黑龙江省科技攻关计划项目

黑龙江省科技攻关计划项目可行性研究报告
项目名称：寒地水稻高产优质技术研究与示范课题名称：寒地优质水稻高产技术研究
项目（课题）编号：GB06B104-1
项目组织单位：黑龙江省科技厅
项目依托单位：黑龙江省农业科学院
黑龙江省科学技术厅
2006年09月12日
编写说明
1、“课题可行性研究报告”编写要求：
（1）总体目标集中、明确、可考核，要充分考虑经济、技术等方面的可行性；
（2）研究任务和内容明确，重点突出，课题设置合理，各课题之间关联度高；
（3）所选的技术路线切实可行，关键点突出、有所创新；
（4）配套条件落实，关联行动要明确与重大工程、基地建设及相关计划（工作）的衔接、配套；
（5）管理措施具体，课题的管理方式及招投标等符合课题的特点；（6）经费预算根据充分，支出合理符合有关规定，配套经费落实；（7）相关证明文件等附件齐全。

2、报告涉及到外文缩写要注明全称。

3、本报告规定为大16开或A4，内容一律用4号宋体字打印，标题用4号黑体字打印，一式十份。

4、附件1、附件2须列出单页填写。

5、填写课题的可行性研究报告可参考课题可行性研究报告格式。

附件1课题信息表
附件2 课题组织单位编写“项目可行性研究报告”人员名单
寒地优质水稻高产技术研究可行性研究报告
一、课题名称与课题摘要（300字以内）
课题名称：寒地优质水稻高产技术研究
课题摘要：本课题开展寒地优质水稻高产技术，重点对亩产700公斤的群体指标从生理生态和生长发育角度研究，明确寒地超高产技术各项指标，并在生产上大面积示范。

建立优质水稻高产安全生产基地1个，核心示范区1000亩，示范区5000万亩，辐射区100万亩。

提出不同积温带优质水稻高产技术、超高产技术和准化技术规程1～2项。

产量分别达到700Kg/亩、650Kg/亩和550Kg/亩，每年增产10万吨，稻米品质达到国家优质米标准。

为建设社会主义新农村和保障国家粮食安全做出贡献。

二、课题的意义和必要性（含技术突破对行业技术进步的重要意义和作用等），国内外现状和技术发展趋势，市场需求分析
民以食为天，食以稻为先。

水稻作为中国的第一大粮食作物，为稳定中国的粮食安全，特别是保障米面口粮安全做出了重要贡献。

然而随着我国人口的不断增加，耕地面积的不断减少，如何解决粮食问题就显的越来越重要。

以往水稻总产的提高，主要依靠加大复种指数、扩大水稻种植面积、提高水稻单产等三大措施。

但目前水稻种植面积因土地资源贫乏和水资源严重不足等负面因子的影响，已基本达到不可再增加的顶限，因而提高水稻单产成为增加水稻总产的最主要途径之一。

因此，开展提高水稻单位面积产量方面的综合生产能力科技提升，对保障国家粮食安全生产是十分必要的。

(一)黑龙江省水稻在北方稻区的地位
北方早粳稻作区，包括黑龙江省、吉林省、辽宁省等14个省市，2004年水稻种植面积及总产量分别为382.8万公顷和2715.1万吨；分别占全国的13.5%和15.2%。

表明北方稻作区在全国水稻生产中占有重要的地位，黑
龙江省发展水稻更具重要意义。

1、水稻种植面积大
从北方14省水稻种植面积来看，黑龙江省水稻种植面积占41.5%，占东北总面积的58.1%，是种植面积最大的省份。

辽宁省水稻种植面积占北方14省水稻种植面积的14.2%，吉林省为15.7%，黑龙江省水稻种植面积是吉林省、辽宁省水稻种植面积之和还要多。

由此可见，黑龙江省水稻种植面积占据北方稻作区的主要位置，对于稳定北方稻作区水稻生产，对于保障全国粮食安全，对于发展寒地稻作经济具有重要的促进作用。

2、水稻总产量高
从黑龙江省水稻总产量来看，黑龙江省总产量占北方14省总产量的41.6%，占东北的57.4%是北方稻作区总产量最大的省份；辽宁省占14.8%，吉林省占16.1%，黑龙江省水稻总产量为1130万吨，比吉林省水稻总产量437.6万吨、辽宁省水稻总产量410.5万吨之和还要多290.9万吨。

