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节水抗旱稻旱种旱管模式探讨

节水抗旱稻旱种旱管模式探讨

水稻是我国最主要的粮食作物之一,长久以来水稻种植在保证我国粮食安全方面发挥了巨大作用。半个多世纪以来,水稻育种一直以提高单产作为主要目标,但自 20 世纪末以来,单产水平一直未有较大突破。目前,随着农村劳动力紧缺的矛盾出现,以及国民生活水平的提高,农民对产量的追求和国民对健康的要求均有所提高,从而对育种方向是产量还是质量提出疑问。同时对于种植模式是要精细化管理以追求高产,还是轻简化栽培、提高投入产出比以追求质量也需要认真思索分析。新的栽培类型、新的栽培方式、新的种田思维都需要进行重新审视。

1 节水抗旱稻旱种旱管相关概念

1.1 节水抗旱稻

节水抗旱稻是指既具有水稻的高产优质特性又具有旱稻的节水抗旱特性的一种新的水稻品种类型。它是在水稻科技进步的基础上,引进旱稻的节水抗旱特性而育成的新品种。在同等灌溉条件下,其产量、米质与传统水稻基本持平,但可节水 50% 以上;在望天田,其具有较好的抵抗干旱的能力(或基本具有旱稻品种的抗旱能力);在栽培上,简单易行,投入低,节能环保。应该注意的是,节水抗旱稻的节水抗旱特性是一个总的概念,至少包括 3 个方面的内涵,即抗旱性、节水能力和水分利用效率。

1.2 旱种旱管

1.2.1 旱种。旱种同样是在干旱状态下直接播种,也是旱直播的一种类型。它和直播的区别是播种较深,播种后不灌水,靠底墒发芽、扎根、出苗(底墒不足时要先灌底墒水后播种)。出苗后,经过一个旱长阶段再开始灌水。旱种的优点是节省灌溉用水,整地播种基本不用水,出苗后旱长阶段也不灌水,一般四至五叶期后才开始灌水;旱种入土深 3 cm 左右,有较高的出苗率和成苗率,根系发达,耐旱力强,抗倒伏力也较强;土壤通透性好,根系活力保持时间长,后期生长清秀,有利于灌浆结实。缺点是整地费工,对整地质量要求高,黏重土区整地难度更大,若整地质量差,则缺苗断垄严重,并会降低化学除草效果;稻田未经水耙则渗漏量大,不易建立水层;杂草繁多,除草难度大;旱长期间秧苗发育迟缓,生育期延长。水稻旱种技术有平播和套播 2 种方法。平播是在冬闲田或麦、油茬翻耕整地后再播种,这是当前水稻旱种的主要方法;套播是在前茬作物预留的空行上播种水稻。目前,生产上主要采用麦田套种水稻模式,小麦出穗前将水稻播种在小麦预先留下的行间,麦收后再灌一次水,争取逾 40 d的生长期,可提高水稻的产量。

1.2.2 旱管。旱管是指在不淹水的情况下,水稻基本依靠自然降雨和地下水满足正常生长需要而完成全生育期的一种栽培管理方式。需要注意的是大部分农户错误地认为旱种旱管即不需要对节水抗旱稻再进行灌溉也可正常收获,其实不然,节水抗旱稻不是旱稻,在栽培过程中如遇到极端干旱或者连续干旱的情况,仍然需要进行人工灌溉,以满足其正常生理需要,这也是确保稳产的一个重要环节。

2 节水抗旱稻旱种旱管的主要类型

2.1 麦茬旱直播稻

播种方式为小麦收割后,经翻耕,通过机器或人工将干稻种直接播入未经浸泡的干田内。这是目前旱种旱管最常见、播种面积最大的一种旱直播方式。主要出现在安徽江淮分水岭和沿淮水资源紧张地区。

2.2 玉改稻

指以前传统的玉米种植区域,因玉米市场行情低迷,加上栽培上费人工,在一些具备抗旱条件的地区改种节水抗旱稻的类型。主要出现在安徽淮河以北等传统玉米种植区。

2.3 棉改稻

指沿江等传统棉花种植区,受皮棉市场价格和劳动力不足等因素影响,改种水稻的一种类型。相比玉改稻区域,棉改稻区域因棉花种植时本身也需要进行抗旱,因而抗旱基础条件更具优势。目前,棉改稻在安徽、湖北、江西、湖南等省份的传统棉花种植区推广效果显著。

