陳 書(shū) 強(qiáng)

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所/農(nóng)業(yè)部寒地粳稻冷害科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站，黑龍江 佳木斯 154026)

黑龍江省是我國(guó)水稻的重要生產(chǎn)和商品糧基地，2015年種植面積超過(guò)430 萬(wàn)hm2，稻谷總產(chǎn)達(dá)到2 900多萬(wàn)t，商品率超過(guò)70%，在我國(guó)的糧食供給和糧食儲(chǔ)備方面占有非常重要的地位。近幾年隨著水稻種植面積的不斷擴(kuò)大，需水量也逐年增加，灌溉水資源出現(xiàn)短缺。黑龍江省井灌水稻約占80%，由于灌溉工程老化、不配套、灌溉水利用效率較低。因此，減少水稻用水量和提高水稻水分利用效率有利于緩解水資源短缺及水資源污染的問(wèn)題。水稻傳統(tǒng)栽培灌溉用水量約為10 000～15 000 m3/hm2，若采用節(jié)水灌溉技術(shù)可將水量控制在6 000～9 000 m3/hm2，每公頃可節(jié)水6 000 m3左右，節(jié)省水電費(fèi)用300元左右。因此對(duì)水稻節(jié)水高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究日益受到重視。前人對(duì)節(jié)水栽培進(jìn)行了深入的研究，水稻節(jié)水控制灌溉技術(shù)[1-4]，間歇灌溉技術(shù)[5]、濕潤(rùn)栽培技術(shù)[6]、和水稻覆膜節(jié)水栽培體系[7]，水稻膜下滴灌節(jié)水栽培技術(shù)[8]等這些種植體系均在不同程度上解決了水稻耗水量過(guò)大的問(wèn)題，取得了一定的節(jié)水、增產(chǎn)效果。其中適合寒地特點(diǎn)的水稻控制灌溉技術(shù)[4]，提出了黑龍江省10個(gè)灌溉分區(qū)的控制灌溉技術(shù)組合模式圖，在生產(chǎn)上推廣應(yīng)用面積較大。

黑龍江省近年隨著稻谷保護(hù)價(jià)格的下調(diào)，生產(chǎn)資料價(jià)格的上漲，人工費(fèi)用的增加，種植成本不斷上漲，經(jīng)濟(jì)效益大幅下滑。農(nóng)民為了節(jié)約成本，開(kāi)始嘗試進(jìn)行直播栽培，黑龍江省近3年內(nèi)直播面積不斷增加。直播不但可以省去育苗環(huán)節(jié)費(fèi)用，而且旱直播可以大幅節(jié)水，是一種節(jié)水潛力最大的栽培模式。但是由于黑龍江省屬寒地稻作早熟區(qū)，生育期短，極易受低溫冷害的影響[9-11]。直播由于出苗晚、保苗差、營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期短、除草難、易倒伏等特點(diǎn)，生產(chǎn)上技術(shù)水平要求較高，農(nóng)戶(hù)種植水平差此不齊，受氣象條件影響大等原因，致使最終產(chǎn)量不高、米質(zhì)較差，種植風(fēng)險(xiǎn)較大。本研究從插秧、水直播、旱直播水管理和旱直播旱管理四種不同節(jié)水栽培模式對(duì)水稻產(chǎn)量、生育動(dòng)態(tài)和倒伏性狀的影響進(jìn)行了分析，以及對(duì)四種節(jié)水栽培模式的種植效益與風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，為黑龍江省當(dāng)前選擇適合的水稻高效優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)栽培與種植方式提供一定的理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)于2017和2018年在黑龍江省農(nóng)科院水稻研究所試驗(yàn)區(qū)內(nèi)進(jìn)行。試驗(yàn)品種采用龍粳47，主莖10片葉品種，在適應(yīng)區(qū)出苗至成熟生育日數(shù)123 d左右，需≥10 ℃活動(dòng)積溫2 150 ℃左右。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

