， ，，*

(1 湖南农业大学农学院，长沙 410128； 2 湖南省农业厅粮油处，长沙 410128)

我国是世界上最大的水稻生产国，水稻也是我国三大粮食作物之一，在国民经济中占主导地位，其种植面积大，约占粮食作物播种面积的1/3，稻谷总产量占粮食总产量的40%以上[1]。有数据表明，我国有65%以上人口以稻米为主食，消费需求量极其巨大，这足以证明水稻是我国最重要的商品粮[2]。而且随着我国人口增长和经济发展，粮食需求将长期呈现持续刚性增长。按照现有粮食需求数据分析，预计到2030年，我国的水稻产量必须较现有水平提高20%才能满足发展需要[3]。另外稻米国际交易量较少，我国稻米一旦出现较大的缺口，难以通过国际贸易达到平衡[4]。因此提高水稻单产才是确保我国粮食安全的重要举措，研究与发展水稻超高产技术对提高我国粮食综合生产能力具有重大意义。

1 超高产的概念

水稻超高产研究由来己久，而对于超高产的概念到目前为止还没有统一的标准。但可以明确的是，超高产就是要比目前的产量水平更高，它要求品种在光、温、水、肥等条件相似的情况下，产量要大幅度的高于对照。而至于水稻超高产的产量指标到底为多少,需要根据试验地的生态环境和研究者的标准而定。袁隆平院士认为，杂交水稻超高产要和生育期结合起来，日产100 kg/hm2就达到了超高产要求[5]。邹应斌等则认为比当地大面积高产田增产15%～20%就达到了超高产的目标[6]。朱德峰等[7]提出了以下的水稻超高产目标: 2000年较大面积(百亩连片)稳定地实现9 000～10500 kg/hm2，2005年突破12 000 kg/hm2，2015年跃上13 500 kg/hm2台阶；2000年小面积试验中需达12 000 kg/hm2，2005年达13 500 kg/hm2，2015年突破15 000 kg/hm2。

2 水稻超高产的由来

水稻超高产研究最早在20世纪80年代初由日本人提出，接着韩国、国际水稻研究所、中国等陆续开展了水稻超高产研究[8]。日本人首次提出了水稻超高产育种设想，进而率先实施了“超高产水稻开发及栽培技术的确立”项目，即所谓的“逆753计划”。此项目到1990年取得了一些进展，育成6个品种以及48个超高产品系，但都未能推广应用，主要问题在于品种的适应性、结实率以及米质与日本的国情不符[9]。随后韩国通过与IRRI合作，创立了以籼粳杂交为主要途径的超高产育种研究，“统一型”品种即为主要的研究成果，它比主栽品种增产30%以上，但同时也存在抗性差、食味不佳等缺点，因此需要进一步改良。20世纪80年代末，国际水稻研究所提出“新株型超高产育种计划”，并在1994年实现新株型品种在单产水平上比推广品种增产20%～30%。尽管也同样存在抗性差、结实率低等不足，但这一计划的实施有利地推动了世界范围内超高产研究的进步，亦标志着以解决未来人口粮食危机为主要目标的水稻超高产研究进入高潮[8]。

我国水稻超高产研究是在20世纪80年代中期开始的。袁隆平在1985年提出杂交水稻超高产育种计划，并将超高产育种的目标定为提高原有产量基础的20%[10]。此后，吉林省、国家农业部相继启动了“超高产水稻新品种选育”研究项目[11]，超高产育种及超高产栽培研究领域受到育种家和栽培者的高度重视，并且取得了傲人的成绩。

以提高单产为主要目标的超高产水稻研究是近年来我国稻作科学的热点领域，各地有关超高产的报道很多。1951年，陈永康创造了一季晚粳产量10.7 t/hm2，这是我国最早的高产纪录[12]。1982～1984年在江苏江县种植赣化2号，单产分别达到11.4、11.37和11.8 t/hm2[13，14]。2003年在云南省永胜县种植“II优084”，获得稻谷产量18.47 t/hm2，创造了世界水稻单产记录。2006年随着水稻精确定量栽培技术的发展，在云南永胜县种植 “协优107”，稻谷产量达19.31 t/hm2[1]；在江苏海安县曲塘镇的万亩稻麦周年产量达到21.14 t/hm2[15]。2008年云南省使用常规超级稻后备品种在弥渡县百亩片实现单季稻连续3年平均产量14.25 t/hm2，在2010年达到15 031.65 kg/hm2的高产纪录[16]。2011年在隆回县羊古坳乡由袁隆平院士主持的超级杂交水稻超高产试验中，百亩单季稻产量达到13.899 t/hm2；2013年百亩高产攻关片的现场测产验收结果平均产量为14.821 t/hm2[17，18]。