由此可见，黑龙江省水稻总产量占有北方稻作区的优势地位，其水稻总产量的变化将会对北方稻作区的水稻生产产生重大影响。

(二)黑龙江省水稻生产在粮食作物中的优势
黑龙江省作为全国主要的商品粮生产基地，水稻又是黑龙江省最主要的粮食作物，凭借黑龙江省良好的生态环境和丰富的育种材料，整合人力、物力，改良水稻品种固有的遗传性增产潜力，提高水稻单位产量，保障粮食安全生产、加快稻米经济的产业化步伐是十分有必要的。

1、黑龙江稻作区生态环境优越，适宜优质水稻高产栽培
(1)山清水秀，环境污染小，有利于生产优质超高产稻米。

(2)光照充足，光照时间长，可满足水稻正常生长发育。

(3)热量资源丰富，昼夜温差大，有利于干物质积累，实现优质、高产协调统一。

(4)开花期温度高，结实期温度适宜，有利于超高产优质米生产。

(5)水资源丰富，水质好，可满足水稻对水的需求。

(6)地势平坦，土质肥沃，有利于发展水稻超高产生产。

2、黑龙江省水稻对粮食安全生产作用重大
从黑龙江省种植面积较大的粮食作物来看，稻谷的种植面积为19.8%，低于大豆、玉米的种植面积44.3%、27.2%，远高于小麦3.2%的种植面积。

从黑龙江省粮食作物总产来看，稻谷的总产量占主要粮食作物的38.6%，是总产量最多的作物。

玉米、大豆及小麦的总产量分别占主要粮食作物的32.1%、21.8%及2.8%。

从黑龙江省粮食作物平均单位产量来看，稻谷的平均单位产量为7116.8公斤/公顷，玉米、大豆、小麦的平均单位产量为4310.6公斤/公顷、1795.8公斤/公顷和3254.9公斤/公顷。

稻谷平均单位产量远高于其它粮食作物。

由以上对黑龙江省主要粮食作物的种植面积、总产量和平均单位产量的比较分析，虽然大豆、玉米在黑龙江省的种植面积大于稻谷，但稻谷的平均单位产量及总产量均高于玉米、大豆粮食作物，同时，大豆、玉米都不是可以直接食用的粮食作物，不可能对粮食安全生产起到决定性的作用，而稻谷则不同，它可以直接食用，满足人们对食品的需求，对粮食安全起到决定性的作用，而小麦虽然也是主要的食物来源，但它的种植面积、平均单位产量和总产量都远低于水稻的种植面积。

因此，黑龙江省水稻面积虽然不是最大，但它对粮食安全生产的重要性要比大豆、玉米大，起到关键性的作用。

3、人均占有量和商品率高
从人均占有量和商品率看，黑龙江省2004年农作物种植面积988.8万公顷，粮食作物种植面积为802.6万公顷，水稻种植面积158.8万公顷，水稻总产1130万吨，人均占有稻谷量300.5公斤，是全国人均占有量（141.0公斤）的2.13倍，是北方稻区人均占有量（46.4公斤）的6.48倍。

是吉林(164.4)、辽宁(96.2)的1.8倍和3.1倍。

黑龙江省每年稻谷商品量500～600万吨，占北方粳稻商品量的70%以上，商品率在68%以上，最高年份可达71%，吉林的商品率为43.2%，辽宁为17.6%，黑龙江的商品率分别是吉林、辽宁的1.6倍和3.9倍，是全国的2.2倍。

黑龙江省自产水稻除满足本省需求外，每年还可向省外、国外出口400～500万吨。

4、具有较配套的栽培模式
为了实现“两高一优”农业的总体目标，黑龙江农业科学院从80年代初，结合服务生产，深入研究了优质水稻保优的超高产栽培技术，先后制定了北方寒地水稻“晚、大、稀”超高产配套栽培技术、水稻优质高产栽培技术标准和绿色食品水稻生产的操作规程，加大了超高产、优质水稻品种的种植和推广力度。

