1、水稻和小麥是我國兩大最重要的糧食作物，實現(xiàn)水稻、小麥超高產(chǎn)對保證我國糧食安全具有重要意義。本文對稻麥超高產(chǎn)株型特征、群體指標、花后主要光合特性、需肥規(guī)律、肥水調(diào)控和超高產(chǎn)品質(zhì)效應(yīng)進行了較為系統(tǒng)的研究，主要結(jié)果如下： 1.稻麥周年超高產(chǎn)產(chǎn)量2004-2006年連續(xù)2年進行稻麥周年超高產(chǎn)研究，并經(jīng)專家實地驗收，2年稻麥周年產(chǎn)量分別為21.02 t hm<'-2>和22.52 t hm<'-2>，較當?shù)氐钧溨苣昶骄a(chǎn)量高出37.9％和

2、40.8％。 2.稻麥超高產(chǎn)的株型特征對黃淮地區(qū)129個水稻品種進行聚類分析，將供試品種分為超高產(chǎn)、高產(chǎn)、中產(chǎn)、中低產(chǎn)及低產(chǎn)5種類型。超高產(chǎn)類型品種占3.1％，低產(chǎn)類型品種占14.7％，高產(chǎn)和中高產(chǎn)品種占82.2％。高產(chǎn)和超高產(chǎn)水稻品種多為半直立穗型、葉片挺立，具有較高的干物質(zhì)生產(chǎn)能力、較高的結(jié)實率和較高的經(jīng)濟系數(shù)。優(yōu)質(zhì)米品種在高產(chǎn)和中高產(chǎn)類型中較多，在超高產(chǎn)和低產(chǎn)類型中很少。堊白米率高是超高產(chǎn)品種米質(zhì)存在的主要問題。黃淮地區(qū)超

3、高產(chǎn)(>12 t hm<'-2>)中粳水稻品種的株型和產(chǎn)量構(gòu)成指標：株高100-108 cm，全生育期150-155 d；有效穗數(shù)320-340×104 hm～，每穗總粒數(shù)160-180粒，結(jié)實率>85％，千粒重>26 g，收獲指數(shù)>0.50；穗型半直立；穗長17-18 cm，一次枝梗數(shù)12-15個，二次枝梗數(shù)30-38個；倒1、2、3葉葉長分別為26-28、35-40和32-38 cm，劍葉角度<20°。 按照產(chǎn)量的高低將24

4、個黃淮麥區(qū)稻茬小麥品種分成超高產(chǎn)、高產(chǎn)、中產(chǎn)、低產(chǎn)4種類型。超高產(chǎn)類型品種占20.8％，低產(chǎn)類型品種占12.5％，高產(chǎn)和中產(chǎn)品種占66.7％。高產(chǎn)和超高產(chǎn)小麥品種穗短、穗數(shù)多、株高較高、基部節(jié)間短、穗下節(jié)間長、劍葉小且挺，具有較高物質(zhì)生產(chǎn)能力和較高的收獲指數(shù)。超高產(chǎn)品種全部達到優(yōu)質(zhì)中強筋小麥品種標準。黃淮麥區(qū)高產(chǎn)、超高產(chǎn)(>9.0 t hm<'-2>)小麥品種的株型和產(chǎn)量構(gòu)成指標：全生育期235 d左右；株高75 cm左右，穗下節(jié)間長2

5、8 cm以上，株高構(gòu)成指數(shù)(I<,L>)>0.61：穗長7.5-8.0cm，每穗結(jié)實小穗數(shù)14-15個；劍葉長15-17 cm，寬1.3 cm，高效葉面積55-60 cm<'2>，劍葉基角<25°；有效穗數(shù)>620×10<'4> hm<'-2>，每穗實粒數(shù)>33粒，千粒重>42 g，收獲指數(shù)>0.45。 3.稻麥超高產(chǎn)的群體與光合特征超高產(chǎn)水稻(產(chǎn)量：10.81-11.64 t hm<'-2>)與高產(chǎn)水稻(產(chǎn)量：8.98-9.16 t