3 水稻超高产栽培技术研究现状

已有研究表明，超高产育种与超高产栽培对水稻超高产的实现同等重要，即大家耳熟能详的良种配良法。而且已有数据分析表明，在一些特定的条件下，栽培技术改进的作用占到水稻增产的60%～65%，而新的品种占35%～40%[14]。我国水稻栽培技术的发展历史，可归纳为四个阶段，各阶段的栽培技术方法对产量的提高都发挥了重要作用。

3.1 第一阶段的经验式栽培(20世纪50～60年代)

此阶段重点是进行劳动模范经验总结。如陈永康在江苏省农科院等的配合下总结出了水稻“三黄三黑”的高产栽培规律。 “三黄三黑”经验，深刻了解了晚稻各阶段的特点和要求，掌握了高产形成过程，是我国晚稻精耕细作的传统经验，也是高产成套的栽培技术经验。另外崔竹松的“前重、中补、后巧”看苗施肥法和“浅—深—浅”的全程灌溉措施等田间管理技术，也大幅度提高了水稻单产[19]。随后丁颖[20]提出了水稻品种的“三性”分类，对水稻的引种、种植制度、品种搭配和高产栽培技术制定等提供了重要依据。而随着我国矮秆良种的育成，也提出了相配套的高产栽培技术：即以增密、增肥、增穗为主导，以壮秧密植、重头施肥、浅水勤灌为主要技术。这些都为水稻超高产栽培技术的发展打下了基础。

3.2 第二阶段的水稻叶龄模式栽培(20世纪70～80年代)

70 年代在栽培技术上的主要成果是“稀少平”高产栽培法，即“稀播培育壮秧、减少本田栽插穴数、平稳促进”[21，22]。袁隆平[23]认为超稀植是通过移植乳苗，充分扩大水稻地上部和地下部的生长与生存空间, 达到壮个体、促大穗、得高产的目的。80年代则以凌启鸿所提出的水稻叶龄模式化栽培技术为主，他建立了水稻不同品种类型的生育进程的叶龄模式。所谓叶龄模式，即根据水稻出叶与其它器官的同伸关系，以叶龄为诊断指标采取相应促控措施，把适当减少基本苗、依靠分蘖形成健壮个体、稳定适宜有效穗数、主攻大穗作为实现高产的关键，形成按照秧苗叶龄大小确定数量化的形态指标和规范化的栽培措施的高产栽培技术体系[24，25]。水稻叶龄模式的推广，提高了单产，增加了总产，推动了各地水稻生产的发展。在推广中各地结合本地区气候、土壤等生态条件，进行开发性试验研究，在高产群体、苗类划分、肥水管理及叶龄预测等方面，得到进一步深化和发展。

随后浙江与安徽又分别提出“三高一稳”(即高成穗率、高实粒数、高经济系数和稳定的穗数)栽培法[26]。“三高一稳”栽培技术的要点，即前期肥料合理施用能促早发，后期无效分蘖又能自然控制，超前搁田或深灌水，能使(n-1)节分蘖芽在潜状态，3 个环节都综合于一个作用点上，能够使无效分蘖得到有效的控制，最高苗明显减少，成穗率提高5～10 个百分点，穗数持平，每穗实粒数增加10%左右，千粒重提高0.4～0.8 g，水稻个体明显增大，齐穗期单茎干重增加7%～9%，基部节间略有缩短；茎秆明显增粗(直径增加8%～10%)，穗层整齐度明显提高，纹枯病减轻(株发病率减少50%以上)，成熟期单茎绿叶数增多，不早衰，直观效果十分明显。试验证明，利用该技术，可以在原来的基础上实现增产1 500～2 250 kg/hm2[27，28]。1991年，安徽省在双季稻区吨粮示范片中推广应用 “双季早稻四少四高栽培模式”(少秧田播种量、降低大田穴苗数、少低效分蘖期的肥、水供应，高茎蘖成穗率、高分蘖穗率、高结实率和高千粒重)。据调查,采用该模式栽培一般比当地传统栽培法增产30%左右, 并降低成本10%[29，30]。

3.3 第三阶段的群体质量栽培(20世纪90 年代)

