開(kāi)始開(kāi)展了菜田一季中晚稻旱直播栽培技術(shù)探索研究。該技術(shù)在前作蔬菜收獲后，盡快用拖拉機(jī)翻耕菜地，將已浸種催芽至露白的稻種均勻撒播于畦面上，開(kāi)動(dòng)噴灌設(shè)施將耕作層噴至濕透，然后噴施或撒施除草劑，利用自然降雨或噴灌達(dá)到田間濕潤(rùn)使稻種發(fā)芽，出苗后按常規(guī)管理。該技術(shù)具有省工、省力、節(jié)水、操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)，適宜于華南稻區(qū)的水稻與旱植經(jīng)濟(jì)作物輪作田或季節(jié)性缺水的稻田。2014年以來(lái)，開(kāi)展了適宜直播水稻品種篩選、播種量、水肥管理、雜草防控等方面研究。篩選出適宜早季直播種植的品種（組合）15WHZ、培雜泰豐和粵雜889，適宜晚季直播種植的品種（組合）聚兩優(yōu)751、天優(yōu)122和天優(yōu)華占，以及早、晚兼用的品種五優(yōu)308等。明確了直播高產(chǎn)品種具有總生物量大、收獲指數(shù)和氮素利用效率高的特征［27］。初步制定了直播稻高產(chǎn)高效栽培技術(shù)規(guī)程，在陽(yáng)江和廉江等地示范應(yīng)用，比習(xí)慣栽培法節(jié)肥21.8%～23.7%，減少灌溉2～3次，增產(chǎn)8.4%～18.4%。此外，還開(kāi)展了淹水直播、基于稻草種子膜的智能化精準(zhǔn)直播和無(wú)人機(jī)直播技術(shù)的研究探索。

在再生稻栽培方面，2008年廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所開(kāi)展了一季中晚稻-再生稻栽培技術(shù)探索研究，再生稻每667 m2產(chǎn)量200～300 kg，試驗(yàn)取得初步成效。2016年以來(lái)與梅州等地合作，開(kāi)展了機(jī)收再生稻栽培技術(shù)研究探索。篩選出黃華占、美香占2號(hào)、黃科香1號(hào)、隆兩優(yōu)華占等一批適宜做機(jī)收再生稻的品種。開(kāi)展了頭季稻和再生稻水分管理、優(yōu)化施肥等研究，再生稻每667 m2產(chǎn)量突破了 400 kg［28］。

4 啟示與展望

4.1 水稻耕作栽培學(xué)科發(fā)展的啟示

廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建院60年來(lái)，水稻耕作栽培學(xué)科得到了很大發(fā)展，取得了一系列重要的理論和技術(shù)成果，為廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全和增加農(nóng)民收入，做出了重大貢獻(xiàn)?？v觀水稻耕作栽培學(xué)科發(fā)展歷程，可以得到如下啟示：

4.1.1 面向需求，解決生產(chǎn)上的重大問(wèn)題 水稻耕作栽培是一個(gè)應(yīng)用性極強(qiáng)的學(xué)科。不同歷史時(shí)期所面對(duì)的生產(chǎn)問(wèn)題是不同的。在1980年代以前，主要是產(chǎn)量不高不穩(wěn)的問(wèn)題，如何提高產(chǎn)量是研究重點(diǎn)，“水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程”應(yīng)運(yùn)而生。到了1990年代，大量勞動(dòng)力進(jìn)城務(wù)工，農(nóng)村勞動(dòng)力短缺成為重要問(wèn)題，拋秧就是在這種形勢(shì)下研發(fā)的。到了21世紀(jì)，化肥農(nóng)藥污染成為突出問(wèn)題，研發(fā)減肥減藥的“三控”施肥技術(shù)成為重大需求。同時(shí)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，水稻等糧食播種面積急劇下降，長(zhǎng)期連作蔬菜田土壤生態(tài)環(huán)境惡化，研創(chuàng)出以一季中晚稻栽培技術(shù)為核心的夏閑田“菜—稻—菜”水旱輪作高效耕作制模式與技術(shù)也就順理成章了。

4.1.2 深入生產(chǎn)實(shí)際，從生產(chǎn)實(shí)際中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，總結(jié)提煉科學(xué)問(wèn)題 從生產(chǎn)問(wèn)題中提煉科學(xué)問(wèn)題，然后通過(guò)系統(tǒng)研究，找出解決問(wèn)題的方法和措施。如著名的潮汕經(jīng)驗(yàn)，針對(duì)如何高產(chǎn)這一迫切問(wèn)題，開(kāi)展連續(xù)數(shù)年的廣泛系統(tǒng)的調(diào)查研究，總結(jié)群眾經(jīng)驗(yàn)，并不斷總結(jié)提高，形成技術(shù)體系，對(duì)當(dāng)時(shí)廣東的水稻增產(chǎn)發(fā)揮了巨大作用。這一研究方法對(duì)我國(guó)水稻栽培學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響。

