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水稻基础知识手册

水稻基础知识手册2012-08-28

第一章 概述
1 水稻生产的重要性
水稻是世界第二大粮食作物，播种面积和总产量仅次于小麦。我国播种面积占粮食作物播种面积的30％左右，而稻谷产量占粮食总产的40％以上，播种面积和总产量均居粮食作物之首。全国约有2/3的人口以稻米为主食。
水稻是高产作物，可通过水分管理、调节土壤肥力，提高其对肥料和光、热、CO2等自然资源的利用率，从而获得高产。据研究，在地力相仿、施同等肥料的情况下，水稻干物质积累量常较旱地作物多，经济系数也比其他粮食作物高。
水稻的适应性强。不论酸性土壤、轻盐碱土壤、沙土、黏土、排水不良的低洼沼泽地，还是其他作物不能适应的土壤，只要有水，一般均可栽培水稻或以水稻为先锋作物。种植水稻是利用、改造低洼易涝地、盐碱地、砂薄地并增产粮食的重要途径。
2、 水稻生产概况和分布
2000年，世界水稻种植面积为1.53Ⅹ108hm2，占谷物面积的22.7%,稻谷单产3683kg/hm2，总产占谷物总产的28.8%。世界各大洲都有水稻栽培。亚洲水稻种植面积占世界总种植面积的90%以上。
中国是世界上最大的水稻生产国，面积和总产分别占世界总面积和总产的19.6%和33.3%。印度也是世界上水稻种植大国，单产较低，总产不及中国，居世界第2位。日本、韩国、朝鲜的单产水平均居世界前列，达6.0 t/hm2以上。

我国根据各地自然生态条件、社会经济技术条件、耕作制度和品种类型等综合分析结果，将全国划分为6个稻作区和16个稻作亚区（如下表）。
各稻作区主要自然生态条件稻作区
代号

≥10℃

年降雨量（mm）

年太阳辐射总量（kJ/cm2）

年日照时数（h）

稻田种植制度

年积温（℃）

天数

A

5800~9300

260~365

1200~2500

377~502

1500~2600

双季稻为主的一年多熟制

B

4500~6500

210~260

800~2000

209~482

1200~2300

双季稻三熟制和单季稻两熟制并存，双单比例约4:6

C

2900~8000

180~260

800~1400

293~461

1200~2600

单季稻为主

D

4000~5000

170~210

58~1000

461~565

2000~3000

一季稻的一年两熟、两年三熟和一年一熟

E

2000~3700

110~200

350~1100

419~611

2200~3100

一年一熟

F

2000~4250

110~250

50~600

544~628

2500~3400

一年一熟为主
A：华南双季稻稻作区（位于南岭以南地区）； B：华中双单季稻稻作区（位于淮河秦岭以南，南岭以北地区）； C：西南高原单双季稻稻作区（位于我国西南部）； D：华北单季稻稻作区（位于淮河秦岭以北，长城以南地区）； E：东北早熟单季稻稻作区（位于辽东半岛西北与长城以北，大兴安岭以东地区）； F：西北干燥区单季稻稻作区（位于大兴安岭以西，长城、祁连山与青藏高原以北地区）

