鐘旭華，潘俊峰，李康活，黃 慶，張 彬，李夢興，劉彥卓

（廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/廣東省水稻育種新技術(shù)重點實驗室，廣東 廣州 510640）

水稻是廣東最大的糧食作物，2 018年水稻播種面積178.74萬hm2，占全省糧食播種面積的83.1%［1］。優(yōu)良品種和先進的耕作栽培技術(shù)，是提高水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的兩條基本途徑。廣東水稻耕作栽培研究歷史悠久，聲名遠播。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建院60年來，水稻耕作栽培研究經(jīng)歷了3個階段：第一階段為群眾經(jīng)驗總結(jié)與推廣階段，形成了著名的水稻高產(chǎn)栽培“潮汕經(jīng)驗”，大幅提高了廣東水稻單產(chǎn)，對我國水稻栽培學(xué)科產(chǎn)生了深遠影響；第二階段為規(guī)范化栽培技術(shù)研究階段，研發(fā)建立了水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程和水稻拋秧及配套技術(shù)，實現(xiàn)了栽培技術(shù)由經(jīng)驗栽培向數(shù)量化、指標化栽培的轉(zhuǎn)變；第三階段為高產(chǎn)高效栽培技術(shù)研究階段，研發(fā)出水稻“三控”施肥技術(shù)、超級稻強化栽培技術(shù)和多熟高效農(nóng)作制模式及配套技術(shù)，實現(xiàn)了水稻產(chǎn)量和資源利用效率的協(xié)同提高。在耕作栽培理論方面，對廣東水稻種植區(qū)劃、水稻分蘗與幼穗發(fā)育、光溫反應(yīng)特性、高產(chǎn)栽培葉色變化、光能利用、抗倒伏機理等開展了比較系統(tǒng)的研究，豐富了水稻耕作栽培科學(xué)理論。60年來，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻耕作栽培學(xué)科緊緊圍繞廣東水稻產(chǎn)業(yè)，開展理論研究和技術(shù)創(chuàng)新，取得了一系列重要成就，創(chuàng)造了巨大的社會經(jīng)濟效益和生態(tài)效益，為廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全、增加農(nóng)民收入做出了重大貢獻。主要成就見表1。

1 水稻耕作栽培技術(shù)創(chuàng)新成果

1.1 調(diào)查總結(jié)農(nóng)民高產(chǎn)經(jīng)驗，形成著名的“潮汕經(jīng)驗”

新中國成立之初，廣東水稻栽培研究基礎(chǔ)薄弱，總結(jié)和推廣群眾高產(chǎn)經(jīng)驗成為提高產(chǎn)量的重要途徑。1950年代，以廣東省農(nóng)業(yè)試驗場為主，華南農(nóng)學(xué)院及各地農(nóng)業(yè)部門參加，先后到潮汕平原、珠江三角洲、粵西鑒江平原、粵北山區(qū)等地進行調(diào)查，總結(jié)群眾高產(chǎn)經(jīng)驗，初步形成我國水稻栽培史上著名的“潮汕經(jīng)驗”。1960—1970年代，潮汕經(jīng)驗進一步發(fā)展，并迅速在全省推廣。潮汕經(jīng)驗的主要內(nèi)容包括：（1）疏播培育壯秧；（2）看苗施肥，頭重、尾輕、中補足；（3）水分管理上，深水回青，淺水分蘗，夠苗曬田，淺水抽穗，干濕灌漿。1965年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院與省科技圖片社合作編印了“潮汕水稻高產(chǎn)栽培經(jīng)驗”彩色掛圖。潮汕經(jīng)驗是在精耕細作條件下，奪取水稻高產(chǎn)的重要栽培方法。采用這一栽培方法，相繼創(chuàng)造了一批大面積高產(chǎn)記錄，并出現(xiàn)了21.1 hm2連片平均每667 m2產(chǎn)量504 kg（澄海）、69.1 hm2連片平均每667 m2產(chǎn)量483 kg（潮安）等高產(chǎn)典型。潮汕經(jīng)驗與江蘇的“三黃三黑”高產(chǎn)栽培經(jīng)驗，是我國當時最先進的兩大水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)，對我國水稻栽培學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了重要而深遠的影響。

表1 廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建院60年來水稻耕作栽培研究主要成就Table 1 Major achievements of rice cultivation research of Guangdong Academy of Agricultural Sciences in the past 60 years