6、hm<'-2>，CK)相比，每穗穎花數(shù)多，結(jié)實率高，千粒重與CK無顯著差異；超高產(chǎn)水稻移栽至拔節(jié)期的莖蘗數(shù)較CK少，但分蘗成穗率較高；超高產(chǎn)水稻的葉面積指數(shù)、光合勢和干物質(zhì)積累，生育前期較CK低，抽穗期與CK無顯著差異，抽穗后則顯著高于CK。超高產(chǎn)水稻各生育時期的根冠比、抽穗至成熟的根系傷流量以及粒葉比、莖鞘物質(zhì)運轉(zhuǎn)率和收獲指數(shù)均顯著高于CK；超高產(chǎn)水稻花后葉面積指數(shù)(LAI)、劍葉葉綠素含量(SPAD)、光合速率(Pr)、PSⅡ最大光

7、化學效率(Fv/Fm)均顯著高于對照，非光化學猝滅系數(shù)(qN)顯著低于對照。提出了黃淮地區(qū)中熟粳稻超高產(chǎn)(>12 t hm<'-2>)群體的生育診斷指標：總穎花量>5.2×10<'4> m<'-2>，結(jié)實率>90％，千粒重>26 g；莖蘗成穗率>80％，抽穗期葉面積指數(shù)7.5-8.0，全生育期光合勢>5×10<'6> m<'2> d hm<'-2>，成熟期總干重>22 t hm<'-2>，收獲指數(shù)>0.50；抽穗期粒葉比[穎花/葉(cm

8、<'2>)]>0.58，根冠比>0.25，根系傷流量>5 g m<'-2>h<'-1>。 稻茬超高產(chǎn)小麥(產(chǎn)量：9.61-9.93 t hm<'-2>)與高產(chǎn)小麥(產(chǎn)量：7.38-7.88 t hm<'-2>，CK))相比，每穗粒數(shù)多，千粒重高，單位面積穗數(shù)與CK無顯著差異；超高產(chǎn)小麥抽穗前莖蘗數(shù)較CK少，但分蘗成穗率高：超高產(chǎn)小麥的葉面積指數(shù)、光合勢和干物質(zhì)積累，生育前期較CK低，抽穗后則顯著高于CK。超高產(chǎn)小麥抽穗期、乳熟期

9、與蠟熟期的根冠比、根系傷流量顯著高于CK；超高產(chǎn)小麥粒葉比、莖鞘物質(zhì)運轉(zhuǎn)率和收獲指數(shù)均高于對照；稻茬超高產(chǎn)小麥花后劍葉葉綠素含量(SPAD)、光合速率(Pr)、PSⅡ最大光化學效率(Fv/Fm)均顯著高于對照，非光化學猝滅系數(shù)(qN)顯著低于對照。提出了黃淮地區(qū)稻茬小麥超高產(chǎn)(>9 t hm<'2>)群體生育診斷指標：單位面積穗數(shù)>680×10<'4> hm<'-2>，每穗實粒數(shù)>32；千粒重>42g，莖蘗成穗率>45％；抽穗期葉面積指

10、數(shù)6.5-7.5：全生育期光合勢>7×10<'6> m<'2> d hm<'-2>；成熟期總干重>20 t hm<'-2>；抽穗期粒葉比(粒重(mg)/葉(cm<'2>))>14；根冠比>0.25：根系傷流量>7.5 g m<'-2>h<'-1>：收獲指數(shù)>0.45。 4.稻麥超高產(chǎn)需肥規(guī)律與對照相比，超高產(chǎn)水稻在有效分蘗臨界葉齡期前N的吸收量較低，拔節(jié)以后的吸N量則較高；P的吸收量在各生育期均高于對照，中后期尤為明顯；K的吸收

