淺談“稻亦有道”

凌啟鴻

（南京農業大學，南京210095）

《中國稻米》主編錢前先生請作者為他寫一副毛筆字“稻亦有道”。作者認為錢先生用書法藝術表述稻作文化，是個創新。“稻亦有道”四字，寓意很深，勾起了作者的回憶和思考。

顧名思義，“道”應該是指事物發展的規律，是講道理。稻亦有道啟示稻作科技工作者要重視認識掌握稻作的基本規律，才能在研究工作中少走或不走彎路，不斷取得新的發展。作者把這個命題延伸。“道”似乎還應包括活學之道、為人之道。作者對水稻栽培比較熟悉，以栽培技術的歷史之道、科學之道和治學之道為內容，說點“稻亦有道”的認識。

1 歷史之道，從古代稻作栽培基本經驗中，認識水稻栽培技術改革的方向

中國是世界最古老的種稻大國，是亞洲栽培稻（O.sativa）的起源地之一，考古發現，在25°N左右的南嶺地區至江西萬年一線，有多點距今10 000～14 000年先人栽培馴稻的文化遺址。在漫長的栽培馴化過程中，創造了光輝的古代稻作文化[1]；培育出了適應不同生態條件、耕作制度、具有不同品質、抗性和用途的，數以萬計的地方品種；形成了適合于各種生態區的稻作制度，和單、雙、三季稻，淺水、深水和陸稻，以及稻鴨（魚、蛙）共作等；尤其是創造了以育秧移栽為中心的精耕細作的栽培技術體系，是古代最系統、最先進的集約栽培技術，對鄰國的影響極大，是中華稻作文化的巨大貢獻。Chang[2]研究指出：“開始于公元30～230年漢代的移栽技術，有關整地、移栽和灌溉等精耕細作技術，由華北、華中及華南傳入東南亞，在那里中國的影響到處可見”。日本、韓國的稻作由中國傳入，但那里的稻作機械化比中國發展得早發展得好，他們一直堅持工廠化育秧和機械化插秧的方向，把育秧移栽的優點通過機械化操作得以保持和發揚。可見，以育秧移栽為中心的集約稻作對日本、韓國、朝鮮等國影響之深。以育秧移栽為中心的配套栽培技術的基本規律對新形勢下水稻栽培的創新仍有指導意義，現以發展陸稻和直播稻為例。

1.1 關于發展陸稻

20世紀90年代，IRRI的專家針對東南亞國家嚴重缺水危機、灌溉水成本高昂的現狀，提出了培育“不需水層灌溉”“如同玉米一樣能在旱地上生長的‘旱耕稻’”節水技術[3]。國內也有專家開展陸稻研究。但IRRI實踐后發現，“旱耕稻”的產量低，試驗沒有取得成功。這是因為水稻起源于熱帶沼澤，具有水生植物的形態結構和生理特性。陸稻由水稻演化而來，仍保留了這些特征。雖經長期人工選育，產量有很大提高，但仍遠不如水稻，我們的研究證實了這一點[4]。所以在古代，即使在山區，只要有水源，先民們還是要建梯田、修水渠、種植水稻，只有不具備種植水稻的地方才種陸稻，這是一個基本規律。用“旱耕稻”或陸稻解決缺水危機的出發點無可非議，但它只是重復了古人把水稻馴化為陸稻的過程，得到的還是減產這個相同的結果，后人不應再重走這一彎路。

而且，水稻田是人工濕地，具有蓄水防洪、抗澇、維持地力、防止水土流水和沙塵暴、凈化水體和空氣、減少城市“熱島效應”和減輕地表沉降等綜合生態作用[5-6]，大力保護水稻田才是方向性的戰略措施。當然，在水稻栽培中如何節約用水，是需要重視和研究的，但不能簡單用陸稻替代水稻。

1.2 關于發展直播稻

農民用原始的撒播方法種植水稻，單產下降，但能省工、省本、省秧田，經濟上并不吃虧，在一些地方很快擴展開來，這會對國家的糧食安全帶來威脅。面對農村勞力日益減少的形勢，今后水稻生產，是堅持移栽，還是發展直播？

