基于栽培和株型育種提高水稻光合作用效率的實踐研究

光合作用是植物生理活動中的基本過程，通過吸收陽光能量和二氧化碳，植物能夠合成有機物質并釋放氧氣。光合作用不僅是植物生長發(fā)育的基礎，還直接影響作物的產(chǎn)量和品質，在現(xiàn)代農業(yè)中，通過優(yōu)化作物光合效率已經(jīng)成為提高產(chǎn)量、改善品質的重要途徑之一。水稻是世界上最重要的糧食作物之一，也是許多國家的主要糧食來源。通過科學的栽培管理和株型育種，能夠提升光合效率，有效提高水稻產(chǎn)量，為農業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展提供支持。

一、水稻光合作用影響因素分析

（一）光強

光強不足會限制水稻的光合作用速率，導致生長緩慢、產(chǎn)量下降；光強過高則可能引發(fā)光抑制現(xiàn)象，同樣對水稻的光合作用產(chǎn)生負面影響。在水稻栽培過程中，合理調控光強是提高光合效率的關鍵措施。傳統(tǒng)模式下，一般通過優(yōu)化種植密度和行株配置，有效改善稻田的光照條件，提高光能的利用效率。隨著技術的發(fā)展，各種現(xiàn)代科技手段如智能農業(yè)系統(tǒng)，可實時監(jiān)測和調控稻田的光照環(huán)境，為水稻提供最佳的光照條件，進一步提高光合效率。

（二）CO2濃度

植物通過氣孔吸收大氣中的CO2，并在葉綠體中進行光合作用，將其轉化為有機物。因此，提高稻田的CO2濃度、增加水稻的光合作用底物，可提高光合效率。一般情況下，優(yōu)化稻田的通風條件、合理管理稻田水分、增施有機肥料等措施，均有助于提高稻田的CO2濃度。隨著現(xiàn)代農業(yè)技術的進步，研究人員正在探索利用生物固碳技術如微生物菌劑，通過提高土壤中有機碳含量，間接提高稻田的CO2濃度，進一步促進水稻的光合作用。

（三）溫濕度

溫度對光合作用效率有明顯影響，適宜的溫度可激活光合作用相關酶的活性，促進光合作用的進行，在水稻栽培過程中，合理調控稻田的溫度環(huán)境是提高光合效率的關鍵措施之一。濕度同樣能對水稻的光合作用產(chǎn)生影響。過高的濕度會導致氣孔導度下降，影響水稻對CO2的吸收和光合作用的進行；過低的濕度則可能導致水稻葉片失水過多，引發(fā)葉片萎蔫，進一步降低光合效率。

一般情況下，通過優(yōu)化灌溉方式、合理調整水稻種植密度和行株配置、利用現(xiàn)代農業(yè)技術如智能農業(yè)系統(tǒng)等，均可對稻田的溫濕度實現(xiàn)精準調控，進一步提高光合效率。

（四）風速

風速對水稻的光合作用也有一定的影響。適度的風速能提高稻田的通風性，增加水稻葉片對CO2的吸收，從而提高光合效率。當風速過大時，會導致水稻葉片的氣孔關閉，減少CO2的供應，進而影響光合作用的進行。在水稻栽培過程中，需要合理調控稻田的風速，使其保持在適宜的范圍內，以最大程度地提高水稻的光合效率。

二、基于超高產(chǎn)栽培提升光合效率的策略

（一）優(yōu)化種植密度與行株配置

適當?shù)姆N植密度能保證葉片的分布更加均勻，應盡量減少植物之間的遮蔭，提高光能的利用。合理的行狀植物配置也能增強水稻冠層內的通風和光照暴露，幫助進行光合作用。

在水稻種植過程中，仔細考慮種植密度和行株配置是至關重要的，那么，什么樣的種植密度和行株配置算是合理的呢？這就需要進行深入的研究和分析。研究步驟如下：1.選擇實驗田：選取具有代表性的農田地塊，確保土壤、氣候等條件一致，以便能準確反映種植密度與行株配置對水稻產(chǎn)量的影響。2.設計實驗方案：設定不同的種植密度和行株配置組合，確保每組實驗條件相同，以便進行準確的對比分析。3.實施種植：按照實驗方案進行種植，確保每組實驗條件能夠得到嚴格執(zhí)行。4.數(shù)據(jù)收集：在水稻生長過程中，定期記錄各組的生長情況，包括株高、葉面積、產(chǎn)量等數(shù)據(jù)。5.數(shù)據(jù)分析：對收集到的數(shù)據(jù)進行整理和分析，比較不同種植密度和行株配置下的水稻生長情況。