3 栽培稻的起源和类型
栽培稻只有两个种，即普通栽培稻和非洲栽培稻。我国常见的栽培稻都属于普通栽培稻。栽培稻是野生稻进化而来的，我国有三种野生稻，即普通野生稻、药用野生稻和疣粒野生稻，其中普通野生稻是普通栽培稻的祖先。普通栽培稻的起源地为沿喜马拉雅山南麓的印度阿萨姆、泥泊尔、缅甸北部，老挝和中国西南部（我国云贵一带有许多野生稻种）
普通栽培稻的类型：
a、栽培稻分为籼稻与粳稻两个亚种
籼稻与粳稻是在不同温度条件下形成的两个亚种，籼稻主要分布在秦岭、淮河以南的平原，粳稻主要分布在秦岭淮河以北及以南的高寒山区。
b、每一亚种根据生育期长短又分为早、中稻和晚稻两大类
凡全生育期（播种一成熟）125天以内的叫早稻，125—150天为中稻，150天以上为晚稻。
c、每类又分水稻和陆稻2个土壤生态型
陆稻是人们从水稻中选择驯化出的具有耐旱性的一种土壤生态型。
d、每个土壤生态型又分为粘稻和糯稻二个变种
粘米中含10%-30％的直链淀粉和70%-90％的支链淀粉，糯米中几乎全为支链淀粉。
籼亚种与粳亚种在生理特性、栽培特点、形态特征上均有区别；
早、中、晚稻在生理特性、栽培特点上有区别；
水稻与陆稻在生理特性、栽培特点上有区别；
粘稻与糯稻仅在米质上有区别。
第二章 生长发育
1、水稻的一生
水稻一生主要生育时期有：播种、分蘖、插秧、有效分蘖终止（田间总茎数与穗数相同的时期）、拔节（分蘖终止）、孕穗、抽穗、灌浆、成熟。具体如下图：

播种——幼穗分化期（中稻拔节）为营养生长期：它包括幼苗期（萌芽——三叶）和分蘖期（四叶伸出开始萌发分蘖——幼穗分化）。分蘖期在生产上常分为秧田分蘖期（四叶——拔秧）和大田分蘖期（返青后—幼穗分化）。大田分蘖期又分为有效分蘖期（返青后——有效分蘖终止）和无效分蘖期（有效分蘖终止—分化）。
幼穗分化——抽穗为并进生长期：又叫长穗期。
抽穗—成熟为生殖生长期：又叫结实期。
2、种子发芽和幼苗生长
2.1、 稻种结构
谷粒的外部是，内有一粒糙米。稻种萌发需要适宜的环境条件，即水分、温度、氧气三要素，其适宜吸水量为本身风干重的25%~40%，发芽的最低稳定度为10℃（粳）~12℃（籼），最适生长温度为28~36℃，最高温度为40℃。
2.2、 发芽和幼苗生长

胚根突破谷壳，生产上称为“破胸”或“露白”；当胚根与种子等长，胚芽长达种子长度的一半时，称发芽；幼芽最先出现的是芽鞘，为筒状、无叶绿素，然后从中抽出一个不完全叶，它含有叶绿素，所以它出现后秧苗开始现绿色，称之为“现青”，现青是水稻“出苗”的标准。
水稻三叶期的特点：a、胚乳中养分已耗尽，称“离乳期”；b、植株根内形成通气组织，田面可以保水层；c、抗寒能力下降。d、稻苗三叶期对低温和病虫的抵抗力最弱，生产上青枯、死苗都发生在三叶期，育秧时要注意渡过这一危险期。
2.3、幼苗生长的条件
水分：出苗前保持最大持水量40%-50%，即可发芽出苗；三叶期前保持最大持水量的70%即可；三叶期后不得少于最大持水量的80%，有的已开始保水层。
温度：日平均气温20℃左右对培育壮苗最有利。
养分：氮素对秧苗生长的影响最大，应适时早施（一叶一心至二叶一心期施用）；磷、钾肥能提高发根力、促进还苗，特别在低温下效果更好，所以低温季节育秧更应施用P、K肥。
3、叶、根、蘖、茎的生长
3.1、 叶
稻叶分为芽鞘、不完全叶及完全叶3种形态。发芽时最先出现的是无色薄膜状的芽鞘，从芽鞘中长出的第一片绿叶，只有叶鞘，一般称为不完全叶。自第二片绿叶起，叶片、叶鞘清晰可见，习惯上称为完全叶。我国栽培稻的主茎总叶数（指完全叶数），大多在11~19叶之间，主茎的叶数与茎节数一致，与品种生育期有直接关系。生育期95~120d的早稻，约有10~13片叶，生育期为120~150d的中稻，约有14~16片叶；生育期150d以上的晚稻，总叶数在16片以上。同一品种栽培于不同条件下，若生育期延长，出叶数往往也增加；生育期总叶数在缩短，出叶数也减少。
叶片的功能主要为光合、蒸腾和吸收。
3.2、 根
水稻的根系属于须根系，由种子根和不定根组成。种子根1条，当种子萌发时，由胚根直接生长而成，幼苗期起吸收作用。不定根从分蘖节上由下而上逐步发生。
3.2.1、 根的活力与机能