综上所述，水稻在全国粮食生产中，无论在种植面积、总产量、单位面积产量上都占有重要的地位，占有较大的比例，北方14省是全国最主要的粳稻生产基地，其稻谷种植面积、总产量在全国也占有较大比例，对稳定全国水稻安全生产具有重大贡献。

确保粮食安全、农产品质量安全、农民增收问题是当前乃至今后相当长一段时间内农业发展的三大主题。

黑龙江省是我国最重要的商品粮基地和绿色无公害食品供应基地，水稻是本省最主要的粮食作物，是输出商品粮的最
主要品种，是粮食加工业的主要原料，水稻种植业更是农民增收的主要途径。

但是最近几年水稻生产存在病害和冷害频繁发生，严重威胁水稻的安全生产，因此，黑龙江省作为北方14省稻谷种植面积、总产量最大的省份，凭借其主导的水稻种植地位、优良的水稻生长环境、丰富的育种材料及配套栽培技术，开展“寒地水稻高产优质技术创新研究与示范”对黑龙江省水稻产业的健康发展、稳定实现优质、超高产、高效、生态、安全的目标，对于确保粮食安全、农产品质量安全、农民增收、企业增效、发展区域经济意义十分重大。

(三)国内外现状和技术发展趋势
1、国内外现状
(1)高产栽培技术
水稻栽培技术包括整地、育苗、插秧、施肥、灌溉、排水、田间管理和收获等综合技术措施。

其中育苗技术、密度、肥水管理是水稻栽培中最令人关注的问题，国内外对这方面的研究投入了很大的人力和物力。

出现了育苗技术由水育苗经半旱育苗向旱育苗的变革，北方稻区成为这一变革的最大受益者。

施肥技术是高产栽培的重要环节，也是水稻生长发育对其反应最敏感的因素，最易引起人们的关注，基于不同条件下的不同认识，在日本形成了“V”字型施肥理论、片仓式施肥理论、“へ”字型施肥理论、在我国也有前重中轻后补施肥法及配方施肥、平衡施肥等技术产生。

随着对水稻高产规律的进一步认识，高产栽培综合技术模式也随之产生，如“稀少平”“三高一稳”“旱育稀植”“优化栽培”等。

尤其值得一提的是发源于黑龙江的“旱育稀植”高产栽培技术，使黑龙江乃至北方水稻栽培带来了革命性的变化，并且在南方稻区也表现出了良好的增产效果，已成为适于全国应用的先进技
术。

不仅如此，旱育稀植，已成为进一步开发水稻优质高产栽培新技术的良好平台。

黑龙江垦区将“旱育稀植”与水稻叶龄模式进行了有机结合，形成的“寒地水稻旱育稀植三化栽培技术体系”，使本省的稻作技术达到了的高度，在全国处于领先地位。

我国水稻高产栽培理论和技术的发展，历经了系统总结劳模高产经验，探索高产理论体系；水稻高产栽培的模式化、指标化、规范化；以理论成果为先导，设计新的技术体系，夺取更高产量等阶段，目前正向着精确定量化方向发展。

并且从中可以看出，水稻栽培技术的进步，与水稻品种的进步有着密不可分的关系，其表现是矮化育种及株型育种导致施肥水平的提高和种植密度的加大；杂交稻的培育成功，使稀播培育壮秧和稀植栽培成为必然的要求。

超级稻品种的普及和推广，必然要求与之相适应的栽培技术相配合，实现良种良法配套。

(2)平衡施肥
平衡施肥是综合运用农业科技成果，根据作物的需肥规律，土壤供肥性能及肥料效应，在产前提出肥料的适宜用量和比例，以及相应的施肥技术，它包括土壤测试、肥料试验、施肥推荐配方、专用肥的配制、施肥技术指导等整套科学施肥技术。