1.2 水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程

自1982年起，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所與廣州市農(nóng)業(yè)局等單位協(xié)作，開展水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程研究。該規(guī)程以每667 m2產(chǎn)量500 kg為目標，將多年研究成果配套成綜合性高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)規(guī)范化栽培技術(shù)程序。明確了中遲熟品種高產(chǎn)栽培“三青二赤”的葉色變化生育模式，即分蘗盛期、幼穗發(fā)育二期末至六期和齊穗期顯“青”，幼穗第一苞分化前后和孕穗中期顯“赤”。采取“低群體、高成穗、爭大穗”的高產(chǎn)技術(shù)路線，以移植期、回青期、始蘗期、夠苗期、幼穗發(fā)育一至五期、劍葉全出后6 d或齊穗期為栽培關(guān)鍵時期。該規(guī)程包括與目標產(chǎn)量相一致的數(shù)量化生育指標、綜合性規(guī)范化控制技術(shù)和保障技術(shù)措施實施的簡易診斷方法3個部分［2-4］。實施過程簡便，在選用中遲熟品種、合理安排栽培時期、培育適齡壯秧、“低群體”栽培的基礎(chǔ)上，前期根據(jù)土壤肥力與目標產(chǎn)量定量施肥（包括基肥、回青肥、始蘗肥）；中后期根據(jù)生長狀況診斷施肥。采用一把米尺和一張水稻葉色比色卡（圖1），在田間調(diào)查出株高≥科高70%的莖數(shù)和葉色數(shù)值后，直接查表確定施氮量。應(yīng)用該技術(shù)，一般每667 m2增產(chǎn)稻谷40～100 kg，成為1990年代廣東水稻高產(chǎn)栽培的主要技術(shù)，也為廣東水稻高產(chǎn)栽培的標準化、指標化研究奠定了基礎(chǔ)。該成果獲1990年廣東省科技進步二等獎和1991年國家科技進步三等獎。

1.3 水稻拋秧及其配套技術(shù)

圖1 水稻葉片比色卡Fig. 1 Leaf color chart of rice

傳統(tǒng)的移栽稻以手插秧為主，勞動強度大，勞動成本高。隨著改革開放和社會經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)村勞動力大量向城市轉(zhuǎn)移，迫切需要水稻輕簡化栽培技術(shù)。水稻拋秧是用預(yù)制的紙筒或塑料盤裝載營養(yǎng)土育秧，利用營養(yǎng)土塊的重力作用，把育成的秧苗拋栽到大田的一種新的種稻方式［5］。1985年廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院從日本引進水稻紙筒拋秧技術(shù)，研究了拋秧水稻生育特點和拋秧技術(shù)的可行性。1992年起，在國內(nèi)水稻塑盤育苗拋秧技術(shù)的基礎(chǔ)上，吸收廣東水稻紙筒育苗拋秧經(jīng)驗，以重點突破拋秧高產(chǎn)栽培技術(shù)為主攻方向，進行了塑盤拋秧栽培的生育特性、增產(chǎn)潛力和栽培技術(shù)對策等研究，改進了拋秧栽培肥水管理調(diào)控策略，綜合配套出適合多種類型地區(qū)應(yīng)用的拋秧稻規(guī)范化高產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程［6-8］。其技術(shù)要點包括：（1）培育相互易于分散的足量適齡秧苗。每667 m2大田用502孔塑料軟盤40～42個，每667 m2用種量常規(guī)稻2 kg、雜交稻1.2 kg，播種時塑盤孔與孔之間泥漿要刮清，育秧全過程以半旱式水分管理為主。（2）適齡拋植。早造拋植葉齡4～5片、晚造葉齡3～4片。（3）拋足拋勻基本苗。瘦田每667 m2拋2萬～2.2萬穴、中等田1.8萬～1.9萬穴、肥田1.6萬～1.7萬穴，均勻拋植。（4）合理施肥，提高肥料利用率。（5）水分管理。淺水拋秧、薄水促蘗、苗數(shù)達到計劃穗數(shù)的80%時露曬田、中后期干干濕濕，不過早斷水。拋秧改變了“臉朝黃土背朝天，彎腰屈背種稻田”的幾千年傳統(tǒng)種稻方式，是水稻栽培技術(shù)上的一項重大改革，具有省工高效增產(chǎn)的優(yōu)點，深受農(nóng)戶歡迎。2000年應(yīng)用面積占全省水稻播種面積的63%。目前拋秧仍然是廣東移栽稻的主要種植方式之一。“水稻拋秧及其配套技術(shù)”獲1997年廣東省科技進步一等獎。

繼水稻拋秧技術(shù)之后，又將拋秧技術(shù)與免耕技術(shù)結(jié)合起來，1996年率先開展水稻免耕拋秧栽培試驗并取得成功［9］，先后對免耕拋秧栽培的雜草防除、稻田條件、品種選用、土壤理化性狀的變化、免耕稻的生育特性以及除草劑的殘留等方面進行了研究，并配套了相應(yīng)的栽培技術(shù)措施。該技術(shù)被列入農(nóng)業(yè)部主推技術(shù)，除了在廣東應(yīng)用外，還輻射到廣西、海南、江西和湖南等?。ㄗ灾螀^(qū)），取得顯著的社會經(jīng)濟效益。

1.4 水稻“三控”施肥技術(shù)

