提高水稻光能利用率促進水稻高產

□李云武

水稻是我國第一大糧食作物，全國年均水稻種植面積約4.5億畝，面積約占糧食總面積的27%，總產約占糧食總產的37%。水稻也是我國最主要的口糧品種，全國60%以上的人口以稻米為主食，每年稻谷消費量占口糧總消費的65%?！懊褚允碁橄?，食以稻為先”，可以說國家糧食安全首先是口糧安全，口糧安全首先是稻米供給安全。目前，我國水稻育種上很難推進第三次重大突破，因此，改進水稻栽培技術，充分利用光能，通過以“光能定向栽培模式”為基礎，形成以精量播種、培育壯苗、光能定向、寬行稀植、定量控苗、好氣灌溉、精確施肥、綜合防治等技術為核心的集成應用，將是提高水稻產量的有效措施。

一、水稻光能利用的潛力

1.光能與水稻產量 目前，我國水稻光能利用率很低，一般只有0.5%～1.0%左右，最高的也不過2%。雜交水稻之父袁隆平院士認為，“目前，我國水稻畝產一般在700～800kg水平時，光能利用率不到1.5%。如果光能利用率能提高到1.6%，畝產900kg難題也就迎刃而解。如果光能利用率提高到2.5%，水稻畝產就可達1500kg”。這就充分說明利用光能的重要性。

水稻干物質產量的90%～95%來自光合作用。目前高產水稻光能利用率也僅1.5%～2.0%。理論上，植物光能利用率可達13.0%～14.0%，水稻理想的光能利用率應達3.0%～5.0%。因此，培育高光效的超高產品種是提高產量的主要途徑之一。長期以來，水稻光合作用的相關研究大多停留在生理水平上，同時，傳統的雜交育種手段在改良水稻光能利用方面至今尚未取得令人滿意的結果，而葉色突變體是開展光合作用研究的理想材料。光能的利用不僅僅只是品種改良，在栽培上也應提高光能的利用率，更易發揮出水稻的增產潛力。

2.水稻產量來自光能的3個90%水稻產量形成主要靠空間營養和土壤營養。空間營養主要指的是光和二氧化碳，土壤營養主要指的是土壤養分（無機鹽）和水等。據研究水稻產量的形成來自以下3個90%：

（1）水稻經濟產量的95%來自光合產物（即空間營養） 一般說來，來自土壤營養的產量不足5%。當然，這不是說施肥不重要，但施肥的目地是增加光能制造器官，提高光能利用率。

（2）高產水稻的光合產物有90%左右是來自抽穗后制造的 一般講種子中的有機物70%是抽穗后形成的，30%是抽穗前莖稈、葉鞘中貯存物質轉化而來的。但在高產情況下，籽粒中的光合產物主要是靠抽穗后積累的，水稻產量越高，其后期光合作用積累的比重越大。所以，水稻抽穗以后葉片不早衰、不貪青、不倒伏，保持葉片功能期長而旺盛，是力爭高產的關鍵。由此可見，在水稻栽培時，不要只注重前期、中期，還要注重后期，應該說前、中期是為后期打基礎的，后期光合作用好，才能達到高產目的。

（3）水稻產量90%來自葉片光合作用的產物 據科學分析，水稻產量貢獻率劍葉為52%、倒二葉為22%、倒三葉為7.7%、倒四葉為17.7%、穗和葉鞘為0.6%。水稻葉面積的大小與配置是否合理，決定著水稻產量的高低。合理密植就是要擴大群體，力爭達到適宜的葉面積系數，才能創造出更多的制造有機物的“車間”。

二、提高光能利用率的有效方法

在水稻生產中，整個光能利用問題顯然與群體的結構有關，總的葉面積越大，吸收光也越多。究竟多大的葉面積最好呢？這就不能一概而論了，要看這個群體的結構，也就是說與每個葉子的大小，它們的排列、角度以及反光和透光的性質有關。譬如厚而大的葉子，水平鋪著，一層就幾乎把所有的光遮住，下面的葉片沒有多少光照，就很難產生光合產物。如果葉子斜立或直立起來，光能利用情況就會變得好得多。

1.選擇高光效品種 選用高光效品種，是提高光能利用的有效保證。如選擇合理的葉型、株型、高光效低光呼吸的品種，是提高光能利用率的主要途徑之一。日本松島省三曾提出“理想稻”的6條標推，其中之一是莖生葉應逐步變短，特別是上部3片葉要短、厚、直立。他認為，直立葉群體比彎葉群體的光合效能多11%～17%。就葉型來說，在作物群體中，接近直立的葉片比接近水平的葉片能更均勻地將所接受的光能分配給全部光合器官，從而更好地利用光能。如矮、壯的品種株型緊湊，葉片短而挺直，耐肥抗倒伏，經濟系數也較高，也就是更能密植，更能充分利用光能，有利于增產。

2.合理密植，提高群體光效 合理密植是指水稻在不同的情況下，通過適宜的栽插密度、用秧量和良好的配置方式，協調好單位面積上個體和群體的矛盾，有效地利用光能，充分地利用地力，保證單位面積穗數、粒數和粒重等產量構成因素都得到最大限度的發展，從而實現高產、穩產。如果采用水稻強化栽培或寬窄行栽培，由于以稀、密株形式結合，使水稻有較大的生長空間，能獲得較多的陽光和空氣，從而產生更多的分蘗和有效穗，因而該法注重發揮了個體優勢。水稻栽培以選用（40～50）cm×（40～50）cm三角形“△”三圍強化栽培或寬窄行(寬行53～60cm，窄行20cm，株距17cm)栽培為宜，畝植0.8～1.2萬穴，每穴栽1～2粒谷苗，有利于通風透光，能提供良好的個體生長發育條件。

3.定向栽培，提高水稻光能 水稻光能利用率，是獲得水稻高產的基礎，因水稻產量的90%以上來自抽穗后的光合作用產物，目前水稻高產的光能利用率約為1.2%左右。要實現水稻高產，務必通過各種綜合栽培措施，最大限度地提高水稻葉片的功能與活力，特別是提高抽穗后葉片的光能利用率。因此，水稻栽培采用東偏北→西偏南行向(角度為東偏北、西偏南20～25°)比東西栽培更好，可以有效地避免在有效光合作用時間內水稻植株相互遮陰現象，大大地提高全植株光照時間和光照強度，從而最大限度地提高了光合作用的有效率(詳見圖1)。

4.改善CO2、水分條件，增強光合能力 充分發揮作物群體通風透光，多施有機肥料和含有CO2的化肥，提高空氣中CO2的濃度，對經濟作物和糧食作物都有增加生長量與產量的效果。足夠的水分對加強光合作用也是十分重要的。如葉片缺水，氣孔開度會變小甚至關閉，影響CO2的吸收，蒸騰減弱，葉溫增高，從而增加呼吸消耗，降低了凈光合生產率。

5.科學運肥，防止后期早衰 氮、磷、鉀是水稻需要量較大而土壤又比較缺乏的營養元素，一般每生產稻谷100kg，約需吸收氮 1.6～1.9kg，磷0.8～1.3kg，鉀1.8～3.8kg，三者的比例約為1∶0.5∶1.3。氮素以返青至分蘗期為最高，磷和鉀以拔節期為最高。水稻對三要素的吸收量分別在分蘗盛期和幼穗分化后期形成兩個吸肥高峰。因此水稻施肥必須根據水稻這些營養規律和吸肥特性，充分滿足水稻吸肥高峰對各種營養元素的需要外，還應補充穗、粒肥，防止后期功能葉不早衰，確保光合產物的積累，能更有效地提高水稻產量。