凌启鸿

（南京农业大学，南京210095）

《中国稻米》主编钱前先生请作者为他写一副毛笔字“稻亦有道”。作者认为钱先生用书法艺术表述稻作文化，是个创新。“稻亦有道”四字，寓意很深，勾起了作者的回忆和思考。

顾名思义，“道”应该是指事物发展的规律，是讲道理。稻亦有道启示稻作科技工作者要重视认识掌握稻作的基本规律，才能在研究工作中少走或不走弯路，不断取得新的发展。作者把这个命题延伸。“道”似乎还应包括活学之道、为人之道。作者对水稻栽培比较熟悉，以栽培技术的历史之道、科学之道和治学之道为内容，说点“稻亦有道”的认识。

1 历史之道，从古代稻作栽培基本经验中，认识水稻栽培技术改革的方向

中国是世界最古老的种稻大国，是亚洲栽培稻（O.sativa）的起源地之一，考古发现，在25°N左右的南岭地区至江西万年一线，有多点距今10 000～14 000年先人栽培驯稻的文化遗址。在漫长的栽培驯化过程中，创造了光辉的古代稻作文化[1]；培育出了适应不同生态条件、耕作制度、具有不同品质、抗性和用途的，数以万计的地方品种；形成了适合于各种生态区的稻作制度，和单、双、三季稻，浅水、深水和陆稻，以及稻鸭（鱼、蛙）共作等；尤其是创造了以育秧移栽为中心的精耕细作的栽培技术体系，是古代最系统、最先进的集约栽培技术，对邻国的影响极大，是中华稻作文化的巨大贡献。Chang[2]研究指出：“开始于公元30～230年汉代的移栽技术，有关整地、移栽和灌溉等精耕细作技术，由华北、华中及华南传入东南亚，在那里中国的影响到处可见”。日本、韩国的稻作由中国传入，但那里的稻作机械化比中国发展得早发展得好，他们一直坚持工厂化育秧和机械化插秧的方向，把育秧移栽的优点通过机械化操作得以保持和发扬。可见，以育秧移栽为中心的集约稻作对日本、韩国、朝鲜等国影响之深。以育秧移栽为中心的配套栽培技术的基本规律对新形势下水稻栽培的创新仍有指导意义，现以发展陆稻和直播稻为例。

1.1 关于发展陆稻

20世纪90年代，IRRI的专家针对东南亚国家严重缺水危机、灌溉水成本高昂的现状，提出了培育“不需水层灌溉”“如同玉米一样能在旱地上生长的‘旱耕稻’”节水技术[3]。国内也有专家开展陆稻研究。但IRRI实践后发现，“旱耕稻”的产量低，试验没有取得成功。这是因为水稻起源于热带沼泽，具有水生植物的形态结构和生理特性。陆稻由水稻演化而来，仍保留了这些特征。虽经长期人工选育，产量有很大提高，但仍远不如水稻，我们的研究证实了这一点[4]。所以在古代，即使在山区，只要有水源，先民们还是要建梯田、修水渠、种植水稻，只有不具备种植水稻的地方才种陆稻，这是一个基本规律。用“旱耕稻”或陆稻解决缺水危机的出发点无可非议，但它只是重复了古人把水稻驯化为陆稻的过程，得到的还是减产这个相同的结果，后人不应再重走这一弯路。

而且，水稻田是人工湿地，具有蓄水防洪、抗涝、维持地力、防止水土流水和沙尘暴、净化水体和空气、减少城市“热岛效应”和减轻地表沉降等综合生态作用[5-6]，大力保护水稻田才是方向性的战略措施。当然，在水稻栽培中如何节约用水，是需要重视和研究的，但不能简单用陆稻替代水稻。

1.2 关于发展直播稻

农民用原始的撒播方法种植水稻，单产下降，但能省工、省本、省秧田，经济上并不吃亏，在一些地方很快扩展开来，这会对国家的粮食安全带来威胁。面对农村劳力日益减少的形势，今后水稻生产，是坚持移栽，还是发展直播？

