水稻设计栽培原理与技术.docx
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水稻设计栽培原理与技术
水稻设计栽培原理与技术
一、设计栽培的概念
针对选用水稻品种的生育特性和种植地区气侯条件、生产条件及其试验田的土壤养分状况，首先确定目标产量，再运用水稻叶龄模式和群体质量栽培理论，设计个体生长发育进程、群体发展动态轨迹、穗粒结构组合和栽培调控措施，形成一套较为完整的定量化栽培技术指标体系，包括栽培方案、栽培模式图和栽培日历等。
根据种植之前设计的栽培方案，对水稻进行栽培管理和实时生长监测，准时准量地采取栽培调控措施，确保水稻生长和产量的形成按设计蓝图发展，以最经济、最环保的物质投入和高效的劳动实现产量目标。
二、设计栽培的生物学基础——水稻的叶与根、蘖、茎、穗同伸关系
水稻根、蘖、茎、穗的生长发育与主茎出叶存在着同步、同伸规则。
1、叶蘖同伸关系
X叶抽出=X-3叶节分蘖抽出第1叶
=X-2叶节分蘖分化第3叶
（3幼1基期）
=X-4叶节分蘖抽出第2叶
发生分蘖的最低节位：
在主茎上——第1叶节
在分蘖上——第1叶节
分蘖鞘节（杂籼）
2、叶茎同伸关系
茎的组成：
节+节间
其中：
基部节间不伸长，密集在一起，长分蘖和次生根，称分蘖节。
上部4-7个节间伸长，形成茎秆。
叶节间同伸关系：
X叶抽出=（X-1）～（X-2）节间伸长
如，一个主茎出叶总数N为16叶、伸长节间数n为5个的品种，主茎第14叶抽出期间，第1个伸长节间（主茎第13叶与第12叶之间的节间）快速伸长（图3），生产上称为拔节，时间在N-n+3叶龄期。
3、叶根同伸关系
X叶抽出=X-3叶节发根。
当分蘖长到3叶时，分蘖鞘节上长出根（图2）。
水稻拔节时，分蘖能否长出发达的根，决定了该分蘖将来能否长成穗子。
按叶与蘖、节间同伸关系，N-n+3叶龄期拔节，在拔节叶龄（N-n+3）-3叶龄期（N-n）出生的分蘖，到拔节时分蘖鞘节上开始长出根，故N-n叶龄期为有效分蘖临界叶龄期，此叶龄期以后长出的分蘖都不能成穗。
水稻次生根发生的最上节位为第1伸长节间上部的一个节位，该节位根系发生在N-n+5叶龄期（拔节后第二个叶龄期），能否如期长出根是高产的标志。
4、叶穗同伸关系
穗分化开始于叶龄余数3.5左右，完成于破口前。
表1穗分化各期对应叶龄余数
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（0.3）
花粉充实完成期
0-出穗
任何水稻品种穗分化，是固定不变的。
拔节期为N-n+3叶龄期～N-n+2.9，平均N-n+2.5），是可变的。
按拔节与穗分化的先后关系，将所有品种划分为3种生育类型。
重叠型：
先穗分化后拔节，n<6的品种
衔接型：
穗分化与拔节同时，n=6的品种
分离型：
先拔节后穗分化，n>6的品种
三、水稻生育进程设计
由于水稻根、蘖、茎、穗的生长发育与主茎出叶存在着同伸规则，而在同一个地区播期相近条件下，同一品种的N和n是比较稳定的。
因此，以主茎叶龄为指标，可以对根、叶、蘖、茎、穗的建成和产量因素形成在时间上作精确定量诊断，这就是叶龄模式。
1、三个最关键叶龄期设计
（1）有效分蘖临界叶龄期：
高产群体的有效分蘖临界叶龄期为N-n叶龄期（n≧5），或N-n+1叶龄期（n≤4）。
（2）拔节期：
N-n+3叶龄期或n-2的倒数叶龄期。
（3）穗分化叶龄期：
穗分化开始于N-叶龄期或。
图5水稻生育进程叶龄模式示意
2、高产群体茎蘖数设计
高产群体茎蘖数的变化，有其严格的叶龄期和指标值。
共同的模式有：
（1）N-n叶龄期群体够苗，茎蘖数=目标穗数。
（2）N-n+3叶龄期或稍前半叶群体出现高峰苗数，茎蘖数为目标穗数的1.2倍，成穗率75%以上。
