張洪程，胡雅杰，楊建昌，戴其根，霍中洋，許軻，魏海燕，高輝，郭保衛(wèi)，邢志鵬，胡群

揚州大學(xué)/江蘇省作物栽培生理重點實驗室/江蘇省糧食作物現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)技術(shù)協(xié)同創(chuàng)新中心/江蘇省優(yōu)質(zhì)粳稻產(chǎn)業(yè)工程研究中心，江蘇揚州 225009

我國稻谷產(chǎn)量約占糧食產(chǎn)量的1/3，全國有2/3人口以稻米為主食，水稻穩(wěn)定生產(chǎn)對保障國家糧食安全具有舉足輕重的作用。新中國成立以來，水稻總產(chǎn)量從1949年的4 864.8萬t增加至2019年的20 961.0萬t，增加了3.3倍；水稻單產(chǎn)從1949年的1 892.29 kg·hm-2提高至2019年的7 059.95 kg·hm-2，單產(chǎn)水平提高了2.7倍。70年來，我國水稻總產(chǎn)和單產(chǎn)水平的快速提高，得益于品種產(chǎn)量潛力挖掘和栽培科技的跨越式發(fā)展，水稻栽培研究從薄弱到強(qiáng)大、從零散到系統(tǒng)、從經(jīng)驗到理論、從傳統(tǒng)到現(xiàn)代，已發(fā)展成為具有中國特色的水稻栽培學(xué)[1-2]，為我國水稻產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了最直接的科技支持，保障我國糧食安全。當(dāng)前，我國水稻生產(chǎn)正面臨由傳統(tǒng)小規(guī)模生產(chǎn)向機(jī)械化、智能化、標(biāo)準(zhǔn)化和集約化的現(xiàn)代規(guī)?；a(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，在此重要歷史節(jié)點，回顧總結(jié)中國水稻栽培科技70年發(fā)展歷程和取得的成就，對探索未來水稻栽培科技發(fā)展方向具有重要意義。

1 水稻栽培科技70年發(fā)展回顧

新中國成立以來，我國水稻栽培科學(xué)取得了舉世矚目的成就。特別是改革開放后，我國水稻栽培科技界緊貼國情，抓住生產(chǎn)上關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，深入開展水稻生長發(fā)育和產(chǎn)量、品質(zhì)形成規(guī)律及其與環(huán)境條件、栽培措施等方面關(guān)系的研究，探索水稻生育調(diào)控、栽培優(yōu)化決策和栽培管理等新途徑與新方法，不斷創(chuàng)新，與時俱進(jìn)，取得了一大批在生產(chǎn)上大面積應(yīng)用的重要栽培技術(shù)和理論，形成了一批重大栽培科技成果（表1），被農(nóng)業(yè)部或?。ㄊ?、區(qū)）列為全國或區(qū)域水稻生產(chǎn)主推技術(shù)，在水稻產(chǎn)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)、國家糧食安全體系建設(shè)、農(nóng)民增產(chǎn)增收和區(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面發(fā)揮了重大作用。

表1 水稻栽培科技發(fā)展歷程及若干標(biāo)志性成果Table 1 The development course of rice cultivation and some landmark achievements

續(xù)表1 Continued table 1

續(xù)表1 Continued table 1

1.1 第一階段（20世紀(jì)50—60年代）

20世紀(jì)50年代開始，水稻栽培研究重點是進(jìn)行群眾高產(chǎn)栽培經(jīng)驗總結(jié)，形成了“南陳（陳永康）北崔（崔竹松）”為代表的水稻高產(chǎn)經(jīng)驗。研究總結(jié)出“好種壯秧、小株密植、合理施肥、淺水勤灌”等栽培技術(shù)，對水稻生產(chǎn)發(fā)揮了積極作用。50年代末，陳永康提出的單季晚粳“三黃三黑”看苗診斷及千斤高產(chǎn)經(jīng)驗，形成了作物、環(huán)境、措施三位一體、理論與實際密切聯(lián)系的水稻栽培基本研究方法，既揭示了高產(chǎn)規(guī)律，又提出了栽培理論研究的新思路，對指導(dǎo)大面積增產(chǎn)發(fā)揮了主要作用[3]。崔竹松在引進(jìn)、改良品種，精耕細(xì)作的同時，研究總結(jié)出“旱育秧，育壯苗，適時早栽，精細(xì)整地，合理密植，看苗施肥，合理灌溉，前期促進(jìn)生長，中期適當(dāng)控制，后期促進(jìn)成熟”等一整套水稻增產(chǎn)的經(jīng)驗，在我國北方稻區(qū)推廣。1961年，丁穎主編出版《中國水稻栽培學(xué)》。該書從稻種的起源演變、品種分類、水稻生長發(fā)育特性等方面進(jìn)行系統(tǒng)闡述，總結(jié)了群眾種稻的生產(chǎn)經(jīng)驗[4]。

1.2 第二階段（20世紀(jì)70年代）

20世紀(jì)70年代，第一次綠色革命使得矮稈品種在水稻生產(chǎn)上廣泛應(yīng)用，以矮腳南特、廣陸矮4號和二九青等為代表的矮稈水稻品種得到大面積推廣應(yīng)用，株高由原來高稈品種的140 cm左右矮化到75—85 cm，收獲指數(shù)提高到0.5以上，促進(jìn)了水稻增產(chǎn)增收。栽培技術(shù)上，采取了增加栽插密度和增施肥料的高產(chǎn)栽培技術(shù)，以增加穗數(shù)、擴(kuò)大庫容量和光合葉面積為中心獲得高產(chǎn)，形成了第一代“穗數(shù)型”高產(chǎn)栽培技術(shù)[5]。

1.3 第三階段（20世紀(jì)80年代）

20世紀(jì)80年代，雜交稻品種選育成功并在大面積推廣應(yīng)用，大幅增加了水稻每穗粒數(shù)和千粒重。栽培上，稀播壯秧、少本勻植等措施，通過兼顧穗數(shù)和每穗粒數(shù)，形成了以協(xié)調(diào)擴(kuò)大庫源為核心的第二代“穗粒兼顧型”高產(chǎn)栽培技術(shù)。同時，研究和推廣了水稻綜合配套的高產(chǎn)模式與栽培技術(shù)。如江蘇的葉齡模式栽培、“小群體、壯個體、高積累”栽培；浙江的“稀少平”“三高一穩(wěn)”栽培；湖南的“雙兩大”栽培；湖北的“省種省苗”栽培；廣東、江蘇的“紙筒育苗拋秧”栽培；四川的“多蘗壯秧少本”栽培、起壟栽培；東北稻區(qū)的旱育稀植高產(chǎn)栽培與節(jié)水灌溉栽培等。這些栽培技術(shù)的發(fā)展從不同方面促進(jìn)了我國水稻栽培科技水平的提升。

1.4 第四階段（20世紀(jì)90年代）

進(jìn)入20世紀(jì)90年代，栽培上采取了旱育秧、寬窄行淺栽、穩(wěn)前攻中促后施肥、間歇灌溉、施用烯效唑等化控劑，形成了以改善群體質(zhì)量、提高成穗率、促進(jìn)大穗發(fā)育、增加結(jié)實率和千粒重為核心的第三代“穗重型”高產(chǎn)栽培技術(shù)，提出了不同生態(tài)區(qū)水稻高產(chǎn)栽培理論與技術(shù)。如江蘇農(nóng)學(xué)院（揚州大學(xué)）提出的群體質(zhì)量理論及調(diào)控、源庫理論與技術(shù)、少免耕與拋秧輕簡化高產(chǎn)栽培；湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒應(yīng)斌提出的水稻“三定”栽培技術(shù)、“旺壯重”栽培技術(shù)。