本研究對1.5萬、2萬、2.5萬（株/畝）三種種植密度，20×20、20×15、20×12、25×15、30×15（行距×株距，厘米）五種行株配置的稻田進行了實驗種植，得到了各種種植模式下的平均株高、葉面積和產(chǎn)量數(shù)據(jù)，詳見表1。對收集到的數(shù)據(jù)進行比較分析發(fā)現(xiàn)，種植密度為2萬株/畝、行株配置為25×15厘米的情況下，水稻平均產(chǎn)量達到490公斤/畝，產(chǎn)量最高。其次是種植密度為2萬株/畝、行株配置為20×15厘米的地塊，產(chǎn)量為480公斤/畝。產(chǎn)量最低的是種植密度為2.5萬株/畝，行株配置為20×12厘米的地塊，產(chǎn)量為430公斤/畝。該數(shù)據(jù)清楚地表明，優(yōu)化種植密度和行株配置對提高水稻產(chǎn)量有積極作用。

（二）精準水肥與土壤管理

水和肥料管理是調節(jié)水稻作物生長的基本做法，通過實施精確的施肥和灌溉策略，水稻植株在整個生長階段能獲得充足的水分和營養(yǎng)物質供應，可以為有效地進行光合作用提供必要的物質基礎，從而有助于促進植物的整體健康和生產(chǎn)力。

另外，土壤管理對水稻產(chǎn)品也有重要影響。土壤中含有氮、磷、鉀和有機質等必需營養(yǎng)素，這些營養(yǎng)素的含量水平影響著水稻的生長發(fā)育?？紤]到肥料的利用率（氮肥為40%、磷肥為30%、鉀肥為50%），建議施肥方法如下：氮肥15公斤/畝、磷肥8公斤/畝、鉀肥18公斤/畝，然后根據(jù)水稻植株的生長階段（如分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期）、降雨等情況，確定最佳的施肥時間。

一般情況下，在耕作階段，要根據(jù)土壤質地（砂土、壤土、粘土）進行確定，沙質土壤通常需淺耕，壤土或粘土允許更深的耕作。施肥時，要在移栽前10天施肥，在分蘗階段再次施用，拔節(jié)階段第三次施用。灌溉時，要對土壤保水能力和灌溉效率進行分析再確定適當?shù)墓喔葧r間，通常安排在上午或晚上，可根據(jù)稻田和灌溉基礎設施的具體條件選擇水灌、噴灌或滴灌，以確保水均勻分配并滲透到作物的根系。

在水稻的生長過程中，要定期對土壤狀況進行評估，包括對土壤進行化學和生物分析，確定pH水平、有機質含量和微生物計數(shù)，以衡量土壤健康狀況。最后根據(jù)土壤測試結果和水稻生長要求進行調整和改進，比如，添加農用肥料和綠色肥料等有機肥料，以提高土壤中微生物水平，從而增強土壤肥力；施用石灰和石膏等土壤調節(jié)劑，以調節(jié)土壤pH、提高養(yǎng)分有效性。

（三）合理應用光合促進劑

光合促進劑是一類能夠提高植物光合作用效率的物質，不僅能促進水稻葉片中葉綠素的合成，提高葉片光能利用效率，還能提高葉片抗逆性，減少環(huán)境脅迫對光合作用的影響。

不過，應用光合促進劑時需進行科學的評估，以確保其對水稻生長和產(chǎn)量的正面效果。光合促進劑應在早上或晚上使用，確保水稻葉片的兩側能均勻地接觸到溶液，同時避免泄漏或徑流。使用后應保存詳細的記錄，包括使用日期、時間、濃度、劑量，以便于監(jiān)測和評估。另外，要根據(jù)產(chǎn)品說明書中的推薦應用頻率使用，一般建議每7-10天施用一次，共施用2-3次。

三、基于株型育種提升光合效率的策略

種子是農業(yè)的“芯片”，通過開展水稻株型育種能夠研發(fā)出更優(yōu)質的水稻植株，從而提高產(chǎn)量。進行株型育種研發(fā)前，要先深入研究水稻的理想株型特性，探索與該性狀相關的遺傳資源，從而為水稻株型育種奠定堅實的遺傳基礎。

理想的水稻植物類型通常表現(xiàn)出葉片直立、結構緊湊和抗倒伏等特征。直立葉片能夠促進水稻更好地在冠層內攔截光照，使之合理分布，從而提高光合效率；緊湊結構有助于最大限度地獲取可用的光資源，優(yōu)化生長和發(fā)育；抗倒伏性能夠確保植物保持直立，接受足夠的陽光，進一步支持最佳的光合作用。

接下來就需要利用分子生物學和基因工程的力量開展育種計劃，通過評估菌株的產(chǎn)量潛力、抗生物和非生物脅迫、籽粒品質和整體農藝性能等關鍵性狀，識別出具有高光效率和優(yōu)良綜合性狀的品種，進而創(chuàng)造出新的水稻品種，為實現(xiàn)超高產(chǎn)的栽培實踐提供優(yōu)秀的種質資源。

綜上，本文通過分析影響水稻光合作用的因素，提出了基于超高產(chǎn)栽培和株型育種提升光合效率的策略，為提高水稻產(chǎn)量提供了有益借鑒。

作者簡介：王韻婷（2003-），女，漢族，河南鄭州人，大學本科，研究方向為農藝與種業(yè)。