進入21世紀，我國水稻生產(chǎn)中化肥農(nóng)藥過量施用、肥料利用率低、環(huán)境污染等問題日益突出。從2001年起，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所與國際水稻研究所（IRRI）合作，開展了水稻高效施肥及其配套技術(shù)的研究，研發(fā)出以控肥、控苗、控病蟲（簡稱“三控”）為主要內(nèi)容的高效安全施肥及配套技術(shù)體系［10-11］，2007年通過廣東省科技成果鑒定，達到國際先進水平。該技術(shù)通過控制總施氮量和基蘗肥施氮量，提高氮肥利用率，減少環(huán)境污染；通過控制無效分蘗和最高苗數(shù)，提高成穗率和群體質(zhì)量，實現(xiàn)高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)；通過優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，增加群體通透性，控制病蟲害和倒伏的發(fā)生，減少農(nóng)藥用量，提高產(chǎn)量穩(wěn)定性。該技術(shù)的最大特點是大幅削減分蘗肥用量，增加穗肥用量，在穩(wěn)定高產(chǎn)所需穗數(shù)的基礎(chǔ)上，通過培育大穗奪取高產(chǎn)，同時提高氮肥利用率，減少病蟲害。在提高水稻抗倒性的策略上，有別于以往降低株高的傳統(tǒng)做法，改用前期控肥縮短基部節(jié)間的技術(shù)路線（圖2），在不降低甚至增加株高的情況下提高抗倒性，從而協(xié)調(diào)了高產(chǎn)與抗倒的矛盾。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，水稻“三控”施肥技術(shù)一般節(jié)省氮肥20%左右，增產(chǎn)10%左右，病蟲害和倒伏大幅減輕，穩(wěn)產(chǎn)性好，每667 m2增收節(jié)支180元左右。氮肥利用率提高10個百分點（相對提高30%），面源污染大幅減輕，紋枯病、稻飛虱和稻縱卷葉螟等主要病蟲害減少30%～50%，可少打農(nóng)藥1～3次。該技術(shù)操作簡單，適應(yīng)性廣，先后入選農(nóng)業(yè)部主推技術(shù)、廣東省農(nóng)業(yè)主推技術(shù)、廣東省農(nóng)業(yè)面源污染治理重點推廣技術(shù)等。目前已在廣東各稻作區(qū)應(yīng)用多年，并輻射到江西、廣西、海南、浙江等多個?。ㄗ灾螀^(qū)），深受農(nóng)民歡迎，取得了顯著的經(jīng)濟、生態(tài)和社會效益?！八救厥┓始夹g(shù)體系的建立與應(yīng)用”成果獲2012年廣東省科學(xué)技術(shù)一等獎。

圖2 應(yīng)用水稻“三控”施肥技術(shù)縮短基部節(jié)間長度Fig. 2 Shorter basal internodes of rice under“three controls technology（TC）”in comparison to farmers’ practice（FP）

1.5 華南雙季超級稻強化栽培技術(shù)

我國人多地少，高產(chǎn)是永恒的主題，而培育和推廣超級稻是糧食增產(chǎn)的重要途徑。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所從2006年開始華南雙季超級稻強化栽培技術(shù)研究。揭示了華南雙季超級稻高產(chǎn)的生物學(xué)特點為前期物質(zhì)生長穩(wěn)定，中期個體生育質(zhì)量良好，后期干物質(zhì)積累大，形成了超級稻“前期早發(fā)夠苗、中期壯稈擴庫、后期強根保源”的強化栽培技術(shù)體系。其技術(shù)要點是：根據(jù)超級稻品種株型好、穗大、粒多、抗性好和產(chǎn)量潛力大的種性特點和華南雙季稻區(qū)的氣候、土壤等條件，前期通過培育壯秧、移植適齡合理基本苗、確定合理施肥量并定期定量施用，薄水促分蘗，使超級稻按時夠苗；中期通過適時露曬田、控制無效分蘗、促使葉色退淡，根據(jù)葉色變化、禾苗生勢、天氣狀況巧施促花肥和?；ǚ薁幋笏?；后期通過補施壯粒肥，孕穗和揚花期保持淺水層、灌漿期干濕交替的水分管理措施使土壤水氣協(xié)調(diào)，增強根系活力，從而提高結(jié)實率和千粒重；前、中、后期落實病蟲害綜合防治措施，最后實現(xiàn)超級稻穗大、粒多、結(jié)實率高和谷粒飽滿，達到高產(chǎn)高效的目的。該技術(shù)作為廣東水稻高產(chǎn)創(chuàng)建和超級稻推廣的主推技術(shù)在廣東推廣應(yīng)用，比傳統(tǒng)栽培技術(shù)每667 m2增產(chǎn)稻谷60多kg。以該技術(shù)為部分內(nèi)容參與申報的“超級稻高產(chǎn)栽培關(guān)鍵技術(shù)及區(qū)域化集成應(yīng)用”成果獲2014年國家科技進步二等獎。

