程平 高歡 萬重山 趙考誠 程功 章紅 方江林 趙洪陽

摘要：節(jié)水抗旱稻是同時具有水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和旱稻節(jié)水抗旱特性的一種新型栽培稻類型。經(jīng)過多年的實踐探索，節(jié)水抗旱稻在普通水稻田、低洼易澇旱地、新墾山坡地和鹽堿地上推廣應用，具有節(jié)水減排、穩(wěn)產(chǎn)增效、增加糧食面積和產(chǎn)量的優(yōu)勢。從節(jié)水抗旱稻的理論研究和品種選育情況分析，提出了后續(xù)發(fā)展方向的建議，旨在為節(jié)水抗旱稻的產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供參考。

關鍵詞：節(jié)水抗旱稻；推廣；產(chǎn)業(yè)發(fā)展；討論

Discussion on Extension and Application of Water-Saving and

Drought-Resistant Rice and Its Industrial Development

CHENG Ping1，GAO Huan2，WAN Chongshan1，ZHAO Kaocheng3，CHENG Gong1，

ZHANG Hong1，F(xiàn)ANG Jianglin4，ZHAO Hongyang2

（1Anji County Water Conservancy Bureau，Anji 313301，Zhejiang；2Shanghai Agrobiological Gene Center，Shanghai 201106； 3Zhejiang Anji Agricultural Investment Hi-Tech Group Co.，Ltd.，Anji 313301，Zhejiang； 4Anji Liangshan Lvchuan

Ecological Agriculture Development Co.，Ltd.，Anji 313301，Zhejiang）

水稻是最重要的糧食作物之一，中國是全球最大的水稻生產(chǎn)國和消費國，稻米生產(chǎn)對保障國家糧食安全作出了重大貢獻。在城鎮(zhèn)化和人口老齡化的加速推進背景下，水稻生產(chǎn)中也面臨一些問題，首先我國耕地的中低產(chǎn)田占比達70%，中低產(chǎn)田的平均產(chǎn)量長期徘徊不前，其主要原因是灌溉用水短缺，高溫、干旱等極端氣候頻發(fā)[1]；其次水稻生產(chǎn)勞動強度大，種植成本高、生產(chǎn)效益較低，農(nóng)民種稻積極性不高；此外化肥、農(nóng)藥的過量使用以及長期淹水種植的習慣，造成農(nóng)田面源污染的同時也產(chǎn)生大量的甲烷等溫室氣體排放，這與國家綠色農(nóng)業(yè)發(fā)展方向不符。因此，如何提高水稻平均產(chǎn)量，特別是中低產(chǎn)田的產(chǎn)量，降低生產(chǎn)成本，減少農(nóng)業(yè)污染，是目前水稻綠色發(fā)展需要解決的主要問題[2]。

節(jié)水抗旱稻是同時具有水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和旱稻節(jié)水抗旱特性的一種新的栽培稻類型（NY/T 2862—

2015《節(jié)水抗旱稻 術語》）。2010年由羅利軍博士首次提出節(jié)水抗旱稻的理念[3]，并在學術期刊《Journal of Experimental Botany》上發(fā)表論文系統(tǒng)闡述了節(jié)水抗旱稻的背景、目標、培育策略與發(fā)展前景。其在有灌溉條件的高產(chǎn)稻田種植，產(chǎn)量和米質(zhì)與水稻相當，種植過程中可節(jié)水50%，大量減少了農(nóng)藥、化肥的施用量和碳排放；在水源灌溉條件得不到保障的中低產(chǎn)田種植，可直播旱管，調(diào)優(yōu)種植結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)穩(wěn)產(chǎn)增收；在一些新墾山坡地、鹽堿地種植，可增加糧食種植面積和產(chǎn)量，栽培上簡單易行，節(jié)能環(huán)保。近幾年在水稻種植方式由插秧轉(zhuǎn)變成直播的背景下，在土地集約化和高標準農(nóng)田建設的持續(xù)推進過程中，以市場需求為導向的科研單位對節(jié)水抗旱稻的理論研究越來越深入，長三角地區(qū)的農(nóng)業(yè)部門和種子企業(yè)積極推進節(jié)水抗旱稻的品種選育和推廣應用，進一步推動了節(jié)水抗旱稻的發(fā)展[4]。2023年3月在全國農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心的大力支持下，全國節(jié)水抗旱稻全產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新聯(lián)盟正式成立，聯(lián)盟聚焦節(jié)水抗旱稻“1522”目標實現(xiàn)，即新增水稻種植面積1億畝；增產(chǎn)500億kg；減少200億t水稻生產(chǎn)用水；減少200億kg二氧化碳當量的碳排放。持續(xù)不斷進行品種升級、栽培技術創(chuàng)新、生態(tài)價值實踐探索，開展品種示范展示宣傳，探索全產(chǎn)業(yè)價值的提升。