中国古代是从直播发展为育苗移栽，这是种稻技术的重大进步，是对世界稻作科技的重大贡献。育苗移栽有三大优势：一是战胜草害，二有利于发展多熟制，三是能确保大田全苗，合理配置群体，能大幅度提高单产[1，7]。上述史实和欧美发展直播稻均系一年一熟制的现实清楚的告诉我们：在人多地少、多熟制占主体的中国，育秧移栽仍是今后栽培水稻的主体方式，直播只适合少数地区；以工厂化育秧、机械化移栽替代人工育秧移栽方式是我国水稻栽培现代化的方向；在采用直播的地方，应发展机条播，以提高直播栽培水平和产量。

了解我国古代水稻栽培技术形成发展的基本规律，对指导今天的栽培创新，能起应该坚持什么、改变什么的引领作用。

2 科学之道，通过揭示水稻高产群体生育的基本规律和技术定量规律，创立了水稻精确定量栽培理论[8-11]，指导水稻栽培技术的创新

今后农业发展的方向是“高产、优质、高效、生态、安全”，农业技术创新的方向是“轻简化、机械化、精准化、信息化、智能化”，其中精准化是核心要求。关于栽培的精准化，作者认为应包括“生育模式化、诊断指标化、调控规范化、措施定量化”等内容。要达到这些要求，首先必须认识水稻产量形成的基本规律，掌握高产群体生育的标准模式和诊断指标，必须研究掌握培育高产群体形成的各项调控措施的作用原理和定量方法，才能使栽培技术轻简化、规范化、定量化，即用最少的作业次数，在最适宜的时间，用最适宜的数量，达到“高产、优质、高效、生态、安全”的综合目标。

2.1 革新作物栽培研究思维，建立中国特色的栽培科学理论体系

我国历代农书系统记述了农作物增产的各项农事作业的操作经验，对提高作物产量发挥了积极作用。但未能揭示作物高产的基本规律、增产原理和精确定量的方法。这些经验仅停留在定性上，地域性很强，缺乏普遍指导意义。

欧美等西方国家的栽培研究，仍以措施的增产效果为主要研究对象，用多因子复合试验的方法，通过数据处理，求取当地高产栽培技术的最佳组合，试验的科学性有显著提高，然而也不重视揭示作物高产的基本规律和措施应用原理，试验的结果缺乏普遍指导意义。因此，长期以来，作物栽培被认为是缺乏自身理论体系的一门生产技艺，而不是一门现代应用科学。

作者等在长期的水稻高产栽培实践中深切认识到，要掌握水稻高产栽培规律，使高产在各地频频重演，首先必须改革以往的以栽培技术为主要研究对象的研究方法，建立以探索高产群体建成的生育规律和各生育期共同的定量诊断指标为主线，及培育高产群体形成的各项技术的作用原理和精确定量的研究思路。由此建立了“水稻精确定量栽培理论与技术体系”。这个理论体系描述了水稻高产群体生长的主要过程、每一项技术的作用原理和精确定量，都尽力说清道理，以利指导和应用于实践，是“中国特色作物栽培科学”的特色所在，亦是本文“稻亦有道”的精华所在。

2.2 揭示了水稻高产群体生育的基本规律

水稻高产群体生育基本规律包括“叶龄模式”“群体质量指标”和“生育各期诊断指标”等三个部分。

2.2.1 水稻叶龄模式[8，12]

用水稻出叶和分蘖、根、茎、穗各部器官形成、生长的同伸同步原理，将所有品种的一生都分为有效分蘗叶龄期、无效分蘗和拔节叶龄期、穗分化叶龄期和抽穗结实期，将生育进程按叶龄“模式化”。可以用出叶叶龄准确诊断已经定型、正在生长、即将生长和正在分化的是哪些部分，为措施的适时应用、调控器官和群体提供了精准化依据。

2.2.2 水稻高产群体质量指标[9]