90年代初，江苏省提出“群体质量超高产栽培技术”，主张在适当压缩群体的前提下，充分发挥水稻个体分蘖能力来确保群体适宜的穗数，使群体内个体数量和质量达到高度的协调统一，逐步建立起后期具有高光合生产率和高物质积累能力的高光效群体，在适宜穗数的基础上形成大穗，进而提高结实率、粒重和经济系数而获得高产[31]。采用群体质量超高产栽培模式, 2006年在云南省永胜县种植协优107，产量达19.305 t/hm2, 创造了单产世界新记录[32]; 2006年和2007年在江苏省兴化市种植陵香优18，产量分别达12. 2265 t/hm2和13.3035 t/hm2[33]。

随后，邹应斌提出“双季稻旺根壮秆重穗栽培法”(即“旺壮重”栽培)[34]，主要内容是在壮秧早发的基础上，分蘖期适当控制无效分蘖，形成合理的群体和健壮的个体，并在穗期促进壮秆大穗，提高成穗质量，在结实期维持旺盛的根系活力和叶片光合能力，促进茎鞘贮藏物质和叶片光合产物向籽粒运转，旨在以适群体、壮个体、高积累、大穗大粒及高结实率来获得高产。“旺壮重”栽培条件下，水稻生育前期生长速度加快，以增加叶面积来截获较多的光能，积累较多的光合产物，促进中、后期的穗大、粒多、粒重。同时，在旺壮重栽培条件下，孕穗期和乳熟期群体净同化率比传统栽培提高8.53%～18.9%，14C同化产物分配于穗部的比例提高1.16%～2.78%，根系吸收表面积比对照提高9.13%和4.55%，活跃吸收表面积提高6.57%和7.73%，表现出超高产的生理优势。双季早稻前期早发群体成穗率高(75.7% ～76.8%) ，群体内部通风透光好，顶层下30 cm透光率为50.8%，光合产物积累多, 成熟期地上部干质量为14 166.2～14 333.9 kg/hm2，库容量大(颖花量为3.87万～ 3.94万/m2)，最终表现为籽粒产量高(8 382.0～8 494.5 kg/hm2)。早稻V402单产7 981.5～ 8 494.5 kg/hm2，晚稻V198为8 481.5～8 980.5 kg /hm2，分别比传统栽培增产11.7%和13.3%[35]。

王维金等[36]根据杂交水稻特性及生态条件提出了“稀、控、重”高产栽培模式，即“稀”播壮秧，宽行双株移栽；“控”制底肥用量，不施分蘖肥，够苗及时晒田，控制无效分蘖过多；“重”施穗肥，提高单位面积总颖花数，增加库容量。

3.4 第四阶段的精确强化栽培(2000年之后)

越景峰等[37]在21世纪初期提出寒地水稻“三超”栽培，就是以选用优质超级稻品种为前提，培育多蘖壮秧为基础，宽行单双本为核心，深施肥、控灌水为关键，以防止病、虫害为保证，以培肥地力持续高产为目标的一种综合栽培模式。白洪松等[38]认为，采用“三超栽培”方法育秧，45～ 50 d可培育出5.5～6.5叶的大龄壮苗，可提早抽穗成熟7～ 10 d，实现寒地持续超高产的目标。1999～2005年，该技术在黑龙江省50多个市、县、农场110个点累计示范推广了54.5万hm2，平均产量9.4995 t/hm2，比稀植栽培(7.5 t/hm2) 增产26.2%，新增收入18.801亿元( 增收16.35亿元+节本2.451亿元)，取得了显著的社会、经济效益[39]。

随后，马均等[40]根据四川水稻栽培特点提出了“杂交中稻超多蘖壮秧超稀高产栽培技术”(简称“两超”栽培技术)。美国康奈尔大学也提出SRI栽培途径[41]。SRI栽培技术通过嫩秧早栽，配合稀植和湿、晒、浅、间灌溉技术， 可以促进分蘖大量早生快发，有利于强健根系的建成和植株的健壮生长；采用有机无机肥配合与减前增后施肥技术，可延缓生育后期水稻根、叶早衰，显著提高生育后期的光合强度和光合产物积累，从而达到足穗、大穗、大粒、高产的目的， 且有利于改善稻米品质和节省稻田灌溉水，从而形成超高产。