水稻根系在土壤中的分布和发展，受土壤和栽培措施的影响，并随稻株的生育进展而变化。水稻根系主要分布在0-10cm土层中（占80％）。分蘖期分布较浅，根群分布呈一扁圆形，抽穗期分布较深，呈倒卵圆形（如上图）。
根系的活力是表示根系完成各种生理活动的能力。形态标准：根尖部粗大、健全，伸长速度快，侧根长，白根多；生理标准：根系伤流液多，伤流液的电导率高（即伤流液中各种氨基酸含量均高）。根系的主要功能是：吸收养分、水分；向根际泌氧；合成氨基酸、细胞分裂等。
3.2.2、 影响根系生长的因素
土壤的通透性：当土壤通透性好时，根呈白色；当土壤通透性稍差时，根呈黄色至黄褐色；当土壤通透性差时，根呈黑色；当土壤通透性太差时，根变成浅灰色的死根。“白根有劲、黄根保命、黑根生病、灰根丧命”。
土壤营养：在N、P、K三要素中，Ｎ对根系发育影响最大，缺Ｎ或Ｎ素过量，根量均减少。
土壤温度：稻根生长最适温度为28—30℃，低于10℃生长停顿。
土壤水分：稻田长期淹水，根分布浅、分枝少，落干晒田可促进根系发育。
总之，主要通过水层管理和肥料促进根的生长发育。
3.3、 分蘖的生长
3.3.1、 分蘖发生的规律
一般栽培条件下，地上部4—5个伸长节与茎秆基部2个节（芽鞘节、不完全叶节）不发生分蘖，由接近地表、紧缩在一起的几个中间节位发生分蘖。
主茎上直接长出的分蘖称第一次分蘖，由第一次分蘖上长出的分蘖称为第二次分蘖……。
分蘖出伸的规律：n叶和n-3叶分蘖同时伸出，一般主茎长出4真叶时，从第一真叶中出生第一个一次分蘖。
3.3.2、 分蘖动态

全田有10％的稻苗新生分蘖露尖时，称分蘖始期；
分蘖增加最快的时期称为分蘖盛期；
全田总茎数和最后成穗数想同的时期称为有效分蘖终止期；
全田总茎数达到最多的时期称为最高分蘖期（分蘖终止期）；
一般拔节时分蘖终止，然后开始两极分化。
3.3.3、 影响分蘖的因素
a、栽培深度和密度：浅栽有利于分蘖，一般以3-3.5cm为宜；适当稀植，特别是降低穴苗数有利于分蘖。
b、营养：在N、P、K三要素中，以N素对分蘖的发生影响最大。提高叶片内N素水平是促进前期分蘖的关键，有效分蘖期内，要求叶片内含N量高于3.5％；控制苗体内N素水平也是控制无效分蘖的关键。叶片含N量