1.6 華南地區(qū)多熟高效農(nóng)作制模式及配套技術(shù)

廣東等經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)自20世紀80年代以來，因調(diào)整農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局，大力發(fā)展蔬菜、水果等經(jīng)濟作物，在有力地促進農(nóng)業(yè)農(nóng)村經(jīng)濟發(fā)展的同時，也伴隨著水稻等糧食播種面積的急劇下降。而長期連作蔬菜田土壤生態(tài)環(huán)境惡化，帶來了糧食安全與稻田效益增長不協(xié)調(diào)、菜田用地與養(yǎng)地不協(xié)調(diào)的矛盾。特別是廣東5—9月持續(xù)高溫、強光、多濕天氣不利于蔬菜生長，夏閑田越來越多。為解決這一問題，從2004年開始，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所的耕作栽培專家，在科學(xué)分析和總結(jié)廣東歷史上耕作制度改革的經(jīng)驗教訓(xùn)的基礎(chǔ)上，率先提出廣東一季中晚稻配套的“菜-稻-菜”輪作高效耕作制模式，并聯(lián)合相關(guān)單位開展探索研究和試驗示范。采用“蔬菜-中晚稻-蔬菜”、“蔬菜-中晚稻-馬鈴薯”、“蔬菜-中晚稻-甜玉米”、“甜玉米-中晚稻-馬鈴薯”等模式，充分發(fā)揮氣候和自然資源優(yōu)勢［12］。該模式針對華南地區(qū)5—9月高溫、強光、多臺風雨不適宜種植葉菜類的生育時段，在傳統(tǒng)模式“菜-夏閑-菜”中插種一季中晚稻，篩選出耐熱、抗倒伏的黃華占等水稻新品種，創(chuàng)立了旱直播、水直播和毯苗機插三套高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)省工栽培技術(shù)新模式，構(gòu)建了相應(yīng)的栽培技術(shù)體系。在廣東省多地的應(yīng)用表明，與傳統(tǒng)“菜-夏閑-菜”模式相比，該模式每667 m2增收稻谷348.0 kg，周年增加純效益1 380元，減少了夏閑菜田。以該技術(shù)為部分內(nèi)容參與申報的“多熟農(nóng)作制豐產(chǎn)增效關(guān)鍵技術(shù)與集成應(yīng)用”成果獲2019年神農(nóng)中華農(nóng)業(yè)科技獎一等獎。

2 水稻耕作栽培理論創(chuàng)新成果

2.1 水稻分蘗與幼穗發(fā)育規(guī)律

1955—1956年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原糧食作物研究所與華南農(nóng)學(xué)院合作，開展了水稻分蘗與幼穗發(fā)育研究。研究發(fā)現(xiàn)，在小科密植栽培條件下，水稻有效分蘗期短（早季為6～8 d，晚季8～12 d），莖數(shù)和穗數(shù)的組成以第一次分蘗為主，第一次分蘗穗在決定產(chǎn)量上起主要作用。分蘗的生育日數(shù)與穗大小有密切關(guān)系。從最低分蘗位至最高分蘗位間的節(jié)數(shù)稱為“分蘗節(jié)位范圍”，此范圍的大小受移植的苗齡、主莖葉數(shù)和伸長節(jié)間數(shù)3個因子所左右。據(jù)此提出了早中耕、早追肥促進分蘗早生快發(fā)的技術(shù)對策。在前人研究基礎(chǔ)上，將水稻幼穗發(fā)育過程劃分為第一苞分化期、第一次枝梗分化期、第二次枝梗和穎花原基分化期、雌雄蕊形成期、花粉母細胞形成期、花粉母細胞減數(shù)分裂期、花粉內(nèi)容物充實期和花粉發(fā)育完成期共8個時期，并確定了各個時期的鑒定方法。這一成果闡明了水稻穗數(shù)和粒數(shù)形成的基本規(guī)律，為水稻高產(chǎn)栽培中穗數(shù)和粒數(shù)的調(diào)控奠定了理論基礎(chǔ)。水稻幼穗發(fā)育時期的劃分方法，被我國廣大水稻科技工作者沿用至今。該成果對我國水稻科技產(chǎn)生了重大影響，獲1978年全國科學(xué)大會獎。