4.1.3 緊盯科技前沿，注意吸收國(guó)內(nèi)外最新研究成果 科技發(fā)展日新月異，要與時(shí)俱進(jìn)，緊盯科技前沿，充分吸收國(guó)內(nèi)外最新成果，提高效率，少走彎路。如拋秧技術(shù)，最早是從日本引進(jìn)紙筒育秧，經(jīng)過(guò)幾年的研究，證明了拋秧的可行性。但是，紙筒育秧也存在成本偏高等問(wèn)題，限制了其大面積推廣。后采用塑料軟盤育秧，并系統(tǒng)研究其配套技術(shù)，成本大幅下降，使該技術(shù)得以迅速推廣，至今仍是廣東水稻生產(chǎn)應(yīng)用的重要技術(shù)之一。

4.2 新時(shí)期廣東水稻耕作栽培研究展望

當(dāng)前，廣東水稻生產(chǎn)存在4個(gè)突出問(wèn)題：一是種稻成本高、效益低，嚴(yán)重影響了農(nóng)民的種糧積極性，有的地方甚至出現(xiàn)拋荒現(xiàn)象；二是勞動(dòng)力短缺，農(nóng)資、地租和用工成本上漲；三是機(jī)械化水平低，特別是機(jī)種（包括機(jī)插秧、機(jī)直播）水平低；四是生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化程度低，影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和品牌建設(shè)。針對(duì)這些產(chǎn)業(yè)問(wèn)題，廣東水稻耕作栽培研究要圍繞“兩型四化、轉(zhuǎn)型升級(jí)”（即資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、機(jī)械化、輕簡(jiǎn)化、標(biāo)準(zhǔn)化、高效化）的目標(biāo)，加強(qiáng)以下研究：（1）加強(qiáng)機(jī)械化配套栽培技術(shù)研究?！皺C(jī)器替人”是解決勞動(dòng)力短缺問(wèn)題、提高種稻效益的重要途徑。目前廣東水稻機(jī)耕、機(jī)收已基本實(shí)現(xiàn)機(jī)械化，但機(jī)種（特別是機(jī)插秧）水平仍然偏低，是全程機(jī)械化的短板。要從廣東水稻種植規(guī)模化水平不高、丘陵山區(qū)多等實(shí)際情況出發(fā)，研究切實(shí)可行的農(nóng)機(jī)農(nóng)藝融合技術(shù)模式，加強(qiáng)技術(shù)集成配套。加快機(jī)插秧同步側(cè)深施肥、無(wú)人機(jī)施肥施藥等技術(shù)的熟化和示范推廣。（2）加強(qiáng)輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)的研發(fā)。減少或合并作業(yè)環(huán)節(jié)，是降低成本、提高效益的另一重要途徑。當(dāng)前重點(diǎn)要加強(qiáng)直播稻、機(jī)收再生稻栽培關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與集成。（3）加強(qiáng)綠色優(yōu)質(zhì)化栽培技術(shù)研發(fā)，重點(diǎn)開(kāi)展廣東絲苗米優(yōu)質(zhì)高效栽培、稻田高效生態(tài)種養(yǎng)等技術(shù)研發(fā)。（4）推進(jìn)栽培技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化，優(yōu)化從農(nóng)田到餐桌的整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈，建立覆蓋各個(gè)環(huán)節(jié)的技術(shù)規(guī)程（標(biāo)準(zhǔn)）體系，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，做好產(chǎn)品溯源，為品牌建設(shè)保駕護(hù)航。

近年來(lái)，廣東省委、省政府對(duì)廣東水稻產(chǎn)業(yè)高度重視，已建成一批廣東絲苗米現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，社會(huì)各界也積極參與到水稻產(chǎn)業(yè)中來(lái)，為廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了新的動(dòng)力，也對(duì)水稻耕作栽培研究提出了新的更高的要求。要加強(qiáng)水稻耕作栽培理論和技術(shù)創(chuàng)新與集成應(yīng)用，以技術(shù)升級(jí)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)，在提高水稻產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的同時(shí)，降低生產(chǎn)成本，保護(hù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收和生態(tài)環(huán)保的協(xié)調(diào)發(fā)展，推動(dòng)廣東水稻產(chǎn)業(yè)由資源消耗型向資源節(jié)約、環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變，提升廣東水稻產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化水平和國(guó)內(nèi)外影響力。