不同節(jié)水栽培模式設(shè)置為插秧、水直播、旱直播水管理(簡(jiǎn)稱(chēng)旱種水管)和旱直播旱管理(簡(jiǎn)稱(chēng)旱種旱管)4種種植方式，依據(jù)各自的水分灌溉特點(diǎn)進(jìn)行水稻生長(zhǎng)的水分管理，記錄用水總量。每個(gè)處理種植約150 m2，重復(fù)3次。

插秧處理于4月18日播種，5月18日移栽，插秧規(guī)格行株距為30 cm×13.3 cm，每穴基本苗為4～5 苗。水直播采用穴播方式，5月13號(hào)播種，播種量80 kg/hm2，行株距25 cm×10 cm，每穴8～12粒。旱直播采用條播方式，5月1號(hào)播種，播種量125 kg/hm2，行距為30 cm。每種種植方式和播量依據(jù)當(dāng)?shù)刈罡弋a(chǎn)量經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行。除不同灌水處理外，其他施肥、植保管理同大田生產(chǎn)。

1.3 測(cè)定項(xiàng)目與方法

(1)結(jié)合葉齡記載生育期：播種期、移栽期、始穗期、齊穗期、成熟期。

(2)莖蘗動(dòng)態(tài)：從插后或出苗開(kāi)始，先查出基本苗數(shù)，至齊穗期后10 d，每7 d調(diào)查一次莖蘗數(shù)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每重復(fù)調(diào)查1點(diǎn)，每點(diǎn)連續(xù)5穴定位。旱直播每點(diǎn)查50 cm行長(zhǎng)。

(3)抗倒伏性狀及其相關(guān)性狀的測(cè)定：抽穗后20 d，每個(gè)處理取樣20株，選取代表性單莖，測(cè)定單莖稈株高、倒2節(jié)間基部至穗頂?shù)母叨燃磅r重、穗長(zhǎng)及穗重、倒2節(jié)間粗度(帶葉鞘)、長(zhǎng)度、莖壁厚度及帶葉鞘時(shí)莖稈的抗折力。上述測(cè)定項(xiàng)目完成后，用烘干法測(cè)定倒2節(jié)間莖稈及葉鞘干重、穗干重。3次重復(fù)。按SEKO[12]的方法計(jì)算各品種N3的彎曲力矩和倒伏指數(shù)。彎曲力矩=節(jié)間基部至穗頂長(zhǎng)度(cm)×該節(jié)間基部至穗頂鮮重(g)；倒伏指數(shù)=彎曲力矩/抗折力×100。

(4)理論產(chǎn)量考查：每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)插秧栽培取 10 叢進(jìn)行考種，直播栽培取 1 m 行長(zhǎng)進(jìn)行考種。計(jì)算每穴平均有效穗數(shù)，按平均有效穗數(shù)為標(biāo)準(zhǔn)取 3穴。將3穴分別稱(chēng)穗干重和谷草干重后，計(jì)算經(jīng)濟(jì)系數(shù)。將3穴的穗混放，從中取出大小一致中等穗10個(gè)，測(cè)定其每穗長(zhǎng)、實(shí)粒數(shù)、秕粒數(shù)和空粒數(shù)等性狀。

(5)成熟期測(cè)產(chǎn)：每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)，每個(gè)重復(fù)割2個(gè)10 m2，自然晾干脫谷，稱(chēng)重，曬干換算成標(biāo)準(zhǔn)含水量后計(jì)算產(chǎn)量，并從測(cè)產(chǎn)的樣本中取樣，測(cè)定千粒重。