2.2 水稻葉色變化與高產(chǎn)栽培

1950年代末至1960年代初，廣東育成的矮稈品種相繼在生產(chǎn)上大面積推廣。為了充分發(fā)揮矮稈品種的豐產(chǎn)特性，達到良種良法穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原糧作所水稻栽培組在總結(jié)潮汕平原、鑒江流域等地區(qū)的群眾水稻高產(chǎn)栽培經(jīng)驗的基礎(chǔ)上，開展了水稻矮稈品種葉色變化與高產(chǎn)栽培理論研究，發(fā)現(xiàn)水稻矮稈品種的高產(chǎn)生理變化與各個時期的葉色變化是緊密相關(guān)的。在總結(jié)群眾經(jīng)驗基礎(chǔ)上，將葉色標準劃分為大烏、淺烏、綠青、淡青、綠豆青、青黃等6級，制作成水稻葉色比色卡，發(fā)行5萬份以上，在生產(chǎn)上普及應(yīng)用。通過肥水的促控，使水稻前、中、后期葉色變化為“烏”、“赤（黃）”、“青”，可以實現(xiàn)水稻矮稈品種一般每667 m2產(chǎn)量400～500 kg。該成果不僅適應(yīng)于早稻，而且也適應(yīng)于晚稻，為發(fā)展廣東糧食生產(chǎn)發(fā)揮了重要作用。“水稻矮稈品種葉色變化與高產(chǎn)栽培”成果獲1979年廣東省科學(xué)大會獎。

2.3 廣東水稻區(qū)劃

1981—1984年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所主持，從廣東水稻生產(chǎn)實際出發(fā)，在對40個代表縣的124個區(qū)系統(tǒng)調(diào)查和統(tǒng)計的基礎(chǔ)上，提出五點劃區(qū)原則，稻作區(qū)以水稻安全生育期的異同為主要依據(jù)，亞區(qū)以地貌和田類的異同為主要依據(jù)，將廣東分為粵北、中北、中南和瓊雷4個稻作區(qū)，以及西北單季稻、粵北雙季稻、韓江丘陵、東北江丘陵、西江丘陵、潮汕平原、東南沿海丘陵、珠江三角洲、西南沿海丘陵、鑒江丘陵、雷州臺地、瓊東北臺地、瓊中山地、瓊西北臺地和瓊南南繁等15個亞區(qū)。對廣東省各稻作區(qū)和亞區(qū)的生產(chǎn)條件、生產(chǎn)現(xiàn)狀及其存在問題，提出以下建議：（1）提高低產(chǎn)、較低產(chǎn)區(qū)的單產(chǎn)，作為挖潛的重點；（2）協(xié)調(diào)肥料結(jié)構(gòu)，增施鉀肥和秸稈回田；（3）調(diào)整品種布局；（4）調(diào)整季節(jié)布局，選擇適宜的齊穗期及播植期；（5）穩(wěn)步發(fā)展稻田輪作，擴大稻田冬種面積；（6）逐步推廣高效益、高效率的稻作技術(shù)；（7）繼續(xù)搞好水利，擴大旱澇保收面積。該成果為廣東省因地制宜分區(qū)指導(dǎo)水稻生產(chǎn)提供了重要依據(jù)，得到政府部門和各方面的廣泛接受和應(yīng)用。廣東以該區(qū)劃為依據(jù)，重新調(diào)整了水稻品種區(qū)域化試驗的設(shè)點布局和晚稻品種布局，決定對低產(chǎn)、較低產(chǎn)區(qū)增加投入以加速挖掘其增產(chǎn)潛力。該成果一直被政府部門采用，作為廣東省水稻品種布局和分區(qū)指導(dǎo)水稻生產(chǎn)的重要依據(jù)，對廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。

2.4 中國水稻品種的光溫特性

1961—1964年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院作為主要參加單位之一，參加了由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院等10個單位開展的中國水稻品種對光溫條件反應(yīng)特性研究。該研究用生態(tài)學(xué)觀點，研究了我國不同緯度、不同海拔和不同季節(jié)分布的秈、粳稻，早、中、遲熟品種和冬稻品種中，有代表性的品種157個（包括34個地區(qū)類型）在8個試驗點（崖縣、廣州、昆明、長沙、南京、天津、公主嶺、米泉）和2個附點（云南的元江、蒙自）的不同生態(tài)條件下的表現(xiàn)，分析它們的感光性、感溫性和高溫短日生育期，初步闡明了各地品種的光溫反應(yīng)特性的形成同當?shù)厣鷳B(tài)條件的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，進行了全國水稻品種的熟期性分類與氣候生態(tài)型的劃分，并聯(lián)系到各地區(qū)的生產(chǎn)情況，就引種、品種資源改造利用、耕作改制，以及品種南繁等問題進行了研究。該成果為水稻引種、南繁播期確定、新品種選育及雜交親本選擇等提供了理論依據(jù)，也為我國水稻品種生態(tài)研究奠定了基礎(chǔ)，該成果獲1978年全國科學(xué)大會獎。

2.5 提高水稻光能利用率

1974—1975年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院根據(jù)廣東省氣象局1958—1974年太陽輻射能的資料，結(jié)合廣東耕作改制和中稻生產(chǎn)實際，研究分析了廣州、汕頭、?？?、韶關(guān)各月各旬太陽輻射能的分布、變異情況和分組出現(xiàn)的頻率，劃出四個地區(qū)太陽能分布的共同性和差異性，從改革耕作制度、改進栽培技術(shù)、合理調(diào)整作物布局、季節(jié)布局、選育優(yōu)良品種等方面，提出了提高太陽能利用的方法和措施。