邹应斌[42，43]指出，优化SRI技术措施，提高综合技术的整体功能是超级杂交稻栽培研究的核心问题。他根据多年试验，总结出一套以适量播种、宽行匀植、平衡施肥、湿润灌溉、适时防治病虫等配套技术为核心的双季稻高产“三定”栽培法，其核心内容是定目标产量、定群体指标、定技术规范。关键技术包括：一是测苗定量施肥；二是通过控制粒叶比、叶面积指数、最高苗数和分蘖成穗率来控制群体苗数。随后又有研究者提出“高起点垄畦栽培”晚稻超高产综合配套技术，其要点是：选用适应性强的高产超级杂交稻品种，培育分蘖壮秧；适当提高栽插基本苗数以增加有效穗数；分厢起垄结合干湿灌溉调节根系发育防止倒伏；合理养分搭配和肥水运筹促进大穗；化学调控防止早衰与倒伏，从而提高结实率增加产量[44，45]。

所有这些高产栽培技术研究的大体思路是一致的，可以归纳为不断优化群体质量指标，充分协调各产量构成因素之间的矛盾，使其不断接近最优实现持续超高产的目标。为探讨“三定栽培”技术在双季超级稻生产中的应用效果和理论意义，邹应斌等于2008年至2010年在长沙和浏阳进行了双季超级稻不同栽培方式比较田间定位试验研究。结果表明，与传统栽培相比，“三定”栽培超级稻的氮肥农学利用率增幅为20.29%～89.43%，氮肥吸收利用率增幅为41.98%～178.23%，氮肥偏生产力增幅为17.62%～42.05%，无论是早季还是晚季， “三定”栽培双季超级稻生长前期养分吸收量均低于传统栽培，随生育进程，“三定”栽培双季超级稻中后期氮、磷、钾总吸收量均高于传统栽培，说明“三定”栽培有利于双季超级稻生育中后期(幼穗分化期至齐穗期及齐穗期至成熟期)养分的积累，从而提高产量[46]。

4 水稻超高产栽培存在的问题

4.1 超高产栽培技术大范围推广难

目前我国水稻在小范围或是特定区域内的高产纪录被不断刷新，取得了举世瞩目的成绩，但就全国来讲水稻平均产量的提升却很缓慢。已有数据表明，20世纪70年代到90年代水稻平均亩产以每10年提高100 kg的速度从200 kg上升到400多公斤，而进入21世纪以来一直徘徊在440～480 kg。因此，将小范围试验田的超高产栽培技术推广到农民中去，任重而道远[47,48]。袁隆平院士也曾经谈到，要把实验田里的先进技术大面积“复制”到稻田里，并非易事，而且一些超高产是在较高投入的基础上取得的，所采用的操作技术实用性较差，农民进行大田生产获得的产量，远低于科学家在实验田里取得的数据；同时在试验田里培育成功的新品种，先在示范田种植，然后大面积推广，其间产量也会依次递减[47，49]。

4.2 良种与良法配套难

良种不能与良法配套是水稻超高产面临的另外一个问题[50]。目前生产上农民为了省工，都采用简便的栽培技术，能抛秧的绝不插秧，能直播的就不育秧。而水稻超高产栽培技术都比较复杂，操作难度大，农民不愿尝试或接受。所以需根据农民意愿将超高产栽培模式与轻简化栽培技术相融合[51]，使栽培技术更简便、更具操作性、农民更容易接受。

4.3 提高水稻经济效益难

促进水稻超高产是提高水稻经济效益的一条途径，但同时也需要更多投入。随着社会和经济的发展，农村劳动力升值也越来越快，在水稻生产投入中的比例也相应提高。要实现超高产，物化投入也会有所提高。农民种植水稻投入大，经济效益低，这严重影响农民种植水稻的积极性。这个问题不仅会影响水稻超高产栽培技术的高效发挥，而且会直接影响我国的粮食安全。

从上述各种水稻超高产栽培技术来看，我国已取得了瞩目的进展。随着相关研究的不断深入和探索，以及根据生产技术需求，机械化精确定量栽培技术是今后的发展方向，进一步完善和发展少免耕技术、套种与直播技术、抛秧技术、机械化播种育秧、插秧、管理与收割技术是大势所趋。

同时, 要使水稻持续稳定超高产，还需要不断深入研究和探索。在宏观上，水稻超高产栽培可利用电子计算机模拟技术, 将定量研究与定性研究相结合；在微观上，可利用分子生物学中的植物激素与基因调节技术, 将传统的精耕细作与化学调控相结合, 从而使水稻持续稳定超高产更上一个新台阶[52]。

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