所谓群体质量指标是指群体各部器官的数量增长或彼此比例关系与产量呈正相关关系的形态、生理指标。高产群体产量的80%～90%来自结实期光合产物，提高抽穗成熟期的光合产量是群体质量的核心指标。达到这一目标有7项形态生理质量指标：穗达到适宜LAI，全茎有与节间数相等的绿叶数[8，13]；在适宜 LAI基础上提高总颖花量，能起“扩库强源”的增产作用[10]；提高粒叶比是进一步高产的可靠技术途径[11]，亦是高产育种的选择目标[14]，并已育出了一批粒叶比高达0.9～1.0、单产在1 000 kg/667 m2以上的高产品种[15]。在栽培上，发现了高（低）粒叶比施N期[10]；提高有效叶面积率和高效叶面积率是提高群体粒叶比的必须的2个形态指标，关键是控制无效分蘖和茎基部叶片的生长，反映在茎生各叶的叶长序数为倒数 2、3、1、4、5；提高单茎茎辅重；提高颖花根活量；在保证适宜穗数前提下，提高茎蘖成穗率至80%～90%（粳）和70%～80%（籼），攻取大穗，是全面优化群体质量指标的栽培途径的综合性动态指标。

图1 江苏单季稻单产700～800 kg/667 m2群体发展形态生理动态指标（2007）

2.2.3 高产群体生育各期的诊断指标

经实践，图1是各地通用的模式图。各地应用当地的诊断参数，就能起指导应用作用。

形态诊断的重点：（1）有效分蘖叶龄期要保证按时够苗。此期以氮代谢占主导地位，叶色应“黑”，顶4叶＞顶3叶，此期末够苗时，叶色开始褪淡，顶4=顶3，为控制无效分蘖准备条件。（2）无效分蘖至拔节期的中心是控制无效分蘖和茎基部叶片生长，碳代谢占主导地位，主要诊断指标是叶色“落黄”，顶4＜顶3。延续2个叶龄（1～3）左右，把高峰苗数控制在穗数的1.2倍（粳）或1.3倍（籼）左右。株高为最后的40%～50%，叶片短而挺立，阳光能直射地面。（3）长穗期（倒4叶后半期—抽穗）增加颖花数是重点，同时要防止上三叶和茎秆生长过旺，碳氮代谢要平衡，在叶色上由前期“落黄”回升为顶4=顶3，时间由倒2叶至抽穗后。上三叶挺立，孕穗期封行，全茎有与节间相等的绿叶数，叶长序数合理，无病虫害。（4）开花结实初期叶色顶4=顶3，基部叶片功能期延续到抽穗后25 d以上，成熟期尚存活2片左右绿叶。

2.3 建立了密、肥、水技术精确定量原理和应用原则

2.3.1 建立群体合理起点

充分利用分蘖穗，走“小壮高”栽培途径和保证在有效分蘖叶龄期够苗的原理[9，11]，创建了适用于不同品种、不同秧龄、不同秧苗素质的大、中、小苗移栽、抛秧和直播稻的基本苗计算公式[9，11-12]。用公式计算的基本苗，能保证在有效分蘖叶龄期够苗，确保穗数，提高成穗率，大穗、高产。基本苗计算基本公式：合理基本苗（X）=每 667 m2适宜穗数（Y）/单株成穗数（ES）。ES的计算公式如下：

① 4叶小苗移栽：ES=1（主茎）+（N-n-SN-bn-a）·Cr；

②直播苗：ES=1+（N-n-bn-a）·Cr；

③5 叶中苗：ES=（1+t1r1）[1+（N-n-SN-bn-a）·Cr]；

④6 叶以上大苗：ES=（1+t1）[1+（N-n-SN-bna）·Cr]+t2r2。

式中，N-n为有效分蘖临界叶龄期，4个节间品种为N-n+1；SN为移栽叶龄；bn为移栽后分蘖缺位叶龄，直播稻为分蘖起始叶位前的叶龄；a为希望提前够苗的叶龄；C为有效分蘖叶位数与发生的1、2、3次分蘖总数的换算系数[11]；r1为分蘖发生率；r2为分蘖存活率；t1：6叶以上大苗为秧苗3叶以上的分蘖（5叶中苗为2叶分蘖）；t2：6叶以上大苗为2叶以下的分蘖。