1974—1976年，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院原水稻生態(tài)室對早稻中熟品種的葉面積、葉片開張角和太陽能等因素和光能利用及產(chǎn)量的關(guān)系進行了研究分析，并用“循環(huán)預(yù)報”的方法進行檢驗，證明水稻產(chǎn)量及其光能利用率與葉面積指數(shù)三期（幼穗分化期、齊穗期、齊穗后20 d）相加值在一定范圍內(nèi)成正相關(guān)［13］。每667 m2產(chǎn)量450 kg以上的水稻，齊穗期葉面積指數(shù)多在5以上。廣東每667 m2產(chǎn)量250 kg左右田塊，齊穗期葉面積指數(shù)只有3左右。在低產(chǎn)地區(qū)通過多施肥等措施增大葉面積指數(shù)值，可使產(chǎn)量提高。在肥水條件較好，葉面積指數(shù)較大的情況下，以葉片開張角小的品種產(chǎn)量較高。據(jù)此提出廣東早稻中熟品種每667 m2產(chǎn)量450～500 kg的葉面積發(fā)展值及葉片開張角的控制指標，并指出可以運用栽培、育種等手段去創(chuàng)造、控制和利用葉面積、葉片開張角及太陽能三大因素，使之達到一個適當?shù)闹笜?，以充分發(fā)揮水稻的增產(chǎn)潛力?！八救~面積、開張角與光能利用”成果獲1979年廣東省科學(xué)大會獎。

3 近期重要研究進展

3.1 水稻抗倒伏機理

倒伏是影響水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和效益的重要限制因素。近10多年來，廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所從植株形態(tài)、力學(xué)、生理和分子基礎(chǔ)等方面，對水稻抗倒伏機理進行了研究。結(jié)果表明，株高、重心高度、基部節(jié)間長度和基部節(jié)間充實度等形態(tài)生理性狀，以及彎曲力矩、抗折力等力學(xué)性狀，是影響水稻莖稈抗倒伏能力的主要因素［14］。對正在伸長的基部第一、第二節(jié)間進行了全基因組表達芯片檢測，發(fā)現(xiàn)優(yōu)化施肥使基部節(jié)間的細胞壁松弛因子相關(guān)基因（膨脹素、木葡聚糖內(nèi)轉(zhuǎn)糖苷酶/水解酶等）明顯下調(diào)，而淀粉合成酶和木質(zhì)素合成相關(guān)基因明顯上調(diào)。切片觀察發(fā)現(xiàn)，基部第一、第二節(jié)間皮層與維管束組織中厚壁細胞明顯增多［15］。遮光試驗［16］和人工氣候箱控光試驗［17］都表明，水稻基部節(jié)間伸長受到群體基部光強的顯著影響，提高群體基部光強，可縮短基部節(jié)間，提高抗倒伏能力。通過田間氮肥與密度試驗，研究建立了水稻基部第二節(jié)間長度（y）隨該節(jié)間伸長期間的自然光強（L）和葉面積指數(shù)（LAI）而變化的定量關(guān)系：

式中，a、b、c為模型參數(shù)，k為群體消光系數(shù)?；抗?jié)間伸長期間（拔節(jié)期）光照條件越好，群體葉面積越小，則基部節(jié)間越短，水稻抗倒伏能力越強［18］。研究結(jié)果對水稻抗倒高產(chǎn)栽培具有指導(dǎo)意義。

3.2 水稻低碳高產(chǎn)栽培關(guān)鍵技術(shù)

氣候變化是人類面臨的重大挑戰(zhàn)，而甲烷等溫室氣體是造成氣候變化的重要原因。水稻是最重要的糧食作物之一，而稻田也是重要的溫室氣體排放源。如何協(xié)調(diào)高產(chǎn)和溫室氣體減排的關(guān)系，對糧食安全和環(huán)境安全十分重要。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所于2011年起開展稻田溫室氣體減排和低碳高產(chǎn)栽培技術(shù)研究，通過選用低碳排放品種、優(yōu)化施肥、干濕交替灌溉等技術(shù)措施的集成，形成了水稻低碳高產(chǎn)栽培技術(shù)［19-22］。與習慣栽培相比，該技術(shù)節(jié)省氮肥22.9%～25.0%，節(jié)水20%左右，減少溫室氣體排放31.4%，氮肥利用率提高10個百分點以上，稻谷產(chǎn)量提高12.1%～18.5%，每667 m2增收節(jié)支148.6～247.4元。該技術(shù)2017年入選國家發(fā)改委重點推廣節(jié)能低碳技術(shù)目錄［23］。