3、高产群体叶色变化节奏设计
高产群体叶色“黑黄”节奏变化，有其严格的叶龄期和叶色指标值。
共同的模式有：
（1）N-n叶龄期以前，群体叶色应“黑”，叶片的含氮率应在3.5％左右，顶4叶叶色＞顶3叶，有利于促进有效分蘖发生。
（2）N-n叶龄期，叶色开始褪淡，叶片含氮率下降至2.7％（粳稻）和2.5％（籼稻）左右，顶4叶＝顶3叶（两叶叶色相等），分蘖速度明显减慢。
（3）无效分蘖期至拔节期（N-n+1）～（N-n+3），叶色要明显“落黄”，叶片含氮率下降至2.5％以下（2.2-2.4％），顶4叶叶色＜顶3叶，新分蘖停止发生，无效分蘖和叶、茎的生长均受到有效控制。
（4）倒2叶期（颖花分化）开始直至抽穗后的15-20天，叶色应回升显“黑”，叶片含氮量上升为2.7％（粳稻）和2.5％（籼稻），顶4叶叶色＝顶3叶，有利于促进穗分化形成大穗，并提高结实率。
（5）抽穗15-20天后，叶色逐渐褪淡，至成熟期能保持2片以上绿叶，有利于提高结实率和粒重。
4、调控措施后效应设计
（1）施用氮素等促进生长的技术，其作用期发生于以后的1、2乃至3个叶位（如施用量多）。
例如，6叶期（N）施氮将会促进第7、8甚至9叶（N+1,+2或+3叶期）及它们的同伸分蘖的生长，且其肥效的高峰期往往发生在8叶期（N+2）。
因此，为控制无效分蘖的发生，必须在N-n-2叶龄期以前结束分蘖肥的施用。
为了促进颖花的分化，促花肥应在倒4叶期施下；为防止颖花退化，保花肥必须在倒2叶期施下。
（2）烤田等控制生长的技术，其作用期一般产生于造成植株水分亏缺的后一个叶龄期。
例如，为控制N-n+1叶龄期无效分蘖的发生，应在N-n-1叶龄期排水搁田，到N-n叶龄期才能造成植株水分亏缺，产生的控制效应在N-n+1叶龄期，不仅把N-n+1叶控短，而且把该叶龄的同伸分蘖被控掉。
同理，为控制第一节间的伸长，应在第一节间伸长的N-n+3叶龄期以前1、2个叶位排水烤田，使植株水分亏缺产生在第一节间伸长前，才能有效控制第一节间的伸长。
四、高产群体质量指标设计
1、抽穗至成熟期干物质生产量——核心指标
形成水稻产量的干物质75%以上来自抽穗至成熟期，产量越高抽穗至成熟期干物质生产量在产量中所占比例越高。
表2产量与抽穗至成熟期干物质生产量的关系
产量水平
（kg/亩）
产量干重
（kg/亩）
抽穗至成熟期
生产量（kg/亩）
占产量干重比例
（%）
600
513
400
78
700
599
500
83
800
684
600
88
产量每提高100公斤，抽穗至成熟期干物质生产量占目标产量干重的比例大约提高5个百分点。
抽穗至成熟期干物质生产量=目标产量干重×抽穗至成熟期干物质生产量占产量干重比例。
2、抽穗期干物质量和LAI——基础指标
抽穗期干物质量与产量为抛物线关系（图6），有一个最适的临界值，因此是基础指标。
水稻产量=生物产量×收获指数。
同一品种，在同一地区相同的耕作栽培制度下，收获指数比较稳定，约0.5左右。
生物产量=目标产量干重/收获指数。
抽穗期干物质量最适值=生物产量-抽穗至成熟期干物质生产量。
抽穗期LAI与产量也为抛物线关系，有一个最适的临界值，也是基础指标。
抽穗期LAI最适值以满足抽穗期水稻基部叶片受光量为光补偿点一倍为宜。
生理学研究以证明，水稻叶片光补偿点为1000lx，因此基部叶片临界受光量应为2000lx。
由于种植地抽穗期光照条件的差异，和品种株型不同，消光系数存在差异，抽穗期LAI最适值应按门司正公式计算确定。
式中：
I0为抽穗期自然光照强度
K消光系数，K=Sin（a）；a为上三叶叶角
例如，江苏南部水稻9月底抽穗，此期正午日照50000lx；粳稻品种上三叶叶角平均值一般为25度，K=Sin（25）=0.42；抽穗期LAI最适值=-ln（2000/50000）/0.42=7.6。
