宋偉豐，潘亞清，翟喜海，李寶英，焦占力，李志勇，韋慶慧

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所，黑龍江哈爾濱150086）

水資源缺乏是制約全球農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的嚴(yán)重問題，近年來，全球氣候變暖日趨嚴(yán)重，水資源日漸匱乏，干旱災(zāi)害頻頻發(fā)生，并呈現(xiàn)出范圍廣、強度大等特點，嚴(yán)重威脅世界糧食安全［1-2］。水稻（Oryza sativa）是世界上最重要的禾谷類糧食作物之一，為全球近一半人口提供主要糧食來源［3］，控制著世界溫飽，可水資源短缺使水稻產(chǎn)量受到一定影響［4-5］。我國人口基數(shù)大，人口增長與糧食生產(chǎn)滯緩之間的矛盾越來越嚴(yán)重，如何提高水稻的節(jié)水抗旱性，減少用水量的同時提高糧食產(chǎn)量，成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)研究工作中急需解決的關(guān)鍵問題之一［6-7］。旱稻又稱抗旱節(jié)水稻，屬于變異型栽培稻，有著極強的抗旱能力，在節(jié)約70%～80%用水量的同時，可以得到與水稻相似的產(chǎn)量。旱稻在長期的生長演化發(fā)育進(jìn)程中，相比水稻種植具有較大的優(yōu)勢，且抗逆能力更強，選育優(yōu)良高產(chǎn)的旱稻品種對解決糧食危機具有重要的作用，并促進(jìn)旱稻推廣、種植、產(chǎn)量提高等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

1 旱稻

旱稻較水稻相比，形態(tài)結(jié)構(gòu)方面，根系組織發(fā)達(dá)，分布廣而深，能夠吸收到較深土層水分，其基部根毛密集分布，有利于及時向地上部分運輸水分，保持旱稻植株的正常生長生理需求。葉片相對少，但葉面積很大，表皮組織較厚且氣孔較少，可以在高溫高濕環(huán)境中降低植株的蒸騰作用，進(jìn)而保住植株體內(nèi)水分，避免水分快速流失。生理生化方面，旱稻的淀粉酶活性更強，可溶性蛋白質(zhì)含量、可溶性糖、葉綠素含量及脯氨酸含量都較高［2］，而電導(dǎo)率較低，且在水分脅迫下，水勢變化較小，耐旱性較強［8］。這些獨特的形態(tài)、生理生化特征使得旱稻在其生長各周期中所耗用的水量很小，有著極強的保水性。旱稻對干旱有更高的耐受力，需水量至多只有水稻的1/5，僅靠正常降雨和少量澆灌即可，并且種植不需要插秧，方便、省力［7，9］。

2 旱稻國內(nèi)外研究進(jìn)展

2.1 種植面積

全世界旱稻農(nóng)業(yè)種植的總面積約達(dá)到0.18 億公頃，旱稻的科學(xué)研究和生產(chǎn)開發(fā)被越來越重視。在美洲國家，旱稻種植面積約占稻作種植總面積的65%～75%；在西非國家，種植旱稻的總面積約占稻田耕作種植總面積75%以上。目前世界上旱稻的主要生產(chǎn)國包括印度、巴西、孟加拉、中國等，其中，印度種植旱稻耕地面積達(dá)到了0.1 億公頃，巴西種植旱稻耕地面積為559 萬公頃，中國種植旱稻面積為 20 萬公頃［10-11］。