它是平衡施肥是一项科学性、实用性很强的农业科学技术,施肥模型是施肥技术的核心内容之一。

在农作物推荐施肥研究和实践中,有多达60多种施肥模型,分属肥料效应函数法、测土施肥法和营养诊断法等三大系统,我国科研工作者将国内外施肥模型或方法概括总结为三类六法,即:①地力分区(或级)配方法(经验性的)、目标产量配方法[包括②养分平衡法(土壤养分校正系数变异大, 故土壤供肥量难以估算准确)、③地力差减法(难以反映营养丰缺,土壤供肥量不是真实施肥区的)]、④肥料效应函数法
[包括多因子正交回归设计法(有空间局限性、模型中没有土壤和肥料因素,难以实现测土按地施肥目的)、⑤养分丰缺指标法(半定量,并建立在土壤养分测定值与产量相关性基础上,不适合氮)、⑥氮、磷、钾比例法(作物吸收养分的比例和应施肥的比例不同,难以反映真实的缺素情况)]。

但由于它们各有优点和技术特点,故所起作用有别,同时也显示出各自的不足,所以,实
际应用中常是以一种方法为主,配合其他方法使用。

在众多施肥模型之中,目标产量法和肥料效应函数法在理论上能够得到比较广泛的共识和具有一定
的精度,故被国内外广泛应用。

测土施肥法主要对农户提出施肥量建议的微观指导功能,肥料效应函数法主要起到区域间肥料合理分配的宏观调控功能,二者相辅成配方施肥的主要方法；农作物营养诊断则是在定肥定量基础上作为合理施用肥料的(辅助)手段；从现阶段情况看,肥料效应函数法和测土施肥法有相互渗透的趋势,以求各自能统一担负起配方施肥的宏观调控和微观指导的双重任务；测土与营养诊断双向监测可使配方施肥更为精确。

2、国内外技术发展趋势
据预测，2030年是我国人口高峰期，届时全国人口将达到大约16亿。

为了满足人口的不断增加对粮食的需求，从现在开始到2030年，我国粮食生产至少还需要登上5个以500亿公斤为单位的新台阶。

在新增的粮食产量中，水稻要占30%-40%，任务是十分艰巨的。

从我国的具体国情分析，靠扩大种植面积提高总产量的潜力已很有限，唯一出路是在有限的土地上努力提高单位面积产量。

实现这一目标的根本途径是培育和应用高产优质多抗性品种和优质超级稻新品种，并应用于生产实践；利用国内外最先进的技术进行优化集成，形成适于机械化实施的配套技术；将信息技术用于水稻生产的方案制定，栽
培管理、调节控制及加工销售之中；做好稻田地力培肥，环境条件改善和污染控制，以提高稻田的综合生产能力，确保水稻生产的可持续发展。

在超高产栽培主要靠增加穗重来达到增产的目的；国际水稻所超级稻品种每穗200～250粒更属大穗型品种；杨守仁要求将单穗重由现在的2g左右提高到3g以上；黄耀祥则要求不断提高穗实粒数；周开达的亚种间重穗育种特别强调增加穗重的作用。

长期的育种实践表明，穗数型品种因分蘖强，对栽培条件的弹性大而具有广泛的生态适应性，大穗型品种则不具备这一优点。

由此，超高产育种必须与超高产栽培相结合。

可以预见，超高产育种的成就必将带来另一次粮食产量的飞跃。

目前，科学家们正在沿着改良株型实现产量突破的目标而努力。

为达到这一目标我们认为可以从以下几个方面入手：坚持理想株型与优势利用相结合的方向，即形态与机能兼顾，利用籼、粳稻亚种间杂交或地理远缘杂交，创造新株型和强优势，再通过复交或回交优化性状组配是选育超高产品种的有效途径；研究水稻库、源、流及其三者与生物学产量的因果关系，更好地协调库、源、流的关系，增大生物学产量，把产量提高到更高水平；优化产量结构，以增加分蘖力来达到增加生物学产量的目的，以加长水稻的穗长，减少着粒密度，使其保留大穗，又改善灌浆充实；扩大水稻的遗传多样性，包括利用温带粳稻，选用结实率和充实度好的亲本以及在早代就给予充实度一定的选择压，选择分蘖同步整齐的材料，因为迟抽的分蘖穗往往充实度最差，注意对不早衰材料的选择；选择抗病虫害、茎秆粗壮抗倒伏的材料，同时兼顾稻米品质；以常规杂交育种为基础，利用转基因技术以及分子标记辅助选择，进一步开发和聚合有利于改良株型、提高产量、改善品质、增强抗性的优异基因。