3.3 機插水稻育插秧關(guān)鍵技術(shù)與集成應(yīng)用

機插秧是廣東水稻生產(chǎn)機械化的短板。廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所從2012年起，從適宜品種篩選、機插育秧、養(yǎng)分運籌、蘗位生產(chǎn)力及高產(chǎn)群體形成等方面，開展了機插水稻育插秧關(guān)鍵技術(shù)研究［24-26］。揭示了機插水稻適宜品種的農(nóng)藝性狀及產(chǎn)量形成特征，明確了機插水稻適宜的播種用量、插植秧齡、插植規(guī)格、不同蘗位生產(chǎn)力貢獻及其調(diào)控途徑，構(gòu)建了大田泥漿育秧和節(jié)約化育秧關(guān)鍵技術(shù)，配套集成了育壯秧、少植傷、早返青、促分蘗保穗數(shù)、成大穗的機插水稻豐產(chǎn)高效栽培技術(shù)。示范應(yīng)用表明，該技術(shù)減少化肥用量10%，降低用工成本約10%，產(chǎn)量提高8%以上。

3.4 水稻輕簡高效栽培技術(shù)

種稻效益低和勞動力短缺是當前廣東水稻生產(chǎn)的突出問題。為降低種稻成本（特別是用工成本），提高經(jīng)濟效益，近年來廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所開展了水稻輕簡化栽培技術(shù)研究，在直播稻和再生稻栽培方面取得了顯著進展。

在直播稻栽培方面，2012年開始開展了菜田一季中晚稻旱直播栽培技術(shù)探索研究。該技術(shù)在前作蔬菜收獲后，盡快用拖拉機翻耕菜地，將已浸種催芽至露白的稻種均勻撒播于畦面上，開動噴灌設(shè)施將耕作層噴至濕透，然后噴施或撒施除草劑，利用自然降雨或噴灌達到田間濕潤使稻種發(fā)芽，出苗后按常規(guī)管理。該技術(shù)具有省工、省力、節(jié)水、操作簡便等優(yōu)點，適宜于華南稻區(qū)的水稻與旱植經(jīng)濟作物輪作田或季節(jié)性缺水的稻田。2014年以來，開展了適宜直播水稻品種篩選、播種量、水肥管理、雜草防控等方面研究。篩選出適宜早季直播種植的品種（組合）15WHZ、培雜泰豐和粵雜889，適宜晚季直播種植的品種（組合）聚兩優(yōu)751、天優(yōu)122和天優(yōu)華占，以及早、晚兼用的品種五優(yōu)308等。明確了直播高產(chǎn)品種具有總生物量大、收獲指數(shù)和氮素利用效率高的特征［27］。初步制定了直播稻高產(chǎn)高效栽培技術(shù)規(guī)程，在陽江和廉江等地示范應(yīng)用，比習慣栽培法節(jié)肥21.8%～23.7%，減少灌溉2～3次，增產(chǎn)8.4%～18.4%。此外，還開展了淹水直播、基于稻草種子膜的智能化精準直播和無人機直播技術(shù)的研究探索。

在再生稻栽培方面，2008年廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所開展了一季中晚稻-再生稻栽培技術(shù)探索研究，再生稻每667 m2產(chǎn)量200～300 kg，試驗取得初步成效。2016年以來與梅州等地合作，開展了機收再生稻栽培技術(shù)研究探索。篩選出黃華占、美香占2號、黃科香1號、隆兩優(yōu)華占等一批適宜做機收再生稻的品種。開展了頭季稻和再生稻水分管理、優(yōu)化施肥等研究，再生稻每667 m2產(chǎn)量突破了 400 kg［28］。

4 啟示與展望

4.1 水稻耕作栽培學(xué)科發(fā)展的啟示

廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院建院60年來，水稻耕作栽培學(xué)科得到了很大發(fā)展，取得了一系列重要的理論和技術(shù)成果，為廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展、保障糧食安全和增加農(nóng)民收入，做出了重大貢獻。縱觀水稻耕作栽培學(xué)科發(fā)展歷程，可以得到如下啟示：

4.1.1 面向需求，解決生產(chǎn)上的重大問題 水稻耕作栽培是一個應(yīng)用性極強的學(xué)科。不同歷史時期所面對的生產(chǎn)問題是不同的。在1980年代以前，主要是產(chǎn)量不高不穩(wěn)的問題，如何提高產(chǎn)量是研究重點，“水稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)栽培技術(shù)規(guī)程”應(yīng)運而生。到了1990年代，大量勞動力進城務(wù)工，農(nóng)村勞動力短缺成為重要問題，拋秧就是在這種形勢下研發(fā)的。到了21世紀，化肥農(nóng)藥污染成為突出問題，研發(fā)減肥減藥的“三控”施肥技術(shù)成為重大需求。同時我國經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，水稻等糧食播種面積急劇下降，長期連作蔬菜田土壤生態(tài)環(huán)境惡化，研創(chuàng)出以一季中晚稻栽培技術(shù)為核心的夏閑田“菜—稻—菜”水旱輪作高效耕作制模式與技術(shù)也就順理成章了。