1.5 第五階段（21世紀(jì)以來）

在國家糧食豐產(chǎn)科技工程、農(nóng)業(yè)部水稻高產(chǎn)創(chuàng)建等項目的推動下，此階段研究成功的一大批新技術(shù)在水稻生產(chǎn)中發(fā)揮了重要作用，如水稻精確定量栽培理論與技術(shù)、水稻實地養(yǎng)分管理栽培法、水稻“三因”栽培技術(shù)、雙季稻“三高一?！痹耘?、超級稻超高產(chǎn)栽培技術(shù)、水稻三角強(qiáng)化栽培等。2007年以來，揚州大學(xué)提出的“精確定量栽培”“機(jī)械化豐產(chǎn)栽培”等技術(shù)被農(nóng)業(yè)部列為全國水稻主推技術(shù)，在水稻主產(chǎn)區(qū)推廣獲得顯著的經(jīng)濟(jì)、社會、生態(tài)效益。另外，此階段信息技術(shù)、生物技術(shù)等在水稻栽培上也得到了開發(fā)應(yīng)用，形成了諸多成果。

2 改革開放以來水稻栽培領(lǐng)域取得的若干科技成就

2.1 水稻葉齡模式栽培理論及技術(shù)

20世紀(jì)70年代，各地水稻生產(chǎn)上形成的各自配套、多式多樣的高產(chǎn)栽培技術(shù)經(jīng)驗，廣大農(nóng)民群眾反映水稻生產(chǎn)“品種經(jīng)常換，經(jīng)驗處處學(xué)，依樣畫葫蘆、缺乏主動性；條件有變化，措施缺乏應(yīng)變性”。凌啟鴻等廣泛搜集國內(nèi)外不同類型和不同年代水稻品種在江蘇種植與觀察，歷經(jīng)20年大量試驗資料的深入分析，抓住葉齡這一最直觀的指標(biāo)，闡明了水稻出葉、出蘗、發(fā)根、莖稈分化與生長以及穗分化進(jìn)程間存在十分顯著的同伸與同步關(guān)系，形成了三方面創(chuàng)新成果[6]：（1）按主莖總?cè)~齡（N）和伸長節(jié)間數(shù)（n）將品種歸類，建立了有效分蘗臨界葉齡期（N-n）、拔節(jié)葉齡期（倒數(shù)n-2葉齡期）和穗分化葉齡期（葉齡余數(shù)3.5至破口）等3個關(guān)鍵葉齡期的通式；（2）將穗分化歸并為5期，與穗分化同步的4.5個出葉周期相對應(yīng)，每期對應(yīng)1個葉齡；（3）構(gòu)建水稻品種不同生育類型的葉齡模式，建立高產(chǎn)群體葉色“黑黃”變化的葉齡模式及促控葉齡模式，使群體動態(tài)變化與措施促控首次在葉齡期上進(jìn)行定量，形成了水稻葉齡模式栽培理論。1985年，“水稻品種不同生育類型葉齡模式”獲國家科技進(jìn)步三等獎。1987年，被國務(wù)院農(nóng)村發(fā)展研究中心和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院列為全國農(nóng)業(yè)十項重大推廣技術(shù)之一。1988—1990年在蘇、黔、贛、鄂、皖、豫、湘、桂等地累計推廣1.05億畝[7]。

2.2 水稻群體質(zhì)量及其調(diào)控

20世紀(jì)80年代初，傳統(tǒng)的水稻栽培存在著偏向于追求群體構(gòu)成因素上的數(shù)量增長，走增苗增穗取勝的途徑，采用大播量、大密度、大肥水，形成大群體，但帶來諸多不利于穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的弊端。凌啟鴻及其團(tuán)隊探索與研究水稻群體質(zhì)量及其優(yōu)化途徑，確立了“優(yōu)化群體質(zhì)量，提高經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量”這個主題，率先把與經(jīng)濟(jì)產(chǎn)量形成關(guān)系最密切的群體形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理功能的要素作為作物群體質(zhì)量研究的主要內(nèi)涵，形成了群體質(zhì)量理論[8]：（1）抽穗至成熟期高光合效率和物質(zhì)生產(chǎn)能力是群體質(zhì)量的本質(zhì)特征，灌漿結(jié)實期的光合物質(zhì)生產(chǎn)量是群體質(zhì)量最核心的指標(biāo)，抽穗期適宜的干物質(zhì)量是提高抽穗后光合生產(chǎn)力的必要群體物質(zhì)基礎(chǔ)；（2）抽穗期具有最適宜LAI，單莖具有與節(jié)間相同的綠葉數(shù)；（3）在適宜 LAI基礎(chǔ)上盡可能提高群體穎花量；（4）提高粒葉比；（5）提高有效和高效葉面積率；（6）提高單莖莖鞘重；（7）提高群體穎花根活量；（8）在獲得適宜穗數(shù)的同時，也提高群體莖蘗成穗率。根據(jù)水稻群體質(zhì)量理論，提出“小壯高”水稻高產(chǎn)栽培途徑，重點主攻培育抽穗結(jié)實期的高光效群體。通過適度壓縮群體起點，充分發(fā)揮個體分蘗壯株作用，既保證穗數(shù)又提高群體成穗率，從而構(gòu)建抽穗期適宜群體，形成生育后期高光效群體。

2.3 水稻精確定量栽培

20世紀(jì)末，隨著經(jīng)濟(jì)社會的快速發(fā)展，大量農(nóng)村優(yōu)質(zhì)勞力不斷向二、三產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，水稻大面積生產(chǎn)管理趨向粗放，為追求高產(chǎn)，農(nóng)民盲目加大肥水藥投入，導(dǎo)致生產(chǎn)成本高、污染重和效益低。特別是20世紀(jì)末至21世紀(jì)初，我國水稻生產(chǎn)出現(xiàn)了面積、單產(chǎn)、總產(chǎn)和效益嚴(yán)重的“四下降”現(xiàn)象，江蘇水稻畝產(chǎn)從1998年588 kg下滑至2003年的503 kg。針對上述嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，凌啟鴻和張洪程等針對性地開展了水稻精確定量栽培技術(shù)研究，探索“以最適宜（最少）的作業(yè)次數(shù)、在最適宜的生育時期、用最適宜的投入量”進(jìn)行水稻的全程栽培，即“三適宜”精確定量栽培技術(shù)，以最經(jīng)濟(jì)的投入實現(xiàn)水稻“高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)、安全”[9-10]。建立了水稻生育進(jìn)程、群體動態(tài)指標(biāo)、栽培技術(shù)措施“三定量”與作業(yè)次數(shù)、調(diào)控時期、投入數(shù)量“三適宜”為核心的水稻豐產(chǎn)精確定量栽培技術(shù)體系，使水稻生產(chǎn)管理“生育依模式、診斷有指標(biāo)、調(diào)控按規(guī)范、措施能定量”。該技術(shù)被農(nóng)業(yè)部列為全國水稻高產(chǎn)主推技術(shù)，獲2011年國家科技進(jìn)步二等獎。

2.4 水稻輕簡化栽培

水稻輕簡栽培是指比傳統(tǒng)手栽稻有顯著的省工省力和節(jié)本增效的水稻栽培方式，主要包括少免耕栽培、拋秧、直播和再生稻等，通過免除或簡化育秧、移栽、耕耙田等技術(shù)環(huán)節(jié)，并采用高效除草劑和節(jié)水灌溉，達(dá)到省工、省力、節(jié)本、增效和增產(chǎn)的目標(biāo)[11]。

