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2016年主推技术:双季超级稻强源活库优米栽培技术

  技术名称:双季超级稻强源活库优米栽培技术

  技术概述:(一)技术提出的背景

  1981年日本开始实施“超高产水稻开发及栽培技术确立”的合作研究,以常规籼粳杂交为主,育成奥羽326等超高产品种,研究出培育壮秧和增加施肥量和后期施肥比例的超高产栽培技术,小面积糙米产量已接近10t/公顷,但由于米质和适应性不理想及不符合日本国情等原因,未能大面积推广应用。 1989年国际水稻研究所提出培育“新株型水稻”,后又改称“超级稻”,目标是育成增产20%—25% 的超级稻,已育成了以IR65598-112-2为代表的超级稻品系,开展了理想株型、高产生理、高产潜力的研究。但极大多数因谷粒灌浆差而产量低,同时也观察到诸如生育后期生长率小、冠层光合效率低、感病虫害、品质不佳等缺点,未能在生产上大面积应用。自1996年中国水稻所等单位实施“中国超级稻育种”和1998年湖南杂交水稻研究中心等单位实施“超级杂交稻育种”项目以来,我国已培育出一批产量潜力达到或接近育种目标的超级稻品种(组合)并已在生产上应用。

  农业部对双季超级稻的认定标准为:生育期≤105 d的长江流域早熟早稻“百亩方”产量≥8. 25 t/hm2 ;生育期≤115 d的长江流域中迟熟早稻“百亩方”产量≥9 t/hm2 ;生育期≤125 d的长江流域中熟晚稻和华南感光型晚稻“百亩方”产量≥9. 9 t/hm2 ;生育期≤132 d 的华南早晚兼用稻和长江流域迟熟晚稻“百亩方”产量≥10. 8 t/hm2 ;超级稻品种的稻米品质要求南方晚籼达到部颁食用稻品种品质3级以上(含)标准,南方早籼和一季稻达到部颁4 级以上(含)标准;抗性要求达到抗当地1~2种主要病虫害;其生产应用面积要求品种审定后2年内达到年种植0. 33万hm2 以上。

  双季超级稻具有的栽培特性为:

  (1)穗大粒多,库容量大。

  在超级稻育种实践中,不同生态稻作区形成了多种超级稻的产量构成模式均要求超级稻具有大穗型或重穗型 。因此,目前选育出的超级稻品种绝大多数具有穗大粒多、库容量大特点。其中,生产上大面积应用的超级早稻或超级晚稻品种平均每穗总粒数 150粒以上和库容量 10 t/hm2以上就有10个(表1)。

  (2)叶面积指数高

  袁小乐等报道,超级早、晚稻的叶面积指数(LAI)均在孕穗期达到最大值,其中5个超级早稻的最大LAI平均值比对照增加1.35%,5个超级晚稻的最大LAI平均值较对照提高4%;在抽穗期的LAI平均值分别较对照提高3.94%和3.07%。超级杂交稻不仅中、后期的LAI值大,而且其LAI高值持续时间也较长。

  (3)输导组织结构较好。

  超级稻的穗颈节间维管束数目、维管束、韧部面积、茎横切面、茎壁、髓腔面积等存在一定的“结构优势”;超级稻负责光合同化产物运输的维管束数量多,承担有机物运输的韧皮部面积在整个维管束面积中占较大比例,有利于光合产物的有效运输。

  (4)大面积生产中存在超高产的重演性差、产量不稳定。

  以往在超级稻研究过程中存在只重视产量目标育种而轻视种性研究和超高产配套栽培技术措施的研究与推广的倾向,造成很多超级稻品种(组合)、品系在小面积上容易达到超级稻产量指标,但在大面积生产上却往往难以达到超高产指标。近年来超级稻栽培技术研究过程中,创造了改良的强化栽培法、“三围”栽培法、双超栽培法、优化栽培法、旱育秧垄稀栽培法及“三定”栽培法等多种方法,它们是很好的超高产栽培方法。但是,这些方法或要求投入的劳动用工多,或要求具有较高水稻科技水平者才能掌握其技术,大面积生产上存在难以将核心技术落实到田块的局限性。因此,在实施超级稻超高产过程中普遍存在的重演性差、产量不稳定(多数只在小面积以及特定年份和特殊生态环境下才能取得超高产),与农民种植的实际产量存在巨大差异。

