节水抗旱稻在沿淮地区调整种植结构中的作用初探

黎佳佳,王 震,张凤维,高 欢,周佩雯,罗利军,龚丽英*

(1 上海市农业生物基因中心,上海 201106；2 上海天谷生物科技股份有限公司,上海 201203；3安徽盛农农资有限公司,蚌埠 233400)

安徽蚌埠地处淮河中游,地势平坦低洼,粮食生产以“小麦+玉米”的耕作方式为主。近年来,由于气候异常变化,雨量分配不均,种植于低洼旱地的玉米“易涝易旱”,一旦受灾,损失严重；同时,由于劳动力紧缺和玉米价格下调,种植玉米效益下滑,农民期望调整传统的种植结构,增加效益相对较好的水稻种植面积,但传统水稻品种由于抗旱性差,不宜在旱地种植。2013年,蚌埠尝试进行“玉改稻”调整,即以“小麦+节水抗旱稻”的种植结构取代“小麦+玉米”,“玉改稻”面积逐年扩大,深受农民欢迎。本研究通过调查分析近年来节水抗旱稻在蚌埠的种植表现和推广情况以及节水抗旱稻与玉米生产的比较效益,初步探讨节水抗旱稻在沿淮地区调整种植业结构中的应用前景,并对进一步的发展提出建议。

1 蚌埠的生态条件与种植业结构

蚌埠地处安徽省北部,地势平坦低洼,属于南北气候的过渡带,淮河由西向东流经全境,降雨量变化较大,丰水年与枯水年经常连续发生,雨量在年际和季节间分配不均。近几年该地区降雨量多集中在夏季,当期降雨量占整个汛期降雨量的80%以上,对于农作物生产而言,易形成“前涝后旱”的局面,导致减产减收[1-2]。

蚌埠是安徽省主要的粮食产区之一,粮食生产上主要采用“麦+玉米”或“麦+水稻”的轮作种植模式。据安徽省统计局统计,2018年蚌埠全市玉米播种面积13.16 万hm2,年产量65.87 万t,平均单产仅5 006 kg∕hm2(http:∕∕data.ahtjj.gov.cn∕dqndsj∕index.jhtml)。玉米种植费时费力,抗风险能力低,若受旱涝灾害影响,农户种植玉米的收入甚至不能覆盖玉米种植成本。玉米种植管理粗放,区域间差别较大,如果水肥管理滞后,特别是在低畦易涝地区,由于没有排水条件,容易引起涝害,产量大幅下降,严重时绝收。

另外,随着我国工业化进程的加快,大量农村劳动力向城市转移,农村劳动力紧缺,种田成本不断增加,有必要进行传统种植业结构的调整。就蚌埠而言,种植水稻的效益往往显著高于种植玉米,但传统水稻生产分布于水田,需要有较好的灌溉条件。而玉米生产分布于旱地,要在旱地将“小麦+玉米”的种植模式改为“小麦+水稻”,其前提是水稻品种必须具有节水抗旱、生育期适当、适合直播等优良特性。

2 节水抗旱稻及其在淮河流域种植的表现

节水抗旱稻是指既具有水稻的高产优质特性,又具有旱稻的节水抗旱特性的一种新的栽培稻品种类型。它是在水稻科技进步的基础上,引进旱稻的节水抗旱特性而育成的新品种。在灌溉条件下,其产量、米质与水稻基本持平,但可节水50%以上；在没有灌溉条件的中低产田种植,具有较好的抵抗干旱的能力,可实现旱直播旱管,增产稳产；在栽培上,简单易行,既可在水田节水栽培,又可在旱地直播种植,生产过程中节能低碳环保[3]。目前,已有包括籼型、粳型、杂交和常规4 个系列的节水抗旱稻新品种通过省级以上审定,在生产上大面积推广[4],其中,杂交节水抗旱稻‘旱优73’于2011年参加安徽省旱稻区试,平均产量7 081.95 kg∕hm2,较对照‘绿旱l 号’增产26.47%,达极显著水平；2013年参加安徽省旱稻生产试验,平均产量7 183.50 kg∕hm2,较对照‘绿旱1 号’增产11.57%。2014年‘旱优73’通过安徽省新品种审定,现已成为安徽省推广面积最大的杂交水稻新品种。

‘旱优73’生育期适宜,米质优异,丰产性好,适应于多种栽培模式,既可像一般水稻一样育秧移栽,水种水管,也可像玉米一样旱地直播,旱种旱管；可采用机械化条播或者穴播,也可用施肥器撒播；可与玉米、棉花、芝麻等旱种作物进行间作栽培。其中,旱种旱管模式以节水、节肥、省工、环保等特点深受农民欢迎。