2.4.1 少免耕栽培與拋秧 20世紀(jì)80年代，農(nóng)村勞力大量轉(zhuǎn)移，作物耕作栽培趨向粗放甚至拋荒，直接威脅糧食安全。為解決這些重大問題，江蘇農(nóng)學(xué)院（揚州大學(xué)）張洪程等組織了跨區(qū)域、跨學(xué)科、跨單位的大協(xié)作組，抓住稻田多熟制作業(yè)最繁瑣、最艱辛的土壤耕作與播栽環(huán)節(jié)進(jìn)行改革創(chuàng)新。經(jīng)江蘇六大農(nóng)區(qū) 5—11年的連續(xù)定位研究，揭示了少免深不同耕法和不同播栽方式對土根系統(tǒng)和作物立苗與生育的效應(yīng)，明確了少免耕等輕簡耕作栽培方式下水稻前期早發(fā)而中后期早衰的特點，揭示了土根系統(tǒng)中養(yǎng)分與根系向土表富集、中后期土壤養(yǎng)分供應(yīng)減弱與根系活力下降，導(dǎo)致水稻植株光合生產(chǎn)能力趨弱的早衰機(jī)理。創(chuàng)立了江蘇不同農(nóng)區(qū)以少耕為主、少免交替、定期深耕的輪耕新體制與“減少基蘗肥、增施拔節(jié)孕穗肥”水稻輕簡化高效栽培技術(shù)[12]，徹底改革了傳統(tǒng)精耕細(xì)作，克服了少免耕栽培出現(xiàn)的早衰問題，實現(xiàn)了水稻輕簡化栽培與穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的統(tǒng)一。截至1992年，該技術(shù)在蘇、滬、皖、浙、贛推廣6 655.5萬畝，節(jié)工、增產(chǎn)、增效顯著。同時，該團(tuán)隊開展了水稻拋秧輕簡高產(chǎn)栽培攻關(guān)研究[13-14]，系統(tǒng)闡明拋秧水稻產(chǎn)量形成的生理生態(tài)特征，揭示了立苗形態(tài)生理變化與物理立苗、生理立苗及完全立苗的機(jī)理；提出了提高物理立苗率，調(diào)控前、中、后期協(xié)調(diào)生長，防止群體“大起大落”的高產(chǎn)栽培理論。以有序化拋擺與水肥耦合提高植株固持力等關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新，解決了拋秧稻早衰與根倒難題，創(chuàng)立了切合南方多熟制的水稻拋秧高產(chǎn)栽培技術(shù)，不僅大幅降低了水稻生產(chǎn)中的勞動力投入，而且實現(xiàn)了水稻高產(chǎn)增效。以上述研究為基礎(chǔ)，創(chuàng)建南方多熟制稻區(qū)輕簡化耕作栽培技術(shù)體系，有效推動了傳統(tǒng)耕作栽培向現(xiàn)代輕簡化栽培的變革，使少免耕栽培與水稻拋秧成為我國南方廣泛應(yīng)用的持續(xù)增產(chǎn)技術(shù)。該技術(shù)成果1993年獲國家科技進(jìn)步二等獎。

2.4.2 直播栽培 水稻直播栽培是將浸種催芽后的稻種或拌種衣劑干種，通過機(jī)械或人工直接撒（條或穴）播到本田，免去育秧、起秧、運秧和插秧等過程的一種輕簡水稻栽培方式。2000年以來，由于無序撒直播稻存在出苗不齊不足、群體起點質(zhì)量差、產(chǎn)量不高不穩(wěn)等問題，機(jī)械直播逐步代替撒播成為主要直播栽培方式。如近年來華南農(nóng)業(yè)大學(xué)羅錫文團(tuán)隊創(chuàng)新提出了“精播全苗”“基蘗肥一次深施”“播噴同步雜草防除”的水稻精量穴直播技術(shù)，采用同步開溝起壟的方式，將破胸露白的芽種按照水稻種植農(nóng)藝要求準(zhǔn)確均勻、成行成穴地播于田間，實現(xiàn)了有序種植，有利于減少病蟲害，可促進(jìn)水稻穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，并成功研制與該技術(shù)配套的水稻精量穴播機(jī)[15-16]，已在廣東、上海、浙江、新疆等地區(qū)進(jìn)行了推廣應(yīng)用。諸多應(yīng)用表明，精量穴播利于促進(jìn)水稻根系生長，提高抗倒伏能力，低節(jié)位分蘗強(qiáng)，有效穗數(shù)多，有較高的產(chǎn)量。

在缺水地區(qū)與多熟制地區(qū)，往往采用具有省工、節(jié)水、易機(jī)械化種植等優(yōu)點的水稻機(jī)械旱直播方式，目前以長江中下游等多熟制稻區(qū)種植面積最大。這些稻區(qū)前后茬接茬農(nóng)耗時間短，稻季熱量條件緊張，使得機(jī)械旱直播稻更有鮮明的自身特點。如在江蘇稻麥兩熟制下，秸稈全量還田加大了水直播耕整地難度，因而采用秸稈切碎、精細(xì)旋整耕、條播、施肥、鎮(zhèn)壓作業(yè)一次性完成的水稻機(jī)械旱直播，實現(xiàn)機(jī)械旱整旱播與秸稈還田，減少農(nóng)耗時間，在天氣和機(jī)械等允許條件下，機(jī)械旱直播可實現(xiàn)上午割麥下午種稻。特別是 2017年揚州大學(xué)張洪程團(tuán)隊協(xié)同研制出稻麥耕種管整體智能機(jī)，整合施基肥、雙軸旋耕秸稈全量還田、條施種肥、鎮(zhèn)壓開種行、控深播種、淺旋覆土、二次鎮(zhèn)壓、開排水溝等工序一次性作業(yè)，經(jīng)連片規(guī)模化試驗，可實現(xiàn)水稻單產(chǎn)10.5 t·hm-2以上。

2.4.3 再生稻栽培 再生稻是利用頭季收割后稻樁上存活的休眠芽，采取合理栽培管理措施，使之萌發(fā)生長成穗而再收割一季的水稻種植制度，主要在“一季熱量有余、兩季不足”稻區(qū)種植。再生稻已在我國南方湖北、重慶、四川、福建、江西、安徽、湖南等15個?。ㄊ校┓N植，且近年來種植區(qū)域、面積不斷擴(kuò)大。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)彭少兵團(tuán)隊針對再生稻頭季人工收割勞動力投入大，農(nóng)民種植再生稻的積極性并不高，而頭季稻機(jī)械收割對稻樁碾壓破壞面積過大，降低了再生季的產(chǎn)量等問題，創(chuàng)建了“機(jī)收再生稻豐產(chǎn)增效栽培技術(shù)”，并在湖北等地大面積推廣應(yīng)用[17]。福建農(nóng)林大學(xué)林文雄團(tuán)隊研究提出采用人工收割高留樁栽培再生稻時，選擇頭季分蘗力較弱、再生季再生力強(qiáng)的重穗型雜交秈稻品種（組合）易獲高產(chǎn)；采用機(jī)械化收割低留樁栽培再生稻時，選擇具強(qiáng)低位芽再生力的雜交秈稻品種或感光性弱的重穗型雜交粳稻品種（組合）、秈粳雜交稻品種（組合）易獲高產(chǎn)。同時，提出適時早播、畦栽溝灌、二次烤田、重施促芽肥、適高留樁的人工收割高留樁再生稻栽培技術(shù)[18]。

