水稻是我国最重要口粮作物,在保障国家粮食安全中具有举足轻重的作用。当前,我国水稻生产正面临由传统小规模生产向机械化、智能化、标准化和集约化的现代规模化生产方式转变,在此重要历史节点,回顾总结70年中国特色水稻栽培学发展历程与科技成就,对探索未来水稻栽培科技发展方向具有重要意义。70年来,我国水稻栽培科技界抓住水稻不同主产区大面积生产问题与关键技术瓶颈,深入开展水稻生长发育和产量、品质形成规律及其与环境条件、栽培措施等方面关系的研究,探索水稻生育调控、栽培优化决策和栽培管理等新途径与新方法,取得了一大批在生产上大面积应用的重要栽培技术和理论,形成了一批重大栽培科技成果。笔者着重从叶龄模式栽培理论及技术、群体质量及其调控、精确定量栽培、轻简化栽培、机械化栽培、超高产栽培、优质栽培、绿色栽培、逆境栽培和区域化栽培等十个方面阐述了改革开放以来中国水稻栽培取得的主要科技成就,并指出了未来中国水稻栽培创新发展的重要方向：一是加强水稻绿色优质丰产协调规律与广适性栽培技术研究;二是加强多元专用稻优质栽培研究;三是加强水稻超高产提质协同规律及实用栽培研究;四是加强直播稻、再生稻稳定丰产优质机械化栽培研究;五是加强水稻智能化、无人化栽培研究。
随着农村优质劳力减少和劳动力成本攀升以及农业规模化经营的发展,直播水稻作为一种轻简化的种植技术应用面积不断扩大。因此,促进直播水稻稳产与增产对保证中国粮食安全具有重要意义。根据我国南方多熟制地区直播水稻生产特点,笔者提出了生育约束型直播水稻的概念,即受前茬作物的影响,直播水稻较移栽水稻播种晚,全生育期缩短,温光资源利用减少,加上前茬秸秆全量还田和短农耗期内粗放或半粗放化整地播种,造成种子和苗期都处于多种逆境下,显著制约了水稻的正常出苗与生育,使水稻产量不高不稳。这种生育约束型直播水稻在生产上应用已较为广泛,制约了大面积平衡增产。为此,有针对性地探究了生育约束型直播水稻稳产栽培途径,选用江苏代表性的穗粒兼顾型粳稻品种,在大面积有代表性的简化耕作播种条件下,通过设置基本苗量120万/hm 2、240万/hm 2和360万/hm 2处理,分别代表分蘖为主成穗型、主茎分蘖成穗并重型、主茎成穗型3种栽培途径,系统比较研究各类型水稻群体光合物质生产特征、产量与品质特征,初步认为“适当增加基本苗,增加主茎成穗比例,以主茎成穗为主,通过足量主茎穗数产出较高群体颖花量,在生育中后期积累更多的干物质量”是利于生育约束型直播水稻稳产增效的有效栽培途径。本文中还介绍了生育约束型直播水稻稳产栽培关键技术,并对合理发展直播水稻提出了建议。
当前我国粮食生产面临过量施肥、氮肥利用率低和农业劳动力短缺等问题,探讨主要粮食作物一次性施肥技术及其对作物产量、肥料利用效率以及环境效应的影响,为我国粮食生产的简化施肥提供技术支撑。本论文系统分析了一次性施肥技术的发展现状及其在三大粮食作物上的应用效果,针对一次性施肥技术存在的不足,提出其在我国三大粮食作物主产区的推广应用前景和发展方向。一次性施肥是一种生产轻便、节本增效和保护环境的技术模式。当前农业生产中,通过一次性基施缓控释肥、氮肥减量施用技术以及化学调控技术均可以实现三大粮食作物的一次性施肥。与农民传统施肥方式相比,一次性基施缓控释肥可以显著提高玉米、小麦和水稻三大粮食作物的产量和氮肥利用率,产量、氮肥利用率分别提高3.1%—31.7%、6.2%—86.6%;显著减少农田氨挥发、氧化亚氮排放、氮素淋溶和径流损失,分别减少18.1%—81.3%、22.4%—73.4%、0—53.0%和0—43.2%。氮肥减量施用技术可在减少20%—37%氮肥施用量的条件下,维持玉米、小麦和水稻的产量不降低,提高三大粮食作物氮肥利用率2.3%—20.4%,以及降低氮素的损失。添加硝化抑制剂可使三大粮食作物产量、氮肥利用率分别提高6.5%—20.1%、5.0%—78.3%,使氧化亚氮排放显著降低22.1%—51.0%;添加脲酶抑制剂显著提高三大粮食作物产量5.8%—22.8%,显著提高玉米、小麦氮肥利用率25.4%—40.7%,同时显著降低三大作物氨挥发、氧化亚氮排放46.1%—51.2%、11.9%—45.2%。在全国主要粮食主产区的应用结果表明,一次性施肥技术既实现了作物稳产高产、氮肥高效和氮损失减少,又节省了农业劳动力和降低了农业生产成本。因而,一次性施肥技术协同实现了作物高产、养分高效和环境友好的农业可持续发展道路,同时解决了我国当前农业生产劳动力不足的难题,是适宜在全国粮食主产区全面推广和应用的新技术。