1 節(jié)水抗旱稻理論研究與品種選育

1.1 理論研究 在水稻種質(zhì)資源收集保存研究利用的基礎上，科研團隊對水稻節(jié)水抗旱特性從生理機制、基因挖掘、功能鑒定等方面進行了系統(tǒng)性研究?；诨蚪M和轉(zhuǎn)錄組測序、QTL定位、全基因組關聯(lián)分析及比較轉(zhuǎn)錄組學等技術方法，發(fā)掘和研究了OsRINGzf1、TAD1、Osppc4等多個抗旱、養(yǎng)分高效利用基因，解析了一系列重要抗旱基因作用機制[5]，并且建立了基于高密度SNP標記的高通量基因型檢測技術體系和多組學數(shù)據(jù)庫及生物信息分析平臺，利用多目標前景選擇和高效背景選擇實現(xiàn)節(jié)水抗旱稻的高效加值育種。在水稻、陸稻抗旱性進化的研究領域，研究團隊通過田間評價和比較水稻、陸稻地方品種的抗旱性差異，并利用高密度基因芯片分析水稻、陸稻的遺傳分化，揭示了水稻、陸稻遺傳分化是導致兩者間抗旱性差異的主要原因，提出陸稻受到“雙向選擇”且少量關鍵基因通過驅(qū)動基因共表達網(wǎng)絡促進陸稻旱作適應的機制成果?；诠?jié)水抗旱稻20多年來的理論研究成果，結(jié)合節(jié)水抗旱稻直播旱管模式大幅度降低稻田甲烷排放的研究，羅利軍團隊提出了水稻“藍色革命”的觀點，促進水稻生產(chǎn)向“資源節(jié)約、環(huán)境友好”的綠色可持續(xù)生產(chǎn)方式轉(zhuǎn)型[6]。

1.2 品種選育 我國稻作區(qū)生態(tài)類型豐富，節(jié)水抗旱稻的品種選育依據(jù)各地的生態(tài)類型和地理條件在全國范圍內(nèi)進行，選育的品種新組合包括秈型、粳型、常規(guī)、雜交4個類型。據(jù)國家水稻數(shù)據(jù)中心統(tǒng)計，目前通過國家或省市審認定的品種有54個，審定區(qū)域主要分布在上海、安徽等15個省市，品種系列主要分為旱優(yōu)、滬旱、滬優(yōu)、旱兩優(yōu)、申稻、節(jié)優(yōu)6個系列。節(jié)水抗旱稻的品種選育分3個階段：第1階段以抗旱性為選育方向，這個階段選育的品種包括滬旱15、滬旱3號、旱優(yōu)8號等，這些品種與當時主推水稻品種相比，提高了抗旱性級別；第2階段在節(jié)水抗旱的遺傳背景下，注重產(chǎn)量和米質(zhì)的協(xié)同，選育的代表品種有滬優(yōu)2號、旱優(yōu)73、早玉香粳等，這些品種與主推旱稻品種相比，在產(chǎn)量和米質(zhì)上有大幅度提升；第3階段是利用現(xiàn)代生物育種技術，進行綠色性狀多基因聚合，選育的品種有旱兩優(yōu)8200、滬旱1516、滬旱19等，這些品種在大面積推廣應用中表現(xiàn)優(yōu)秀。節(jié)水抗旱稻代表品種旱優(yōu)73的應用范圍最為廣闊，于2014年通過安徽省旱稻審定，并相繼通過了江西、河南、湖南、浙江、福建的引種備案，2021年又通過了湖北和廣西的水稻品種區(qū)試審定，水田旱田種植表現(xiàn)均良好，被農(nóng)戶評價為有水高產(chǎn)、缺水穩(wěn)產(chǎn)型品種。2023年在長江上游稻區(qū)，旱優(yōu)73通過了云南省品種審定和四川省的引種備案，標志著旱優(yōu)73在我國南方稻區(qū)均可推廣種植。