2.5 水稻機(jī)械化栽培

20世紀(jì)80年代，我國引進(jìn)日本插秧機(jī)及其工廠化育秧技術(shù)，并加以本土化而發(fā)展形成盤育毯狀小苗機(jī)插。21世紀(jì)以來，農(nóng)機(jī)和農(nóng)藝等部門進(jìn)一步聯(lián)合攻關(guān)，研究提出“中小苗移栽、寬行窄株、定苗定穴”，實現(xiàn)栽插“淺、勻、直、穩(wěn)”，基本形成了毯苗（包括缽形毯苗）機(jī)插稻標(biāo)準(zhǔn)秧苗培育、高質(zhì)量栽插、肥水精確管理和病蟲草害綜合防治的整套高產(chǎn)栽培技術(shù)體系，并集成了多種本土化栽培模式[19]。揚州大學(xué)張洪程等針對我國南方多熟制地區(qū)機(jī)插水稻普遍存在“苗小質(zhì)弱與大田早發(fā)不協(xié)調(diào)、個體與群體共生關(guān)系不協(xié)調(diào)、前中后生育不協(xié)調(diào)”，水稻產(chǎn)量、品質(zhì)不高不穩(wěn)與多熟季節(jié)矛盾加劇的突出問題，經(jīng)10多年攻關(guān)取得突出性重要創(chuàng)新[20-22]：（1）創(chuàng)立了機(jī)插毯苗、缽苗兩套“三控”（控種、控水、化控）延長秧齡的育秧新技術(shù)，不僅秧齡增大了3—10 d，栽后早發(fā)增產(chǎn)，并且緩解了多熟季節(jié)矛盾；（2）闡明了毯苗、缽苗機(jī)插水稻生長發(fā)育與高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)形成規(guī)律，創(chuàng)立了“三協(xié)調(diào)”高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培途徑與生育診斷指標(biāo)體系。創(chuàng)制了秸稈全量還田整地新機(jī)具與新型缽苗高速插秧機(jī)，創(chuàng)建了毯苗與缽苗少本精準(zhǔn)機(jī)插、肥水耦合調(diào)控生育動態(tài)技術(shù)；（3）以上述關(guān)鍵技術(shù)的突破性創(chuàng)新為主體，創(chuàng)建了毯苗、缽苗機(jī)插水稻“三協(xié)調(diào)”高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)栽培新模式，集成應(yīng)用了適應(yīng)不同稻區(qū)的機(jī)插水稻栽培技術(shù)。技術(shù)成果先后被農(nóng)業(yè)部與江蘇、安徽、湖北、江西等地列為主推技術(shù)，引領(lǐng)了我國水稻機(jī)械化栽培技術(shù)發(fā)展。該成果2018年獲國家科技進(jìn)步二等獎。中國水稻研究所朱德峰團(tuán)隊針對南方雙季稻地區(qū)毯狀秧苗機(jī)插存在機(jī)插取秧不穩(wěn)定、漏秧率高、傷秧嚴(yán)重、秧苗返青慢等問題，通過研制缽形毯狀秧盤，培育上毯下缽的缽形毯狀秧苗，利用普通插秧機(jī)按缽精確取秧，較好地解決取秧不穩(wěn)定、漏秧率高、傷秧嚴(yán)重的問題，提高了雙季稻機(jī)插產(chǎn)量[23]。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒應(yīng)斌團(tuán)隊針對轉(zhuǎn)型期規(guī)?；?、機(jī)械化生產(chǎn)條件下雜交稻種植面積下滑的挑戰(zhàn)，研究形成了雜交稻單本密植大苗機(jī)插栽培技術(shù)，解決了傳統(tǒng)機(jī)插雜交稻用種量大、秧齡期短、秧苗素質(zhì)差等技術(shù)難題。采用單本密植大苗機(jī)插栽培，有利于充分發(fā)揮雜交稻分蘗大穗的增產(chǎn)優(yōu)勢，減少了用種量，節(jié)本增收效果顯著[24]。

2.6 水稻超高產(chǎn)栽培

追求高產(chǎn)超高產(chǎn)一直是水稻栽培研究熱點[25-26]。20世紀(jì)80年代初日本首先提出水稻超高產(chǎn)概念，并實施“超高產(chǎn)水稻開發(fā)及栽培技術(shù)的確定”的研究項目。1987年，楊守仁[27]首先提出理想株型與優(yōu)勢利用相結(jié)合的水稻超高產(chǎn)技術(shù)路線。1996年中國農(nóng)業(yè)部啟動“超級稻選育及栽培技術(shù)”研究項目，推動了我國水稻超高產(chǎn)研究與應(yīng)用。1997年袁隆平院士提出了超級雜交稻攻關(guān)計劃，1998年被列入總理基金項目，同年“863”計劃啟動了超級雜交稻研究計劃[28]。21世紀(jì)以來，廣大科研人員協(xié)作攻關(guān)，利用超級稻與超級雜交稻品種開展了我國水稻超高產(chǎn)栽培攻關(guān)，超高產(chǎn)栽培紀(jì)錄不斷被刷新（表 2），有效挖掘了中國水稻產(chǎn)量潛力。

表2 中國水稻主產(chǎn)區(qū)部分超高產(chǎn)紀(jì)錄Table 2 Record of super high yield in some main rice producing areas in China

與此同時，我國水稻主產(chǎn)區(qū)集成創(chuàng)新了適應(yīng)本地的超高產(chǎn)栽培模式。如1997年，湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒應(yīng)斌等[34]提出了“旺壯重”（旺根、壯稈、重穗）超高產(chǎn)栽培法，其關(guān)鍵栽培技術(shù)是營養(yǎng)劑培育壯秧、寬窄行移栽、一次性配方施肥、間歇灌溉等。1998年，針對東北寒地提出了水稻“三超”超高產(chǎn)栽培技術(shù)模式，即采用優(yōu)質(zhì)超級稻品種，培育多蘗壯秧，寬行超稀植，深施肥控灌水，持續(xù)實現(xiàn)超高產(chǎn)，黑龍江采用三超栽培進(jìn)行了18 hm2的大面積產(chǎn)量攻關(guān)，單產(chǎn)達(dá)到12.10 t·hm-2[26]。2000年后，揚州大學(xué)張洪程團(tuán)隊根據(jù)10多年的攻關(guān)實踐，系統(tǒng)闡明了水稻超高產(chǎn)形成規(guī)律，提出了“精苗穩(wěn)前、控蘗優(yōu)中、大穗強(qiáng)后”超高產(chǎn)栽培模式，即依靠帶蘗壯秧建立合理群體起點，促進(jìn)個體分蘗早生快發(fā)，以足量大分蘗提高夠苗時的群體質(zhì)量；及時斷水夠苗擱田，及早控制無效分蘗，合理施用促花肥和保花肥，促壯稈攻大穗；以大穗構(gòu)成大庫容的群體來增強(qiáng)后期的物質(zhì)生產(chǎn)力[35]。2012年，又提出了水稻缽苗機(jī)插超高產(chǎn)栽培技術(shù)[33]。

2.7 水稻優(yōu)質(zhì)栽培

優(yōu)質(zhì)是水稻栽培的重要目標(biāo)，栽培學(xué)家不僅研究了品質(zhì)形成的生理生態(tài)基礎(chǔ)，更從耕作方式、栽培方式、播期、移栽密度、氮肥用量與運籌等栽培措施方面研究闡明了其對品質(zhì)的效應(yīng)與調(diào)控。一般研究認(rèn)為，水稻免耕或少耕栽培可明顯改善稻米的加工品質(zhì)和外觀品質(zhì)，提高出糙率、精米率和整精米率，降低堊白率和堊白度[36]。關(guān)于不同種植方式或栽培方式對稻米品質(zhì)影響的研究認(rèn)為，稻米加工品質(zhì)在手栽或缽苗機(jī)插下優(yōu)于毯苗機(jī)插，而毯苗機(jī)插好于直播[37-38]。稻米蒸煮食味品質(zhì)為手栽優(yōu)于機(jī)插，機(jī)插好于直播[39]。適宜的播種期，使得水稻灌漿結(jié)實期具有較好的溫光資源條件，利于稻米品質(zhì)的改善。研究認(rèn)為水稻推遲播期，全生育期縮短，積溫和總光照時數(shù)減少，影響稻米品質(zhì)形成[40-41]，但早熟和中熟水稻品種，適當(dāng)推遲播期利于改善稻米外觀品質(zhì)和提高蒸煮食味品質(zhì)，晚熟水稻品種推遲播期不利于提高稻米品質(zhì)，往往造成直鏈淀粉含量降低，蛋白質(zhì)含量升高[42]。適宜的栽插密度有利于提高稻米品質(zhì)，多數(shù)研究認(rèn)為水稻栽插密度增大，田間植株生長郁蔽，透光通氣差，青米率增加，稻米加工和外觀品質(zhì)下降[43-44]。也有研究認(rèn)為稀植栽培下水稻次生分蘗比例增加，抽穗整齊度差，收獲時過熟和未熟籽粒比例增加，造成稻米堊白粒率和堊白度增加[45]。氮肥是稻米品質(zhì)調(diào)控最重要的元素。氮肥用量與運籌是調(diào)控稻米品質(zhì)的重要栽培措施。研究認(rèn)為，在一定氮量施用范圍內(nèi)，稻米的加工品質(zhì)、外觀品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)隨施氮量的增加得到改善或提高，但稻米直鏈淀粉含量、膠稠度和食味值降低[46-47]。氮肥后移或穗肥施用量增加，往往造成稻米食味品質(zhì)下降[48]。在長江下游地區(qū)，單季粳稻氮肥運籌為基蘗肥∶穗肥 6∶4時，能降低堊白粒率，提高加工品質(zhì)和營養(yǎng)品質(zhì)，利于產(chǎn)量和品質(zhì)協(xié)同提高[49]。而針對香稻優(yōu)質(zhì)栽培，華南農(nóng)業(yè)大學(xué)唐湘如團(tuán)隊研究了營養(yǎng)元素（N、P、K、Si、Fe、Mo、Zn等）、水分管理、移栽密度、收獲時期、生物農(nóng)藥和植物生長調(diào)節(jié)劑噴施等農(nóng)藝措施對香稻香氣和產(chǎn)量形成的影響，提出了香稻的增香、提質(zhì)、增產(chǎn)、無公害標(biāo)準(zhǔn)化栽培技術(shù)[50]?？傮w而言，已形成了因播栽方式、因水稻類型與品種類型適時播種，精準(zhǔn)機(jī)插適宜密度，減少中后期氮肥用量的優(yōu)質(zhì)栽培基本技術(shù)。