2.3.2 施氮的精确定量

氮磷钾三要素中，磷、钾稍有过量或不足，对水稻合理群体的塑造及产量的影响较小，而N素不适量则影响十分明显。故以精确施N作为研究重点。

2.3.2.1 精确施N以速效化肥作为研究对象 古代没有化肥，主要肥源是肥分低、肥效迟、体积大的各种农家肥，只能作基肥。而且古代肥源不足是主要矛盾，只要施足了基肥，丰产就有了基本保证。为施足有机基肥，“一炮轰”便成了古代水稻丰产栽培的合理模式，对今天仍有影响。该施肥模式的严重不足之处在于，不仅肥分很难计算，而且肥效发挥期很难预测，往往不能符合水稻高产“黑黄”节奏变化的要求，且易产生肥效在无效分蘖期猛发的弊端。

在速效化肥为主要肥源的今天，完全有条件按水稻高产生育规律的需要，通过精确的施用时间和适宜的用量来塑造高产群体。精确施N包括合理总量的确定，前后合理比例和施肥时间三方面内容。

2.3.2.2 找到计算合理总量的3个参数的方法 合理总量是实现水稻高产、优质、节肥、生态、高效的精确施N的第一步。可以根据斯坦福（Stanford）公式计算合理的施肥量。

水稻精确定量施氮研究找到了3个计算参数求取的方法[16-17]。①从当地高产田（单季稻700～1 200 kg/667 m2以上，双季早稻600 kg/667 m2以上）测定百公斤稻谷的需N量[18]；②用不施N空白区的基础产量求取土地供N量；③从高产田中测定氮肥实际的当季利用率，并用基蘖肥和穗肥合理比例（5∶5左右）下获得最高利用率（40.3%～44.5%）的试验方法，明确利用率参数。

2.3.2.3 关于氮肥前后合理比例 根据无效分蘖期是最低粒叶比施N期、长穗期是最高粒叶比施N期的原理[10]，和高产栽培的试验和实践，提出了将习惯的“前重后轻”“一炮轰”的施氮模式改为“前氮后移”的高效运筹模式，将基蘖肥与穗肥的比例由8∶2～10∶0调整为5∶5（6∶4～4∶6）（5 个节间以上品种）和 7∶3～6∶4（4 个节间品种）的合理范围，由此，把氮肥当季利用率由30%左右提高到40%～50%[18]。5个节间以上的品种，在前后比例 6∶4～4∶6 的范围内，并根据秧龄、穗形大小、基础地力等进行微调的原则，如秧龄大的、穗形大的、基础地力高的，以及秸秆还田的，基蘖肥比例应偏小，反之，宜偏大。其基本原则是基蘖肥的施用必须保证在无效分蘖期叶色按时“落黄”。严格控制无效分蘖期至拔节期氮肥的施用。

2.3.2.4 明确了分蘖肥 必须在有效分蘖临界叶龄期前5个叶龄及早促进分蘖又保证无效分蘖期及时“落黄”，明确了穗肥的促花肥和保花肥施用的准确时间、数量[19-20]和叶色诊断指标[11]。

2.3.3 根据水稻各生育期生理生态需水规律，形成科学的节水灌溉模式

形成了分蘖期浅水层，无效分蘖期重搁田，长穗和结实期湿润灌溉的节水灌溉模式。创新了在有效分蘖临界叶龄期前不够苗（穗数的80%左右）搁田控蘖的新技术[9-10，21]，有效地提高了成穗率，提高了产量，改善了稻米品质。