1.4 參數(shù)計(jì)算

群體最高莖數(shù)：將調(diào)查所得的每平方米最高莖數(shù)定義為該群體最高莖數(shù)；

群體最高分蘗數(shù)：將群體每平方米最高莖數(shù)與每平方米基本苗數(shù)的差定義為群體最高分蘗數(shù)；

群體分蘗穗數(shù)：將每平方米收獲穗數(shù)與每平方米基本苗數(shù)的差定義為群體分蘗穗數(shù)；

分蘗穗比例：分蘗穗數(shù)占收獲穗數(shù)之百分比定義為分蘗穗比率；

有效分蘗率：分蘗穗數(shù)占最高分蘗數(shù)之百分比定義為有效分蘗率；

成穗率：收獲穗數(shù)占最高莖數(shù)之百分比定義為成穗率。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用Microsoft Office Excel2003，dps7.05和spss11.5軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理及差異性分析，顯著水平為P<0.05。由于2017和2018年結(jié)果較為一致，以2018年數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。

2 結(jié)果分析

2.1 不同節(jié)水栽培方式的灌水總量

整個(gè)生育期內(nèi)插秧種植的灌水總量為6 703.4 m3/hm2，水直播為6 983.5 m3/hm2，旱種水管為5 002.5 m3/hm2，旱種旱管為2 421.2 m3/hm2(圖1)。插秧種植與水直播差異不顯著，它們與旱種水管和旱種旱管的差異都達(dá)到了顯著水平。旱種水管比插秧栽培節(jié)省水量1 700.9 m3/hm2，旱種旱管比插秧栽培節(jié)省水量4 282.1 m3/hm2。水直播比插秧栽培灌水量略多一點(diǎn)，主要原因是由于立針期必須排水曬田促使扎根后再多灌一次水所致。旱種旱管模式節(jié)省水量要比旱種水管模式多，但是水稻產(chǎn)量相應(yīng)有所下降。

圖1 不同節(jié)水栽培方式的灌水總量Fig.1 Total irrigation quantity under different water-saving cultivation methods

2.2 不同節(jié)水栽培方式的產(chǎn)量及其構(gòu)成因素比較

由表1可知，插秧種植的實(shí)測(cè)產(chǎn)量達(dá)到8 550.0 kg/hm2，水直播的實(shí)測(cè)產(chǎn)量為8 146.0 kg/hm2，旱種水管的為8 064.2 kg/hm2，旱種旱管的實(shí)測(cè)產(chǎn)量為7 180.0 kg/hm2，插秧的產(chǎn)量顯著高于其他3種種植方式，水直播與旱種水管的產(chǎn)量較接近，都顯著高于旱種旱管栽培。產(chǎn)量構(gòu)成因素間相比明顯看出，雖然插秧種植的每平方米穗數(shù)明顯少于水直播、旱種水管和旱種旱管3種處理，但是每穗穎花數(shù)、實(shí)粒數(shù)顯著多于它們，這是插秧種植獲得高產(chǎn)的主要原因。幾種直播處理中水直播的千粒重最低，旱種旱管處理的受精穎花率是最高的。

表1 不同節(jié)水栽培方式對(duì)產(chǎn)量及其構(gòu)成因素的影響Tab.1 Effects of different water-saving cultivation methods on yield and its constituent factors

2.3 不同節(jié)水栽培方式生育動(dòng)態(tài)變化特征

由圖2看出，不同節(jié)水栽培方式對(duì)葉齡發(fā)育進(jìn)程影響較大，插秧種植的葉齡發(fā)育一直較快，整個(gè)生育期內(nèi)葉齡數(shù)都高于水直播、旱種水管和旱種旱管3種處理。插秧栽培于5月18號(hào)插秧，插秧時(shí)葉齡為3.1，5月25號(hào)達(dá)到4.4葉齡，在7月7號(hào)劍葉開(kāi)始抽出，齊穗日期為7月19日；而水直播播種日期為5月12號(hào)，5月25號(hào)剛達(dá)到1.2葉齡，7月12號(hào)劍葉開(kāi)始抽出，齊穗日期為7月29日；旱種旱管和旱種水管播種日期為4月29號(hào)，5月25號(hào)達(dá)到2.3葉齡，7月14號(hào)劍葉開(kāi)始抽出，齊穗日期為7月27日。可見(jiàn)，旱直播播種后大約20 d才能出苗，水直播播種后10 d左右出苗，旱直播出苗較晚，易受低溫影響。旱直播和水直播比插秧栽培晚8～10 d齊穗。

