提高水稻光能利用率促进水稻高产

□李云武

水稻是我国第一大粮食作物，全国年均水稻种植面积约4.5亿亩，面积约占粮食总面积的27%，总产约占粮食总产的37%。水稻也是我国最主要的口粮品种，全国60%以上的人口以稻米为主食，每年稻谷消费量占口粮总消费的65%。“民以食为先，食以稻为先”，可以说国家粮食安全首先是口粮安全，口粮安全首先是稻米供给安全。目前，我国水稻育种上很难推进第三次重大突破，因此，改进水稻栽培技术，充分利用光能，通过以“光能定向栽培模式”为基础，形成以精量播种、培育壮苗、光能定向、宽行稀植、定量控苗、好气灌溉、精确施肥、综合防治等技术为核心的集成应用，将是提高水稻产量的有效措施。

一、水稻光能利用的潜力

1.光能与水稻产量 目前，我国水稻光能利用率很低，一般只有0.5%～1.0%左右，最高的也不过2%。杂交水稻之父袁隆平院士认为，“目前，我国水稻亩产一般在700～800kg水平时，光能利用率不到1.5%。如果光能利用率能提高到1.6%，亩产900kg难题也就迎刃而解。如果光能利用率提高到2.5%，水稻亩产就可达1500kg”。这就充分说明利用光能的重要性。

水稻干物质产量的90%～95%来自光合作用。目前高产水稻光能利用率也仅1.5%～2.0%。理论上，植物光能利用率可达13.0%～14.0%，水稻理想的光能利用率应达3.0%～5.0%。因此，培育高光效的超高产品种是提高产量的主要途径之一。长期以来，水稻光合作用的相关研究大多停留在生理水平上，同时，传统的杂交育种手段在改良水稻光能利用方面至今尚未取得令人满意的结果，而叶色突变体是开展光合作用研究的理想材料。光能的利用不仅仅只是品种改良，在栽培上也应提高光能的利用率，更易发挥出水稻的增产潜力。

2.水稻产量来自光能的3个90%水稻产量形成主要靠空间营养和土壤营养。空间营养主要指的是光和二氧化碳，土壤营养主要指的是土壤养分（无机盐）和水等。据研究水稻产量的形成来自以下3个90%：

（1）水稻经济产量的95%来自光合产物（即空间营养） 一般说来，来自土壤营养的产量不足5%。当然，这不是说施肥不重要，但施肥的目地是增加光能制造器官，提高光能利用率。

（2）高产水稻的光合产物有90%左右是来自抽穗后制造的 一般讲种子中的有机物70%是抽穗后形成的，30%是抽穗前茎秆、叶鞘中贮存物质转化而来的。但在高产情况下，籽粒中的光合产物主要是靠抽穗后积累的，水稻产量越高，其后期光合作用积累的比重越大。所以，水稻抽穗以后叶片不早衰、不贪青、不倒伏，保持叶片功能期长而旺盛，是力争高产的关键。由此可见，在水稻栽培时，不要只注重前期、中期，还要注重后期，应该说前、中期是为后期打基础的，后期光合作用好，才能达到高产目的。

（3）水稻产量90%来自叶片光合作用的产物 据科学分析，水稻产量贡献率剑叶为52%、倒二叶为22%、倒三叶为7.7%、倒四叶为17.7%、穗和叶鞘为0.6%。水稻叶面积的大小与配置是否合理，决定着水稻产量的高低。合理密植就是要扩大群体，力争达到适宜的叶面积系数，才能创造出更多的制造有机物的“车间”。

二、提高光能利用率的有效方法

在水稻生产中，整个光能利用问题显然与群体的结构有关，总的叶面积越大，吸收光也越多。究竟多大的叶面积最好呢？这就不能一概而论了，要看这个群体的结构，也就是说与每个叶子的大小，它们的排列、角度以及反光和透光的性质有关。譬如厚而大的叶子，水平铺着，一层就几乎把所有的光遮住，下面的叶片没有多少光照，就很难产生光合产物。如果叶子斜立或直立起来，光能利用情况就会变得好得多。

1.选择高光效品种 选用高光效品种，是提高光能利用的有效保证。如选择合理的叶型、株型、高光效低光呼吸的品种，是提高光能利用率的主要途径之一。日本松岛省三曾提出“理想稻”的6条标推，其中之一是茎生叶应逐步变短，特别是上部3片叶要短、厚、直立。他认为，直立叶群体比弯叶群体的光合效能多11%～17%。就叶型来说，在作物群体中，接近直立的叶片比接近水平的叶片能更均匀地将所接受的光能分配给全部光合器官，从而更好地利用光能。如矮、壮的品种株型紧凑，叶片短而挺直，耐肥抗倒伏，经济系数也较高，也就是更能密植，更能充分利用光能，有利于增产。

2.合理密植，提高群体光效 合理密植是指水稻在不同的情况下，通过适宜的栽插密度、用秧量和良好的配置方式，协调好单位面积上个体和群体的矛盾，有效地利用光能，充分地利用地力，保证单位面积穗数、粒数和粒重等产量构成因素都得到最大限度的发展，从而实现高产、稳产。如果采用水稻强化栽培或宽窄行栽培，由于以稀、密株形式结合，使水稻有较大的生长空间，能获得较多的阳光和空气，从而产生更多的分蘖和有效穗，因而该法注重发挥了个体优势。水稻栽培以选用（40～50）cm×（40～50）cm三角形“△”三围强化栽培或宽窄行(宽行53～60cm，窄行20cm，株距17cm)栽培为宜，亩植0.8～1.2万穴，每穴栽1～2粒谷苗，有利于通风透光，能提供良好的个体生长发育条件。

3.定向栽培，提高水稻光能 水稻光能利用率，是获得水稻高产的基础，因水稻产量的90%以上来自抽穗后的光合作用产物，目前水稻高产的光能利用率约为1.2%左右。要实现水稻高产，务必通过各种综合栽培措施，最大限度地提高水稻叶片的功能与活力，特别是提高抽穗后叶片的光能利用率。因此，水稻栽培采用东偏北→西偏南行向(角度为东偏北、西偏南20～25°)比东西栽培更好，可以有效地避免在有效光合作用时间内水稻植株相互遮阴现象，大大地提高全植株光照时间和光照强度，从而最大限度地提高了光合作用的有效率(详见图1)。

4.改善CO2、水分条件，增强光合能力 充分发挥作物群体通风透光，多施有机肥料和含有CO2的化肥，提高空气中CO2的浓度，对经济作物和粮食作物都有增加生长量与产量的效果。足够的水分对加强光合作用也是十分重要的。如叶片缺水，气孔开度会变小甚至关闭，影响CO2的吸收，蒸腾减弱，叶温增高，从而增加呼吸消耗，降低了净光合生产率。

5.科学运肥，防止后期早衰 氮、磷、钾是水稻需要量较大而土壤又比较缺乏的营养元素，一般每生产稻谷100kg，约需吸收氮 1.6～1.9kg，磷0.8～1.3kg，钾1.8～3.8kg，三者的比例约为1∶0.5∶1.3。氮素以返青至分蘖期为最高，磷和钾以拔节期为最高。水稻对三要素的吸收量分别在分蘖盛期和幼穗分化后期形成两个吸肥高峰。因此水稻施肥必须根据水稻这些营养规律和吸肥特性，充分满足水稻吸肥高峰对各种营养元素的需要外，还应补充穗、粒肥，防止后期功能叶不早衰，确保光合产物的积累，能更有效地提高水稻产量。