  为了使这些采用理想株型塑造与杂种优势利用相结合的技术路线等途径育成的产量潜力大、大穗、大库、叶面积指数较高和流畅的双季超级稻品种在大面积生产实现超高产潜力。我们于 2005 年提出开展“双季超级稻强源活库优米生产技术研究”,即在适宜叶面积指数和库容量下,强化源和库的质量栽培方法,通过以适度密植,前期促早发低位大分蘖和叶面积指数快速增长,后期减缓叶片叶绿素含量的下降,强化叶片“源”的功能和籽粒“库”的活性而改良米质的“强源活库优米”栽培,以期促进双季超级稻大面积超高产生产。

  (二)拟解决的主要问题

  1、超级稻品种穗大粒多、叶面积指数较高、流畅通、产量潜力大,但由于栽培技术未配套,导致大面积生产中超高产的重演性差、产量不稳定,部分地区或年份的产量甚至低于非超级稻品种。超级稻品种的遗传潜力未得到充分挖掘。

  2、目前的水稻生产技术复杂,要求投入的劳动用工多,一般的稻农很难掌握。技术的有效性与可操作性、技术的复杂性与技术受体知识的有限性等方面存在矛盾。因此在大面积生产上水稻栽培技术的执行效果差。

  3、双季超级稻叶面积指数大,若按传统的扩源栽培,可能造成后期叶片披散,群体通风透光不良,湿度增加,病虫危害加重,直接使产量下降,或引起倒伏而减产。超级稻穗大粒多,若按传统的扩库栽培,将促进倒1~3叶叶长和叶宽增加而降低群体质量,其结实率和粒重可能反而下降,导致产量不高。如何协调双季超级稻的源库矛盾,使超级稻高产更高产是理论上和生产上必须解决的问题。

  (三)技术的成熟度

  该技术从2007年起至今,已经在广东省曲江、清新、兴宁、五华、梅县、丰顺、惠东、揭东、普宁、潮阳、阳东、茂南、雷州等地进行示范推广,另外,该技术还被确定为2009年至2013年广东省粮油糖高产创建的推广主要技术以及列入广东省种植业发展“十二五”规划,农作物技术推广工程的现代农业重大技术。经过的示范推广,该技术已经成熟,技术的稳定性和可靠性好。技术体系中的物化产品超级水稻专用肥{广东省肥料登记证[粤农肥(2010)准字0340]}、超级水稻壮秧剂(国家发明专利号ZL 2010 1 0517434.0,发明专利证书号第101955400B号,中华人民共和国国家知识产权局授权公告日2013年05月01日)和超级水稻米质改良剂(国家发明专利号ZL 2010 1 0518152.2,发明专利证书号第101955401B号,中华人民共和国国家知识产权局授权公告日2013年06月19日)均已由东莞福特生物有限公司进行产业化试验生产(见图1-图3)。

图1  超级水稻专用肥

图2  超级水稻壮秧剂

图3  超级水稻米质改良剂

  (四)先进性

  1、该技术首次提出双季超级稻“强源”和“活库”来获得产量和品质协同提高的理论并通过成套的和成熟的技术体系来实施。是超级稻栽培理论和及时的重要突破。

  2、该技术研发了超级稻专用肥、超级稻壮秧剂和超级稻米质改良剂等一系列配套的物化技术产品,使栽培技术更加简便化、可操作化和省工省力。

  3、以官春云院士为主任的成果鉴定委员会认为,该技术整体达到了国际先进水平,其中在物化技术产品的系列化方面达到了国际领先水平(见《鉴定意见》)。

  (五)重要性

  1、广东是我国最大的缺粮大省,每年的粮食缺口占总需求量的30%以上。随着我省耕地面积的减少和耕地质量的下降(工商业对耕地的占用和污染),粮食的供需矛盾将会更加突出。粮食安全问题已经成为我省经济社会是否能健康持续发展的核心问题之一。水稻是我省的主要粮食作物,年播种面积3000万亩左右,占粮食作物总播种面积的80%以上。因此水稻的产量直接关系到我省的粮食安全水平。我省光温资源丰富,是全国少有的几个水稻生长条件最优越的地区。然而我省水稻的亩产却一直在400kg徘徊,水稻的单产水平处于全国的中下游。水稻单产低的主要原因是水稻种植粗放、技术水平低。因此,提高水稻的生产技术水平就能大幅度地增加水稻的产量和粮食的安全系数。超级稻作为我国水稻种植的一场新的变革,目前在我省已经大面积推广。然而,但由于栽培技术未配套,导致大面积生产中超高产的重演性差、产量不稳定,部分地区或年份的产量甚至低于非超级稻品种。本技术就是针对双季超级稻应用中的上述问题和它的生理特征而研制的,该技术的推广应用将大大提高我省超级稻的产量。