11、量在有效分蘗臨界葉齡期以前，超高產(chǎn)水稻與對照差異很小，自拔節(jié)起，前者則明顯高于后者。超高產(chǎn)栽培稻田N的輸入輸出基本平衡，普通高產(chǎn)栽培稻田表現(xiàn)為N盈余；在兩種栽培條件下P與K均表現(xiàn)為表觀虧缺，超高產(chǎn)栽培尤為嚴重。每生產(chǎn)1000 kg稻谷所吸收的N、P、K，超高產(chǎn)水稻分別為21.6-21.9 kg、6.7-7.2 kg和24.8-25.6 kg，對照為23.8-24.3、6.8-7.3kg和27.4-29.0 kg。 與對照相比，超

12、高產(chǎn)小麥越冬期N、P、K吸收量與對照無顯著差異，拔節(jié)后則顯著高于對照，中后期尤為明顯；超高產(chǎn)小麥N、P、K的累積量，播種至越冬無顯著差異，越冬后各生育階段普遍大于對照。每生產(chǎn)1000 kg小麥吸收的N、P<,2>O<5>、K<,2>O，超高產(chǎn)小麥分別為30.0-30.5、9.0-9.8和32.7-33.8 kg，一般高產(chǎn)小麥分別為34.5-36.5、10.3-10.8和36.3-38.9 kg。 5.稻麥超高產(chǎn)的肥水調(diào)控建立了超

13、高產(chǎn)水稻的實地氮肥管理模式：應(yīng)用Stanford公式確定氮、磷、鉀總施肥量，依據(jù)葉色或葉片含氮量與葉綠素測定儀(SPAD)值或葉色卡(LCC)讀數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，確定主要生育期(分蘗期、穗分化期和雌雄蕊形成期)水稻需氮供氮的的SPAD和LCC臨界值，并結(jié)合品種的源庫特征，對氮肥追肥的施用期和施用量進行調(diào)節(jié)。建立了大田期超高產(chǎn)精確灌溉的技術(shù)模式：(1)從移栽至返青建立淺水層；(2)返青～有效分蘗臨界葉齡期前2個葉齡期(N-n-2)，進行間隙濕

14、潤灌溉，低限土壤水勢為-5～-15 kPa；(3)N-n-1葉齡期～N-n葉齡期，進行排水擱田，低限土壤水勢為-15kPa～-25 kPa，并保持1個葉齡期；(4)N-n+1葉齡期～二次枝梗分化期初，進行干濕交替灌溉，低限土壤水勢為-20～30kPa；(5)從二次枝梗分化期～出穗后10天，進行間隙濕潤灌溉，低限土壤水勢為-5～-15 kPa；(6)從抽穗后11天～抽穗后45天，進行干濕交替灌溉，低限土壤水勢為-10～-25 kPa。實地

15、氮肥管理與精確灌溉技術(shù)有顯著的增產(chǎn)、節(jié)肥與節(jié)水效果。 建立了超高產(chǎn)小麥實地氮肥管理模式：應(yīng)用Stanford公式確定小麥氮、磷、鉀總施肥量，依據(jù)葉色或葉片含氮量與SPAD值讀數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，確定主要生育期(分蘗期、穗分化期)小麥需氮供氮的SPAD值或LCC臨界值。提出了稻茬小麥超高產(chǎn)灌溉技術(shù)：在3葉1心期施促蘗肥前視墑情(土壤水勢<-40kPa)灌水；在旗葉露尖時施?；ǚ是耙晧勄?土壤水勢<-40 kPa)灌水；在揚花期視墑情(土

16、壤水勢<-40 kPa)灌水。每畝每次灌溉水量20-25m<'3>，實地氮肥管理模式和超高產(chǎn)灌溉技術(shù)取得了明顯的增產(chǎn)、節(jié)肥和節(jié)水的效果。 6.稻麥超高產(chǎn)栽培的品質(zhì)效應(yīng)超高產(chǎn)栽培可以顯著降低稻米堊白度與堊白粒率，增加稻米的糙米率和整精米率，對直鏈淀粉含量和稻米RVA特征值沒有顯著影響；超高產(chǎn)栽培顯著提高了稻米中的蛋白質(zhì)含量、總氨基酸含量、必需氨基酸含量和非必需氨基酸含量。 與普通高產(chǎn)栽培相比，超高產(chǎn)小麥栽培可以顯著增加籽粒