美国的水稻生产特点及对我国的启示——以路易斯安那州为例

潘英华 梁天锋 梁云涛 阎勇 秦钢

（1 广西壮族自治区农业科学院水稻研究所/广西水稻遗传育种重点实验室，南宁530007；2 广西壮族自治区农业科学院，南宁530007；第一作者：panyinghua2008@163.com；*通讯作者：68578721@qq.com）

应美国路易斯安那州立大学农业中心H·劳斯·卡菲水稻研究所邀请，广西农科院水稻所一行5 人于2019 年5 月12-17 日对美国路易斯安那州立大学进行访问。考察团深入水稻研究机构、农场、田间地头，与研究人员进行交流。通过考察和交流，对美国路易斯安那州（路州）的水稻科研与种植情况有了深入的了解。本文将此行所见所感进行总结，以期为广西水稻科研与生产提供参考和借鉴。

1 美国的水稻生产和科研情况

1.1 美国水稻的分布概况

美国的水稻栽培已有300 多年历史。美国有4 个水稻主产区，分布在6 个州，面积仅占世界水稻种植面积的9%[1]。一是墨西哥湾沿岸，包括得克萨斯州上、下墨西哥湾沿岸地区，以及路易斯安那州西南部，主产籼稻。二是阿肯色三角洲，包括东北部的水稻种植区和中南部的大草原。三是密西西比三角洲，包括阿肯色州东南部、密西西比州和东北部地区，主要生产籼稻和少量粳稻。四是位于加利福尼亚州萨克拉曼多河谷，生产类似于日本月光品质的粳稻产区。其中，路易斯安那州水稻面积约占美国水稻种植面积的15%。美国水稻类型比较复杂，基本可以分为长粒米、中粒米、短圆粒米以及特殊米，50%的水稻出口到11 个国家，主要出口到墨西哥、中美洲、东北亚和中东[2-4]。

1.2 美国路易斯安那州水稻种植概况

路易斯安那州位于密西西比河以东、彭恰尔特恩湖以北的地区，隶属于东湾区平原区。密西西比河流贯东部，最后注入墨西哥湾，河两岸为宽广的冲积平原，巴吞鲁日以南为河口三角洲，约占全州面积的1/3。地势低平，平均海拔30 m，属亚热带季风性湿润气候，年平均降水量1 400 mm，甘蔗和水稻产量居全国前列。2018 年美国路易斯安那州水稻种植面积为17.56 万hm2，其中5 个县的种植面积最多，分别是Acadia（种植面积为 3.39 万 hm2）、Jeff Davis（3.35 万 hm2）、Vermilion（1.99 万 hm2）、Evangeline（1.83 万 hm2）、Morehouse（1.18万hm2）。在29 个县，生产水稻的农业总值5.15 亿美元。

长粒型水稻是路州的主栽水稻品种类型。据美国农业部统计2019 年路州的水稻播种面积为17.20 万hm2，收获面积 16.75 万 hm2，单产为 7.15 t/hm2，总产量达到119.78 万t，水稻单价为 257.94 美元/t，总售价3.09 亿美元。92%的种植品种为长粒型稻，7%的品种为中粒型稻，1%的品种为特种稻。2018 年路州长粒型水稻种植面积达到15.72 万hm2，占总种植面积的89%。其中，CL153 种植面积约为 20%，CL111 约为 14%，Cheniere 约为 12%，Mermentau 约为 11%，CLXL745 约为 10%，XP753 约为 5%。中粒型的水稻种植面积为1.76 万 hm2，其中，58%为 Jupiter，20%为 Caffey，14%为Titan，8%为CL272。常规稻面积为78%，杂交稻为22%。2020 年路州水稻总播种面积达到17.40 万hm2，长粒型水稻种植面积为15.78 万hm2，中粒型水稻种植面积1.62 万hm2。路易斯安那州水稻单产从2006 年的5.88 t/hm2增长到 2018 年的 7.25 t/hm2。总产从 2006 年的 9 207 万 t 增长到 2018 年的 1.43 亿 t。

路州有10.39 万hm2水稻田使用洁田技术，面积从以往的61%下降到59%。洁田技术一般是使用诱变技术，利用除草剂对大量水稻种子进行高压选择，获得含耐除草剂突变基因的植株。使用分子标记辅助选择将耐除草剂基因导入到各品种水稻中，配合特定的除草剂进行杂草的管理。耐除草剂的基因和特定除草剂作为专利被保护，两者配套使用，实现了除草剂与基因的垄断经营。这项技术在美国大面积推广，是实现降低人工成本和提高产量的有效手段。实现一站式杂草防控的简单化、低成本、低风险，促进粮油作物高效生产，提升产品品质，实现轻简管理、效益不减。

2019 年，路州部分稻田使用洁田技术后，新的杂草对洁田技术产生了抗性，因此洁田技术在某些地区受到使用的限制。新的洁田技术的管理措施包括使用新除草剂轮作、作物轮作等方法。巴斯夫公司推出耐除草剂水稻系统ProvisiaTM，提供了新的除草剂MOA 与Clearfield ®生产系统形成互补。由具备耐除草剂性状的ProvisiaTM种子构成一种非转基因耐除草剂水稻，通过茎叶处理防治多种杂草，包括抗乙酰乳酸合酶（ALS）杂草、杂草稻以及红稻。ProvisiaTM与Clearfield ®水稻和其他作物轮作，从而使生态系统达到可持续发展。