2.8 水稻綠色栽培

綠色栽培，從狹義上來講，是通過選擇抗病品種，采用非化學(xué)種子處理，培育壯苗，利用燈光、色彩、天敵誘殺害蟲，進(jìn)行機(jī)械和人工除草等措施，在特殊情況下，需要農(nóng)藥時也應(yīng)選用生物農(nóng)藥的一種栽培方式[51]。從廣義上來說，綠色栽培，是通過減少化肥農(nóng)藥等投入品用量，顯著提高稻米安全質(zhì)量，實現(xiàn)節(jié)本提質(zhì)的一種栽培方式，如稻田綜合種養(yǎng)、稻油輪作、稻肥輪作等。中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所曹衛(wèi)東團(tuán)隊針對南方稻田冬閑田大量存在的現(xiàn)狀，以綠肥為技術(shù)手段，以冬閑田削減、化肥減施、耕地質(zhì)量提升、稻米清潔生產(chǎn)為主要目標(biāo)，組織南方八?。▍^(qū)）開展了大規(guī)模聯(lián)合試驗示范，建立了適應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需要的綠肥-水稻高產(chǎn)高效清潔生產(chǎn)的完整技術(shù)體系，獲2012—2013年度中華農(nóng)業(yè)科技獎[52]。湖北潛江、江蘇盱眙率先開展了稻田養(yǎng)殖，探索出了“稻-蝦”“稻-魚”“稻-鱉”“稻-蟹”“稻-鰍”等多種稻田種養(yǎng)模式。據(jù)統(tǒng)計，2019年全國有27個?。ㄊ校┯械咎锞C合種養(yǎng)，面積達(dá)3 400多萬畝[53]。稻田綜合種養(yǎng)利用生物共生互促原理，水稻實施綠色健康栽培，不但減肥減藥，而且提高稻米品質(zhì)，提升稻田綜合效益。浙江大學(xué)陳欣團(tuán)隊研究表明，魚蝦糞便等營養(yǎng)物質(zhì)被水稻利用，使得稻田綜合種養(yǎng)氮肥平均投入比水稻單作模式減少 33.63%[54]。據(jù)上海海洋大學(xué)成永旭團(tuán)隊研究，魚類能捕食水稻害蟲，稻田綜合種養(yǎng)較單純種稻可減少農(nóng)藥成本3.2%—83.6%[55]。華中農(nóng)業(yè)大學(xué)張啟發(fā)團(tuán)隊在稻田綜合種養(yǎng)技術(shù)的基礎(chǔ)上提出了“雙水雙綠”理念，旨在要充分利用稻田和水資源的優(yōu)勢實行稻田種養(yǎng)，使“綠色水稻”和“綠色水產(chǎn)”協(xié)同發(fā)展[17]。

2.9 水稻逆境栽培

2.9.1 溫度脅迫 當(dāng)環(huán)境溫度超過或低于水稻生長范圍臨界值，就會影響或危害水稻生長發(fā)育，一般表現(xiàn)為高溫?zé)岷偷蜏乩浜?類。按照NY/T 2915-2016《水稻高溫?zé)岷﹁b定與分級》標(biāo)準(zhǔn)，早稻抽穗開花期和灌漿期高溫?zé)岷Φ臏囟戎笜?biāo)均為日平均溫度≥30℃或日最高溫度≥35℃連續(xù)3 d及以上，且每天高溫持續(xù)時間≥5 h；中稻（一季稻）孕穗—開花期和灌漿期高溫?zé)岷Φ闹笜?biāo)均為日平均溫度≥33℃或日最高溫度≥38℃連續(xù)3 d及以上，且每天高溫持續(xù)時間≥5 h。水稻孕穗—開花期高溫?zé)岷υ斐苫ǚ郯l(fā)育不良，開花授粉受精不良和空粒增加；灌漿期高溫?zé)岷υ斐晒酀{期縮短，成熟期提前，千粒重下降，秕谷率增加，產(chǎn)量降低和品質(zhì)變差[56]。水稻低溫冷害可分為芽期、苗期、孕穗期、抽穗揚花期、灌漿期 5種冷害類型[57]。我國東北寒地水稻往往受到苗期冷害、抽穗揚花期冷害與灌漿期冷害，而長江中下游地區(qū)和華南稻區(qū)遭遇早春“倒春寒”和后期“寒露風(fēng)”危害，影響早稻發(fā)芽和苗期生長以及中、晚稻后期灌漿結(jié)實。

針對高溫?zé)岷偷蜏乩浜?，在栽培上研究提出了篩選耐熱與耐低溫品種、合理調(diào)整播期、肥水調(diào)控、噴施外源物質(zhì)等減輕危害應(yīng)對措施。選用耐高溫、耐低溫品種可減輕水稻高溫?zé)岷偷蜏乩浜ΑｉL江流域雙季早稻一般可選用生育期較短的中熟或偏中熟早秈耐熱品種，適期早播，使開花結(jié)實期在6月下旬至7月上旬完成；中稻可選用中晚熟品種，適當(dāng)晚播，使秈稻開花結(jié)實期在8月中下旬，粳稻開花結(jié)實期在8月下旬至9月上旬，以躲避7月中旬至8月上旬的高溫危害。對于水稻中后期高溫脅迫，增施氮素穗肥和粒肥能提高植株氮代謝水平、抗氧化酶活性和葉片氨基酸含量，增加水稻的穗粒數(shù)、結(jié)實率、千粒重和產(chǎn)量[58-59]。采用輕干濕交替灌溉方式能降低水稻冠層相對濕度，提高內(nèi)源細(xì)胞分裂素濃度及籽粒亞精胺和精胺濃度，減輕水稻高溫危害[60]。當(dāng)水稻遭遇高溫時，噴施外源物質(zhì)可減輕高溫?zé)岷?，如噴施外源硅、硼肥以及油菜素?nèi)酯、亞精胺、茉莉酸甲酯等植物生長調(diào)節(jié)劑。當(dāng)遇到低溫時，提前建立水層，以水調(diào)溫，改善稻田小氣候，可減輕低溫危害。在我國北方寒帶稻作區(qū)，秧苗遇到10—12℃低溫時，只要灌薄水就可防御冷害[61]。噴施ABA、香豆素、丙酮、殼寡糖等外源物質(zhì)能增強(qiáng)水稻幼苗耐冷性，有效減緩冷脅迫下的受害率，提高結(jié)實率。