4.18％

3.27％

3.05％

2.50％

1.50％

单株分蘖数（个）

1.21

1.01

0.65

分蘖停止

分蘖死亡
叶片含氮量与分蘖的关系
c、温度：最低气温15—16℃，水温16—17℃，日均气温>20℃，分蘖发生才比较顺利。最适气温30—32℃，水温32—34℃。最高气温38—40℃，水温40—42℃。
d、光照：秧田叶面积系数达3.5时，大田叶面积数系达4.0时，由于群体内光照条件恶化，分蘖终止。
e、水分：分蘖期缺水受旱会抑制分蘖；灌水过深，降低分蘖节周围的温度，也会抑制分蘖。
3.4、 茎的生长
形成过程：茎秆基部第一个节间长达1.5-2cm、外形由扁变圆时，称为圆秆拔节，全田有50％的稻株拔节时称为拔节期。
节间伸长的特性：节间伸长的顺序是：自下而上逐个顺序进行；当下一节间伸长快结束时，上一节间正处在伸长盛期，再上一个节间已开始缓慢伸长。节间伸长和出叶的相应关系是：n叶出伸期≈(n-2)-(n-3)节间伸长期。
功能：支持、输导、贮藏和通气。
防止水稻倒伏的途径：①配方施肥与合理追肥：重视P、K肥施用，拔节前后控肥。②分蘖末期及时凉田，降低株高，并使基部节间增粗变硬；进入蜡熟期（穗头沉下后）采用间歇灌溉，防根早衰。③合理密植，善拔节前后的光照条件。④本田期应用生长调节剂
4、 穗的分化发育和开花结实
4.1、 穗的形态及分化
穗（如下图）为圆锥花序，中间有一穗轴，轴上有节叫穗节，最下一个节称穗颈节；穗节上有退化的苞叶，第一苞在穗颈节上；穗节上长出分枝叫一次枝梗，从一次枝梗上又可长出二次枝梗，在一次枝梗的顶端和二次枝梗上长出小枝梗，小枝梗末端着生小穗（颖花）；每小穗有两片护颖（针状），内有三朵小花，上位花结实，它包括内颖、外颖、雌芯（1）、雄芯（6）。

①—④根据各个器官原基的出现为标准，又叫幼根形成期；
⑤—⑧以花粉粒发育为标准，称孕穗期。
4.2、 开花结实
4.2.1、 开花受精
抽穗与开花的过程：
①单穗抽出期：需3-5天。②大田抽穗期：大田中开始有稻穗出现时，叫见穗期；有10％的稻株见穗时为始穗期；有50％时为抽穗期；有80％时为齐穗期；从始穗到齐穗约需1周。③开花时间：正常情况下上午9-10时开花、11-12时最盛，下午2-3时停止。④开花顺序：先主茎后分蘖；在一个穗上，先上部枝梗后下部枝梗；同一枝梗上，顶端颖花先开，然后由基部向上顺序开放，顶端第二朵花开花最迟，先开的花叫强势花，后开的花叫弱势花。
开花受精过程受环境因素的影响：①温度：最适温度为30℃左右，低于23℃裂药受影响，低于20℃花粉发芽和花粉管伸长迟缓。开花期日均温不能低于20℃。②湿度：湿度过大或过分干燥都影响开花受精。③风与光：风速过大影响受精；花期前遮光可使花期提前。
由于环境不良，使受精过程遇到障碍而没有受精或颖花的生殖器官发育不正常的谷粒称为空壳（即谷壳完整而其中没有米粒）。形成原因与防治措施：①开花受精时低温，日均温≤20℃。选用适宜的品种，掌握适宜的播期。②干旱。开花期一定保水层；开花期禁止打药，非打不可者，要在9点以前或16点以后进行。
4.2.2、 灌浆结实
水稻灌浆结实分为乳熟期、蜡熟期和完熟期。①乳熟期：开花后3—5天到花后20天左右。是米粒体积建成期，一般米粒花后5—7天达最长，花后12—14天宽度和厚度接近最大值；是干重增加最快的时期，干重增加高峰在花后15—20天出现；胚乳呈白色乳浆状，含水多；米粒与谷壳仍为绿色。 ②蜡熟期：花后20天左右到花后30—45天。干重增加速度下降，在花后25—45天干重达最大；胚乳由乳浆状变为蜡状，含水量下降；谷壳开始发黄，但米粒仍是绿色，穗头沉下。③完熟期：米粒继续失水硬化，变成透明硬实状；干重最大，适于收割。
水稻灌浆结实与环境因素密切相关，日均温度21—22℃，昼夜温差大，最适于粳稻灌浆结实；平均气温在15℃以下，米粒基本停止灌浆；光照强度大，有利于米粒灌浆结实。

