優質稻優質豐產協同栽培技術策略

彭春瑞，王書華，涂田華，陳 金，鄧國強，謝 江，陳先茂，邱才飛

(1.江西省農業科學院 土壤肥料與資源環境研究所/農業農村部 長江中下游作物生理生態與耕作重點實驗室/國家紅壤改良工程技術研究中心,江西 南昌 330200;2.江西省吉安縣永陽鎮農業經濟技術綜合服務站,江西 吉安 343109;3.江西省農業科學院 農產品質量安全與標準研究所,江西 南昌 330200)

我國有65%左右的人口以稻米為主食,提高水稻的單產水平對保障我國糧食安全有重要意義。由于水稻育種技術和栽培技術的進步,我國在水稻高產超高產育種和栽培方面取得了舉世矚目的成就,水稻單產水平不斷提高,為我國稻米的基本自給做出了重要貢獻。江西是新中國成立后連續不間斷向國家調出稻谷的唯一省份,水稻單產水平由1949年的1605 kg/hm2提高到了1978年的3193 kg/hm2和2018年的6090 kg/hm2。在實行家庭聯產承包責任制以前稻谷都是供不應求的；在實行家庭聯產承包責任制后,水稻單產不斷提高,在20世紀80年代中期和90年代中期以及當前都先后出現了稻谷相對過剩,導致“谷賤傷農”和“賣糧難”現象。近40年來,江西水稻生產進入了“產量不足-提高單產-出現賣糧難-發展優質稻-產量不足-提高單產”的怪圈,沒有很好地協調產量與品質的關系,出現水稻生產的周期性波動,嚴重影響了種稻效益和農民積極性。水稻栽培專家也往往將產量與品質單獨分開來研究,總是認為高產和優質是一對矛盾。誠然,很多高產品種的米質不是太好,而高檔優質米則產量往往不是太高,很多高產措施會導致米質下降。但高產優質并不總是對立的,在保障水稻豐產的條件下改善米質或在保持水稻品種米質潛力條件下提高產量都是可能的。彭春瑞等研究表明,采用“三高一保”栽培技術不僅能明顯提高水稻的產量,而且能改善米質[1]；唐永紅等也認為水稻產量和米質形成基本上是同步進行的,產量和品質并不是一對不可調和的矛盾[2]。因此,通過栽培措施是可能協調水稻優質與豐產間的矛盾的；水稻優質豐產協同栽培技術就是要采取合理的栽培技術協調豐產與優質間的矛盾,充分挖掘品種的產量與品質潛力,促進產量與米質的協同提升。

1 影響優質稻產量和品質形成的因素

1.1 品種特性

遺傳特性是影響水稻產量和品質的主要因素之一,不同品種的產量與品質差異很大,高產和優質一直是水稻育種工作者追求的兩大目標。由于優質稻育種技術的發展,現在的水稻品種的產量與品質均有大幅度的提升,如江西育成的優質稻品種贛晚秈30號不僅米質優于20世紀70～80年代推廣的優質稻品種雙竹粘,而且產量也明顯高于雙竹粘,與江西傳統的萬年貢米、南城麻姑米等地方品牌優質稻品種比較,其產量和品質更是明顯提升,因此，培育出產量和米質潛力均高的品種,是保障水稻優質豐產的基礎。

1.2 環境條件

環境條件也是影響水稻產量的重要因素,同一個品種在不同地方種植,其產量和稻米品質均會有很大差異,這主要由不同地區的氣候、土壤等環境條件不同所致。

1.2.1 氣候因子 氣候因子是影響水稻產量與米質形成的主要環境因素[3,4],特別是水稻灌漿結實期的氣候因子。影響水稻產量和品質形成的主要氣候因子包括溫度、光照和降雨。灌漿結實期溫度適宜和晝夜溫差較高不僅有利于提高水稻產量,而且還可改善稻米品質；一般灌漿結實期的日平均溫度以21～26 ℃為宜[5]。日平均溫度過高則會使群體光合效率下降、水稻早衰、灌漿期縮短,造成高溫逼熟,不僅影響產量,而且導致稻米的堊白度增大、堊白粒率提高、透明度降低、整精米率下降、碎米增多、蒸煮品質和食用品質變差,直接影響米質,但高溫往往會增加籽粒的蛋白質含量;而溫度過低,則會導致水稻不能安全齊穗或不能正常灌漿充實,影響同化產物的積累和運轉,使稻米的“青米率”增加、堊白度增大、整精米率一般也下降、綜合米質變劣。如江西雙季早稻在結實期遇“高溫逼熟”和雙季晚稻遇“寒露風”均會導致產量和米質的下降。除日平均溫度外,晝夜溫差也對水稻產量和米質的形成有重要影響,一般溫差大,有利于干物質積累和籽粒灌漿,會提高產量和改善稻米品質。