圖2 不同節(jié)水栽培方式對(duì)葉齡的影響Fig.2 Effects of different water-saving cultivation methods on leaf age

由圖3看出，插秧栽培于5月18號(hào)插秧后，每平方米苗數(shù)緩慢增長(zhǎng)，在6月2號(hào)達(dá)到125.3 株/m2，7月7號(hào)達(dá)到最高值723.5 株/m2，而后每平方米苗數(shù)緩慢下降，在7月28號(hào)穩(wěn)定維持在603.6 株/m2。水直播播種日期為5月12號(hào)，5月23號(hào)開(kāi)始見(jiàn)苗，旱種旱管和旱種水管的播種日期為4月29號(hào)，5月20號(hào)開(kāi)始見(jiàn)苗。3種直播處理田間苗數(shù)都是從6月16至7月7號(hào)這段時(shí)間急劇增加，7月7號(hào)達(dá)到最高值，水直播897.3 株/m2、旱種旱管768.3 株/m2、旱種水管876.7 株/m2。到8月8號(hào)3種直播處理田間穗數(shù)基本穩(wěn)定，都顯著高于插秧栽培處理。

圖3 不同節(jié)水栽培方式對(duì)每平方米苗數(shù)的影響Fig.3 Effects of different water-saving cultivation methods on seedlings per square meter

2.4 不同節(jié)水栽培方式莖蘗利用情況比較

由表2可知，插秧栽培和旱種旱管的成穗率要顯著高于水直播和旱種水管的，插秧栽培的成穗率為83.4%，旱種旱管的為83.7%，而水直播的成穗率只有76.7%，旱種水管的僅為73.3%。水直播與插秧相比，最高莖數(shù)/穴、最高分蘗數(shù)/穴、分蘗穗數(shù)/穴都顯著增加，而分蘗穗比例和有效分蘗率顯著降低。兩種旱直播方式與插秧相比，最高莖數(shù)/穴顯著增加，最高分蘗數(shù)/穴、分蘗穗數(shù)/穴顯著減少，分蘗穗比例和有效分蘗率也顯著降低。

表2 不同節(jié)水栽培方式莖蘗利用情況比較Tab.2 Comparison of stem tiller utilization in different water-saving cultivation methods

2.5 不同節(jié)水栽培方式倒伏性狀比較

插秧栽培的株高最高達(dá)到了91.2 cm，其次是水直播和旱種水管的株高較高，在86 cm左右，旱種旱管的株高最矮為82.3 cm，差異顯著。水直播和旱種水管與插秧相比，穗長(zhǎng)和穗頸節(jié)間長(zhǎng)度變化不大，倒3節(jié)間長(zhǎng)度、倒2節(jié)間長(zhǎng)度和倒1節(jié)間長(zhǎng)度縮短。旱種旱管的倒3節(jié)間長(zhǎng)度、倒2節(jié)間長(zhǎng)度和倒1節(jié)間長(zhǎng)度縮短更加顯著。

由表4可知，插秧栽培的倒伏指數(shù)為101.9 g.cm/g，水直播的109.4 g.cm/g，旱種水管的124.3 g.cm/g，旱種旱管的117.7 g.cm/g，4種栽培方式的倒伏指數(shù)差異顯著。其中旱種水管倒伏指數(shù)最大，其次旱種旱管、水直播和插秧，旱種水管和旱種旱管容易發(fā)生倒伏，水直播由于是穴播方式所以抗倒性較好。

表3 不同節(jié)水栽培方式對(duì)株高性狀的影響 cm

表4 不同節(jié)水栽培方式對(duì)倒伏指數(shù)的影響Tab.4 Effects of different water-saving cultivation methods on lodging index