2.2 種植產(chǎn)量

七千年前我國已經(jīng)開始栽培種植旱稻［12］，但當(dāng)時只作為雜糧種植，由于生產(chǎn)技術(shù)水平不高，旱稻產(chǎn)量低、品質(zhì)差。隨著世界和我國的旱作技術(shù)水平的提高，我國旱稻的種植栽培面積正在進(jìn)一步的擴大，主要種植在云貴、廣西等山區(qū)、半山區(qū)和部分省份的少雨干旱地區(qū)［8］。2000 年，我國首屆旱稻生產(chǎn)會議召開，建立了全國旱稻區(qū)域網(wǎng)絡(luò)，推動了我國旱稻品種的選育及推廣［13-14］。近二十多年，改良旱稻品種及產(chǎn)量成為目前我國現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科研的熱點，經(jīng)過各個科研單位的不斷努力，使用各種先進(jìn)現(xiàn)代育種及栽培技術(shù)，選育栽培出多批質(zhì)量優(yōu)良的新型旱稻新生代品種，如中國農(nóng)業(yè)大學(xué)已選育成功的旱稻 277、旱稻271、旱稻297、旱稻2、秦愛、旱稻9、旱稻502；華中農(nóng)業(yè)大學(xué)羅利軍團(tuán)隊選育出的“滬優(yōu)2號”、“旱優(yōu)73”；丹東農(nóng)科院選育成功的丹粳2號、丹粳5 號、丹粳8 號等，推動和促進(jìn)了我國旱稻生產(chǎn)技術(shù)的科學(xué)研究和應(yīng)用［14-15］。

2.3 染色體

Courtois 等［16］研究發(fā)現(xiàn)在染色體 1、5 和 9 上有 3個控制葉片卷曲的 QTL，在染色體 3、4 和 9 上有 4 個控制葉片卷曲的QTL。趙萍［17-18］研究發(fā)現(xiàn)旱稻氣孔的反應(yīng)速度和葉片的卷曲速度快，干旱條件下水分的散失速度慢，有利于維持組織水分平衡。許大全［19］發(fā)現(xiàn)旱稻受到干旱逆境時，水分不足引起氣孔關(guān)閉，從而降低光合速率。這與戴新賓等［20］研究發(fā)現(xiàn)水稻對水分不足最迅速的響應(yīng)就是氣孔對CO2傳導(dǎo)速度下降的觀點是一致的；也發(fā)現(xiàn)旱稻的碳酸酚酶活性與逆境的響應(yīng)程度，這種干旱逆境的適應(yīng)反應(yīng)是發(fā)生在葉光合功能的可逆衰退階段。

植物在干旱脅迫下細(xì)胞內(nèi)會產(chǎn)生大量的氧自由基，增加細(xì)胞膜通透性，損傷細(xì)胞膜系統(tǒng)。旱稻能夠啟動一系列小分子物質(zhì)的合成，保護(hù)自身免受氧自由基的攻擊［21］。臘紅桂［22］發(fā)現(xiàn)抗旱性是可遺傳的性狀，旱稻的抗旱性受多基因控制，相關(guān)基因的表達(dá)受干旱環(huán)境的誘導(dǎo)，使植株產(chǎn)生了一系列形態(tài)、生理生化等方面的變化。杜豐平［23］完成了3000 份水稻核心種質(zhì)測序，分析得到21個抗旱候選基因。

2.4 生長和產(chǎn)量的相關(guān)因素

溫度是影響作物生長發(fā)育和產(chǎn)量的主要因素，艾志勇等［24］研究發(fā)現(xiàn)，有效積溫的升高對于旱稻的提前播種至關(guān)重要，生長期溫度升高不明顯和日照時間不足不利于光合作用和作物產(chǎn)量。土壤溫度對于種子萌發(fā)影響較大，張坤等［25］研究發(fā)現(xiàn)，旱稻種子在低溫或者持續(xù)低溫條件下，降低芽期單株莖葉干重、株高和出圃率等指標(biāo)。

旱稻對光熱的吸收、生長、產(chǎn)量和品質(zhì)受播期時間的早晚影響。趙新勇等［26］通過不同播期試驗發(fā)現(xiàn)徐稻9 號和連粳7 號的產(chǎn)量隨播期推遲呈先上升后下降的變化趨勢。劉國濤［27］研究發(fā)現(xiàn)隨播期的向后推移，不同品種的稻米品質(zhì)變化趨勢一致，表現(xiàn)為外觀品質(zhì)變劣、直鏈淀粉含量下降、蛋白質(zhì)含量增加、峰值粘度、熱漿粘度、崩解值及最終粘度均呈現(xiàn)減小趨勢、糊化溫度不斷上升、消減值總體上呈現(xiàn)上升的趨勢。