光照是僅次于溫度對水稻產量和米質均有較大影響的氣候因子。水稻生育后期光照不足,光合作用減弱,尤其在群體質量差的稻田,碳水化合物合成受阻,易造成籽粒充實不良,產量下降,青米增多,堊白米粒增多,蛋白質含量下降;但是光照太強,又有可能會導致溫度相應升高,誘導高溫逼熟,同樣會導致灌漿充實不良,堊白度增大,堊白米率增加,產量下降。此外,日照時數對米質形成也有一定影響,總的趨勢是日照時數增加有利于增加光合時間和干物質積累,促進灌漿,改善米質和提高產量。

降雨也會對水稻產量和米質產生很大影響,水稻在不同生育時期對水分的需求不同,只有在適宜的含水量條件下才能生長良好,水分過多或過少對水稻生長都不利。灌漿結實期極端降雨或少雨會導致洪澇災害或干旱,進而影響水稻籽粒灌漿,導致產量和米質下降。在沒有形成災害的降雨條件下,降雨會通過影響田間濕度或光照進而影響產量和米質形成,降雨量多或降雨時間長,則田間空氣濕度大,會降低光照強度和光照時數,從而影響光合作用,增加病害發生,不利于產量和米質提升；而降雨量過少,則空氣濕度過低,也同樣會影響光合作用,也不利于產量和米質形成。

除光、溫、降雨等外,影響水稻產量和米質形成的氣候因子還有風、空氣質量等。如風力過大,則會導致水稻倒伏或葉片破損,影響光合作用和物質生產運轉,導致結實不良、產量和米質下降；而沒有風則影響田間氣體交換,同樣不利于光合作用,從而影響產量和米質;空氣中的有害物質多,會對水稻葉片造成傷害,同樣也會影響產量和米質。

1.2.2 土壤環境 土壤環境是影響水稻生長發育的重要因子,因而對水稻的產量和米質形成有重要影響。同一品種在同一地區種植,不同田塊間產量也有很大差異,這主要就是由土壤環境差異引起的。影響水稻產量和米質形成的主要土壤因子包括:土壤肥力、土壤結構、土壤pH值、土壤污染物含量等。土壤肥力是最主要的土壤環境因子,由于水稻吸收的養分大部分來自土壤本身,而且土壤肥力越高則地力貢獻率越大,因此,土壤養分含量和有機質含量對水稻產量和米質形成有重要作用,一般在有機質含量高、養分豐富而且平衡的土壤上種植水稻,不僅可以提高水稻產量,而且還可以改裝稻米品質。土壤結構主要通過影響根系生長而影響水稻產量和米質形成,一般耕層深厚、通氣性好、保水保肥的土壤有利于水稻高產和優質,而耕層淺、板結或太糊、跑水跑肥的土壤則不利于水稻高產,也會導致稻米品質下降。水稻適應于中性偏酸的土壤,但pH值過低則會影響水稻生長,而且導致土壤重金屬活性增加,造成稻谷重金屬含量超標；一般當土壤pH值≤5時,水稻產量會明顯下降,而且稻米中重金屬含量會明顯增加。土壤污染物含量會對稻米的安全性產生重要影響,導致米質下降,而且當土壤污染物含量超過一定值時會使水稻生長受到抑制；土壤中的抗生素、除草劑、農藥等有機物有毒物含量超過一定限值都會影響水稻生長發育,導致水稻減產和米質變劣；土壤中的重金屬雖然很多是水稻生長的必需元素,但它們的含量超過一定限度也會影響水稻生長,進而造成減產或絕收,增加稻米重金屬含量。一般在有機質含量高、肥力水平高、養分平衡、耕層深厚、質地疏松、透水透氣性好、微生物活動強、有毒有害物質含量少的潴育性水稻土上生產的稻米品質比在耕層淺、有機質含量低、土壤貧瘠、保水保肥能力差的淹育性水稻土上生產的稻米品質好,也較在土壤通氣不良、養分不平衡的潛育性水稻土上生產的稻米品質好；產量也是如此。