  3、由于工商业发达,我省农业劳动力非常缺乏。然而,目前我省的水稻栽培技术比较复杂,而且费时费力,很多高产栽培技术无法落实到田间,这也是我省水稻产量低的重要原因之一。因此,研究省工省力,操作简便而又高产的水稻栽培技术就非常迫切。本技术将主要的技术原理物化成栽培产品,农户只要使用了该物化技术产品就应用了该栽培技术,因此更容易为农民掌握,操作更简便,也更省工省力。

  (六)应用价值

  根据该技术目前推广示范的结果来看,应用双季超级稻强源活库优米栽培技术可使水稻增产12%以上,大面积平均每亩增产80-100kg,按稻谷平均价格为1.6元/公斤计算,平均每亩增加产值128-160元。另外,应用双季超级稻强源活库优米栽培技术不会增加投入的物质成本,还每亩减少用工1个左右,每亩地农民增收可达80-100元。技术预计在广东省每年的推广面积可达到500万亩(早、晚季累计),每年为广东省增加产值6.4-8亿元,全省农民增收约4-5亿元/年。双季超级稻强源活库优米栽培技术的核心是超级稻专用有机/无机复混肥。因此,该技术的大面积推广应用,将带动本省一批超级稻专用肥的肥料生产厂投产,按每亩专用肥投入量85kg计算,每年专用肥的需求量可达42.5万吨,按每吨1900元计算,肥料厂的产值可达8.08亿元。大大提高广东省肥料企业的自主创新能力(配方由本校自主研发)和发展能力。另外,该技术的应用还将带动一批超级稻壮秧剂和超级稻米质改良剂相关生产企业的发展,形成以双季超级稻强源活库优米栽培技为枢纽的上中下游的产业链。

  (七)技术成果鉴定

  该成果已经通过技术成果鉴定(见《鉴定意见》和《专家委员会名单》)

  近三年应用面积和增产增效情况 

  1、增产:2007年和2008年 “双季超级稻强源活库优米栽培技术”在兴宁市示范种植,经测定验收早稻平均亩产达651.9kg,晚稻平均亩产达663.2kg,早、晚两季单产1315.1公斤/亩,比传统杂交稻栽培每亩每季增产稻谷144.6公斤,每亩每季可增纯收入220.56元,全年每亩双季超级稻种植增加收入441.12元,超级稻生产经济效益提高26.6%,肥料利用率提高11.99%。 2009年晚季,对梅州市五华县应用“双季超级稻强源活库优米栽培技术”的示范现场进行了专家测产验收。“强源活库优米栽培技术”应用田块最高亩量达到785kg,平均亩产757kg,平均比对照(常规高产栽培技术)增产17.52%。根据该技术四年推广示范的结果来看,应用双季超级稻强源活库优米栽培技术平均可使水稻增产12%以上,大面积平均每亩增产80-100kg。2014年7月9日,华南农业大学邀请中国科学院华南植物园、广东省农业科学院、梅州市农业局、梅州市种子监督管理站和兴宁市农作物病虫测报站等单位专家在兴宁市龙田镇对华南农业大学研发的“超级杂交稻强源活库优米栽培技术”进行了现场测产验收:选用的超级杂交稻五丰优615,现场实割实测同一块田应用“强源活库优米栽培技术”面积1.16亩、湿谷重1026.3kg、含水量17.13%、折干率82.87%、折合干谷产量730.9kg/亩,同一块田中对照“常规高产栽培技术”面积1.21亩、湿谷重854.25kg、含水量17.5%、折干率82.5%、折合干谷产量583.0kg/亩。“强源活库优米栽培技术”比“常规高产栽培技术”增产25.37%。专家现场测定验收结果如下:

  2、增效:按稻谷平均价格为1.6元/公斤计算,使用该技术后平均每亩增加产值128-160元。另外,应用双季超级稻强源活库优米栽培技术不会增加投入的物质成本,还每亩减少用工1个左右,每亩地农民增收可达80-100元。技术预计在广东省每年的推广面积可达到500万亩(早、晚季累计),每年为广东省增加产值6.4-8亿元,全省农民增收约4-5亿元/年。