中國古代是從直播發展為育苗移栽，這是種稻技術的重大進步，是對世界稻作科技的重大貢獻。育苗移栽有三大優勢：一是戰勝草害，二有利于發展多熟制，三是能確保大田全苗，合理配置群體，能大幅度提高單產[1，7]。上述史實和歐美發展直播稻均系一年一熟制的現實清楚的告訴我們：在人多地少、多熟制占主體的中國，育秧移栽仍是今后栽培水稻的主體方式，直播只適合少數地區；以工廠化育秧、機械化移栽替代人工育秧移栽方式是我國水稻栽培現代化的方向；在采用直播的地方，應發展機條播，以提高直播栽培水平和產量。

了解我國古代水稻栽培技術形成發展的基本規律，對指導今天的栽培創新，能起應該堅持什么、改變什么的引領作用。

2 科學之道，通過揭示水稻高產群體生育的基本規律和技術定量規律，創立了水稻精確定量栽培理論[8-11]，指導水稻栽培技術的創新

今后農業發展的方向是“高產、優質、高效、生態、安全”，農業技術創新的方向是“輕簡化、機械化、精準化、信息化、智能化”，其中精準化是核心要求。關于栽培的精準化，作者認為應包括“生育模式化、診斷指標化、調控規范化、措施定量化”等內容。要達到這些要求，首先必須認識水稻產量形成的基本規律，掌握高產群體生育的標準模式和診斷指標，必須研究掌握培育高產群體形成的各項調控措施的作用原理和定量方法，才能使栽培技術輕簡化、規范化、定量化，即用最少的作業次數，在最適宜的時間，用最適宜的數量，達到“高產、優質、高效、生態、安全”的綜合目標。

2.1 革新作物栽培研究思維，建立中國特色的栽培科學理論體系

我國歷代農書系統記述了農作物增產的各項農事作業的操作經驗，對提高作物產量發揮了積極作用。但未能揭示作物高產的基本規律、增產原理和精確定量的方法。這些經驗僅停留在定性上，地域性很強，缺乏普遍指導意義。

歐美等西方國家的栽培研究，仍以措施的增產效果為主要研究對象，用多因子復合試驗的方法，通過數據處理，求取當地高產栽培技術的最佳組合，試驗的科學性有顯著提高，然而也不重視揭示作物高產的基本規律和措施應用原理，試驗的結果缺乏普遍指導意義。因此，長期以來，作物栽培被認為是缺乏自身理論體系的一門生產技藝，而不是一門現代應用科學。

作者等在長期的水稻高產栽培實踐中深切認識到，要掌握水稻高產栽培規律，使高產在各地頻頻重演，首先必須改革以往的以栽培技術為主要研究對象的研究方法，建立以探索高產群體建成的生育規律和各生育期共同的定量診斷指標為主線，及培育高產群體形成的各項技術的作用原理和精確定量的研究思路。由此建立了“水稻精確定量栽培理論與技術體系”。這個理論體系描述了水稻高產群體生長的主要過程、每一項技術的作用原理和精確定量，都盡力說清道理，以利指導和應用于實踐，是“中國特色作物栽培科學”的特色所在，亦是本文“稻亦有道”的精華所在。

2.2 揭示了水稻高產群體生育的基本規律

水稻高產群體生育基本規律包括“葉齡模式”“群體質量指標”和“生育各期診斷指標”等三個部分。

2.2.1 水稻葉齡模式[8，12]

用水稻出葉和分蘗、根、莖、穗各部器官形成、生長的同伸同步原理，將所有品種的一生都分為有效分蘗葉齡期、無效分蘗和拔節葉齡期、穗分化葉齡期和抽穗結實期，將生育進程按葉齡“模式化”。可以用出葉葉齡準確診斷已經定型、正在生長、即將生長和正在分化的是哪些部分，為措施的適時應用、調控器官和群體提供了精準化依據。

2.2.2 水稻高產群體質量指標[9]