1.2.3 灌溉水和大氣 灌溉水和大氣對水稻的產量和米質形成也有一定的影響。灌溉水主要通過溫度和水質變化對水稻產量和米質形成產生影響,如雙季早稻采用地下水或山泉水灌溉,水溫過低會影響水稻生長發育,導致返青慢、分蘗少、根系生長不良、水稻生育進程延遲,甚至產生低溫冷害而導致減產；但早稻和一季晚稻在灌漿期遇高溫時灌山泉水有利于水稻降溫和灌漿,從而提高產量和改善米質。灌溉水中適量的養分對水稻生長是有利的,但當灌溉水中養分含量超過一定限度后,特別是用有機污染物和重金屬含量超標的污水灌溉,會影響水稻的生長,甚至導致水稻死亡,而且會導致米質下降和重金屬、農殘等超標。

大氣質量對水稻的生長和發育也有一定的影響,大氣中的粉塵、懸浮顆粒物中的重金屬、有機污染物、二氧化硫等污染物沉降到土壤中或水稻葉片上，會污染土壤環境或灼傷葉片,并通過水稻吸收運轉到籽粒中,從而影響稻米的安全性,而且當這些污染物含量超過一定限度后,還會影響水稻的生長發育,導致水稻生長受抑制,水稻產量和米質下降,嚴重時會導致水稻絕收。

1.3 栽培措施

水稻的栽培措施也是影響其產量和米質形成的主要因素。同一品種在相同的生態條件下種植,產量可以相差10%～20%,有時甚至相差100%以上。但栽培措施對水稻產量和米質的影響是很復雜的,在大多數情況下是存在拋物線關系的,即存在一個最適值,而且這個最適值往往又在最高產量和最佳米質之間不同步,而且同一栽培措施對不同品質指標的影響也是不同的。播種期、秧苗素質、種植密度、肥水管理、病蟲害防治、收獲曬貯等栽培措施對水稻產量和米質形成都有重要影響。播種期主要通過抽穗灌漿期所處的氣候因子而影響產量和米質；秧苗素質高一般能促進產量和米質提升；種植密度與產量、米質一般呈拋物線關系；合理施用有機肥、平衡施肥和合理肥料運籌有利于提高產量和改善米質；水分管理也會影響水稻的產量和米質；病蟲害會造成水稻產量和米質下降；收獲時期會影響稻米品質；而科學曬貯則可防止米質劣化，從而可以減少產量損失。

2 優質豐產協同栽培的幾個關鍵環節

栽培措施對水稻產量和米質形成影響的重要性和復雜性,為水稻優質豐產協同栽培提供了調節空間,但也說明了優質豐產栽培的難度。優質豐產協同栽培就是要充分利用對產量與米質形成都有正效應的措施,協調好存在正負面效應矛盾或正負效應不同步的措施，進而實現優質豐產的目的。

2.1 優良品種和環境條件是優質豐產協同栽培的前提

水稻的栽培措施只能挖掘品種的產量和米質潛力,不能改變品種的遺傳特性,而不同的水稻品種的產量和米質潛力又存在很大差異。同時,要充分挖掘品種的產量和米質潛力,必須使水稻有一個良好的生長環境,特別是抽穗灌漿期有一個良好的環境條件。因此,優質豐產協同栽培首先必須選用具有優質豐產潛力的品種,并種植在適于水稻產量和品質潛力發揮的環境條件下,這是優質豐產協同栽培的前提。

2.2 構建后期高光效群體是優質豐產協同栽培的核心

水稻的產量70%以上來自抽穗后的光合產物,抽穗灌漿期是米質和產量形成的關鍵時期。只有構建后期高光效的群體,才有可能使水稻后期保持較高的群體光合效率,促進灌漿物質向籽粒運轉,為籽粒灌漿奠定物質基礎,否則,后期干物質生產不足或運轉不暢,難以保證籽粒灌漿的物質需求,必定導致灌漿充實不良,產量和米質下降。因此,要加強抽穗前群體演進的調控,把構建后期高光效群體作為優質豐產栽培的核心環節。通過建立合理的群體基數和促進前期早發、中期控制無效分蘗,構建抽穗期個體健壯、群體適宜的高質量群體。