  技术要点 

  该技术成果提出了双季超级稻强源活库优米栽培的理论,并将其核心技术物化、形成稻农容易掌握的、操作简便的、省工、省力、超高产、高效的 “双季超级稻强源活库优米栽培技术”,即,选用适应当地的超级稻品种组合;秧田期采用“超级稻壮秧剂”,培育壮秧;适度密植,基肥深施结合返青分蘖期施用“超级稻专用肥”,促早发低位大分蘖和叶面积指数快速增长;齐穗期喷施“超级稻米质改良剂”,减缓灌浆成熟期叶片叶绿素含量的下降,强化叶片“源”的功能和籽粒“库”的活性而改良稻米品质。具体的技术要点如下:

  1、选用超级稻品种组合

  目前广东省的超级稻品种组合共有10个:其中超级常规稻(4个):桂农占、玉香油占、合美占和金农丝苗;超级杂交稻(7个):五丰优615、培杂泰丰、天优998、天优122、五优308、深优9516、天优3618。

  2、秧田施用“超级水稻壮秧剂”,培育壮秧。

  亩用塑盘45-50块(561穴/盘)。早稻于3月1—5日播种,亩用种量杂交稻1.5公斤或常规稻2.0公斤,将塑盘摆在秧床上,播种前在秧床的工作沟里灌入少量的水,按每塑盘加入20克“超级稻壮秧剂”用量,用铁耙来回拖拉形成泥浆,用勺将泥浆泼入塑盘上,刮平泥浆后播种。播后轻压种子防串根,加地膜覆盖及排除田间渍水等,确保培育足壮秧苗。晚稻于7月10-15日播种,亩用种杂交稻1.5公斤或常规稻2.0公斤,按早稻的“超级稻壮秧剂”施用方法进行育秧,但播后可用稻草防雨水冲刷。

  3、适时、适密抛(插)

  早稻于3月20-30日抛(插)秧,晚稻7月22日-25日抛(插)秧,控制秧龄4.5叶以内。保证每亩抛(插)1.5-2万蔸。

  4、施用“超级水稻专用肥”

  整田时作基肥施用“超级稻专用肥”60-80公斤/亩,耙田后经过一天的沉浆后才进行抛(插)秧。抛(插)后3-5天追施分蘖肥“超级稻专用肥”20公斤/亩,促进早发分蘖。

  4、喷施“超级水稻米质改良剂”

  在齐穗期每亩用“超级稻米质改良剂”200克兑水75公斤喷施一次。

  5、节水灌溉

  泥皮水抛(插)秧,抛(插)秧后前期保持浅水分蘖,够苗后排水露晒田。采取多露轻晒,控制无效分蘖,增强植株抗病、抗倒伏能力,减少病虫害发生。孕穗期至破口期保持浅湿交替,以湿为主,幼穗分化始期灌水3-4厘米,抽穗后保持浅水层以利于灌浆结实,黄熟期采取间歇灌溉,干湿交替,保持田间湿润。收获前5-6天断水,切忌后期过早断水。

  6、防治病虫害

  抛秧前秧苗施1次“送嫁药”,每亩用20%三环唑100克+20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂15毫升,对水30公斤喷雾,防治稻瘟病、三化螟等病虫害。有福寿螺危害的田块,抛秧前每亩用50%杀螺胺乙醇胺盐可湿性粉剂60~80克,对水喷雾或撒毒土,使秧苗免受螺害。分蘖期每亩20%氯虫苯甲酰胺悬浮剂15毫升 + 5%井冈霉素300毫升,对水30公斤喷雾,防治稻纵卷叶螟、三化螟、纹枯病等。孕穗期每亩用爱苗(30%苯甲·丙环唑乳油)15毫升+福戈(20%氯虫苯甲酰胺加20%噻虫嗪)2包(净含量8克),对水30公斤机喷雾,防治纹枯病、螟虫等。破口期(抽穗始期)每亩用爱苗15毫升 + 20%稻瘟酰胺悬浮剂80毫升 + 福戈2包(净含量8克)+ 25%吡蚜酮可湿性粉剂20克,对水30公斤机喷雾,防治纹枯病、稻瘟病、稻飞虱、稻纵卷叶螟、三化螟等。

  适宜区域:适应于广东全省的双季超级稻种植区。

  注意事项:超级水稻专用肥的施用量要根据土壤肥力特点和耕作制度等适当调整,如前作为蔬菜,超级水稻专用肥用可适当减少。

  单位信息

  依托单位:华南农业大学农学院

  联系地址:广州市天河区五山华南农业大学农学院

  邮政编码:510642 

  联系人:唐湘如

  联系电话:13660158245,020-85280206-618

  电子邮件:tangxr@scau.edu.cn

  是否新增推荐技术:2014年12月9日,广东省农业厅推介发布2015年广东省农业主推技术。