3 旱稻栽培技術(shù)初探

3.1 選地整地

旱稻種植對于地形要求較低，可以種植在旱地、高坡和低洼地等不適合水稻生長的地方，中性或偏酸性土壤均可。不適于旱稻的地塊包括鹽堿地，不保肥、不保水的砂性地或貧瘠地，土壤過于黏重的地塊［7，28-29］。整地時，耙壓連續(xù)作業(yè)，以利于保墑，盡量保證土細(xì)、無土塊、無根茬［29］。

3.2 品種選擇及種子處理

現(xiàn)市面上旱稻品種較少，大部分還要選擇水稻品種，注意要選擇比當(dāng)?shù)厮酒贩N早10 d 左右、耐旱、耐低溫、發(fā)芽能力強、成苗率高的品種［29］?；蜻x用有資質(zhì)的供種企業(yè)通過精選并加工包衣的高質(zhì)量稻種。播前一定要嚴(yán)格精選種子，清除混雜其中的雜草種子，減少雜草來源的這是重要措施，可以有效降低雜草附帶危害程度［30］。為提高種子發(fā)芽率，播種前一周，需曬種兩天。播種前未包衣種子需用種衣劑拌種進(jìn)行包衣處理，目的是殺菌消毒，及有效防治蟲害、鼠害、鳥害、病菌等，可選用甲霜福美雙懸浮種衣劑等農(nóng)藥進(jìn)行包衣，包衣時及包衣后的種子需防止人畜誤食［29］。若無種衣劑，可采用多菌靈500倍液浸種24小時，或用1%～2%石灰水浸種48小時進(jìn)行消毒［31］。

3.3 播種

一般在日平均氣溫10～12℃時開始播種。播種方式包括條播、撒播或點播，其中條播易于管理，利于中耕除草，應(yīng)用較多［31］。播種行距一般為20～35 cm，播種量一般為6～10 kg/畝［31］，播種深度一般控制在2～3 cm，過深過淺均不利于播后出苗［29］。旱稻播種一定要保證均勻程度，播種后適當(dāng)?shù)逆?zhèn)壓。如遇雨季，土壤水分較為充足，在播種之后即可以覆土，厚度一般為3～4 cm，但具體的覆土厚度應(yīng)綜合考慮土壤的水質(zhì)、水分以及時節(jié)等因素［32］。

3.4 旱稻田間管理

3.4.1 施肥

旱稻對水分脅迫鈍感，對氮素增減敏感［33］，底肥可用水稻專用復(fù)合肥（氮磷鉀比例為24∶12∶14），旱稻長到三葉期到四葉期間施補肥，35 d后施穗肥，抽穗期到齊穗期時施用粒肥，結(jié)合旱稻生長情況酌情施肥。為防止增加土壤堿性，影響旱稻生長，追肥一般不采用堿性肥料，可以選擇速效有機肥或化肥硫酸銨［29］。天氣和土壤等條件決定追肥次數(shù)和時機，切忌一次追肥過度，造成燒苗、徒長或缺素癥狀［31］。

3.4.2 病蟲草害防治

旱稻常見病害主要有稻瘟病、紋枯病、稻曲病等。防治可注意以下幾點，播種前對種子進(jìn)行消毒及拌種，可有效祛除攜帶病原菌，有利于出好苗、出齊苗；加強栽培管理，前中期避免過量使用氮肥；發(fā)病初期及時采用藥劑防治，稻瘟病可選用富士一號、稻瘟凈等藥劑，紋枯病和稻曲病可在拔節(jié)至孕穗期或始穗期施用井岡霉素，可按100 g/畝的量進(jìn)行一次噴霧防治［31］。

旱稻常見蟲害主要有象鼻蟲、二化螟、稻縱卷葉螟等［31，34］。象鼻蟲一般在苗期危害嚴(yán)重，可以選用甲基乙硫磷乳油1500～2000 倍液噴霧，或采用40%水胺硫磷乳油 2000～4000 倍液 30～40 kg/畝噴霧［31］。二化螟可選用殺蟲單等藥劑進(jìn)行防治。稻縱卷葉螟和三化螟一般在黃、淮、長江以南地區(qū)較嚴(yán)重，可在7 月下旬至8 月上旬和8 月下旬至9 月上旬各進(jìn)行藥劑防治一次［31］。

