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伍龙梅:水稻高产高效栽培理论与技术

时间:2022-03-24 15:04 来源:AI农业智汇 【字体:

  水稻高产高效栽培理论与技术

  水稻是我国第一大粮食作物,在粮食生产中有举足轻重的作用。作为日常食用的主食,随着生活水平的提高,人们对生活质量越来越关注,如何在现有环境中培育优质水稻是我们目前需要研究的重要课题。

  本次是“AI•农业智汇云讲堂”的第五十六期,主题是“水稻高产高效栽培理论与技术”。为此,本期我们非常高兴的请到了,91111威斯尼斯人APP下载安装- 最新版下载水稻研究所助理研究员,广东省农村科技特派员,广东省地理标志产品专家库专家,广东省农机学会青年工作委员会委员,伍龙梅博士。

  一、优质高产水稻基本特征

  1、均衡

  主要包括三方面:田间长势均衡;穗形均衡;籽粒大小均衡。

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  2、临界叶龄期前够苗

  (1)水稻叶模龄式

  以叶龄尺度统一不同品种的生育进程。由于一个品种在特定条件下主茎总叶数N和伸长节间数n是相对稳定的,根据叶片出生与各部器官的同伸规律,主茎总叶数和伸长节间数相同的品种,其有效分蘖终止、拔节、穗分化和抽穗的叶龄期完全相同。

  即:

  一切品种有效分蘖终止于N-n叶龄期,有效分蘖临界叶龄期;一切品种的拔节始于N-n+3叶期(N-n+2.1~N-n+2.9,平均N-n+2.5)或n-2倒数叶龄期,拔节期;一切品种的穗分化始于倒数第3.5叶期;一切品种的在N+1叶龄期抽穗。

  (2)叶蘖同伸规律

  主茎出叶和分蘖发生的同伸规律,水稻主茎上的分蘖为1次分蘖,1次分蘖上出现的分蘖为2次分蘖,其余类推。当主茎N叶抽出时,N叶下第3个叶节的分蘖同时伸出,即第4叶抽出时,其下第3叶即1叶叶腋的分蘖同时伸出,形成N叶与N-3的分蘖同伸规律。

  在不同的种植方式下,如直播稻、小苗移栽稻和大中苗移栽稻,在临界叶龄期(N-n)要达到田间够苗,在生长发育中期,要巩固穗数,争取大穗,然后提高结实率,从而达到水稻高产的目标。

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  3、适宜的封行叶龄期

  高产水稻籽粒产量的80-90%以上来源于抽穗后的光合产物,这个比例占得越多,籽粒产量也愈高。说明高产的获得是靠建造抽穗至成熟期的高光效群体。其关键之一是把群体的封行期控制在叶龄余数为0的孕穗期。

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  4、高产株型的特征

  具有以下特征:株型挺拔紧凑;基部节间短粗;叶长顺序:2-3-1-4-5。

  5、二黄二黑

  水稻整个生长发育过程当中,水稻叶色表现出二黄二黑的规律,这个黑指的是绿,并不是实际上的黑。在水稻生长发育的前期,由于基蘖肥的使用,叶色就会变黑的;到了临界期,叶色开始落黄;在拔结到抽穗这段时间,由于穗肥的使用,叶色是逐渐变黑的;抽穗之后到成熟阶段,由于水稻的灌浆和叶片的衰老,叶色是逐渐落黄的现象。

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  6、优质标准:高食味、高整精米,低垩白度

  稻米中70%左右是淀粉,包括直链淀粉和支链淀粉,10%左右的蛋白质、14%左右的水分和少量油脂和矿物质。

  优质稻米:直链淀粉(10-17%);支链淀粉(含量和链长比例,短分支比例高);蛋白质(6%-7%);脂肪高,糊化温度低。

  二、水稻优质高产肥水调控栽培技术

  水稻的单产是由环境、品种和栽培管理措施共同决定的,农业部2004年做过一次调查,种植同样一个品种,采用不同的栽培技术,其产量差异可达到30%以上,可见技术效应相当可观。