所謂群體質量指標是指群體各部器官的數量增長或彼此比例關系與產量呈正相關關系的形態、生理指標。高產群體產量的80%～90%來自結實期光合產物，提高抽穗成熟期的光合產量是群體質量的核心指標。達到這一目標有7項形態生理質量指標：穗達到適宜LAI，全莖有與節間數相等的綠葉數[8，13]；在適宜 LAI基礎上提高總穎花量，能起“擴庫強源”的增產作用[10]；提高粒葉比是進一步高產的可靠技術途徑[11]，亦是高產育種的選擇目標[14]，并已育出了一批粒葉比高達0.9～1.0、單產在1 000 kg/667 m2以上的高產品種[15]。在栽培上，發現了高（低）粒葉比施N期[10]；提高有效葉面積率和高效葉面積率是提高群體粒葉比的必須的2個形態指標，關鍵是控制無效分蘗和莖基部葉片的生長，反映在莖生各葉的葉長序數為倒數 2、3、1、4、5；提高單莖莖輔重；提高穎花根活量；在保證適宜穗數前提下，提高莖蘗成穗率至80%～90%（粳）和70%～80%（秈），攻取大穗，是全面優化群體質量指標的栽培途徑的綜合性動態指標。

圖1 江蘇單季稻單產700～800 kg/667 m2群體發展形態生理動態指標（2007）

2.2.3 高產群體生育各期的診斷指標

經實踐，圖1是各地通用的模式圖。各地應用當地的診斷參數，就能起指導應用作用。

形態診斷的重點：（1）有效分蘗葉齡期要保證按時夠苗。此期以氮代謝占主導地位，葉色應“黑”，頂4葉＞頂3葉，此期末夠苗時，葉色開始褪淡，頂4=頂3，為控制無效分蘗準備條件。（2）無效分蘗至拔節期的中心是控制無效分蘗和莖基部葉片生長，碳代謝占主導地位，主要診斷指標是葉色“落黃”，頂4＜頂3。延續2個葉齡（1～3）左右，把高峰苗數控制在穗數的1.2倍（粳）或1.3倍（秈）左右。株高為最后的40%～50%，葉片短而挺立，陽光能直射地面。（3）長穗期（倒4葉后半期—抽穗）增加穎花數是重點，同時要防止上三葉和莖稈生長過旺，碳氮代謝要平衡，在葉色上由前期“落黃”回升為頂4=頂3，時間由倒2葉至抽穗后。上三葉挺立，孕穗期封行，全莖有與節間相等的綠葉數，葉長序數合理，無病蟲害。（4）開花結實初期葉色頂4=頂3，基部葉片功能期延續到抽穗后25 d以上，成熟期尚存活2片左右綠葉。

2.3 建立了密、肥、水技術精確定量原理和應用原則

2.3.1 建立群體合理起點

充分利用分蘗穗，走“小壯高”栽培途徑和保證在有效分蘗葉齡期夠苗的原理[9，11]，創建了適用于不同品種、不同秧齡、不同秧苗素質的大、中、小苗移栽、拋秧和直播稻的基本苗計算公式[9，11-12]。用公式計算的基本苗，能保證在有效分蘗葉齡期夠苗，確保穗數，提高成穗率，大穗、高產。基本苗計算基本公式：合理基本苗（X）=每 667 m2適宜穗數（Y）/單株成穗數（ES）。ES的計算公式如下：

① 4葉小苗移栽：ES=1（主莖）+（N-n-SN-bn-a）·Cr；

②直播苗：ES=1+（N-n-bn-a）·Cr；

③5 葉中苗：ES=（1+t1r1）[1+（N-n-SN-bn-a）·Cr]；

④6 葉以上大苗：ES=（1+t1）[1+（N-n-SN-bna）·Cr]+t2r2。

式中，N-n為有效分蘗臨界葉齡期，4個節間品種為N-n+1；SN為移栽葉齡；bn為移栽后分蘗缺位葉齡，直播稻為分蘗起始葉位前的葉齡；a為希望提前夠苗的葉齡；C為有效分蘗葉位數與發生的1、2、3次分蘗總數的換算系數[11]；r1為分蘗發生率；r2為分蘗存活率；t1：6葉以上大苗為秧苗3葉以上的分蘗（5葉中苗為2葉分蘗）；t2：6葉以上大苗為2葉以下的分蘗。