2.9.2 水分脅迫 水稻整個生育期對水分脅迫都有不良反應(yīng)。干旱影響水稻種子萌發(fā)，抑制分蘗生長，根系生長受阻，減少生物量。水稻不同生育時期干旱脅迫，產(chǎn)量減幅程度最大為孕穗期或穗分化期，此階段干旱顯著減少水稻穗粒數(shù)、結(jié)實率，使得產(chǎn)量顯著降低[62-63]。水稻抽穗開花期的干旱脅迫主要影響結(jié)實率，灌漿結(jié)實期干旱主要降低千粒重[64]。水稻分蘗期遇到暴雨，田間積水來不及排出，容易形成洪澇災(zāi)害影響生長發(fā)育，導(dǎo)致葉片死亡，分蘗停止或消亡，影響水稻生長發(fā)育，最終導(dǎo)致有效穗數(shù)和每穗粒數(shù)減少，產(chǎn)量下降14.76%—26.58%[65]。研究發(fā)現(xiàn)開花期對洪澇脅迫最敏感，減產(chǎn)最大，其次是灌漿期和幼穗分化期，而分蘗期淹水對產(chǎn)量的影響相對較小[66]。當(dāng)水稻處于半淹水澇害脅迫下，分蘗數(shù)顯著減少，而株高、莖稈伸長率、根系生物量、出葉速率、非結(jié)構(gòu)性碳水化合物含量顯著增加，產(chǎn)量急劇下降，淹水越深則降幅越大[67]。

針對水稻干旱與澇害脅迫逆境，栽培應(yīng)對措施主要有：一是篩選水稻抗旱或耐淹澇的品種。分蘗期受淹澇脅迫，雜交稻耐淹澇能力好于常規(guī)稻，表現(xiàn)為淹澇后的雜交稻活苗率明顯高，更快地恢復(fù)生長，產(chǎn)量減少幅度小[68]。二是適量施用氮肥、鉀肥等肥料，促進(jìn)水稻生長。水稻分蘗期受淹沒后及時排水，縮短水淹時間，施用尿素等肥料，可促進(jìn)水稻恢復(fù)生長，增強(qiáng)根系活力和干物質(zhì)積累，減輕淹水所造成的產(chǎn)量損失[65]。三是噴施生長調(diào)節(jié)劑等外源物質(zhì)，改善和促進(jìn)水稻生長。噴施脫落酸（ABA），短期內(nèi)降低了水稻凈光合速率與干物質(zhì)積累量，但進(jìn)一步提高了水稻干旱脅迫時葉片超氧化物歧化酶（SOD）活性、降低丙二醛（MDA）含量，誘導(dǎo)干旱脅迫時氣孔關(guān)閉和降低蒸騰速率，減少水分過度消耗，提高水分利用率，能有效緩解孕穗期干旱脅迫對水稻生理代謝功能的損傷，減輕干旱對產(chǎn)量的影響[69]。

2.9.3 O3脅迫 大氣組分中 O3濃度升高是影響水稻生長發(fā)育的重要非生物脅迫因子。工業(yè)革命前地球?qū)α鲗哟髿庵衅骄鵒3濃度為38 nL·L-1，到2100年近地層O3濃度將上升到80 nL·L-1[70]。研究表明高O3濃度明顯傷害水稻葉片，且主要傷害葉片的葉肉部分，降低氣孔導(dǎo)度和葉片光合速率，抑制光合物質(zhì)生產(chǎn)，導(dǎo)致水稻植株生物量和產(chǎn)量減少[71]。同時，高 O3濃度影響稻米品質(zhì)，降低了水稻糙米率、精米率和整精米率，增加了堊白度，降低膠稠度[72]。

關(guān)于O3脅迫下水稻應(yīng)對的栽培措施，邵在勝等[73]研究分析發(fā)現(xiàn) O3脅迫下生育中后期分蘗數(shù)和最終成穗數(shù)、每穗穎花數(shù)以及群體總穎花量的變化與水稻敏感品種類型關(guān)系密切，可篩選利用抗O3水稻品種。適當(dāng)增加移栽密度可能會減少 O3脅迫下水稻產(chǎn)量的損失[74]，在分蘗期和抽穗期增施氮肥對 O3脅迫導(dǎo)致的水稻光合損傷有緩解作用，且在水稻生長前期增施效果更好[75]。

2.9.4 鹽分脅迫 我國現(xiàn)有沿海灘涂面積234萬hm2，內(nèi)陸鹽堿面積近 1億 hm2。水稻屬于中度鹽敏感作物，生產(chǎn)上耐鹽堿水稻是指能在鹽（堿）濃度0.3%以上的鹽堿地生長且單產(chǎn)可達(dá)4.5 t·hm-2上的水稻品種。在鹽脅迫條件下，水稻生長受到抑制，幼苗生長緩慢，分蘗減少，降低有效穗數(shù)；生殖生長期受到鹽脅迫，影響穎花分化，減少每穗粒數(shù)，降低結(jié)實率和千粒重[76]。稻米出糙率、精米率、整精米率降低，堊白率和堊白度增加，蛋白質(zhì)含量提高，膠稠度降低，食味變差[77]。

新中國成立以來，我國已在耐鹽堿水稻品種篩選及其配套栽培技術(shù)上做了大量研究工作[78-79]。從 20世紀(jì)80年代初開始，江蘇沿海地區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所采用“人工模擬鹽池（盆缽）+沿海灘涂鹽土實地”的方法進(jìn)行耐鹽水稻種質(zhì)資源的鑒定、篩選和利用。同時，栽培學(xué)家一直探索耕作農(nóng)藝、生物治理和土壤管理等措施改良鹽堿地，先后進(jìn)行了鹽堿地土壤改良、水分管理、耐鹽堿水稻高產(chǎn)形成特性與生長發(fā)育規(guī)律的研究[80]。揚州大學(xué)戴其根團(tuán)隊針對沿海灘涂鹽堿地存在的土壤肥力低、鹽分變化大、易返鹽，水稻前期鹽害易僵苗難活棵，中期鹽害慢長不長易死株，后期鹽害易早衰早枯死等突出問題，重點研究鹽堿地稻田降鹽控鹽脫鹽與地力培育提升技術(shù)、鹽水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)形成定量化診斷指標(biāo)與方法、壯秧培育與栽后高成活率立苗早發(fā)壯株技術(shù)、定量化降鹽控鹽灌排技術(shù)、水肥耦合控鹽的精確施肥技術(shù)[76,81]。張振華[82]研究提出施用氮肥能提高水稻葉片內(nèi)葉綠素a含量和葉綠素a/b比值，提高水稻耐鹽能力；水稻帶土移栽根系植傷少，減少根系對鹽分離子的被動吸收；適當(dāng)提高水稻生長環(huán)境中可利用營養(yǎng)元素Ca2+和Mg2+的濃度，可以明顯增強(qiáng)植株耐鹽脅迫能力。