旱種水管、旱種旱管和水直播3種直播方式容易發(fā)生倒伏，主要是直播種植降低了倒2節(jié)間莖粗，減少了倒2節(jié)間干重、節(jié)間橫切面積和莖壁干重，使莖稈物理性狀變差導(dǎo)致的(表5)。

表5 不同節(jié)水栽培方式對(duì)莖稈物理性狀的影響Tab.5 Effects of different water-saving cultivation methods on physical properties of stem

2.6 不同節(jié)水栽培方式的效益和風(fēng)險(xiǎn)分析

以插秧為對(duì)照，旱種水管的節(jié)水率達(dá)到25.4%，節(jié)約水費(fèi)306.0 元/hm2，旱種旱管的節(jié)水率達(dá)到63.9%，每公頃節(jié)約水費(fèi)771.0元(表6)。又由表7可知，插秧種植在育苗環(huán)節(jié)各項(xiàng)費(fèi)用加起來(lái)約達(dá)到1 185 元/hm2(不含用種費(fèi)用)，3種直播栽培在種植中就節(jié)省了這部分費(fèi)用(表7)。從產(chǎn)量效益計(jì)算(表8)，水直播比插秧每公頃減少404.0 kg/hm2，減少效益1 050.4 元；旱種水管比插秧每公頃減少485.8 kg/hm2，減少效益1 263.1 元；旱種旱管比插秧每公頃減少1 370.0 kg/hm2，減少效益3 562.0 元。各項(xiàng)栽培技術(shù)綜合產(chǎn)量效益、節(jié)水效益、節(jié)約育苗成本來(lái)看，水直播比插秧凈掙83.6元/hm2，旱種水管比插秧凈掙227.9元/hm2，旱種旱管比插秧凈虧1 606.0元/ hm2(此效益分析只限于文中試驗(yàn)所得產(chǎn)量)。

表6 不同節(jié)水栽培方式的節(jié)水率及節(jié)水效益Tab.6 Water saving rate and water saving benefits of different water-saving cultivation methods

由前面分析看出，旱直播播種雖然日期較早，但抽穗日期比大棚旱育苗插秧栽培要晚8～10 d。主要是由于前期土壤墑情較差，天氣低溫干旱等原因，直播水稻出苗較慢，苗情不齊，達(dá)到高峰苗日期推后7～10 d。另外草害鼠害相對(duì)較重，易出現(xiàn)倒伏，生育期推后，抽穗延遲，成熟期短，遇到低溫灌漿質(zhì)量差，空秕率高，千粒重低，產(chǎn)量下降。所以直播水稻在產(chǎn)量穩(wěn)定性方面比大棚旱育苗插秧要差，種植直播水稻相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)較大。

3 討 論

表7 插秧育苗每公頃成本統(tǒng)計(jì)Tab.7 Costs Statistics of transplanting seedlings per hectare

表8 不同節(jié)水栽培方式的綜合效益計(jì)算Tab.8 Calculation of comprehensive benefits of different water-saving cultivation methods