2012年,安徽省阜南县洪河桥示范种植6.67 hm2‘旱优73’,采用机械旱直播,全生育期灌水2 次,总灌水量1 200 m3∕hm2,专家组现场考察测产,经实收整田0.18 hm2,按13.5%标准水分折算后,获实际产量9 288.15 kg∕hm2[4]。据调查,近年来,在沿淮地区进行旱种旱管,‘旱优73’产量稳定在8 250 kg∕hm2左右[5-6]。

周洲等[7]对在安徽利辛县的节水抗旱稻推广种植情况进行了调查。利辛县为非水稻产区,目前共有耕地13.3 万hm2,主要种植玉米,受市场影响玉米收购价格不断下跌,农户种植玉米的积极性不断降低,玉米种植面积不断减少,农户寻求新的替代作物种类。2016年,该县开始引进节水抗旱稻‘旱优73’,以部分替代玉米种植。在目前的市场情况下,种植节水抗旱稻的收益远远大于种植玉米的收益,平均收益高出5 250 元(人民币,下同)∕hm2。

3 蚌埠市推广种植节水抗旱稻概况

蚌埠市于2013年开始引进节水抗旱稻‘旱优73’,主要在怀远县、五河县、固镇县进行试种,面积逐年增长,至2019年,面积超过12 000 hm2。种植范围既有旱地,也有水田,以旱地为主。

旱地种植往往是采用“小麦+节水抗旱稻”的耕作制度,代替传统的“小麦+玉米”或“小麦+大豆”的耕作模式。在小麦收获后整地、施基肥、旱直播。播种方式包括利用小麦播种机进行机条直播或人工撒播。整个生育期主要依靠自然降水,如遇持续干旱则人工灌水,以缓解旱情,可取得较好的收成。

2016年在蚌埠市怀远县双桥村示范种植‘旱优73’3.33 hm2,采用人工撒播方式,旱直播旱管,6月12日播种,田间基肥施用450 kg∕hm2复合肥(N∶P∶K=15∶15∶15)加75 kg∕hm2尿素,在分蘖期、孕穗期灌水两次,10月13日蚌埠市种子管理站组织专家进行测产,平均有效穗256.5 万个∕hm2,穗粒数178 粒,结实率83%,千粒重29.5 g,田间实测产量9 468 kg∕hm2。同年,在蚌埠市固镇磨盘村示范种植‘旱优73’5.33 hm2,采用机条播种植方式,6月9日播种,基肥施用495 kg∕hm2复合肥(N∶P∶K =15 ∶15 ∶15)加60 kg∕hm2尿素,在分蘖期、孕穗期、灌浆期灌水3 次,专家测产平均有效穗268.5 万个∕hm2,穗粒数157.3 粒,结实率88%,千粒重30.9 g,田间实测产量9 745.5 kg∕hm2[5]。

与种植玉米相比,种植节水抗旱稻经济效益有较大幅度的提高,使得近5年节水抗旱稻在蚌埠很快推广,2015年全市种植1 900 hm2,至2019年快速发展到12 000 hm2。以“小麦+节水抗旱稻”取代“小麦+玉米”的种植面积逐年加速扩大。笔者对蚌埠市怀远县2 个种植大户近几年种植玉米和节水抗旱稻的投入产出进行了比较(表1),结果表明:1)种植节水抗旱稻比种植玉米省工,这在劳动力紧张的农村,特别受粮食种植大户的欢迎；种植节水抗旱稻的生产资料费用比种植玉米高,其主要支出为除草剂的费用；2)经济效益受市场收购价影响较大,年份间有一定差异,但总的来讲,种植节水抗旱稻比种植玉米的效益大幅提高,节水抗旱稻杂交组合‘旱优73’食用口感好,米饭有香味,其稻谷收购价格高于当地一般水稻品种0.1—0.2 元∕kg,是其效益较好的原因之一；3)值得注意的是,由于灌浆期受高温干旱影响,2019年节水抗旱稻米质下降,特别是出米率降低,影响稻谷收购价,导致经济效益较往年有所下降。

表1 种植节水抗旱稻与玉米的投入产出比较(安徽怀远,2015—2019年)Table 1 Comparison of input and output between planting WDR and maize(Huaiyuan,Anhui,2015—2019)