随着科学技术的发展，国际上已研究出模拟米饭的嗅觉、视觉、触觉、味觉的先进检测技术和采用数学模型进行量化研究的各种设备。

其特点是检测样品用量少，效率高，自动化程度高。

可适应不同世代材料筛选，如质构分析（TPA）最少只需要3粒稻米，粘度分析（RVA-4）只需要3g稻米，为优质食味水稻的辅助育种提供快速高效的检测手段。

随着气相色谱-质谱联用技术的不断发展和ICP-MS等光谱质谱技术的逐步完善，使得稻米中多种农药残留和重金属污染物的快速、准确监测技术成为可能，国外在上述先进的检测技术及相关技术的研究和利用方面取得重要成果，日本杂贺技术研究所已开发出近500种农药的同步分析技术。

我国在该领域存在明显差距。

我国是八十年代中期开始探索超高产育种研究的，相继育成了沈农265、中花14、华粳籼74、特青、胜优、协优413、协优9308等一系列超级稻新品系或杂交组合。

“八五”期间，国家将“水稻超高产育种研究”纳入重点攻关计划，1996年农业部实施了“中国超级稻研究”重大项目，开始了我国水稻育种的第三次革命。

稻米品质主要由碾米品质、外观品质、蒸煮品质、食味和营养品质组成,由于爱好和用途的差异,人们对稻米品质评价有所不同,中国南方要求籼米粒型长至细长,无或较少垩白,半透明,直链淀粉含量中等,胶稠度中等至软,米饭口感佳,冷却后仍松软;粳米无论南北方均要求出糙率高、精米率高、粒型短圆、透明无腹白、直链淀粉含量低,胶稠度软,糊化温度低,米饭油亮柔软,冷后不回生。

中国水稻育种从70年代后期起,开始逐步扭转单纯重视产量,忽视质量的倾向，先后育出了一批优质米品种, 在全国范围内开展了对稻米品质性状评价、测试方法和遗传规律的研究,1985年农业部在长沙召开了全国优质米
研讨会, 会议期间各省、市、自治区展出了各类优质米品种439个,同年11月又组织了全国优质米首次评选,共评选出25个获奖优质水稻品种和大米,其中金奖品种5个,银奖品种11个，铜奖品种9个,同年在上海召开的中国特种稻学术研讨会上评选出特种稻金奖品种16个, 银奖品种29个。

1986年和1988年分别颁布了《NY122-86,优质稻米等级标准》和《NY147,米质测定方法》的部颁标准。

“七五”、“八五”期间国家组织了全国稻种资源的米质普查,从而推动了中国水稻的品质育种。

泰国是国际大米市场的最主要的出口国,因此,特别重视外观品质和食用品质，要求米粒细长,精米透明度、光洁度好,米饭松软,有微香, 著名品种有茉莉香105(Khao Dank mali 105)等。

泰国还制定了糙米、精米、软米和蒸谷米的出口品质评价标准。

东南亚和南亚地区普遍要求的优质籼米品种为籽粒中长至细长, 无垩白,透明光亮,中等直链淀粉含量(20-24%),软胶稠度,如Basmati370、C4和IR64。

欧洲市场则要求粒型粗大、精米率和整精米率高、籽粒光洁、直链淀粉的含量低（17-20%)、米饭柔软的粳稻品种。

日本在60年代就开始注意优质米育种,到70年代稻米生产也由重视产量转向重视品质。

据1983年统计,仅日本晴、越光、笹锦(均于1963-1965年育成)三个优质米已占到稻作总面积的37.1%,近年来较抗倒伏而高产或食味特好的新一代优质米品种又告育成,如上育397、道北52、秋田31、北陆122、西海186、东北143、上育418、空育150等,日本为了进一步充分利用稻田和降低生产成本,还开展了短生育期品种和直播优质高产品种的选育。