2.10 水稻區(qū)域化栽培

2.10.1 東北寒地粳稻栽培 東北寒地水稻產(chǎn)區(qū)包括黑龍江、吉林、遼寧和內(nèi)蒙古東北部，因特殊的地理位置和氣候環(huán)境，每3—4年就會發(fā)生一次冷害，低溫冷害是制約寒地水稻生產(chǎn)重要因素。針對該地區(qū)生產(chǎn)特點，栽培學(xué)家在育苗方式、栽插方式、移栽密度、施肥和灌溉等方面研究與探索適合寒地水稻高產(chǎn)栽培技術(shù)，取得了重要技術(shù)成果。在育苗方式上，20世紀(jì)70年代，采用旱地育苗、濕潤育苗、塑料薄膜保溫濕潤育苗、塑料薄膜保溫旱育苗，其中以薄膜保溫旱育苗效果最好[83]。21世紀(jì)以來，寒地水稻地區(qū)逐漸采用大棚旱育秧方式，以適時早播、降低播種量為核心，培育壯秧。大面積采用鋼骨架大棚旱育秧，保暖性顯著好于中小棚，大棚育苗中棚內(nèi)扣小棚，有效增加育秧期積溫，增強(qiáng)防御早春霜凍能力，利于早播，培育壯苗[84]。在栽插方式上，主要有旱育手栽、缽育擺栽、盤育毯苗機(jī)插、缽育苗機(jī)插、機(jī)械直播等，目前盤育毯苗機(jī)插秧是寒地水稻主體栽插方式，特別是黑龍江農(nóng)墾基本采用盤育毯苗機(jī)插方式。近幾年，黑龍江省開始推廣缽體盤育機(jī)插秧技術(shù)，避免了盤育毯苗機(jī)插植傷重、緩苗慢、低位分蘗少等問題，缽體盤育機(jī)插秧技術(shù)保持秧苗根系完整性，秧苗素質(zhì)高，栽插后無緩苗期，利于利用低位分蘗，增產(chǎn)效果顯著，解決了以往缽盤育苗只能人工移栽的技術(shù)難題[85]。黑龍江農(nóng)墾科學(xué)院解保勝等[86]經(jīng)長期研發(fā)，以“葉齡模式”“群體質(zhì)量”理論為指導(dǎo)，結(jié)合寒地稻區(qū)氣候特點，通過選擇適宜熟期的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種，調(diào)整氮肥施用量及時期，增施磷鉀鎂肥，間歇灌溉等栽培措施，創(chuàng)新構(gòu)建了適應(yīng)黑龍江農(nóng)墾大規(guī)模機(jī)械化規(guī)范化生產(chǎn)的寒地水稻調(diào)優(yōu)豐產(chǎn)技術(shù)。2005年以來，黑龍江農(nóng)業(yè)科學(xué)院來永才等[87]針對寒地水稻井灌種稻、苗床取土等引起的生態(tài)問題，探索并提出了寒地水稻直播栽培技術(shù)。

2.10.2 長三角地區(qū)粳稻栽培 長三角地區(qū)是我國重要的粳稻生產(chǎn)優(yōu)勢區(qū)域，包括上海、江蘇、浙江和安徽等?。ㄊ校?，以稻麥周年兩熟制為主，該區(qū)對粳稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培技術(shù)進(jìn)行了大量系統(tǒng)深入的研究。張洪程等[88]闡明了南方粳稻生產(chǎn)優(yōu)勢形成的生理生態(tài)機(jī)制，認(rèn)為粳稻全生育期較秈稻明顯延長，灌漿后期粳稻更能適應(yīng)溫涼天氣，增加對溫光資源的利用，能安全成熟；粳稻生育后期具有較高的光合生產(chǎn)能力，同時能維持強(qiáng)壯根系和較高的莖鞘強(qiáng)度，增強(qiáng)群體抗倒伏能力，有利于機(jī)械化輕簡化栽培。與超級雜交秈稻相比，常規(guī)粳型超級稻抽穗后根系生長優(yōu)勢不斷加大，特別是群體生長優(yōu)勢、成熟期粳稻所有根系形態(tài)生理特征指標(biāo)均優(yōu)于秈稻，是粳稻高產(chǎn)形成的重要原因[89]。在粳稻栽培機(jī)械化方面，長三角地區(qū)水稻機(jī)械種植方式以毯苗機(jī)插和機(jī)械直播栽培為主，其生產(chǎn)機(jī)械化水平處于全國前列[90-91]。

2.10.3 南方雙季稻栽培 我國南方雙季稻生產(chǎn)主要集中在湖南、江西、湖北、廣東、廣西、福建等省（區(qū)）。稻作制度為肥稻稻和閑稻稻，栽培上形成一批高產(chǎn)栽培技術(shù)成果。如廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院鐘旭華[92]提出以控肥、控苗、控?。ㄈ兀橹鞯母咝О踩┓始捌渑涮准夹g(shù)，通過控制總施氮量和基蘗氮肥量，提高氮肥利用效率；通過控制無效分蘗和高峰苗數(shù)，提高成穗率和群體質(zhì)量；通過優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，控制病蟲害和倒伏的發(fā)生，減少農(nóng)藥用量。湖北省農(nóng)業(yè)科學(xué)院程建平[93]提出“早秈晚粳”雙季稻機(jī)械插秧高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，能較好地解決雙季稻茬口銜接緊張、秈型晚稻抗寒性弱和易受寒露風(fēng)危害、秈稻株型披散易徒長與不利于機(jī)插等問題，已在湖北、江西等地大面積推廣應(yīng)用。江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院彭春瑞[94]提出了雙季稻“三高一保”栽培技術(shù)，通過培育壯秧促早發(fā)，采用化控（噴施水稻復(fù)合控蘗劑）、水控（提早曬田）、肥控（減少前期養(yǎng)分供應(yīng)）“三控”結(jié)合，控制無效分蘗發(fā)生，構(gòu)建高光效群體，生育后期加強(qiáng)肥水管理，改善田間通風(fēng)透光條件，防治水稻早衰，促進(jìn)籽粒灌漿結(jié)實。湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)鄒應(yīng)斌[95]提出了以適量播種、寬行勻植、平衡施肥、濕潤灌溉等配套技術(shù)為核心的雙季稻高產(chǎn)“三定”栽培技術(shù)，技術(shù)原理是因地定產(chǎn)、依產(chǎn)定苗、測苗定氮，即定產(chǎn)、定苗、定氮。

2.10.4 西南高濕寡照稻區(qū)雜交稻栽培 西南高濕寡照稻區(qū)包括四川、重慶、貴州等?。ㄊ校搮^(qū)域地形地貌復(fù)雜，立體氣候明顯，降雨多濕度高，日照時間短，形成了具有特殊氣候條件的西南高濕寡照稻作區(qū)。經(jīng)長期研發(fā)，西南稻區(qū)創(chuàng)新建成了諸多栽培新模式或技術(shù)。如重慶市農(nóng)業(yè)科學(xué)院李經(jīng)勇等[96]創(chuàng)新集成了長江上游雜交中稻-再生稻高產(chǎn)高效栽培技術(shù)模式，提出了根據(jù)頭季稻品種穗粒數(shù)和齊穗期劍葉SPAD值確定粒芽肥高產(chǎn)高效施用新方法，建立了中稻-再生稻兩季平衡施肥技術(shù)。四川農(nóng)業(yè)大學(xué)馬均等[97]創(chuàng)新集成了雜交中稻超高產(chǎn)強(qiáng)化栽培技術(shù)體系，創(chuàng)建了中小苗和大苗2套強(qiáng)化栽培技術(shù)體系。針對四川盆地水稻高溫、高濕、低光輻射值的生態(tài)特點，發(fā)明了本田秧苗三角形栽培法，改善了植株群體通風(fēng)透光條件，協(xié)調(diào)了穗足、穗大和籽粒充實的矛盾，并揭示了強(qiáng)化栽培條件下雜交稻個體生長優(yōu)勢明顯、群體質(zhì)量優(yōu)良、穗粒結(jié)構(gòu)合理、后期根系活力旺盛、群體光合力強(qiáng)、光合物質(zhì)轉(zhuǎn)運率高、籽粒充實度好的高產(chǎn)機(jī)理。云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院楊從黨等[98]創(chuàng)新集成了云南高原水稻高產(chǎn)高效栽培技術(shù)，以“水稻精確定量栽培技術(shù)”為基礎(chǔ)，實現(xiàn)了水稻葉齡模式本土化，研究了精量播種培育壯秧、基本苗定量、氮肥精準(zhǔn)施用等關(guān)鍵技術(shù)，構(gòu)建了不同產(chǎn)量水平的群體結(jié)構(gòu)指標(biāo)和動態(tài)診斷指標(biāo)，集成了不同生態(tài)區(qū)水稻高產(chǎn)高效栽培模式，在云南 4個生態(tài)亞區(qū)創(chuàng)造了畝產(chǎn)950 kg以上的高產(chǎn)典型。貴州省農(nóng)業(yè)科學(xué)院周維佳等[99]創(chuàng)新集成了貴州雜交水稻超高產(chǎn)精確栽培技術(shù)體系，形成了具有高原山區(qū)多雨寡日照條件下雜交水稻超高產(chǎn)栽培理論，確定了水稻超高產(chǎn)群體起點（基本苗）定量參數(shù)和氮肥調(diào)控技術(shù)的定量調(diào)控技術(shù)參數(shù)，提出了貴州雜交水稻“五五”精確定量栽培技術(shù)模式。