2 節(jié)水抗旱稻的推廣應用

2.1 普通水稻田 在傳統(tǒng)水稻田中，由于長期耕作和灌溉習慣，形成了保水性較好、通氣性較差的犁底層。犁底層的存在在一定程度上對水稻根系的下扎形成阻礙，因此節(jié)水抗旱稻在傳統(tǒng)水稻田中種植，耐旱性發(fā)揮了主要作用。節(jié)水抗旱稻在傳統(tǒng)水稻田中可以采用水直播旱管的節(jié)水栽培方式，不再需要育秧栽插秧，節(jié)省了大量的種植成本，水直播旱管的方式可以依據(jù)節(jié)水抗旱稻生長過程中對水分的需求規(guī)律，充分利用自然降水，在關鍵時期進行科學的水分管理，最大限度地提高水分利用效率，達到節(jié)水穩(wěn)產(chǎn)的效果。研究表明稻田旱管還能夠顯著降低稻田溫室氣體甲烷的排放，張鮮鮮等[7]研究表明與常規(guī)的雜交稻淹灌栽培相比，旱管種植節(jié)水抗旱稻的溫室氣體排放強度降低了75%，實現(xiàn)節(jié)能低碳環(huán)保。2018年在上海崇明齊茂糧食專業(yè)合作社采用水直播旱管種植的常規(guī)粳型節(jié)水抗旱稻滬旱61，6月21日人工水直播撒播，種植過程中灌“跑馬水”6次，11月1 日成熟收割，上海市農(nóng)業(yè)技術推廣服務中心組織專家進行現(xiàn)場收割機測產(chǎn)，干谷產(chǎn)量達到9.82t/hm2[8]。

2.2 低洼易澇旱地 在我國長江、淮河流域以及內(nèi)蒙古遼河平原等一些地區(qū)存在大量的低洼易澇旱地，這些區(qū)域傳統(tǒng)以種植玉米和大豆為主，如果遇到連續(xù)降雨天氣，易發(fā)生澇害；如果種植一般水稻，遇到連續(xù)高溫干旱，水稻抗旱能力差，會造成大幅度減產(chǎn)甚至絕收[9]。節(jié)水抗旱稻水旱兩用的適應性，剛好可以解決低洼易澇地的糧食生產(chǎn)問題。節(jié)水抗旱稻在低洼易澇旱地可采用旱直播旱管的種植方式，這種方式在土壤干旱狀態(tài)下直接將干種子或浸種后的種子，采用機械條播或者人工撒播的方式播種到地里，覆土后出苗前進行除草劑封閉處理，在不淹水的情況下，后期基本依靠自然降雨和地下水即可滿足節(jié)水抗旱稻正常生長的需要而完成全生育期。2019年在安徽懷遠，6月15日旱直播旱管的秈型三系節(jié)水抗旱稻旱優(yōu)73，全生育期澆灌“跑馬水”3次，10月10日組織專家現(xiàn)場收割測產(chǎn)，扣除水分與雜質(zhì)，干谷產(chǎn)量達到9.76t/hm2。

2.3 新墾山坡地和鹽堿地 我國南方稻區(qū)很多稻田在丘陵山區(qū)，以浙江省為例，浙江的地形可以簡單概括為“七山一水二分田”，浙江的水稻田很多在丘陵山坡上，土壤肥力相對貧瘠，水源條件也不好，種植一般的水稻，如果遇到干旱年份會導致嚴重減產(chǎn)。近幾年浙江多地通過土地墾造、農(nóng)保田“上山”等措施加大耕地建設力度，但80%以上的新復墾土地仍存在地力條件差、缺水、水肥保持能力低等問題，無法種植傳統(tǒng)水稻品種。節(jié)水抗旱稻兼具水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和旱稻節(jié)水抗旱特性，在望天田和山坡旱地具有較好的抗旱增產(chǎn)能力，能夠解決缺水田、望天田以及山坡旱地種糧問題。據(jù)統(tǒng)計，僅浙江省節(jié)水抗旱稻在新墾山坡地上每年種植面積超過1.33萬hm2，2023年在浙江安吉農(nóng)投高新集團基地旱直播旱管種植的節(jié)水抗旱稻旱優(yōu)73，全生育期較一般水稻節(jié)約農(nóng)田灌溉用水72%，田間跟蹤調(diào)查未形成地表徑流，發(fā)揮了海綿農(nóng)田蓄水作用，同時節(jié)肥26.3%，氮磷鉀面源污染零排放，凈溫室氣體累積排放量降低96%以上，10月8日安吉兩山綠川生態(tài)農(nóng)業(yè)發(fā)展有限公司組織專家測產(chǎn)，干谷產(chǎn)量達到9.46t/hm2。