第三章 超级稻
1、 超级稻的定义
20世纪90年代初国际水稻所培育出的新株型水稻，在热带地区产量潜力超过700kg/亩。被国外新闻媒体称为超级水稻。1998年袁隆平院士正式提出超级稻育种计划。
超级稻从广义来说，是在各个主要性状方面如产量、米质、抗性等均显著超过现有品种（组合）的水平；从狭义来说，是指在抗性和米质与对照品种（组合）相仿的基础上，产量有大幅度提高的新品种（组合）。一般超级稻是指狭义的概念，即超高产水稻。
超级稻品种是指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、配套超高产栽培技术后比现有水稻品种在产量上有大幅度提高、并兼顾品质与抗性的水稻新品种。

水稻理想株型
——在群体条件下，植株在不同生育阶段或生长时期的形态结构及其生理、生态特征，是植株的形态结构及其生理生态在一定环境中所独具的特殊功能等方面的综合体现。
2、 超级稻的特点和指标
2.1、 三期育种目标
经国内育种专家广泛讨论，确定中国超级稻育种的一、二、三期目标。第一期育种目标为2000年亩产达到700公斤；第二期育种目标为2005年亩产达到800公斤；第三期育种目标为2010年亩产达到900公斤（一季亩产900公斤，早稻亩产650公斤，晚稻亩产700公斤）。
2011年9月18日下午，杂交水稻之父、袁隆平院士指导的超级稻第三期目标亩产900公斤高产攻关获得成功，其隆回县百亩试验田亩产达到926.6公斤。
2.2、 超级稻的特性
超级稻品种指标：

至2012年，农业部确定的超级稻品种共96个。
超级稻又分为超级杂交稻和超级常规稻。其具有以下特点：
a、分蘖适中、剑叶挺直、植株矮中求高、茎干坚韧抗倒、穂大粒多的形态结构。
b、光合效率高、根系活力强、源库流协调的生理功能。
c、高产、优质、抗逆、抗病等优良性状聚合的遗传基础。
超级稻的产量潜力
——水稻一生总所积累的干物质约有90%来源于叶片的光合产物。因此可通过水稻全生育期获得的太阳辐射能力估算水稻的产量潜力。
根据袁院士估算，认为光能利用率在2.5%时，长江流域的双季早稻的亩产可达到1000kg，晚稻亩产可达到1133kg，一季稻亩产可达到1467~1533kg.
3、杂交水稻
超级稻又分为超级杂交稻和超级常规稻。而杂交稻是指选用两个在遗传上有一定差异，同时优良性状又能互补的水稻品种，进行杂交，生产具有杂种优势的第一代杂交种，用于生产，这就是杂交水稻。
中国杂交水稻发展：从1964年袁隆平院士开始研究水稻杂种优势利用，稻1976年，我国大规模种植杂交水稻，截至2004年累计种植3亿公顷，增产稻谷超过4亿吨，至2011年9月18日下午隆回县百亩试验田亩产达到926.6公斤，我国杂交水稻飞速发展，为保障世界粮食安全做出了突出的贡献。
杂交水稻又分为“三系”法杂交水稻和“两系”法杂交水稻。“三系”是指雄性不育系（简称“不育系”）、雄性不育保持系（简称“保持系”）和雄性不育恢复系（简称“恢复系”）；品种如：丰优299、天优华占、金优299等；“两系”是指光温敏不育系和恢复系。品种如：Y两优1号、两优培九、准两优527等。
“三系” 与“两系” 的区别
——两系法杂交水稻只有不育系（母本）、和恢复系（父本）、而不需要保持系（中间体），就是父本、母本之间是自由恋爱，直到相中自己最称心的那一位，而三系稻它必须经过（保持系）也就是媒人牵线，父母做主才能结合，而不管双方品种是否优良、是否般配，所以自由恋爱成婚的两系稻就比包办婚姻的三系稻的婚姻质量更好，品质更优，产量更高。