3 未來水稻栽培領(lǐng)域的創(chuàng)新方向

3.1 綠色優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)協(xié)調(diào)規(guī)律與廣適性栽培

稻米產(chǎn)品的消費需求結(jié)構(gòu)已經(jīng)發(fā)生了顯著變化，已不滿足于吃飽的問題，而是要吃得好，講品質(zhì)、講安全、講健康。水稻栽培必須堅持理論與實踐相結(jié)合的研究方法，在主攻稻米品質(zhì)改善的同時，穩(wěn)定或提高稻米產(chǎn)量。水稻品質(zhì)和產(chǎn)量既有一致性，又有矛盾性，是一個十分復(fù)雜的科學(xué)問題。既要豐產(chǎn)、更要改善品質(zhì)，就要深入搞清楚兩者的協(xié)同規(guī)律與機(jī)理，在綠色優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)協(xié)同規(guī)律與廣適性調(diào)控栽培技術(shù)上取得突破：（1）根據(jù)市場需求的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，深入研究氣候、土壤、水質(zhì)和營養(yǎng)元素等對稻米品質(zhì)的影響及其機(jī)理，揭示稻米品質(zhì)形成生理生態(tài)規(guī)律；（2）研究優(yōu)質(zhì)和高產(chǎn)形成影響因素的同一性和矛盾性，為水稻優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培提供協(xié)調(diào)途徑；（3）根據(jù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件，研創(chuàng)本地優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)協(xié)同的栽培技術(shù)體系，制定品牌稻米生產(chǎn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)；（4）研究提高稻米加工和外觀品質(zhì)的收獲與貯藏技術(shù)。

同時，必須高度重視綠色健康栽培研究與應(yīng)用，使水稻栽培向物質(zhì)投入資源消耗節(jié)約型綠色生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)變，建設(shè)綠色健康稻田生態(tài)系統(tǒng)，保障水稻綠色優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)協(xié)同。

3.2 多元專用稻優(yōu)質(zhì)栽培

隨著人們生活水平的日益提高，人們對稻米提出多樣化需求。因此，要加大水稻的專用、特種、多用“多元化”優(yōu)質(zhì)栽培研究與開發(fā)。一是優(yōu)質(zhì)特種食用作物栽培技術(shù)研究。比如，五彩米，香米，保健的富硒米、富鋅米，功能性的高直鏈淀粉米、低醇溶蛋白米等。二是工業(yè)用、飼用作物栽培技術(shù)研究。比如，作工業(yè)原料如制粉條、淀粉、味精、米酒、糕點等對稻米品質(zhì)的要求與食用大米不同，一般要求直鏈淀粉含量較高。飼用標(biāo)準(zhǔn)，以蛋白質(zhì)和維生素的含量高低作為主要的衡量依據(jù)。三是凈化環(huán)境美化鄉(xiāng)村的水稻栽培技術(shù)研究。如彩色稻、凈化鎘污染稻栽培。

3.3 超高產(chǎn)提質(zhì)協(xié)同規(guī)律及實用栽培

水稻超高產(chǎn)研究是永恒的方向，要從優(yōu)化群體生育動態(tài)、防止后期早衰、非葉器官光合耐逆高效機(jī)制、生態(tài)因素（光、溫、水、肥）調(diào)控機(jī)理等角度，揭示水稻超高產(chǎn)與提質(zhì)協(xié)同的生育特性，探明其形成規(guī)律；在品種選用、生育診斷、適宜播栽期、合理密植、肥水高效耦合與精準(zhǔn)診斷調(diào)控等栽培措施上加強(qiáng)攻關(guān)，進(jìn)一步創(chuàng)新并挖掘水稻超高產(chǎn)潛力，并建立協(xié)同提質(zhì)的實用栽培技術(shù)。

3.4 直播稻、再生稻穩(wěn)定豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)機(jī)械化栽培

隨著水稻生產(chǎn)和勞動力成本增加，憑借生產(chǎn)工序少、用工少、農(nóng)耗短等優(yōu)勢，我國不同稻區(qū)水稻直播推廣應(yīng)用面積進(jìn)一步擴(kuò)大。因此，需要對現(xiàn)代直播稻作精心籌劃，加大研發(fā)投入，組織相關(guān)力量，融合農(nóng)藝農(nóng)機(jī)，從適用早熟優(yōu)質(zhì)品種篩選、機(jī)械秸稈還田精耕細(xì)作與精確播種、節(jié)種節(jié)肥節(jié)水節(jié)藥綠色栽培、規(guī)?；咝a(chǎn)等方面進(jìn)行攻關(guān)，特別是對適種地區(qū)必須針對性地加強(qiáng)研究，闡明所在區(qū)域適時安全成熟、優(yōu)質(zhì)穩(wěn)產(chǎn)、高效綠色生產(chǎn)的協(xié)同規(guī)律，創(chuàng)新“早全齊勻壯”出苗技術(shù)、節(jié)肥省水節(jié)約的精確管理技術(shù)，集成適用不同生態(tài)區(qū)直播稻豐產(chǎn)優(yōu)質(zhì)增效的全程機(jī)械化栽培技術(shù)體系。

為適應(yīng)再生稻加快發(fā)展，必須加強(qiáng)頭季稻與再生稻協(xié)同優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)規(guī)律的研究，重點加強(qiáng)全程機(jī)械化栽培，特別是頭季稻少碾壓損失機(jī)械化收獲的攻關(guān)研究，建立適合不同適宜地區(qū)的再生稻優(yōu)質(zhì)豐產(chǎn)栽培技術(shù)。

3.5 智能化、無人化栽培

未來，我國社會經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和城鎮(zhèn)化的不斷推進(jìn)，人們對優(yōu)質(zhì)便捷的城鎮(zhèn)生活更為向往，農(nóng)村優(yōu)質(zhì)勞動力銳減，水稻生產(chǎn)面臨“老齡化”“高齡化”挑戰(zhàn)；同時，水稻生產(chǎn)走向不斷擴(kuò)大的規(guī)?；?。因此，水稻生產(chǎn)以機(jī)械化、智能化為核心支撐，逐步走向“無人化”，特別是田間作業(yè)的“無人化”是未來發(fā)展的基本方向。水稻生產(chǎn)全面實現(xiàn)高水平現(xiàn)代化，必須以現(xiàn)代機(jī)械裝備與現(xiàn)代農(nóng)藝的高水平融合構(gòu)建的現(xiàn)代水稻生產(chǎn)新技術(shù)為支撐，即在現(xiàn)代裝備條件下水稻耕作、播栽、施肥、灌溉、植保以及收儲，實現(xiàn)全程機(jī)械化、智能化。因此，需要加大水稻生產(chǎn)“無人化”農(nóng)藝農(nóng)機(jī)融合攻關(guān)：一是加強(qiáng)秸稈全量還田下高質(zhì)量無人化耕整地攻關(guān)研究；二是加強(qiáng)高質(zhì)量無人化播種攻關(guān)研究；三是加強(qiáng)工廠化智能化育秧攻關(guān)研究；四是加強(qiáng)高質(zhì)量無人化機(jī)插攻關(guān)研究；五是加強(qiáng)高質(zhì)量無人化施肥攻關(guān)研究；六是加強(qiáng)高質(zhì)量無人化植保攻關(guān)研究；七是加強(qiáng)高質(zhì)量無人化收獲攻關(guān)研究；八是加強(qiáng)配套無人化、精簡化生產(chǎn)工序的栽培農(nóng)藝體系攻關(guān)研究；九是加強(qiáng)水稻大田生產(chǎn)無人化的信息化智能化服務(wù)攻關(guān)研究。