2.3 維持后期較高光合效率與較長灌漿期是優質豐產協同栽培的重要措施

水稻米質的提升,要求籽粒有較長的灌漿期和相對平穩的灌漿速率,灌漿速率峰值大而灌漿期縮短不利于米質的形成,如同一品種作雙季早稻種植，由于灌漿結實期高溫逼熟,導致灌漿期灌漿速率迅速上升到高峰期,而且峰值高,然后迅速下降,灌漿期只有25 d左右；而作雙季晚稻種植，由于灌漿期溫度較低,灌漿速率相對平穩,不會出現像早稻那樣“大起大落”的灌漿動態,而且灌漿期延長7～10 d,因此,作晚稻種植米質明顯好于作早稻種植。因此,優質豐產協同栽培不僅需要提高后期群體的光合效率,而且還要保持有較長的灌漿期,這就要求必須防止水稻器官早衰,維持灌漿后期源庫流有較高的活性。此外，構建后期高光效群體只是維持后期高光效的基礎,后期還應采取適當的肥、水調控措施,防止早衰,以使水稻灌漿期有較高的光合效率，并保持較長時間。

3 優質豐產協同栽培技術策略

3.1 科學規劃,合理布局

應根據江西省各地的生態環境條件,做好優質稻種植區規劃,確定適宜種植區、次適宜種植區和不適宜種植區,明確優質稻的空間種植布局。應選擇在抽穗灌漿期溫度適宜、晝夜溫差較大、光照充足、太陽輻射量較大，田塊隔離防風條件好、排灌方便、水質清潔、旱澇保收、生態條件好、生物多樣性豐富、病蟲害發生輕，土壤有機質含量高、養分平衡且豐盈、結構良好、通透性好、保水保肥力強、微生物活性強、無污染，以及空氣質量良好的地區種植優質稻。在布局時還應考慮不同種植制度和茬口的需求,以保障不同熟制優質稻抽穗灌漿期處于有利于產量和米質形成的氣候條件下。

3.2 選用良種,適期播種

選用具有優質豐產潛力的品種是優質豐產協同栽培的基礎。應選擇米質優、豐產性好、生育期適宜、適應性廣、抗性好,通過審定并在當地試種表現良好的優質稻品種。作為優質大米種植的品種米質應達國標三級以上；作為高檔優質大米種植的米質應達國標二級以上；作為高檔有機大米開發的優質稻品種米質應達國標一級。同時,應根據品種的生育期、當地自然條件和茬口等合理確定優質稻的播種期,以確保優質稻的抽穗灌漿期的氣候環境有利于水稻的灌漿充實,避開高溫、低溫和臺風等不良天氣。在江西地區，一般雙季早稻最好在6月15～20日齊穗,7月15日前成熟,避開7月中下旬的高溫天氣灌漿；而一季稻應安排在8月底9月初齊穗,避免在8月上中旬的高溫期間抽穗灌漿；雙季晚稻則應在9月15～25日(水稻安全齊穗期)前齊穗,避免低溫冷害對灌漿的影響。

3.3 培育壯秧,合理密植

培育壯秧和合理密植是水稻高產栽培的重要措施,而且對米質形成也有重要影響[6,7]。優質稻大多數莖蘗細弱,抗倒伏能力差,豐產栽培一般適宜采用“壯個體、小群體”的栽培途徑[8],因此,培育壯秧和合理密植更為重要。

壯秧有利于前期早發和中期提高成穗率,促進大穗形成,是構建后期高光效群體的基礎。因此,培育壯秧是優質稻豐產優質協同栽培的主要措施之一,優質稻栽培要根據種植方式、茬口、育秧方式等,通過適當多稀播、合理施肥、控水促根、化控矮化促蘗等壯秧措施,培育出適齡多蘗壯秧。種植密度過低或過高會導致水稻產量和品質下降,合理的種植密度不僅有利于高產,而且有利于提高稻米品質。但水稻的高產和優質的最適密度往往不同步,一般最高產量的適宜密度要高于最佳米質的適宜密度[7],因此，綜合優質豐產的需要,應在培育壯秧的基礎上適當稀植,一般種植密度應較常規高產栽培降低10%～15%。同時,在種植密度相同時,盡量采用寬行窄株或寬窄行的種植方式,增強行間通風透光,有利于提高產量和改善米質。