3、抽穗期株型——保障指标
要保持抽穗至成熟期较高的干物质生产量，必有其严格的株型指标值。
（1）抽穗期（第N叶平展后8～10天，N+1叶期）单茎具有与伸长节间相等数量的绿叶数；叶长序23145；基部第1、2节间短，总长度<株高10%。
（2）成熟期单茎具有1.5～2.5张以上绿叶。
图7亩产700－800公斤群体发展动态指标示意
五、农艺技术设计
1、播种期
适宜播期以当地最佳抽穗结实期为依据，由品种从播种—抽穗的天数反推来确定。
关于最佳抽穗结实期：
高产水稻一生需要有适宜的大气温度条件，尤其是抽穗前15天至抽穗后25天这40天中要有适宜的温度条件，不能出现低于15℃高于35℃（粳稻）和38℃（籼稻）的危害性温度。
观测结果一致表明，粳稻抽穗期的日均温25℃左右最利于提高结实率，灌浆至成熟期的日均温21℃左右千粒重最高。
在我国，水稻春季播种主要受播种期间低温的限制。
由于水稻发芽出苗的最低日均气温为10℃（粳）、12℃（籼）。
因此，在自然状况下，最早播期为春季日均气温稳定通过10℃（粳）、12℃（籼）的初日。
在保护性育秧条件下，最早播期应考虑水稻移栽的安全和秧龄长短两个方面。
2、移栽期
水稻安全移栽温度为15℃以上。
按幼苗发根规律，1～2叶秧苗可以带芽谷移栽（3叶期发根）。
3～4叶秧苗处于断奶期，易死亡，只能带土移栽。
因此，拔秧移栽最小叶龄为4叶1心秧苗。
允许最长秧龄为N-n-1叶，这一叶龄期移栽大田不再发生有效分蘖，完全依靠基本苗成穗。
在满足上述条件下，移栽期主要根据茬口确定。
若茬口不是限制因素，5叶1心为最适移栽叶龄。
3、秧田播种量
播种量主要受秧龄影响，以培育叶蘖同伸壮秧为准则，秧龄越长越稀播。
秧田LAI达到4，分蘖发生便受影响，LAI=4.5为分蘖发生的极限。
×666.7/S。
其中，S为移栽时秧苗单株叶面积（cm2）。
S受移栽秧龄、品种、育秧方式和肥力水平影响，可以通过具体测定，取得一个地区、不同品种、不同育秧方式下的S值。
一般情况下，粳稻5叶平展S=15，6叶平展S=20，7叶平展S=30，8叶平展S=65；籼稻5叶平展S=25，6叶平展S=30，7叶平展S=65，8叶平展S=135。
4、基本苗数
基本苗数（万/亩）=目标穗数（万/亩）/单株成穗数（个）
其中，单株成穗数可按叶蘖同伸关系由本田有效分蘖叶位数查表3估测。
表3本田期主茎有效分蘖叶位数对应分蘖发生理论值C
主茎有效分蘖叶龄数
分蘖鞘不发生分蘖品种
分蘖鞘发生分蘖品种
（杂交籼稻）
1
1
1
2
2
2
3
3
4
4
5
7
5
8
12
6
12
20
7
18
33
8
27
54
9
40
88
10
59
143
直播稻：
本田期一般主茎4叶期不分蘖，5叶期才普遍分蘖，够苗叶龄期为N-n+a叶龄期（a为有效分蘖临界叶龄期调节值，取1～-2）。
如果一个常规品种N=12，n=4，取a=-1（希望较N-n叶龄期提前1叶够苗），够苗叶龄期=12-4-1=7，本田有效分蘖叶位数=7-4=3（直播稻4叶期不分蘖），查表3，C=3。
若分蘖发生率为70%，则：
单株成穗数=1（主茎）+3×0.7
=3.1
若目标穗数30万/亩，基本苗数=30/3.1=9.7（万/亩）。
按种子发芽率90%、成苗率60%、千粒重26克计，播种量=9.7×0.6）×26/100=4.7（kg/亩）。
移栽稻：
若移栽叶龄为SN，移栽后长1叶才分蘖，够苗叶龄期为N-n+a叶龄期（a为有效分蘖临界叶龄期调节值，取1～-2）。
如果一个常规品种N=16，n=5，取a=0（希望在N-n叶龄期叶够苗），够苗叶龄期=16-5
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