4.1.2 深入生產(chǎn)實際，從生產(chǎn)實際中發(fā)現(xiàn)問題，總結(jié)提煉科學(xué)問題 從生產(chǎn)問題中提煉科學(xué)問題，然后通過系統(tǒng)研究，找出解決問題的方法和措施。如著名的潮汕經(jīng)驗，針對如何高產(chǎn)這一迫切問題，開展連續(xù)數(shù)年的廣泛系統(tǒng)的調(diào)查研究，總結(jié)群眾經(jīng)驗，并不斷總結(jié)提高，形成技術(shù)體系，對當時廣東的水稻增產(chǎn)發(fā)揮了巨大作用。這一研究方法對我國水稻栽培學(xué)科的發(fā)展產(chǎn)生了深遠影響。

4.1.3 緊盯科技前沿，注意吸收國內(nèi)外最新研究成果 科技發(fā)展日新月異，要與時俱進，緊盯科技前沿，充分吸收國內(nèi)外最新成果，提高效率，少走彎路。如拋秧技術(shù)，最早是從日本引進紙筒育秧，經(jīng)過幾年的研究，證明了拋秧的可行性。但是，紙筒育秧也存在成本偏高等問題，限制了其大面積推廣。后采用塑料軟盤育秧，并系統(tǒng)研究其配套技術(shù)，成本大幅下降，使該技術(shù)得以迅速推廣，至今仍是廣東水稻生產(chǎn)應(yīng)用的重要技術(shù)之一。

4.2 新時期廣東水稻耕作栽培研究展望

當前，廣東水稻生產(chǎn)存在4個突出問題：一是種稻成本高、效益低，嚴重影響了農(nóng)民的種糧積極性，有的地方甚至出現(xiàn)拋荒現(xiàn)象；二是勞動力短缺，農(nóng)資、地租和用工成本上漲；三是機械化水平低，特別是機種（包括機插秧、機直播）水平低；四是生產(chǎn)標準化程度低，影響產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性和品牌建設(shè)。針對這些產(chǎn)業(yè)問題，廣東水稻耕作栽培研究要圍繞“兩型四化、轉(zhuǎn)型升級”（即資源節(jié)約型、環(huán)境友好型、機械化、輕簡化、標準化、高效化）的目標，加強以下研究：（1）加強機械化配套栽培技術(shù)研究?！皺C器替人”是解決勞動力短缺問題、提高種稻效益的重要途徑。目前廣東水稻機耕、機收已基本實現(xiàn)機械化，但機種（特別是機插秧）水平仍然偏低，是全程機械化的短板。要從廣東水稻種植規(guī)?；讲桓摺⑶鹆晟絽^(qū)多等實際情況出發(fā)，研究切實可行的農(nóng)機農(nóng)藝融合技術(shù)模式，加強技術(shù)集成配套。加快機插秧同步側(cè)深施肥、無人機施肥施藥等技術(shù)的熟化和示范推廣。（2）加強輕簡化栽培技術(shù)的研發(fā)。減少或合并作業(yè)環(huán)節(jié)，是降低成本、提高效益的另一重要途徑。當前重點要加強直播稻、機收再生稻栽培關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)與集成。（3）加強綠色優(yōu)質(zhì)化栽培技術(shù)研發(fā)，重點開展廣東絲苗米優(yōu)質(zhì)高效栽培、稻田高效生態(tài)種養(yǎng)等技術(shù)研發(fā)。（4）推進栽培技術(shù)標準化，優(yōu)化從農(nóng)田到餐桌的整個產(chǎn)業(yè)鏈，建立覆蓋各個環(huán)節(jié)的技術(shù)規(guī)程（標準）體系，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量，做好產(chǎn)品溯源，為品牌建設(shè)保駕護航。

近年來，廣東省委、省政府對廣東水稻產(chǎn)業(yè)高度重視，已建成一批廣東絲苗米現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園，社會各界也積極參與到水稻產(chǎn)業(yè)中來，為廣東水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展注入了新的動力，也對水稻耕作栽培研究提出了新的更高的要求。要加強水稻耕作栽培理論和技術(shù)創(chuàng)新與集成應(yīng)用，以技術(shù)升級推動產(chǎn)業(yè)升級，在提高水稻產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量的同時，降低生產(chǎn)成本，保護生態(tài)環(huán)境，實現(xiàn)糧食增產(chǎn)、農(nóng)民增收和生態(tài)環(huán)保的協(xié)調(diào)發(fā)展，推動廣東水稻產(chǎn)業(yè)由資源消耗型向資源節(jié)約、環(huán)境友好型轉(zhuǎn)變，提升廣東水稻產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化水平和國內(nèi)外影響力。