3.4 優化施肥,科學灌溉

施肥是提高水稻產量的主要措施,也對稻米品質有重要影響[9]。長期過多施用化肥會降低稻米品質,也不利于水稻持續豐產；增施有機肥能降低稻米的堊白粒率、堊白度和直鏈淀粉含量,提高膠稠度和食味值。增施氮肥能增加產量和蛋白質含量,但會使稻米綜合品質變劣;增施磷肥能提高整精米率,但會增加堊白度;增施鉀肥能提高產量,提高整精米率、膠稠度和堿消值。氮、磷、鉀肥配施不僅能提高水稻產量,而且能提高稻米的加工品質,降低稻米的直鏈淀粉含量,增加蛋白質含量。與生育前期追施氮肥相比,在抽穗期追施氮肥,稻米的堊白粒率和直鏈淀粉含量降低,蛋白質含量提高,食味變劣。因此,優質稻優質豐產協同栽培應增施有機肥和生物有機肥,降低化肥的施用比例,采用“控氮、穩磷、增鉀、施硅、補微”的平衡施肥技術,在肥料運籌上應降低抽穗后的施氮量,適當增加前期的施氮量。

水分管理也對水稻的產量和米質有重要影響[10]。水分過多或過少都不利于水稻產量的提高和米質的改善。適宜的稻田水分管理措施：在生育前期薄露灌溉，以促進分蘗；在生育中期提早多次輕擱田,以控制無效分蘗的發生和第一伸長節間的長度；抽穗后干濕交替灌溉,以延長葉片的光合功能,尤其是不能斷水過早,以免導致充實不良和整精米率下降。

3.5 防止倒伏,病蟲害綜合防治

水稻后期倒伏會導致水稻結實不良,充實度差,不僅產量下降,而且米質變劣。優質稻抗倒能力大多較差,倒伏風險大,應特別注意防止水稻倒伏。一方面在前期要通過采取培育壯秧、合理密植、促進早發、控制無效分蘗等措施構建一個抽穗期個體健壯、群體適宜的高質量群體;另一方面要優化肥、水管理,增施有機肥、硅肥、鉀肥,減少氮肥用量,實行控水灌溉、提早曬田、抽穗后干濕交替的灌溉模式,促進土壤硬實、個體健壯、根系深扎、節間粗短,提高優質稻的抗倒伏能力。

病蟲害危害會導致水稻葉片光合能力下降,莖稈倒伏甚至植株死亡,不僅影響產量,而且米質變劣。因此,應采用綜合措施控制水稻病蟲害的發生,充分利用農業措施、物理措施、生物措施控制病蟲害；在采用上述措施達不到控制要求時,可施用高效、無(低)毒、無(低)殘留的無公害化學農藥、生物農藥等控制病蟲害的發生。

3.6 適時收割,合理曬貯

水稻成熟后的收獲日期對水稻的產量會有一定的影響,但對于稻米品質的影響更大。當收獲期過早時,青米率高,堊白米率多,精米率下降,米飯的適口性變劣,產量也下降;當收獲期過遲時,也會導致堊白增大、精米率降低、糊化率增高。當水稻谷粒含水量在19%～21%,谷粒全部變硬,稻穗軸上干下黃,2/3的秸稈枯黃時,應及時收獲。

稻谷收獲后的干燥和貯藏方法也會對稻米的品質產生影響[11]。當干燥速度過快時,米粒內外收縮失去平衡,會導致米粒表面產生裂紋,影響外觀,且蒸煮時易夾生;當干燥溫度過高時,稻谷成分會發生變化,米粒中的脂肪酸和直鏈淀粉含量升高,蒸煮后米飯黏彈性下降,會影響食味。稻谷干燥宜采用先低溫后高溫的變溫干燥工藝,在有條件的地區可以采用機械干燥；沒有條件進行機械干燥的,在稻谷收獲后應及時攤開晾曬,然后用曬墊曬谷并勤翻動,不能在水泥地、瀝青路上暴曬。當曬至水分在13%以下時,可入庫貯藏。稻谷在入庫前一定要進行清選除雜,提高稻谷凈度，以提高其貯藏的穩定性。短期貯藏的室內溫度應保持在15 ℃以下；長期貯藏的室內溫度應保持在5 ℃以下。