2.4 山坡稻

指一些丘陵和山地无法进行有效灌溉,传统种植一些果树的山坡区域在果树苗期林间进行节水抗旱稻种植的一种类型。目前,主要在江西、湖南、广西、福建等地进行推广种植。

2.5 芝改稻与豆改稻

传统种植芝麻、大豆的区域,受栽培管理、收购价格、人工等因素影响,改种节水抗旱稻的栽培方式。目前在安徽、江西、湖北、河南、湖南等地种植业结构调整中,芝改稻、豆改稻推广面积不断扩大,节水抗旱稻优势显著。

3 直播概念及发展历程

3.1 直播概念

直播指不进行育秧、移栽,直接将水稻种子播于大田的一种栽培方式。直播既可节省大量劳力,缓解劳力季节性紧张的矛盾,对实现水稻生产的轻简化、专业化、规模化也有着重要的意义,具有广阔的推广前景。目前有水直播、旱直播、免耕直播几种主要类型 。

3.1.1 水直播。指将浸种催芽后的稻种,通过机器或人工均匀播种于事先泡田、整平的田块内的一种播种方式。

3.1.2 旱直播。指将未经催芽泡种的干稻籽,通过机器或人工均匀播入未经泡田、整平的田块内,即直接采用干籽播种的一种方式。

3.1.3 免耕直播。上一季作物收获后未经任何翻耕犁耙的稻田,先使用灭生性除草剂灭除杂草和落粒谷幼苗、催枯稻桩,灌深水沤田,待水层自然落干、施基肥后,将已催芽露白的稻种直接播种到大田的一种栽培技术。

3.2 直播优势

直播具有以下几个方面的优势。一是省工省时,降低人力、财力成本。水稻直播免除了传统育秧移栽等环节,降低了生产作业成本。二是缩短生育期,利于高产、长生育期品种推广。直播水稻没有拔秧伤根和栽后返青过程,生育进程加快,生育期较移栽稻缩短 5~7 d 。三是提高水稻产量。直播水稻利于低节位分蘖,穗茎配置优化合理,主蘖穗整齐一致,成穗率高、穗数多,大面积生产可增产 5% 左右。四是可规模化生产。水稻直播省去了育秧、拔秧、运秧及移栽等生产环节,提高了生产效率和效益,利于水稻生产的规模化 [2-3] 。

3.3 发展历程

唐宋以前,直播是一种普遍现象,但有关直播的记载并不多。唐宋以后,水稻移栽已普及,直播反倒较少,但有关直播的记载增多,从这些记载中可以看出,水稻直播栽培在江淮及其以南的稻区一直都存在。黄河流域种稻不多,且多以旱稻为主,其所用的栽培方法和北方旱地作物栽培方法一致,即直播而非移栽。从现有的材料来看,明朝山东沿海地区的水稻栽培采用直播的方式。民国时期河北在保留原来的旱稻直播栽培的同时,出现了水稻直播。淮河流域是中国农业的水旱交错地带,唐宋以后,稻作得到了发展,直播稻占有相当的份量。淮河流域的直播稻以水稻为主,间或也有旱稻,甚至是介于水稻与旱稻之间的类型,即既非旱稻,又与纯粹的水稻不同。长江流域是水稻的主产区,自宋代以后便有直播稻的记载,除了在一些地势较高、水源缺乏的地方如上海崇明、四川潼川存在旱稻直播以外,本区的直播稻都以水稻为主。长江上游地区的直播稻则多为旱稻,种植者多为当地的少数民族。岭南地区的直播稻分布也比较普遍。

目前,农村劳动力大量外出务工,繁琐的育苗移栽方式已经不适应当前农村发展现状。直播形式大量被采用,配套栽培技术也在不断提高。但长期以来,农业主管部门对直播稻推广争议较大。一部分人认为,直播方式是栽培技术的倒退,不是一种正面积极的态度,是“懒汉稻”;直播稻因大量使用除草剂而对土壤污染较为严重;且直播整体产量较移栽低,影响国家粮食安全。但另一部分人认为,农民种植农作物也要追求效益,直播作为一种轻简栽培模式符合当前农村现状,可有效解决劳动力紧张的矛盾,具有一定的合理性;另外,国家鼓励土地流转,直播更适用于大规模机械化作业,投入产出比更高;水稻直播形式的大规模应用不是倒退,是新形势下农民种植模式的一大创新 。