3 節(jié)水抗旱稻的產(chǎn)業(yè)發(fā)展探索

3.1 節(jié)水抗旱稻種植綜合服務模式 2021年7月《農(nóng)業(yè)農(nóng)村部關于加快發(fā)展農(nóng)業(yè)社會化服務的指導意見》提出發(fā)展農(nóng)業(yè)社會化服務是促進農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的有效形式。種子作為水稻生產(chǎn)的首要因素，節(jié)水抗旱稻的產(chǎn)業(yè)化開發(fā)前期主要集中在種業(yè)推廣上。立足于大面積推廣的品種，2019年上海天谷生物科技股份有限公司等節(jié)水抗旱稻推廣企業(yè)開始探索基于節(jié)水抗旱稻品種技術的種植綜合服務模式，在安徽和海南等地為種植大戶提供節(jié)水抗旱稻機械旱直播種植綜合技術服務。這種模式有助于推進農(nóng)業(yè)標準化生產(chǎn)、規(guī)?；?jīng)營，也促進了傳統(tǒng)水稻種植方式的轉(zhuǎn)變和農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，實現(xiàn)水稻生產(chǎn)高質(zhì)量發(fā)展。近些年土地城鎮(zhèn)化和人口老齡化加速推進，高標準良田建設逐步完善，未來水稻生產(chǎn)將朝著機械化、規(guī)模化、專業(yè)服務化的趨勢發(fā)展，節(jié)水抗旱稻種植社會化服務也將進入快速發(fā)展階段。

3.2 都市“稻+”農(nóng)業(yè)發(fā)展 節(jié)水抗旱稻在都市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的作用，主要體現(xiàn)在節(jié)水綠色種植和增加土地利用效率方面。在上海，土地是城市的稀缺資源，城市發(fā)展農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的同時還需要協(xié)調(diào)好城市建設與經(jīng)濟發(fā)展的關系，因此都市農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要充分提高土地的利用效率，采用高效高產(chǎn)值發(fā)展模式。節(jié)水抗旱稻具有抗旱能力強、省工省肥、節(jié)藥環(huán)保的特點，直播旱管種植可以改變傳統(tǒng)淹水習慣，更加節(jié)能低碳。特早熟優(yōu)質(zhì)節(jié)水抗旱稻八月香系列品種的培育成功，采用稻菜輪作高效生產(chǎn)模式，為提高土地利用效率、改良土壤結(jié)構(gòu)、提升農(nóng)產(chǎn)品品質(zhì)等提供了有效途徑。2022年在上海金山，4月底5月初水直播旱管種植節(jié)水抗旱稻八月香，8月18日水稻成熟收割，作為上海最早的新鮮大米上市銷售，9月中旬定植優(yōu)質(zhì)生菜，11月中旬完成生菜的采收，可以實現(xiàn)產(chǎn)值14.4萬元/hm2。稻菜輪作模式在保障上海土地糧食生產(chǎn)功能的同時拓展了地產(chǎn)蔬菜種植面積，在保障“米袋子”的同時補充了“菜籃子”，滿足了市民對大米和蔬菜的需求，是一種綠色、安全、有效的生產(chǎn)方式。

3.3 稻田溫室氣體減排 節(jié)水抗旱稻直播旱管的方式改變了原來稻田的生態(tài)小環(huán)境，大幅度降低了稻田溫室氣體甲烷的排放。2019-2020年上海市農(nóng)業(yè)科學院科研團隊針對安徽省亳州、蚌埠、滁州、淮南、合肥、安慶、銅陵7個地區(qū)種植的節(jié)水抗旱稻進行了2年的碳減排效益評估，結(jié)果顯示，傳統(tǒng)水稻種植模式改為節(jié)水抗旱稻旱管種植模式后，稻田主要溫室氣體成分CH4的排放量降低97%。雖然淹灌改為旱管模式后，另一種溫室氣體N2O排放量略有增加，但綜合稻田溫室氣體（即CH4和N2O）減排達92%[10]。研究結(jié)果表明，在確保稻谷產(chǎn)量的前提下，旱管種植模式為目前已知稻田CH4減排效果最好的方法。另外，即使與同樣旱種的玉米種植相比，節(jié)水抗旱稻旱管種植模式由于施肥量較低，亦可減少N2O排放量11%。2019年安徽省節(jié)水抗旱稻推廣面積約7.8萬hm2，在現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)的基礎上，利用IPCC（聯(lián)合國政府間氣候變化專門委員會）推薦的DNDC生物地球化學過程模型對節(jié)水抗旱稻的溫室氣體減排效果進行了模擬計算，結(jié)果顯示，旱管種植模式可減少溫室氣體（二氧化碳當量）排放51.6萬t。