我国玉米和棉花的其他传统种植区域也存在类似情况。如由于棉花价格下跌,近年来的种植效益大幅下降,棉区农民愿意改变耕作模式,改种其他作物。王桢等[8]研究了节水抗旱稻、旱种水稻、玉米、大豆、棉花、花生和朝鲜蓟等7 种夏季作物的生育期、产量表现和经济效益,净收入最高的是节水抗旱稻,达9 525 元∕hm2,比玉米增收6 525 元∕hm2。

值得提出的是,节水抗旱稻作为一种栽培稻类型,其节水和抗旱的特性是相对于一般水稻而言,在生长的关键时期,如幼穗分化期,如果长时间没有降水,有旱情出现时还是要同玉米一样进行浇水抗旱。蚌埠市怀远县在2019年超过60 d 无有效降水,不同种植农户采用不同次数的“跑马水”灌溉,对8 个农户补充灌溉的次数、日期和产量情况进行跟踪调查(表2)发现,在干旱条件下,如果全生育期不浇水,则导致严重减产,甚至绝收。在播种后如果土壤墒情不好,灌一次水有利于出苗,保证全苗。在超过两个月无有效降水的情况下,如果不灌水抗旱,产量大幅下降,仅3 000 kg∕hm2左右；在8月中旬加灌一次水,有利于缓解旱性,但产量仍受到严重影响。如果在幼穗分化期再加灌一次水,即总共灌3 次水,则基本上达到正常产量,产量超过7 500 kg∕hm2。

表2 干旱期间灌水对节水抗旱稻产量的影响(安徽怀远,2019)Table 2 Effects of irrigation on the yield of WDR during the drought(Huaiyuan,Anhui,2019)

4 节水抗旱稻在调整种植业结构中的应用前景与建议

随着玉米、棉花等旱种作物种植效益的下降,农民试图进行“玉改稻”“棉改稻”耕作制度改变的积极性越来越高,事实上确实可以增加农民收入。在长期种植玉米、棉花的旱地种植水稻,获得高产稳产,可主要采用两种解决方案:一是将旱地改为水田,保证在水稻生产过程中,不受干旱影响,这需要进行农田改造；二是保留旱地状态,有一定的灌水条件下(如打井灌溉),选用节水抗旱稻品种。近年来节水抗旱稻快速发展,对于农业种植结构的调整发挥了积极的作用。

目前,在沿淮地区,“玉米改种节水抗旱稻”的面积逐步扩大,农民从实际应用中提高了收入,同时,由于种植节水抗旱稻还可减少农药和化肥施用,有利于“资源节约、环境友好”型农业产业体系建设。

为更好地促进这一新型耕作制度的发展,提出以下几点建议:

一是选择适宜耕地。由于节水抗旱稻遇到干旱时需灌水抗旱,在旱地种植必须有抗旱的设施,至少要有打井浇水的条件。就沿淮地区而言,建议选择低畦易涝地,这类旱地种植玉米前期易受涝减产,种植节水抗旱稻可解决这一问题。

二是控制杂草危害。旱种旱管的田块杂草特别容易发生,由于没有灌水控草的条件,在早期如果没有控制好杂草,将严重影响节水抗旱稻的产量。目前对杂草的防控主要依靠除草剂,按照“一封、二杀、三补”的原则进行[9],据调查,农户对技术的具体应用存在偏差,特别是前期封闭,做得好可起到事半功倍的效果,建议加强技术培训。

三是遇旱适时浇水。在节水抗旱稻种植过程中,如遇长时间干旱天气,要适当补充浇水。当稻叶卷曲第二天尚不能完全张开时,一定要灌水。没有灌溉条件的田块,可因地制宜打水井。水井数量与深浅依出水量而定。灌水时间和次数与产量密切相关,特别要注意在节水抗旱稻的幼穗分化期等水分敏感期不能受到干旱胁迫,否则严重影响产量。

四是新品种培育。首先,节水抗旱稻的抗旱性主要包括避旱性和耐旱性,对于旱地来讲,由于没有犁底层,良好的避旱性有利于根系从深层土壤获得水分,因此,应进一步提高品种的避旱性。其次,要进一步提高品种的耐直播性,主要包括两个方面,一是增加品种的抗除草剂特性,以利于杂草控制[10]；二是提高种子直播出苗率,培育中胚轴长度较长的品种[11]；第三,提高新品种的化肥利用效率,大幅减少化肥施用量。

五是研究旱地直播的轻简化栽培技术。例如种子引发技术[12]、一次性施肥技术[13]、覆膜机播技术[14]等,充分发挥新品种在当地种植结构调整中省肥省工、高产高效、绿色生态的功能。