2016 年美国就业总人口为1.58 亿，农业人口仅占1.55%[5-6]。农业机械生产企业有完整的销售服务网络，能够为农场提供个性化服务，农牧结合密切，形成良性循环[7]。高度发达的机械化提高了农业生产效率。路州的农场规模大，土地平整，作物连片，能够高效利用飞机、植保机械、播种收割机械对水稻进行管理。农业机械化的新科研成果和新技术能够迅速应用于整个系统。20%的水稻种植使用飞机“水直播”，每天可播种266.7 hm2左右；80%的水稻生产采用机械旱直播，播种机宽度在7 m 左右，生产者可以通过GPS 定点位置或观测地图、资料等，每天可标准播种66.7 hm2左右。水稻灌溉方面，生产者采用农场自行储水灌溉，管道输水灌溉，可以用手机遥控灌溉水泵等设施。在防治病虫害方面，采用植保无人机或有人小飞机喷药。有研究表明，农机总动力对农业总产值有显著的正向影响[8]。互联网的运用促进了农业的现代化。在路州，2019 年有70%的农户使用互联网，比2017 年增加了4%。65%的农户使用智能设备[2]。

2 美国路易斯安那州水稻种植模式

路易斯安那州西南部和德克萨斯州海湾属于海洋性气候，每年的3 月10 日至4 月15 日是路州西南部水稻播种时间，4 月1 日至5 月5 日是路州东北部播种时间，播种的最适宜土壤温度为18℃以上。播种的方法包括直播、干播、水田育秧。给水方式包括畦沟灌溉、延迟灌溉、精准灌溉和持续灌溉。

栽培管理：分别在播种期、苗期进行除草，根据不同的杂草类型选择除草剂，并对土壤做一个基础测试，检测土壤中氮、磷、钾、锌、硫的含量，在3 叶期前进行施肥。氮肥建议施用NH4+基团氮肥，避开雨季和旱季，第一阶段需要施当季全部氮肥的2/3，第2 次在当季中期，即在分蘖和幼穗分化时期施剩下的1/3 肥料。在1/2 或2/3 的穗子成熟时进行排水。收获时最佳的稻谷含水量为18%～22%。

再生稻的种植也颇有市场，其产量是第一季的1/3左右，但由于更低的灌溉、人工、干燥等投入，使得再生稻的利润更高。

小龙虾也称克氏原螯虾，在路州，多数稻田可以和小龙虾实行轮作。稻田与小龙虾轮作，使土地得以休耕，并提高了“水稻-小龙虾”模式的经济产出。小龙虾养殖仅蓄水30 cm 左右，放置虾笼进行养殖。收获时使用自走式行走船在泥潭中行进进行收获。次年在养殖小龙虾的田块种植水稻，将小龙虾转移至其他田块进行养殖。

3 美国路易斯安那州水稻研究现状

美国路易斯安那州州立大学农业中心H·劳斯·卡菲水稻研究站是路州研究水稻的主要机构。该机构在育种过程中的投入除了普通的肥料成本外，还包括种子成本、洁田成本、除草剂成本。2018 年，长粒型水稻和中粒型水稻的种子投入为100 美元/hm2。在种子处理剂的投入上，杀真菌剂为0.08 美元/kg，赤霉素约为0.06 美元/kg，锌剂约为 0.09 美元/kg，驱鸟剂为 0.65 美元/kg，杀虫剂包含了 nipsit 约为 0.44 美元/kg，种子处理剂CruiserMax 约为0.67 美元/kg。在洁田技术上的投入，长粒型水稻（CL111，CL153，CL151，CL172）和中粒型水稻（CL271）为3.78 美元/hm2。此外，除草剂约3.62美元/hm2。经过统计，选育杂交稻 XP753、XP723、XP760的过程中，洁田技术投入为61.46～99.7 美元/hm2，而选育 CLXL745、CLXL729、CLXP756、CLXP756、Gemini214 CL、RT 7311CL 在洁田技术上的投入为 64.96～84.46 美元/hm2。

路易斯安那州水稻研究使用了大规模及高通量的分子标记辅助选择育种技术。使用96 孔自动移液工作站、自动化核酸纯化液体处理工作中站、热封板机、水浴PCR 仪、SNP 分型检测仪，进行快速高效SNP 分析。一个流程可达到6144 份样品的检测。育种流程中根据需要多数选择分析稻瘟病基因Pi-ta、Pi-2，粒型基因GS3 等基因的检测，与田间常规育种相结合，快速高效进行品种的选育。

4 小结与讨论

路州是一个水稻种植高度专业化的区域，病虫害及杂草的防治走在世界前列。路州州立大学安那州农业中心H·劳斯·卡菲水稻研究站采用分子标记辅助选择育种技术，高效检测品种中已知抗病基因的基因型，选育适宜当地的品种。路州农场智能化耕作流程，更新洁田技术，发展小龙虾与水稻轮作的方式，在路州水稻生产中起着重要的作用。农田基础设施完善，技术服务领先，生产水平很高，机械化程度很高。这些举措对提高我国的水稻种植生产效率有着重要的参考和借鉴意义。