陳 書 強

(黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院水稻研究所/農(nóng)業(yè)部寒地粳稻冷害科學觀測實驗站，黑龍江 佳木斯 154026)

黑龍江省是我國水稻的重要生產(chǎn)和商品糧基地，2015年種植面積超過430 萬hm2，稻谷總產(chǎn)達到2 900多萬t，商品率超過70%，在我國的糧食供給和糧食儲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)省水電費用300元左右。因此對水稻節(jié)水高產(chǎn)栽培技術(shù)的研究日益受到重視。前人對節(jié)水栽培進行了深入的研究，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大的問題，取得了一定的節(jié)水、增產(chǎn)效果。其中適合寒地特點的水稻控制灌溉技術(shù)[4]，提出了黑龍江省10個灌溉分區(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價格的下調(diào)，生產(chǎn)資料價格的上漲，人工費用的增加，種植成本不斷上漲，經(jīng)濟效益大幅下滑。農(nóng)民為了節(jié)約成本，開始嘗試進行直播栽培，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、營養(yǎng)生長期短、除草難、易倒伏等特點，生產(chǎn)上技術(shù)水平要求較高，農(nóng)戶種植水平差此不齊，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，種植風險較大。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)水栽培模式對水稻產(chǎn)量、生育動態(tài)和倒伏性狀的影響進行了分析，以及對四種節(jié)水栽培模式的種植效益與風險進行了評價，為黑龍江省當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 試驗材料

試驗于2017和2018年在黑龍江省農(nóng)科院水稻研究所試驗區(qū)內(nèi)進行。試驗品種采用龍粳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 ℃活動積溫2 150 ℃左右。

1.2 試驗設(shè)計

不同節(jié)水栽培模式設(shè)置為插秧、水直播、旱直播水管理(簡稱旱種水管)和旱直播旱管理(簡稱旱種旱管)4種種植方式，依據(jù)各自的水分灌溉特點進行水稻生長的水分管理，記錄用水總量。每個處理種植約150 m2，重復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?shù)刈罡弋a(chǎn)量經(jīng)驗進行。除不同灌水處理外，其他施肥、植保管理同大田生產(chǎn)。

1.3 測定項目與方法

(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)莖蘗動態(tài)：從插后或出苗開始，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)，每個處理3個重復，每重復調(diào)查1點，每點連續(xù)5穴定位。旱直播每點查50 cm行長。

(3)抗倒伏性狀及其相關(guān)性狀的測定：抽穗后20 d，每個處理取樣20株，選取代表性單莖，測定單莖稈株高、倒2節(jié)間基部至穗頂?shù)母叨燃磅r重、穗長及穗重、倒2節(jié)間粗度(帶葉鞘)、長度、莖壁厚度及帶葉鞘時莖稈的抗折力。上述測定項目完成后，用烘干法測定倒2節(jié)間莖稈及葉鞘干重、穗干重。3次重復。按SEKO[12]的方法計算各品種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：每個處理3個重復，每個重復插秧栽培取 10 叢進行考種，直播栽培取 1 m 行長進行考種。計算每穴平均有效穗數(shù)，按平均有效穗數(shù)為標準取 3穴。將3穴分別稱穗干重和谷草干重后，計算經(jīng)濟系數(shù)。將3穴的穗混放，從中取出大小一致中等穗10個，測定其每穗長、實粒數(shù)、秕粒數(shù)和空粒數(shù)等性狀。

(5)成熟期測產(chǎn)：每個處理3個重復，每個重復割2個10 m2，自然晾干脫谷，稱重，曬干換算成標準含水量后計算產(chǎn)量，并從測產(chǎn)的樣本中取樣，測定千粒重。

1.4 參數(shù)計算

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，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，插秧種植的實測產(chǎn)量達到8 550.0 kg/hm2，水直播的實測產(chǎn)量為8 146.0 kg/hm2，旱種水管的為8 064.2 kg/hm2，旱種旱管的實測產(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)水栽培方式生育動態(tài)變化特征

由圖2看出，不同節(jié)水栽培方式對葉齡發(fā)育進程影響較大，插秧種植的葉齡發(fā)育一直較快，整個生育期內(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號插秧，插秧時葉齡為3.1，5月25號達到4.4葉齡，在7月7號劍葉開始抽出，齊穗日期為7月19日；而水直播播種日期為5月12號，5月25號剛達到1.2葉齡，7月12號劍葉開始抽出，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，5月25號達到2.3葉齡，7月14號劍葉開始抽出，齊穗日期為7月27日?？梢?，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號插秧后，每平方米苗數(shù)緩慢增長，在6月2號達到125.3 株/m2，7月7號達到最高值723.5 株/m2，而后每平方米苗數(shù)緩慢下降，在7月28號穩(wěn)定維持在603.6 株/m2。水直播播種日期為5月12號，5月23號開始見苗，旱種旱管和旱種水管的播種日期為4月29號，5月20號開始見苗。3種直播處理田間苗數(shù)都是從6月16至7月7號這段時間急劇增加，7月7號達到最高值，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，穗長和穗頸節(jié)間長度變化不大，倒3節(jié)間長度、倒2節(jié)間長度和倒1節(jié)間長度縮短。旱種旱管的倒3節(jié)間長度、倒2節(jié)間長度和倒1節(jié)間長度縮短更加顯著。

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)水栽培方式對株高性狀的影響 cm

表4 不同節(jié)水栽培方式對倒伏指數(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致的(表5)。

表5 不同節(jié)水栽培方式對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險分析

以插秧為對照，旱種水管的節(jié)水率達到25.4%，節(jié)約水費306.0 元/hm2，旱種旱管的節(jié)水率達到63.9%，每公頃節(jié)約水費771.0元(表6)。又由表7可知，插秧種植在育苗環(huán)節(jié)各項費用加起來約達到1 185 元/hm2(不含用種費用)，3種直播栽培在種植中就節(jié)省了這部分費用(表7)。從產(chǎn)量效益計算(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，達到高峰苗日期推后7～10 d。另外草害鼠害相對較重，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，種植直播水稻相對風險較大。

3 討 論

表7 插秧育苗每公頃成本統(tǒng)計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。但同時黑龍江又是全國糧食壓倉石，必須保障國家糧食安全，這又要求糧食產(chǎn)量必須穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)。本試驗中，從節(jié)水效果來看，旱種旱管最節(jié)水，節(jié)水率達到63.9%，其次是旱種水管，節(jié)水率達到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)量來看，插秧種植的產(chǎn)量最高，達到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。從生育進程來看，插秧育苗栽培葉齡發(fā)育一直較快，整個生育期內(nèi)葉齡比其他3種直播栽培高1片葉，導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，生長較慢，易受低溫影響。插秧栽培分蘗過程平緩，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號至7月7號這段溫度較高的時間。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。

從綜合效益來看，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，抽穗時間晚，成熟期短，產(chǎn)量穩(wěn)定性差，種植風險相對較大。從糧食生產(chǎn)安全角度考慮，當前應(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hm2，若每公頃減產(chǎn)750 kg，總產(chǎn)減少35 億kg水稻，相當于遼寧省水稻總產(chǎn)的一半還多，可見黑龍江省水稻產(chǎn)量的穩(wěn)定性對保障全國“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，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，在需要水分時及時灌水，保證出全苗。并且要求種植者具備較高生產(chǎn)水平，各個環(huán)節(jié)精細管理，才能爭取高產(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險等方面因素，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)水效果來看，它能比插秧栽培節(jié)水率達到25.4%，種植產(chǎn)量可達到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，從種植風險角度來說相對較大。