江苏水稻大面积均衡增产规律及技术研究

摘要

水稻是江苏省主要的粮食作物，对粮食安全具有重大战略意义。本研究分析了1961-2010年江苏水稻单产、面积、总产和主要气象因子时空变化规律。在此基础上，进行不同年代代表品种比较试验、23个水稻种植县水稻生产典型调查，研究江苏粳稻品种、栽培方式和栽培技术等的特点和空间差异，以期明确促进江苏水稻大面积均衡增产的品种选择方向、栽培方式选择和栽培关键技术。主要研究结果如下:
　　以江苏省13个行政区水稻生产数据为基础，分析了50年来水稻产量的时空变化特征及其主要的影响因素。结果表明，近50年来江苏水稻总产增加了2.9倍，总体呈“南减北增”趋势。水稻单产大幅增加是总产增加的主要驱动因素，种植面积呈“双峰型”变化曲线，总体增加了12.9％，是总产上升的关键条件;不同地区间，苏北是驱动江苏总产上升的主要地区，苏中次之，苏南最低。水稻种植格局的“南缩北扩”是水稻总产格局“南减北增”的主要原因。水稻单产水平上升明显，不同地区间，苏北单产增幅大于苏南，其中，品种改良、栽培技术革新是单产增加的主要原因，气候变化总体有利于单产提高，气象产量的增幅，由北至南，趋势逐渐加大。进一步扩大苏北水稻种植面积，稳定苏中，控制苏南地区水稻种植面积下降趋势是稳定江苏水稻总产增加的基本条件;通过高产新品种选育和栽培技术再创新继续提高水稻单产潜力，特别增加苏北地区水稻单产水平，是江苏水稻总产稳定增加的主要途径。
　　对江苏省1961年以来的气象数据和产量进行分析，探讨江苏省气象因子时空分布及其对江苏省水稻产量影响。结果表明，1961年以来，江苏省气温先降后升，在上世纪70年代中期出现拐点。日照时数持续减少，降雨量变化不大。气象变化总体对江苏水稻生产不利。苏南影响最为明显，苏北由于基础温度较低，温度增加可能对产量有一定的弥补。
　　2006和2007年，以江苏省近50年来在生产上大面积种植的10个代表性粳稻品种为材料，研究不同年代水稻产量、生物产量、养分吸收、库源关系的差异，以明确江苏粳稻品种演化的特点。结果表明:(1)近50年来各年代主栽粳稻品种产量呈单峰趋势变化，1990s主栽粳稻品种产量达到高峰;(2)品种的养分吸收整体呈增加趋势，近年来水稻群体呈现黑黄变化规律，这些演变特点更加适合江苏省粳稻高产的需求。(3)21世纪初的品种产量低于1990s，其下降的主要原因是生育期缩短，导致叶面积指数和生物量下降，收获指数上升;认为为了适应新时代机械化耕种的大趋势需求，江苏水稻品种生育期应适度缩短;江苏水稻选择在增加LAI、提高粒叶比两个方面均有潜力。
　　以江苏26个水稻高产创建示范县为对象，进行水稻田产量及群体结构典型调查。将调查田块中生产要素（种植方、品种、播期、种植方式）相近或相同的田按产量高低分高产田(Ⅰ，＞10.5 t/hm2)、中产田(Ⅱ，9.0-10.5 t/hm2)、低产田（Ⅲ，＜9.0 t/hm2）三个产量等级类型，比较三类田块的产量结构、空间分布均衡性等群体指标。结果表明:(1)高产田在颖花数、穗数、穗粒数均有显著优势;不同类型田块在行距、株距、单位面积穴数等空间配置上差异未达到显著水平。(2)不同产量水平田块单穴穗数整齐度差异显著;穗粒数的差异主要来自二次枝梗数及其整齐度的差异;产量与单穴穗数整齐度呈极显著正相关关系（r=0.436**，2009; r=0.441**，2010）。(3)顶部叶片长度有利于总粒数的增加，但易降低结实率，尤其是下住叶。结果表明，提高单穴穗数整齐度和穗粒数整齐度，是协调水稻穗数、穗粒数和粒重三者矛盾的有效途径;也是江苏大面积均衡增产的有效途径。
　　为了比较江苏省不同栽培方式在大面积应用上的产量形成特点及群体均衡性，2009-2010年对江苏省23个水稻高产创建县市的高产摆栽、手栽、机插、抛秧、直播代表田块的穗数、穗粒结构进行了取样调查及均衡性分析。结果表明，穗数是限制水稻产量的最重要因素。直播田群体均衡性较差，具有低产且稳定性差的特点;抛秧田的穴数整齐度和单穴穗数整齐度显著低于其它几种栽培方式;机插水稻穗数均衡性较好、高产稳产，适于大面积示范推广。在机插水稻大面积推广上，要扩大株距、保证充足的穗数，确保水稻高产;而在高产的前提下，要想实现机插水稻产量的进一步提高，则必须在保证稳数的基础上，提高穗粒数。
　　通过江苏省苏南、苏中和苏北三个经典分类生态区常规粳稻机插生产基本要素比较，分析江苏大面积机插存在的技术问题。结果表明，不同生态区机插常规粳稻产量构成差异显著，苏北穗数优势明显、但穗粒数较低，苏中和苏南穗数较低，但穗型较大。从生育期安排、肥料运筹和株距配置等基本生产要素分析，苏南和苏中较为合理，而且均衡性较高，进一步均衡增产关键是需合理降低株距，以提高移栽穴数;苏北在生育期安排、肥料运筹、移栽空间配置等方面仍有较大的空间。