黑龙江省从80年代初也开始注意优质米品种的选育工作, 也先后育成了一批优质米品种,在全省范围内,1985年开展了优质米评选, 共评出了合江19号和松粳2号两个优质米品种,1994年进行了第二次评选,共选出牡丹
江19号、五稻3号、滕系140三个品种和龙选948(龙粳8号)、垦鉴90-31(空育131)、上育397、雪光计7个品种(系),为本省开展优质高效农业奠定了基础。

黑龙江省的优质米育种近20年来已取得了瞩目的进展, 育成了一批各有特色的优质米品种,但是,从总体看,首先高产优质品种不多,优质米的生产无论从质量或数量上都还未能满足人民生活水平日益提高的需要, 1999年全省水稻种植面积175.6万hm2,食味较好,人们喜爱的优质品种仅占26.8%,为47.1万hm2。

其次,从10项米质指标看,稻米的垩白、胶稠度和整精米率等问题较大,在黑龙江问题比较突出的是垩白和胶稠度。

因此, 本省应大力选育外观优良、整精米率高、食味佳的优质高效品种。

再次,优质米选育难度大, 对优质与抗病高产的结合难度更大,从优质米育种表面看,好像只有一个性状实际上优质米的性状包括糙米率、精米率、整精米率、垩白米率、垩白大小, 透明度、胶稠度、糊化温度、直链淀粉含量、蛋白质含量及食味等11个性状,每个性状之间又有关联、相互制约,因此，优质性状的选育远比高产抗病育种难上十几倍。

优质多抗丰产种质资源的进一步创新和利用,仍然是优质米育种能否取得重大突破的物质基础,与此同时,加强对品质性状遗传规律的研究,改进育种方法,探索新的育种途径,建立行之有效、简捷可靠的品质评价系统,必将促进优质米育种更富有成效。

此外,为满足不同地区、不同层次、不同用途的需要,应大力开展优质特种稻的栽培、加工、贮藏和开发的研究,不断扩大优质米、特种米、专用米的种植面积和应用范围,满足日益增长的需要,这无疑会促进我省水稻优质米育种提高到一个崭新的水平。

(四)市场需求分析
优质稻米市场与人民群众生活水平息息相关，1985—2003年我国农民人均收入从398元增长到2622元，城镇人均收入由739元增长到8472元，90年代以来，城乡消费者对大米质量的需求越来越高，一是品质要改良，营养要丰富，口味要好；二是抗拒使用食品添加剂、防腐剂、抗氧化剂、人工合成色素；三是对农药残留污染、重金属污染，细菌越标的恐惧；四是对商品外表包装的刻意要求，因此，对优质稻米特别是对绿色大米的要求愈来愈强烈。

据对北京与上海市民调查，要求食用优质大米的食品占80%左右，据1999年调查，北京市每年从外地调入大米100万t，上海市110—130万t，河北1.5万t。

另外，加入WTO以后，日本和韩国开放大米市场，也增加了大米出口的机会，由此可见，黑龙江省现在185万hm2水田，可生产1200万t稻谷，可加工出840万t大米，除去农民自食和用种及本省用外，还有400—500万t大米可以销往外省和国外。

北方稻区现有5亿人口，平均每人每年可消费75kg稻谷（核大米50 kg），则每年需要3750万t，而北方稻区每年生产稻谷只有2500万t左右，还有1250万t的缺口，在北方14省中有商品量的只有黑龙江和吉林，所以，开展优质超级稻品种选育，发展优质米生产市场前景广阔。

三、课题的基础条件：与课题相关的前期工作情况，现有技术基础和工作基础，包括前期所取得的成果或技术（工艺）情况，国内外在该技术领域的专利情况，相关领域的试验及示范基地建设情况，研究开发队伍和产学研结合等情况
寒地水稻旱育稀植三化栽培技术作为寒地水稻优质高产的原则和核心，已在全黑龙江省确立，寒地水稻优质米栽培技术也在大面积广泛推广；钵苗摆栽技术、侧深施肥技术作为优质、高产、低成本技。