黑龍江水稻種植面積大，灌溉用水量多，為了可持續(xù)性發(fā)展水稻產(chǎn)業(yè)，種稻必須應(yīng)用節(jié)水栽培方式或模式。但同時(shí)黑龍江又是全國(guó)糧食壓倉(cāng)石，必須保障國(guó)家糧食安全，這又要求糧食產(chǎn)量必須穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。本試驗(yàn)中，從節(jié)水效果來(lái)看，旱種旱管最節(jié)水，節(jié)水率達(dá)到63.9%，其次是旱種水管，節(jié)水率達(dá)到25.4%，水直播與插秧栽培用水量差不多。雖然旱種旱管模式節(jié)省水量最多，但是產(chǎn)量相應(yīng)有所下降。從獲得產(chǎn)量來(lái)看，插秧種植的產(chǎn)量最高，達(dá)到8 550.0 kg/hm2，其次為水直播和旱種水管的產(chǎn)量較高，分別為8 146.0和8 064.2 kg/hm2，旱種旱管的產(chǎn)量最低，只有7 180.0 kg/hm2。插秧種植的每穗穎花數(shù)、實(shí)粒數(shù)顯著多于水直播、旱種水管和旱種旱管的，這是插秧種植獲得高產(chǎn)的主要原因。從生育進(jìn)程來(lái)看，插秧育苗栽培葉齡發(fā)育一直較快，整個(gè)生育期內(nèi)葉齡比其他3種直播栽培高1片葉，導(dǎo)致旱直播和水直播比插秧栽培抽穗晚8～10 d。由于旱直播播種后大約20 d才能出苗，水直播播后10 d左右出苗，所以直播田前期田間苗數(shù)較少，生長(zhǎng)較慢，易受低溫影響。插秧栽培分蘗過(guò)程平緩，分蘗穗比例和有效分蘗率高，成穗率也高。直播田播種量大，主要靠主莖穗數(shù)較多增產(chǎn)，田間苗急劇增加期主要在6月16號(hào)至7月7號(hào)這段溫度較高的時(shí)間。與3種直播栽培方式比較，插秧栽培的抗倒性最好，最易倒伏的旱種水管模式，由于水直播是采用穴播方式，用種量少，密度稀，抗倒性較好。雖然插秧栽培的株高最高，但是由于其倒2節(jié)間莖稈粗，倒2節(jié)間干重、節(jié)間橫切面積和莖壁干重增加，莖稈物理性狀好致使抗倒性較強(qiáng)。

從綜合效益來(lái)看，包含產(chǎn)量效益、節(jié)水效益、節(jié)約育苗成本等方面，水直播比插秧凈掙83.6 元/hm2，旱種水管比插秧凈掙227.9 元/hm2，旱種旱管比插秧虧損1 606.0 元/hm2。但是由于直播種植易受低溫影響，出苗慢，保苗差，生育延遲，抽穗時(shí)間晚，成熟期短，產(chǎn)量穩(wěn)定性差，種植風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)較大。從糧食生產(chǎn)安全角度考慮，當(dāng)前應(yīng)立足大棚旱育苗插秧栽培，保障每年水稻產(chǎn)量穩(wěn)定或增產(chǎn)。黑龍江省現(xiàn)在水稻種植面積約466.67 萬(wàn)hm2，若每公頃減產(chǎn)750 kg，總產(chǎn)減少35 億kg水稻，相當(dāng)于遼寧省水稻總產(chǎn)的一半還多，可見(jiàn)黑龍江省水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定性對(duì)保障全國(guó)“口糧”安全至關(guān)重要。直播栽培可小面積試種，探索其種植技術(shù)和要點(diǎn)，待技術(shù)成熟后逐漸推廣。若要追求直播田穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)，最好選擇旱種水管或水直播模式，盡量不要采用旱種旱管模式，種植田地一定要配套相應(yīng)的灌溉設(shè)施，在需要水分時(shí)及時(shí)灌水，保證出全苗。并且要求種植者具備較高生產(chǎn)水平，各個(gè)環(huán)節(jié)精細(xì)管理，才能爭(zhēng)取高產(chǎn)和高效。

4 結(jié) 論

綜合節(jié)水效益、產(chǎn)量效益和種植成本與種植風(fēng)險(xiǎn)等方面因素，目前黑龍江較適宜推廣的節(jié)水栽培方式為旱種水管種植方式。從節(jié)水效果來(lái)看，它能比插秧栽培節(jié)水率達(dá)到25.4%，種植產(chǎn)量可達(dá)到8064.2 kg/hm2，雖然比插秧栽培低，但節(jié)省育苗成本1 185 元/hm2，綜合效益比插秧栽培高227.9 元/hm2，從種植風(fēng)險(xiǎn)角度來(lái)說(shuō)相對(duì)較大。