4 节水抗旱稻旱直播的主要优势

旱直播稻发展既符合国家农业供给侧改革的大形势,也符合农村广大劳动人民的种植利益需求。我国每年农业用水量占全国用水总量的 70% 以上,而水稻用水量又占农业用水总量的 70% 以上。水稻灌溉用水总量高达 12 000 m 3 /hm 2 ,每生产 1 kg 稻谷需耗水 1~2 t ,已对我国未来经济全面可持续发展构成巨大威胁。水稻生产上迫切需要需水量较小、水资源有效利用率高的节水抗旱稻品种。

4.1 节水

相比于传统水稻,节水抗旱稻较传统水稻节水 50% 。2012 年“国家 863 项目”在谢华安院士为组长的带领下,在阜南进行测产验收,百亩连片种植节水抗旱稻新品种旱优 73 ,在基本依靠自然降雨,人工灌溉用水仅 1 200 m 3 /hm 2 的情况下,依然达到 9 288.15 kg/hm 2 的产量水平 。

4.2 节肥

节水抗旱稻在旱种旱管情况下,对氮素的高效利用尤其明显,全生育期施肥以基肥为主,一般基肥施用三元复合肥( 15-15-15 ) 400 kg/hm 2 ,在分蘖时追施尿素 150 kg/hm 2 即可满足全生育期肥料需求,较传统水稻节肥 30% 左右。

4.3 节药

旱种旱管栽培模式下,田间病虫害数较传统移栽管理模式下有大幅度降低,农药用量为传统栽培的 50% 左右。

4.4 省工

旱种旱管模式的出现,使得农户从繁重的体力劳动中解脱出来,传统 1 个农民移栽水稻 667 m 2 /d 已算高效。但旱种旱管的栽培模式,加上机器辅助,每天可播种 2.67~13.33 hm 2 ,大大节约了用工成本。

4.5 健康

砷进入食物链主要通过农作物吸收被污染的灌溉水资源,进而通过农作物产品转移到人体内富集。目前大量癌症、肿瘤等疾病与此类重金属污染的关系有待进一步研究。砷中毒在全世界范围都是重大公共卫生问题,在印度和孟加拉国尤其严重。在这些国家,砷化物存在于地下水中,在淹水稻田中被水稻吸收。英国洛桑研究所的赵方杰等人比较了淹水种植的水稻与旱作种植的水稻之间的砷水平,淹水种植水稻是南方国家最传统的耕作方法,而旱作种植水稻则指不将水稻根部浸于水中的做法。结果发现,同一个品种的水稻在淹水种植状态下稻秧和谷粒中的砷含量是旱作种植的 10~15 倍。在试验条件下,旱作种植的水稻中锌、铜、锰和镁等营养元素含量都比淹水种植要高,意味着旱作水稻可能更有营养。

5 旱种旱管对品种的基本要求

5.1 耐旱性

耐旱性指植物对干旱的适应和抵抗能力。首先要对品种进行必要的抗旱性鉴定,达到对应抗旱级别,方可进行大面积推广应用。目前按照《节水抗旱稻抗旱性鉴定技术规范》( NY/T 2863 — 2015 )鉴定品种的抗旱性级别。

5.2 避旱性

避旱性指作物在干旱的条件下减少失水或维持吸水从而保持高水势的能力,通俗理解为通过自身机体控制减少水分流失从而躲避干旱的能力。农业推广中,品种需具有较强的避旱能力,从而保证植株的正常生理代谢。

5.3 复原抗旱性

指作物在经过一段时期干旱后的恢复能力,主要是指植株耐干化、耐脱水的能力。针对目前灾害性天气频发、干旱持续时间较长的现象,要求品种必须具有很强的复原抗旱性,以保证正常供应水分时植株可以迅速恢复正常生长,从而确保收获。

5.4 生育期

目前采用旱种旱管栽培模式的区域以传统的稻麦轮作区为主,小麦收割后抢晴播种,以保证能够在安全齐穗期前安全齐穗。这就要求旱种旱管的水稻要选择生育期相对较短的品种,实现既能保证产量、安全收获,又不影响下一茬作物的正常播种。

6 旱直播品种现状

6.1 多乱杂

目前推广的旱种旱管品种以南方生育期较短的早晚稻为主,没有经过系统的抗旱性筛选,一旦遇到严重干旱天气,可能会造成大面积绝收;另外部分企业为扩大销量,盲目夸大抗旱性,误导农户,造成减产或绝收的情况时有发生。