雜草的有效防除是旱稻高產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。旱稻播種前，人工或機械操作，將田間雜草去除，有效減少雜草種子來源［30］。耕作時，一般主要采用化學(xué)除草，土壤封閉處理和苗后莖葉處理并重，再輔助人工除草策略。播種后，噴施一次化學(xué)除草劑進(jìn)行土壤封閉處理［31］，通常選擇噴施丁草胺與惡草酮混劑，可控制多種禾本科雜草、莎草和部分闊葉雜草。需注意，土壤封閉時機需慎重選擇，干旱條件下無法充分發(fā)揮藥效，必須在田間保持較高濕度條件下，或結(jié)合灌溉或雨后施用才能有效；為防止大雨或連續(xù)陰雨破壞藥膜，降低防效，應(yīng)避免在大雨前和積水田進(jìn)行土壤封閉處理［35］。出苗后噴施除草劑，稱之為苗后莖葉處理，根據(jù)雜草種類選擇適宜除草劑品種，依據(jù)雜草草齡確定用藥量。同時，需人工及時拔除漏網(wǎng)雜草及零星大草［35-36］。收獲后，及時翻耕曬地，促進(jìn)稻稈腐敗和減少第二年雜草發(fā)生率［30］。

3.4.3 灌溉

旱稻不是一點水都不要，而是比一般普通水稻節(jié)約用水40%～60%。旱稻播種結(jié)束后進(jìn)行一次澆水，務(wù)必澆透，以便種子吸收充足水分，提高發(fā)芽率。出苗后到三葉前可以少量或不澆水，促進(jìn)根的生長下扎，提高旱稻的抗旱能力［29］。旱稻四葉期，土壤保持濕潤的狀態(tài)，利于分蘗。旱稻的拔節(jié)孕穗期需保持土壤濕潤，甚至要有水層，促進(jìn)旱稻抽穗和孕出大穗。旱稻抽齊穗后至成熟，保持地面干濕交替即可［29，37］。

3.4.4 注意事項

第一，旱稻相對于水稻分蘗率低，要保證產(chǎn)量就需保證播種量。第二，除草要掌握好時機，特別是土壤封閉處理要及時。第三，旱稻灌溉要視雨水情況，若雨水少，可正常管理［29］。第四，及時收割，保證旱稻米質(zhì)和品相。

4 展望

水稻是世界上需水量較大的農(nóng)作物，因干旱氣候給水稻帶來的減產(chǎn)量已超過其他各種環(huán)境危害所造成的減產(chǎn)總量［38］。隨著全球經(jīng)濟的發(fā)展，傳統(tǒng)的水稻種植已經(jīng)無法滿足當(dāng)今社會和人類的需求［39］。現(xiàn)代旱稻的科學(xué)種植滿足了人口基數(shù)不斷增加對糧食儲備的需要。旱稻生長周期短，一定程度上減少了水的使用，肥、農(nóng)藥等資源的噴灑量也隨之減少，降低了對旱稻的污染程度，提高了品質(zhì)，也保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。我國旱稻種植面積不斷擴大，產(chǎn)量和出口量隨之增加，不僅滿足了我國基本的糧食需求，也為其他國家提供了充足的糧食資源［39］，更為人們的生活帶來了巨大的經(jīng)濟效益。在全球氣溫升高、極端天氣頻繁出現(xiàn)、水資源短缺的背景下，發(fā)展旱稻種植具有重要的戰(zhàn)略意義［40］。然而，有些地區(qū)土壤鹽堿含量、金屬離子含量過高，對旱稻的產(chǎn)量造成了不同程度的影響［7］。因此，提高旱稻抗鹽堿能力方面的研究是十分必要的，這將真正豐富農(nóng)作物種類，推動農(nóng)業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展。