目录

声明

论文说明

摘要

第一章 文献综述

1 品种更替及布局与水稻生产

1．1 品种选育与更新

1．2 品种区域布局现状及问题

2 栽培技术与水稻生产

2．1 稻作方式

2．2 稻作栽培理论

2．3 养分管理

3 气候变化与水稻生产

3．1 近代我国气候的变化

3．2 江苏气候变化特征

3．3 气候变化对水稻生产的影响

4 本研究的目的和意义

5 技术方案

参考文献

第二章 江苏省水稻产量时空变化研究

1 材料与方法

1．1 数据来源

1．2 水稻产量因子分析

2 结果与分析

2．1 江苏省水稻总产量的时空间变化特征

2．2 江苏省水稻种植面积时空变化特征

2．3 江苏省水稻单产的时空变化特征

2．4 江苏省水稻总产时空变化的驱动因子分析

3 讨论

参考文献

第三章 江苏省水稻生产气象因子时空变化研究

1 材料与方法

1．1 数据来源

1．2 数据处理

2 结果与分析

2．1 江苏省温度的时空变化特征

2．2 江苏省日照时数的时空变化特征

2．3 江苏省降雨量的时空变化特征

3 讨论

4 结论

参考文献

第四章 江苏粳稻品种演变基本特征分析

1 材料与方法

1．1 试验地点和品种

1．2 试验设计

1．3 测定项目及方法

1．4 数据分析

2 结果与分析

2．1 江苏不同年代粳稻品种生育期比较

2．2 江苏不同年代粳稻品种产量比较

2．3 江苏不同年代粳稻品种养分吸收特性比较

2．4 江苏不同年代粳稻品种源库关系比较

3 讨论

4 结论

参考文献

第五章 江苏水稻大面积均衡增产共性特征分析

1 材料与方法

1．1 数据来源

1．2 调查方法

1．3 统计分析方法

2 结果与分析

2．1 不同产量水平的穗粒结构

2．2 不同产量水平的植株空间分布及其对产量提高的影响

2．3 不同产量水平的穗部性状及其对产量提高的影响

2．4 不同产量水平抽穗期顶部叶片的长度及其对产量提高的影响

3 讨论

3．1 机插水稻实现高产的主要途径

3．2 作物均衡-陛对机插水稻的影响

3．3 江苏机插水稻高产田应具备的具体特征

4 结论

参考文献

第六章 江苏水稻不同栽培方式的产量及群体均衡性比较

1 材料与方法

1．1 数据来源

1．2 调查方法

1．3 统计分析方法

2 结果与分析

2．1 不同栽培方式下的产量及穗粒结构

2．2 不同栽培方式下产量及穗粒结构的均衡性

2．3 不同栽培方式下植株空间分布的差异

2．4 不同栽培方式下植株空间分布的均衡性

3 讨论

4 结论

参考文献

第七章 江苏不同生态区常规粳稻机插技术比较分析

1 材料与方法

1．1 数据来源

1．2 调查方法

1．3 统计分析方法

2 结果与分析

2．1 江苏省不同生态区机插粳稻产量对比

2．2 江苏省不同生态区机插粳稻关键生育期对比

2．3 江苏省不同生态区机插粳稻肥料应用对比

2．4 江苏省不同生态区机插空间配置对比

3 讨论

3．1 关于江苏省不同生态区机插常规粳稻合理播种期的问题

3．2 关于不同生态区机插常规粳稻肥料施用问题

3．3 关于合理密植问题

参考文献

第八章 全文结论

1 本研究的主要结果

1．1 江苏水稻产量时空变化特点

1．2 江苏水稻品种产量改良特点及潜力

1．3 江苏水稻大面积均衡高产的共性理论

1．4 江苏水稻大面积均衡高产的关键技术

2 本研究的创新之处

3 今后的研究设想

3．1 江苏水稻品种如何在生育期适度缩短条件下，协调LAI与粒叶比协同提高矛盾

3．2 均衡性群体构建的原理及关键技术途径

3．3 江苏省苏中和苏南稳定移栽株距的技术途径

3．4 苏北机插水稻均衡关键技术优化途径

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文目录

致谢