  1、水稻高产(增产)的基本途径

  在保证获得适宜穗数的基础上,主攻大穗,提高结实率(85-90%以上)和粒重。

  2、施肥的合理定量

  施肥的合理定量要解决在获得一定稻谷产量条件下的氮、磷、钾肥料的适宜用量,分次施用的适宜时间和适宜分配比例等三个主要问题。

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  (1)关于三要素适宜总量的确定

  首先要明确三者的合理配比,以往的研究已经明确。高产水稻对氮、磷、钾的吸收比例一般为1:0.3-0.4:0.8-1.0,常作为施肥比例的参数。但不同土壤的氮、磷、钾有效供应量不同,实际施用比例应有不同。

  (2)关于氮肥施用的定量

  用经验差值法计算,氮肥的施用总量应为:施氮总量(千克/亩)=[目标产量(千克/亩)-地力产量(千克/亩)]× R÷ 100。其中R=5(±0.5)。

  (3)合理施N技术

  ①基蘖肥的施用比例

  机插或抛秧,基肥一般应占基蘖肥总量的70-80%,分蘖肥20-30%,以减少N素损失。机栽小苗移栽后吸肥能力低,基肥占基蘖肥总量的20-30%为宜,70-80%集中在新根发生后做分蘖肥用。

  ②基蘖肥的施用时间

  基肥在整地时施入土中,部分用做面肥。分蘖肥在移栽后5-7天施用,在秧苗长出新根后及早施用。分蘖肥一般在前期施用1次,切忌在分蘖中后期施肥,以免导致无效分蘖期旺长,群体不能正常落“黄”。如遇分蘖后期群体不足,宁可通过穗肥补救,也不能在分蘖后期补肥。

  (4)“前氮后移”的增产原理

  ①基蘖肥主要为有效分蘖发生提供养分需要,当有效分蘖临界叶龄够苗后,土壤供N应减弱,促使群体叶色落“黄”,有效地控制无效分蘖,有效控制叶片伸长,推迟封行,改善拔节至抽穗期群体的受光条件,为长穗期攻取大穗和提高成穗率创造良好条件。

  ②穗肥的作用。在中期落黄的基础上施用穗肥,不仅能显著促进大穗的形成,而且可促进动摇分蘖成穗,保证足穗;穗肥的单位生产效率是最高的,是水稻一生中最高效的施肥期60~70%,提高穗肥施用比例,是夺取高产的关键增产措施。

  (5)水稻“三控”施肥技术

  “三控”施肥技术的核心内容是控肥、控苗、控病虫,简称“三控”。

  “控肥”是通过控制总施氮量及前期施氮量的比例,提高氮肥利用率,减少环境污染;

  “控苗”是通过控制基蘖肥中的氮肥用量,控制无效分蘖和最高苗数,提高成穗率和群体质量,实现高产稳产;

  “控病虫”是通过增加群体通透性,优化群体结构,控制病虫害的发生,减少农药用量,提升稻米食用安全。

  ①施肥要点

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  ②技术应用

  2007后为广东省主推栽培技术。常年种植面积在500万亩左右。据统计节约氮肥20%,增产10%,每亩增收节支100元以上。

  (6)水稻强化栽培技术

  根据水稻生长特性,通过强化技术措施,强化稻株个体生长环境,达到“强根促蘖”,充分挖掘(或强化)稻株个体生产潜力,大幅度提高产量的目的。

  ①核心技术

  栽期—早—小苗早栽

  密度—稀—单本稀植

  灌溉—湿—湿润灌溉

  施肥—土—有机肥为主

  除草—耘—耘田除草(提倡)

  ②施肥要点

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  ③大田施肥模式图(中等地力)

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  ④技术应用

  2000年,我们课题组在广东省首先开始研究及推广应用,2005年开始被广东省列为主推技术到现在,年均应用面积在400万亩左右。据调查,在产量增加50公斤的前提下,还可亩每季均节尿素3-8公斤、氯化钾4-6公斤、过磷酸钙8-10公斤。