6.2 品种老化,常规品种多

目前市面上在旱种旱管栽培方面推广面积较大的品种多是 20 世纪末和 21 世纪初审定的一些常规旱稻品种。这些品种的不足之处较为明显,表现为产量低、米质差、抗性差,已不适应当前农村的新形势。

6.3 研究抗旱机理的机构少,好品种更少

目前国内真正从事节水抗旱稻研究的专业机构不多,仅有上海市农业生物基因中心、安徽省农业科学院水稻研究所、中国农业大学等几家单位仍在坚持,尤其以上海市农业生物基因中心在杂交节水抗旱稻研究方面成果较为突出,品种在抗旱性、米质、产量上都处于国内领先。目前推广的品种有旱优 73 、沪优 2 号、旱优 3 号、旱优 113 号等,面积最大的品种旱优 73 在安徽、河南、江西、湖南、湖北等地受到当地种植户的喜爱。

7 节水抗旱稻旱种旱管配套栽培技术

7.1 种子处理

播种前尽量对种子进行必要的晒种和药剂处理,一般建议播前进行 2~4 h 的晒种处理,以增加种子亲水性。考虑到旱种模式下,地下害虫和地上鸟雀都会对种子造成一定的危害,为减少损失,建议用咪鲜胺杀菌防病,用鸟不食或其他药物拌种防鸟和地下害虫,具体用法用量依据具体药剂和含量而定。

7.2 整地

在上茬作物收获后,抢墒进行翻耕,要求田面尽量整平、土块尽量细碎,使保墒保肥能力更强,也更利于种子出苗。

7.3 播种

麦茬田建议 6 月 10 日前播种,以保证 9 月 10 日前能够安全齐穗,防止寒露风造成减产甚至绝收;空闲田建议在气温稳定后即 5 月 10 日至 6 月 10 日播种,以有效避开高温对米质产生的影响,实现既能获得高产,也可达到优质。一般人工撒播建议用种量控制在 30.0~37.5 kg/hm 2 之间;机播建议用种量控制在 30.00~34.75 kg/hm 2 之间;保证基本苗充足,为丰产打好基础。

7.4 除草

节水抗旱稻高产高效的关键环节就是除草,生产上一般按照“一封、二杀、三补”的原则。

一封:土壤封闭处理是基础,播后 1 d 内,使用复配型除草剂 40% 丁恶乳油 3 000 mL/hm 2 或二甲戊灵 1 500 mL/hm 2进行土壤封闭处理,喷药时一定要保证水量充足(建议不少于 750 kg/hm 2 ),喷雾一定要均匀,一定不能漏喷重喷,喷药时间最好在傍晚。二杀:茎叶处理要及时,在秧苗 2.5~3.0 叶时,杂草三叶期前用韩秋好 1 500 mL/hm 2 加氯氟吡氧乙酸750 g/hm 2 兑水 900 kg/hm 2 均匀喷雾,注意次数不超过 2 次。

三补:如发现少量恶性杂草在二杀环节未除掉,应及时进行补喷或辅以人工拔除,消除草害。

7.5 肥料管理

节水抗旱稻可对氮素进行高效利用,故在中后期要控制氮肥施用或不用。施足底肥,轻施分蘖肥,一般建议底肥施用三元复合肥( 15-15-15 ) 400 kg/hm 2 ,在分蘖时追施尿素 150 kg/hm 2 ,即可满足全生育期生理需求。后期可喷施磷肥、钾肥等微量元素肥料,增强水稻的抗性,提高产量和品质。

7.6 水分管理

节水抗旱稻全生育期不需要建立水层,只需保证土壤湿润即可保证整个生长期需求。几个关键时期注意保证水分:一是播期,如有条件,播后漫灌 1 次,确保一播全苗;二是分蘖时,保证土壤湿润,避免受旱,以增加有效分蘖,保证有效穗基数;三是孕穗扬花期,保证充足的水分,减少干旱高温对幼穗的伤害,提高灌浆结实率,确保丰产。

7.7 病虫害防治

旱种旱管种植模式下,田间病虫害较移栽或水直播都要轻,故根据各地植保部门的病虫测报情况进行对症防治即可。

8 结语

发展节水农业,推广节水抗旱稻,既可有效缓解水资源紧张的供需矛盾,又符合国家绿色、高效农业建设的基本要求。同时在一定程度上解决了目前农村因劳动力紧张而造成的抛荒、减产、增产不增收等问题,为调整种植业产业结构提供了新思路,符合农业供给侧改革的发展要求。各地可根据当地种植条件,进行不同栽培模式的探索,为农业生产发展开辟新途径。

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