2.3.2 施氮的精確定量

氮磷鉀三要素中，磷、鉀稍有過量或不足，對水稻合理群體的塑造及產量的影響較小，而N素不適量則影響十分明顯。故以精確施N作為研究重點。

2.3.2.1 精確施N以速效化肥作為研究對象 古代沒有化肥，主要肥源是肥分低、肥效遲、體積大的各種農家肥，只能作基肥。而且古代肥源不足是主要矛盾，只要施足了基肥，豐產就有了基本保證。為施足有機基肥，“一炮轟”便成了古代水稻豐產栽培的合理模式，對今天仍有影響。該施肥模式的嚴重不足之處在于，不僅肥分很難計算，而且肥效發揮期很難預測，往往不能符合水稻高產“黑黃”節奏變化的要求，且易產生肥效在無效分蘗期猛發的弊端。

在速效化肥為主要肥源的今天，完全有條件按水稻高產生育規律的需要，通過精確的施用時間和適宜的用量來塑造高產群體。精確施N包括合理總量的確定，前后合理比例和施肥時間三方面內容。

2.3.2.2 找到計算合理總量的3個參數的方法 合理總量是實現水稻高產、優質、節肥、生態、高效的精確施N的第一步。可以根據斯坦福（Stanford）公式計算合理的施肥量。

水稻精確定量施氮研究找到了3個計算參數求取的方法[16-17]。①從當地高產田（單季稻700～1 200 kg/667 m2以上，雙季早稻600 kg/667 m2以上）測定百公斤稻谷的需N量[18]；②用不施N空白區的基礎產量求取土地供N量；③從高產田中測定氮肥實際的當季利用率，并用基蘗肥和穗肥合理比例（5∶5左右）下獲得最高利用率（40.3%～44.5%）的試驗方法，明確利用率參數。

2.3.2.3 關于氮肥前后合理比例 根據無效分蘗期是最低粒葉比施N期、長穗期是最高粒葉比施N期的原理[10]，和高產栽培的試驗和實踐，提出了將習慣的“前重后輕”“一炮轟”的施氮模式改為“前氮后移”的高效運籌模式，將基蘗肥與穗肥的比例由8∶2～10∶0調整為5∶5（6∶4～4∶6）（5 個節間以上品種）和 7∶3～6∶4（4 個節間品種）的合理范圍，由此，把氮肥當季利用率由30%左右提高到40%～50%[18]。5個節間以上的品種，在前后比例 6∶4～4∶6 的范圍內，并根據秧齡、穗形大小、基礎地力等進行微調的原則，如秧齡大的、穗形大的、基礎地力高的，以及秸稈還田的，基蘗肥比例應偏小，反之，宜偏大。其基本原則是基蘗肥的施用必須保證在無效分蘗期葉色按時“落黃”。嚴格控制無效分蘗期至拔節期氮肥的施用。

2.3.2.4 明確了分蘗肥 必須在有效分蘗臨界葉齡期前5個葉齡及早促進分蘗又保證無效分蘗期及時“落黃”，明確了穗肥的促花肥和保花肥施用的準確時間、數量[19-20]和葉色診斷指標[11]。

2.3.3 根據水稻各生育期生理生態需水規律，形成科學的節水灌溉模式

形成了分蘗期淺水層，無效分蘗期重擱田，長穗和結實期濕潤灌溉的節水灌溉模式。創新了在有效分蘗臨界葉齡期前不夠苗（穗數的80%左右）擱田控蘗的新技術[9-10，21]，有效地提高了成穗率，提高了產量，改善了稻米品質。