  (7)水稻强源活库高产栽培技术

  该技术是华南农业大学唐湘如老师课题组研发的,旨在强化叶片“源”的功能和提高籽粒“库”的活性,达到超级稻高产和品质改善的双重目标;该技术省工省力,操作简便;此外,还有配套的产品(缓释肥、强源剂活化等)。

  (8)水稻机插缓混一次施肥技术

  以水稻机插侧深施肥和专用缓混肥为核心、结合穗肥精确诊断,达到水稻“一次轻简施肥、一生精准供肥”技术效果,实现水稻高产、优质、高效、生态和安全生产综合目标的轻简高效管理技术。

  ①在实际生产施肥中存在很多问题

  施肥次数多,用工难:通常高产分次施肥,包括“一基三追”,即基肥、分蘖肥、促花肥和保花肥,共需施肥4次。另外,机插稻一般要求在插后5-7天,10-12天和18天左右,多次施用分蘖肥,总施肥次数在4-5次。

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  施肥方式不合理,低产低效或“一炮轰”:不同养分管理方式下氮肥吸收利用率是有差异的,但在实际生产中往往采用相同的方法。

  ②技术思路

  以水稻“机插侧深施肥+专用缓混肥”为核心、配合穗肥精确诊断,达到水稻“一次轻简施肥、一生精准供肥”技术效果。

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  3、精确灌溉技术

  (1)活棵分蘖阶段

  ①中大苗移栽的,移入大田后需要水层护理。浅水勤灌。

  ②小苗移栽的,移栽后的水分管理应以通氧促根为主。在南方稻区,机插稻一般不宜建立水层,宜采用湿润灌溉方式,待长出一个叶龄发根活棵后,断水露田,进一步促进发根,待长出第二片叶时,才采用浅水层结合断水露田的方式。

  穴盘育苗抛秧的发根力强,移栽后阴天可不上水,晴天上薄水。2-3日后断水落干促进扎根,活棵后浅水勤灌。

  (2)控制无效分蘖的搁田技术

  ①精确确定搁田时间

  控制无效分蘖的发生,必须在它发生前2个叶龄提早搁田。例如欲控制N-n+1叶位无效分蘖的发生,必须提前在N-n-1叶龄期当群体苗数达到预期穗数的80%左右时断水搁田。

  ②搁田的标准

  土壤的形态以板实、有裂缝行走不陷脚为度;稻株形态以叶色落黄为主要指标,在基蘖肥用量合理时,往往搁田一、二次即可达到目的。

  在多雨地区,搁田常需排水,但在少雨地区,可通过计划灌水来实施,灌一次水,待进入N-n-1叶龄时,田间恰好断水。

  4、影响稻米品质的因素

  影响因素:温度、光照、水分、肥料、收获时间、储藏等。

  (1)温度

  对稻米品质的影响最为显著;灌浆结实期的温度对稻米品质的贡献率达90%;通常情况下,水稻灌浆结实期气温以21~26为宜。

  高温:加快灌浆速率,缩短灌浆持续时间,影响到籽粒的充实度,籽粒垩白增大,透明度变差;稻米的糙米率、精米率、整精米率下降。

  低温:也会使稻米的“青米率”增加,垩白度增大。

  (2)肥

  ①化肥的过多施用会降低品质,有机肥能有效地改善品质。

  ②氮素对品质的影响最为重要。

  ③一定范围内增加氮肥施用量,可以提高整精米率和蛋白质含量;降低垩白面积和直链淀粉含量;直接提高稻米的商品价值和改善稻米的营养价值。如果氮肥使用过多,会增加蛋白质含量,食味下降。

  ④在施肥水平相同,则分次施用氮肥能提高糙米率、精米率、整精米率、透明度及蛋白质含量,而降低直链淀粉含量,改善蒸煮食味品质。

  (3)水分

  水分对稻米品质的影响主要体现在水稻生育后期(灌浆期)。

  ①干湿交替模式:水稻齐穗后断水时间的推迟,灌浆程度越充分,加工品质和外观品质均越好。断水过早,减产明显,米饭食味变差。断水时间,不得早于收获前一周时间,视天气情况而定。