4 節(jié)水抗旱稻發(fā)展思考

4.1 擴大適宜種植區(qū)域推廣應用 節(jié)水抗旱稻同時具有水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)和旱稻節(jié)水抗旱的優(yōu)勢，使其可以作為水旱兩用型品種。結(jié)合品種特性分析，節(jié)水抗旱稻最適宜種植區(qū)應位于我國水旱地理分界過渡區(qū)，推廣實際情況也驗證了這個理論，以旱優(yōu)73、旱優(yōu)3015為代表的節(jié)水抗旱稻系列品種70%以上種植在以安徽沿淮為主的長江流域與淮河流域的分界線——江淮分水嶺區(qū)域，這個區(qū)域從西到東包括湖北襄陽、隨州，河南信陽，安徽阜陽、六安、合肥、淮南、蚌埠、滁州，江蘇淮安等。統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，這些地方適宜節(jié)水抗旱稻種植的面積超過133.3萬hm2，

依據(jù)上海天谷生物科技股份有限公司、江蘇豐大生物科技有限公司等種子企業(yè)提供的種子銷售數(shù)據(jù)測算，目前在這個區(qū)域節(jié)水抗旱稻年推廣面積僅約13.3萬hm2，具有廣闊的發(fā)展空間，需要培育和支持更多的節(jié)水抗旱稻種子企業(yè)做大做強，進一步進行深度的市場開發(fā)，擴大節(jié)水抗旱稻的推廣應用面積[11]。

4.2 提升節(jié)水抗旱稻品種豐富度 節(jié)水抗旱稻的理念自2010年被提出以來，只有10多年的發(fā)展時間，還是一個新生事物，相應的育種研究體系建立還不夠完善，選育審定的品種不足百個，品種的種類和數(shù)量目前也不夠豐富，已育成的品種適應區(qū)域主要集中在南方秈稻區(qū)。通過分析發(fā)現(xiàn)，雜交秈稻的選育基于利用不育系滬旱7A、滬旱5A、滬旱82S等少數(shù)親本配組，常規(guī)秈稻基于品種滬旱15的改良雜交，無論是從親本來源還是遺傳背景上，節(jié)水抗旱稻品種的豐富度都需要進一步提升。建議一方面要加強與不同水稻生態(tài)區(qū)科研育種單位的合作，在水稻成熟親本資源的基礎上進行抗旱性改良，選育出適宜當?shù)氐墓?jié)水抗旱稻新品種組合；另一方面要加強節(jié)水抗旱稻親本材料交流合作，育種人員充分利用各自親本優(yōu)勢進行改良配組，選育出更多的品種，豐富節(jié)水抗旱稻種類和數(shù)量。

4.3 發(fā)展配套高產(chǎn)栽培技術體系 優(yōu)秀的節(jié)水抗旱稻品種還需配套適宜的栽培技術，才能發(fā)揮品種的潛力優(yōu)勢。針對不同區(qū)域、不同土壤條件，形成多種適宜的栽培技術并推廣，對于提高產(chǎn)量和質(zhì)量具有重要意義。節(jié)水抗旱稻直播旱管種植方式與傳統(tǒng)水稻栽培有很大不同，包括種子處理、肥水運籌、雜草防除、打藥灌水等方面都有差異，需要結(jié)合當?shù)氐木唧w實踐開展研究。旱管種植栽培模式中的關鍵技術是雜草防控，不同區(qū)域雜草的草相和密度不同，需要使用差異化的技術方法，無論是傳統(tǒng)除草劑化控除草，還是機覆降解膜物理除草，相應的技術模式都需要不斷改良和熟化。總之，節(jié)水抗旱稻大面積的應用離不開與之相配套的栽培技術體系的研究和推廣。

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（收稿日期：2024-03-22）