2.4 水稻精确定量栽培理论指导了大面积高产，有助于推进栽培现代化

2.4.1 指导了大面积高产

水稻精确定量栽培解决了高产水稻从种到收的栽培方案设计，各期看苗诊断指标和密、肥、水主要栽培技术的适时、适量精确定量等问题，因而具有低产变高产、高产变更高产的普通指导意义。2009年农业农村部在贵阳召开了“水稻精确定量栽培技术启动会”，并在全国20个省（市、自治区）设置了147核心示范区（方），共2.09万hm2，全部成功。平均比对照增产18%、节本7.3%、节水20%以上，氮肥利用率提高10个百分点以上，效益增加15%以上。各地创造了单产700 kg/667 m2（双季早稻）、800 kg/667 m2、900 kg/667 m2、1 000 kg/667 m2以上的当地高产记录。2016年在云南永胜涛源创造了单产1 287 kg/667 m2的世界纪录，2015—2018连续4年在云南个旧市创造了“百亩片”1 067.5～1 152.3 kg/667 m2的纪录等。基层农技员反映，水稻精确定量栽培技术，“生育有模式、诊断有指标、调节有规范、措施能定量”，易学、易懂、易掌握。尽管有的专家认为应用电子信息技术的“3S”技术才是精确定量栽培技术，但它确是不需专门设备的中国特色的水稻精确定量栽培技术。

2.4.2 有助于推进栽培现代化建设

以电子技术为基础的信息化、智能化栽培技术，无论播前制定栽培方案，还是田间进行快速的管理技术决策，都必须有当地代表品种高产群体的生育模型，各种诊断指标，密、肥、水技术精确定量的计算公式和计算参数等软件建设的基础资料。水稻精确定量栽培积累的高产群体建成的各种资料，能为栽培信息化、智能化提供知识支持。

栽培的轻简化、机械化都需要精确定量栽培原理的指导和技术配合。例如N素一次性控释肥的施用，其肥效的释放要符合高产水稻叶色“黑黄”节奏变化规律的要求。又如，抛秧、直播、机播（毯苗和钵苗）等轻简省力植稻技术，都要用公式计算合理基本苗和基蘖肥的合理用量和施用时间。

正在研究发展的清洁栽培和品质栽培，水稻精确定量栽培理论也能起指导和帮助作用。

3 治学之道，尊重他人劳动，共同推进稻作科技事业发展

3.1 尊重他人的劳动

科学技术的进步，要靠世代的知识传承和创新发展。任何个人的创新成就，都是在学习前人和他人经验基础上取得的。作者等建立“水稻精确定量栽培理论技术体系”的过程，就是不断学习前人和他人知识成果的过程。例如，把以往的栽培研究以措施效果为主要对象，改变为以高产形成规律为主线，措施为高产群体形成服务的研究思路，是学习了水稻劳模陈永康、康宝铭等高产栽培经验而产生的[22-23]。后来才形成了研究个体器官建成诊断（叶龄模式）、高产群体的合理结构诊断（群体质量指标体系）和措施作用原理及定量方法等三个部分的定量研究内容。在三个部分的理论研究中，不断向各方面的专家学习，都有获益。例如，水稻叶龄模式的建立，受益于日本学者对水稻各部器官建成的大量、细微的研究；在群体质量指标研究中，提出的2个具有突破性的指标，在“适宜LAI基础上扩大总颖花量”和提高“粒叶比”，是受到了日本作物生理学家村山登的关于“相对大的库容和相对小的叶量对提高光合生产和产量，从内源方面是一种有利的体制”[24]的启发。

所以，作者在著作时都要提及这些有造诣、贡献的前辈和同行，以示对他们的尊敬，使大家记住他们。

3.2 尊重合作者的劳动

现代社会，任何科技进步都离不开同行的合作。以超级稻的培育为例，育种家的劳动无疑应占主体地位，但如何发挥超级稻的增产潜力，必须靠科学栽培的密切配合。中国工程院万建民院士2016年在“中国粳稻发展战略暨超级稻20周年研讨会”上说：“超级稻的培育离不开栽培，我的品种‘协优107’，用精确定量栽培技术种出了单产1 287 kg/667 m2的世界记录，我才知道它是超级稻。”这句话，表明了这位院士对栽培学家的尊重，宣传了栽培，使领导、社会都重视、支持栽培，加快推动生产的发展。但有的专家就不会这样做。

3.3 要有科学诚实的治学态度

做学问、创理论要有科学诚实的态度和持之以恒的毅力。这是前人为我们立下的格言。作者前后花了30年时间，才形成了“水稻精确定量栽培理论技术体系”。在作者的研究过程中一直秉持这一态度。我相信，中国稻作科技界绝大多数人都还是有“道”的。