  ②饱和水灌溉模式:可在保证较高的水稻产量前提下,提高水分和氮肥利用效率,降低垩白、改善稻米品质,具有较好的推广应用前景。

  三、水稻智慧农艺结合展望——以水稻无人农场的构建为例

  无人农场是采用物联网、大数据、人工智能、5G、机器人等新一代信息技术,通过对农场设施、装备、机械等远程控制,或通过智能装备及机器人自主决策、自主作业,完成所有农场生产、管理任务,是一种全天候、全过程、全空间的无人化生产作业模式,无人农场的本质是实现机器换人。建设无人农场是缓解农村劳动力短缺、推进现代农业建设的一个重要途径。

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  无人农场的主要构成要素:

  (1)无人拖拉机耕整地

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  (2)无人插秧机/播种机水稻种植

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  (3)无人机植保

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  (4)无人收割机收获

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  (5)智慧管理平台

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  伍龙梅博士“水稻高产高效栽培理论与技术”直播——观众提问集中回答

  伍老师,您好,请问水稻生长过程中叶色的变化为什么会呈现出二黑二黄的规律呢?

  水稻生长发育过程当中呈现出二黄二黑的规律,主要是叶片含氮率的变化规律。在水稻临界叶龄期以前,它的叶色是黑的,因为叶片含氮率高,因为使用基蘖肥,有利于促进有效分裂的发生;但是过了临界叶龄期,叶色就会开始退氮,就呈现出变黄的规律,叶片含旦率下降,分裂速度是明显减慢的;到无效分裂时期,到拔节时期,叶子呈现落黄,叶片含氮率进一步下降;到抽穗期,由于穗肥的使用,叶片的含氮率是上升,有利于幼穗分化;抽穗到成熟这个阶段,随着籽粒的灌浆、叶片的衰老以及养分的消耗,叶片的含氮率是开始下降的,因此叶色就转黄了。

  水稻叶龄模式有哪些新颖(创新)点?

  水稻叶龄模式指用主茎叶龄来诊断(指示、表示、描述)水稻的生长发育进程和各部器官分化发育时间。叶龄模式的4个关键创新点:

  (1)以叶龄尺度统一不同品种的生育进程。由于一个品种在特定条件下主茎总叶数N和伸长节间数n是相对稳定的,根据叶片出生与各部器官的同伸规律,主茎总叶数和伸长节间数相同的品种,其有效分蘖终止、拔节、穗分化和抽穗的叶龄期完全相同。

  即:一切品种有效分蘖终止于N-n叶龄期,有效分蘖临界叶龄期;一切品种的拔节始于N-n+3叶期(N-n+2.1~N-n+2.9,平均N-n+2.5)或n-2倒数叶龄期,拔节期;一切品种的穗分化始于倒数第3.5叶期;一切品种的在N+1叶龄期抽穗。

  (2)按伸长节间数划分水稻品种生育类型

  拔节和穗分化时期的把握,是栽培上合理施穗肥的关键。

  根据拔节与穗分化的先后关系,n<6的品种先穗分化后拔节,称为重叠型;n=6的品种拔节与穗分化几乎同时进行,称为衔接型;n >6的品种先拔节后穗分化,称为分离型。

  (3)抽穗期叶片的功能分组

  上三叶——高效叶组;倒三叶以下叶——低效叶组。

  (4)将穗分化过程划分为8期并与叶龄余数相对应

  苞分化期              3.5-3.1(3.5)

  一次枝梗分化期    3.0-2.6(3.0)

  二次枝梗分化期    2.5-2.1(2.5)

  颖花分化期           2.0-1.6(2.0)

  雌雄蕊形成期        1.5-0.8(1.5)

  花粉母细胞形成期  0.8-0.4(0.5)

  减数分裂期            0.4-0 (0.3)

  花粉充实完成期     0-出穗

  为什么说高产水稻籽粒产量的80-90%以上来源于抽穗后的光合产物?抽穗前干物质积累对产量不重要吗?