第四章 栽培管理
1、 合理密植
①、确定适宜的穗数
——主要据品种特性，其次为地力。株型紧凑（叶片挺直、开度小）、茎杆粗矮的品种以及穗数型（小穗）品种，适宜穗数高些；反之低些。地力差的适宜穗数增加。
②、确定适宜的苗数
——栽插的苗数最多不宜超过适宜的穗数；栽插的苗数最少要保证在拔节前15天左右全田总基蘖数等于适宜穗数。分蘖力差的品种、肥力低的地块或晚插的地块，应适当加大苗数。一般在适期插秧的条件下，中产田栽插的苗数相当于适宜穗数的60-80%；高产田40-50% 。
③、适宜的苗穴配置
——方形插植法：行、穴距一样。
——长方形插植法：行距＞穴距。此法在密度较高时，仍能保持一定的通风透光条件。
——宽窄行：行距分宽、窄而种，适于高产田。
2、 养分管理
2.1、 水稻的养分需求规律
在高产条件下，每生产100kg稻谷需吸收氮（N）2.10~2.40 kg，磷（P2O5）0.90~1.30 kg，钾(K2O)2.10~3.30 kg。一般情况下，常规稻的吸氮量高于杂交稻，而杂交稻的吸钾量高于常规稻，吸磷量则基本相同。

水稻不同生育期吸收养分的特点

不同类型水稻各期对氮素的吸收强度不同

2.2、 施肥技术
施肥时期
——①基肥：整地时施用，及面肥；
②分蘖肥：插秧后一周内施用；
③穗肥：促花（叶余数3）肥和保花（叶余数1.8）肥；
④粒肥：抽穗前7天施用。
常见施肥方法
——①“前促”法：重施基肥（占总施肥量的80％以上），并早施、重施分蘖肥，酌情施用穗肥。
② “前促、中控、后补”法：重施基肥（40—50％）和分蘖肥（30％），穗肥于颖花分化期施用（20％），酌施粒肥（5—10％）。在幼穗分化前后10天（抽穗前42—22天）不施肥。
③“前稳、中促、后保”法（前轻、中重、后补）：适量施基肥和分蘖肥，重施穗肥，酌情施粒肥。
2.3、 氮肥后移的作用
氮肥后移是指在肥料用量一定的前提下，减少前期施肥量，增加后期施肥次数，基、蘖肥比例只占总施肥量的百分之七十左右。
氮肥后移的作用
——①提高氮肥利用率，保障有效分蘖数，控制无效分蘖，提高成穗率。
②促进水稻后期灌浆，尤其是二次灌浆，有利于结实率和千粒重的提高，进而提高产量。

水稻的干物质积累动态
——从下图可以看出，无论是高产、中产还是低产水平下，水稻的产量主要来源于花后干物质的积累，而氮肥后移能显著提高水稻后期干物资积累，因此氮肥后移有利于产量的提高。

3、 水分管理
①、深水活兜，浅水攻蘖：插秧后灌上3-5cm的水，以减少叶面蒸发。返青后，灌水3cm左右，浅水勤灌，以提高土温，促进分蘖；但此期决不可断水受旱。
②、分蘖后期，在达到适宜苗数后，放水晒田。
③、灌好孕穗保胎水：幼穗分化期到孕穗期，浅灌（3-5cm水层）为主；孕穗前后保持一段时期的水层（5cm左右）；出穗前3-5天，进行一次轻晒田。
④、抽穗开花期保持水层，以利于开花受精；灌浆期（乳熟期），采取干干湿湿以湿为主的灌水方法；蜡熟期，采取干干湿湿以干为主的灌水方法；后期不宜断水过早，以免早衰青枯，粘土地收获前7-8天、砂土地收获前4-5天停水晒田。
4、 病虫害防治
①、分蘖中期（移栽后20天左右），防治稻瘟病、纹枯病等。
②、幼穗分化期（移栽后35天左右）防治稻瘟病、纹枯病、稻纵卷叶螟、稻飞虱等。
③、破口抽穗期防治稻瘟病、纹枯病、稻纵卷叶螟、稻飞虱等；如中间出现重大病虫害，可适当加喷一次药。