2.4 水稻精確定量栽培理論指導了大面積高產，有助于推進栽培現代化

2.4.1 指導了大面積高產

水稻精確定量栽培解決了高產水稻從種到收的栽培方案設計，各期看苗診斷指標和密、肥、水主要栽培技術的適時、適量精確定量等問題，因而具有低產變高產、高產變更高產的普通指導意義。2009年農業農村部在貴陽召開了“水稻精確定量栽培技術啟動會”，并在全國20個省（市、自治區）設置了147核心示范區（方），共2.09萬hm2，全部成功。平均比對照增產18%、節本7.3%、節水20%以上，氮肥利用率提高10個百分點以上，效益增加15%以上。各地創造了單產700 kg/667 m2（雙季早稻）、800 kg/667 m2、900 kg/667 m2、1 000 kg/667 m2以上的當地高產記錄。2016年在云南永勝濤源創造了單產1 287 kg/667 m2的世界紀錄，2015—2018連續4年在云南個舊市創造了“百畝片”1 067.5～1 152.3 kg/667 m2的紀錄等。基層農技員反映，水稻精確定量栽培技術，“生育有模式、診斷有指標、調節有規范、措施能定量”，易學、易懂、易掌握。盡管有的專家認為應用電子信息技術的“3S”技術才是精確定量栽培技術，但它確是不需專門設備的中國特色的水稻精確定量栽培技術。

2.4.2 有助于推進栽培現代化建設

以電子技術為基礎的信息化、智能化栽培技術，無論播前制定栽培方案，還是田間進行快速的管理技術決策，都必須有當地代表品種高產群體的生育模型，各種診斷指標，密、肥、水技術精確定量的計算公式和計算參數等軟件建設的基礎資料。水稻精確定量栽培積累的高產群體建成的各種資料，能為栽培信息化、智能化提供知識支持。

栽培的輕簡化、機械化都需要精確定量栽培原理的指導和技術配合。例如N素一次性控釋肥的施用，其肥效的釋放要符合高產水稻葉色“黑黃”節奏變化規律的要求。又如，拋秧、直播、機播（毯苗和缽苗）等輕簡省力植稻技術，都要用公式計算合理基本苗和基蘗肥的合理用量和施用時間。

正在研究發展的清潔栽培和品質栽培，水稻精確定量栽培理論也能起指導和幫助作用。

3 治學之道，尊重他人勞動，共同推進稻作科技事業發展

3.1 尊重他人的勞動

科學技術的進步，要靠世代的知識傳承和創新發展。任何個人的創新成就，都是在學習前人和他人經驗基礎上取得的。作者等建立“水稻精確定量栽培理論技術體系”的過程，就是不斷學習前人和他人知識成果的過程。例如，把以往的栽培研究以措施效果為主要對象，改變為以高產形成規律為主線，措施為高產群體形成服務的研究思路，是學習了水稻勞模陳永康、康寶銘等高產栽培經驗而產生的[22-23]。后來才形成了研究個體器官建成診斷（葉齡模式）、高產群體的合理結構診斷（群體質量指標體系）和措施作用原理及定量方法等三個部分的定量研究內容。在三個部分的理論研究中，不斷向各方面的專家學習，都有獲益。例如，水稻葉齡模式的建立，受益于日本學者對水稻各部器官建成的大量、細微的研究；在群體質量指標研究中，提出的2個具有突破性的指標，在“適宜LAI基礎上擴大總穎花量”和提高“粒葉比”，是受到了日本作物生理學家村山登的關于“相對大的庫容和相對小的葉量對提高光合生產和產量，從內源方面是一種有利的體制”[24]的啟發。

所以，作者在著作時都要提及這些有造詣、貢獻的前輩和同行，以示對他們的尊敬，使大家記住他們。

3.2 尊重合作者的勞動

現代社會，任何科技進步都離不開同行的合作。以超級稻的培育為例，育種家的勞動無疑應占主體地位，但如何發揮超級稻的增產潛力，必須靠科學栽培的密切配合。中國工程院萬建民院士2016年在“中國粳稻發展戰略暨超級稻20周年研討會”上說：“超級稻的培育離不開栽培，我的品種‘協優107’，用精確定量栽培技術種出了單產1 287 kg/667 m2的世界記錄，我才知道它是超級稻。”這句話，表明了這位院士對栽培學家的尊重，宣傳了栽培，使領導、社會都重視、支持栽培，加快推動生產的發展。但有的專家就不會這樣做。

3.3 要有科學誠實的治學態度

做學問、創理論要有科學誠實的態度和持之以恒的毅力。這是前人為我們立下的格言。作者前后花了30年時間，才形成了“水稻精確定量栽培理論技術體系”。在作者的研究過程中一直秉持這一態度。我相信，中國稻作科技界絕大多數人都還是有“道”的。