  水稻干物质积累明显分为抽穗前和抽穗后两个时期,抽穗前的光合产物,绝大部分成为组织结构物质,不论品种类型如何,都以抽穗到成熟期的干物质积累量与产量关系最为直接和重要,籽粒产量的绝大部分来自抽穗后的光合产物,产量越高所占比重越大。

  研究证明,成熟期群体总干物质积累量与产量显著正相关,表明总干物质积累是经济产量的基础;而抽穗期干物质积累量与产量均呈二次抛物线,表明抽穗期生物产量与经济产量存在着既统一,又矛盾的关系,有一个适宜值问题。分析抽穗至成熟期间积累干物质与产量关系却为极显著正相关,说明产量的高低,最直接、最主要地决定于抽穗至成熟期的干物质积累量,这个值愈大,群体质量愈高。因此,抽穗后群体干物质生产量是群体质量的核心。

  水稻开花授粉以后,子房开始膨大,需要大量营养物质,仅靠叶片当时的光合产物往往不够众多籽粒同时发育的需要,必须靠抽穗以前的贮藏物质分解来加以补充,以保证结实率。

  水稻从抽穗后7-10天起茎鞘贮藏物质相继向穗部输送,约在抽穗后20天左右茎鞘重量达最低值。有研究表明,稻穗结实初期需要较多地调用茎鞘贮藏物质,结实率与每朵颖花占有抽穗前贮藏物质的量(mg/颖花)呈高度正相关,表明抽穗前较多的贮藏物质对提高结实率的极端重要性。

  但是,抽穗前积累的干物质量并不是越多越好。前述结果表明抽穗前干物质积累应在一个适宜的水平上比较好,过大表明有一个较高的叶面积和较大的群体茎蘖数,影响基部叶片的光合作用和根系活力,最终降低产量,抽穗时适宜的干物质积累量为产量水平的1-1.1倍。因此,抽穗前适宜干物质量是高产的物质基础。

  目前水稻无人农场具有哪些优势和技术短板?

  优势是很明显的,第一是生产效率高,传统劳动力变成了高度的智能化、机械化、智慧化;第二是作物抗风险能力提高;第三是智慧种田。

  无人农场有很大的发展前景,但是目前也还存在着一些有待提高的地方,比如农业专用的传感器还是比较落后的;智能决策准确度还是有待于进一步提高;智能化、精准化的作业装备的质量还是有待遇提高的。

  目前直播水稻栽培技术在广东省发展如何,有哪些优势和约束因素?

  目前直播水稻栽培技术在广东的发展迅速,在很多地方呈不推自广的现象。其优势是无育秧和插秧环节,节本省工,降低劳作强度,相比于传统的水稻移栽培和插秧,大大提高了工作效率。目前水稻直播主要有3种方式,即人工撒播,机械直播,无人机直播。人工撒播效率1天10~15亩,机械直播每天50亩左右,其中无人机直播效率最高,1台无人机每天大约能播种100~300亩,适合于大规模的水稻种植。

  约束因素:

  (1)直播对田块的要求高,要求田块平整。

  (2)杂草和杂稻危害严重。直播稻生产上除草一般采用“一封一杀一补”的方式。对于杂稻目前一般采用深耕,轮作等方式,目前还没有很好的解决方式。

  (3)出苗和成苗率差。

  (4)倒伏问题。播种密度大,直播稻群体密度大,根系分布浅,易倒伏。可以选择抗倒伏性强的品种,配套栽培措施,控制直播稻群体,增强直播稻的抗倒伏能力。

  (5)产量不稳定。



专家简介:

  伍龙梅,农学博士,助理研究员。现就职于91111威斯尼斯人APP下载安装- 最新版下载水稻研究所。近年来主持广东省省级科技计划子课题、广东省自然科学基金青年基金、广东省自然科学基金面上项目、广东省驻镇帮镇扶村农村科技特派员项目等10多项科研项目。作为主要技术骨干参与国家重点研发计划子课题、农业农村部948项目、国家自然科学基金项目、广东省农业农村厅发展粮食生产项目等。在《Rice》、《Frontiers in Plant Science》等国内外主流期刊上发表论文20余篇。获科学技术优秀论文一等奖1项,申报国家发明专利2项,登记计算机软件著作权5项,获实用新型专利授权2项。