水稻覆草旱種對產(chǎn)量與品質(zhì)的影響

李鴻偉 陳雪玲

1.朝陽市農(nóng)業(yè)環(huán)境監(jiān)測保護(hù)站;2.北票市蔬菜站

一、水稻旱種的研究

由于傳統(tǒng)水稻栽培方法耗水量達(dá)到10500～13500 立方米/公頃,有些地方甚至高達(dá)30000 立方米/公頃,因此在我國水資源十分緊張的情況下,水稻節(jié)水灌溉具有十分重要的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。 根據(jù)中國水稻研究所和其它省的試驗研究與實踐, 水稻需水量只要達(dá)4500 立方米/公頃左右就可使產(chǎn)量達(dá)6000 千克/公頃[1]，由此可以知道水稻節(jié)水潛力十分巨大。 20 世紀(jì)80 年代以來,以間歇、濕潤等為代表的水稻節(jié)水灌溉技術(shù)發(fā)展較快,節(jié)水可達(dá)20%～40%,且水稻產(chǎn)量比傳統(tǒng)淹水更高[2-5]。覆膜旱作水稻技術(shù)因其比間歇、潤濕灌溉更具有顯著的節(jié)水效應(yīng), 因此近幾年倍受研究者的重視。

水稻地膜覆蓋技術(shù)是利用地膜(或秸稈) 覆蓋,進(jìn)行旱種旱管, 以雨澆灌為主, 輔以必要人工灌溉的一種節(jié)水栽培技術(shù)。這一技術(shù)在缺水稻區(qū)或灌溉條件較差的旱地、 丘陵山區(qū)及高砂土區(qū)具有廣泛的應(yīng)用前景[6]。 增產(chǎn)機(jī)制主要在于改善了土壤水、 熱狀況[7-10]和作物根際的微生態(tài)環(huán)境。 把地膜覆蓋技術(shù)應(yīng)用到水稻栽培中, 就形成了水稻旱作覆膜栽培技術(shù), 這是在水源不足地區(qū)首先發(fā)展起來的節(jié)水種植方式[1],具有明顯的增產(chǎn)和穩(wěn)產(chǎn)效果。 相關(guān)研究結(jié)果表明, 土壤中有效氮素形態(tài)會因外界條件不同而改變。

二、秸稈還田的研究

我國秸稈資源豐富， 目前秸稈年產(chǎn)量高達(dá)數(shù)億噸。 由于人們生活和經(jīng)濟(jì)水平及農(nóng)業(yè)機(jī)械化的發(fā)展，昔日作為農(nóng)民薪材的作物秸稈， 如今卻成了廢物，加之農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移，每年夏收和秋收季節(jié)，為了搶農(nóng)時，節(jié)約人力，大量的農(nóng)作物秸稈被農(nóng)民付之一炬，不僅浪費了資源、污染了環(huán)境而且對土壤的生態(tài)系統(tǒng)造成不利的影響[11-15]，焚燒秸稈不僅燒掉秸稈本身所含的有機(jī)質(zhì)， 而且還燒掉了土壤中的部分有機(jī)質(zhì)，同時焚燒后，土壤中的細(xì)菌、放線菌和真菌數(shù)量分別較焚燒前減少了。 此外，焚燒秸稈所造成的土壤水分的蒸發(fā)及土壤結(jié)構(gòu)的破壞， 也不利于土壤微生物的生存。 另一方面秸稈焚燒會對大氣環(huán)境以及交通、航空等帶來危害。秸稈問題己經(jīng)引起各界的重視國內(nèi)外眾多學(xué)者進(jìn)行了廣泛研究， 使得秸稈還田面積逐年擴(kuò)大[16]。

同時農(nóng)作物秸稈是一種含碳豐富的能源物質(zhì)，對保持和提高土壤肥力以及農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展均有重要作用[17]。 作物秸稈除含較多有機(jī)質(zhì)外，還含相當(dāng)數(shù)量的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素，秸稈的堆積或焚燒不但浪費資源，而且影響交通安全和造成環(huán)境污染。 秸稈還田不但可補(bǔ)償土壤潛在肥力的消耗、改善養(yǎng)分供應(yīng)狀況、培肥地力，而且能增加土壤中有機(jī)質(zhì)、有效氮、速效磷和速效鉀的含量[18,19]。 秸稈還田不僅能夠改良土壤結(jié)構(gòu)，提高耕地質(zhì)量，而且能夠增加土壤有機(jī)碳含量，發(fā)掘農(nóng)業(yè)土壤的固碳潛力，對于緩解氣候變暖與實現(xiàn)農(nóng)田可持續(xù)發(fā)展具有雙重的積極意義[20,21]。

三、覆蓋旱種的研究

1.產(chǎn)量的研究

關(guān)于水稻覆蓋旱種對水稻產(chǎn)量的影響，研究結(jié)果并不盡一致，這可能與品種、生態(tài)條件、栽培措施等因素有關(guān)。 石英等研究結(jié)果表明，旱作水稻的產(chǎn)量雖然顯著低于常規(guī)栽培水稻,但從水稻產(chǎn)量構(gòu)成看,旱作水稻的千粒重、結(jié)實率都大于常規(guī)栽培,并且旱作水稻整個生育期間尤其是灌漿期群體葉色深綠,根系粗壯,而水作水稻在灌漿期就出現(xiàn)上部葉色淡綠,下部葉色枯黃的現(xiàn)象, 這表明旱作水稻仍有較大的增產(chǎn)潛力。不同覆蓋物下旱作處理的水稻產(chǎn)量高低順序為半腐解稻草覆蓋＞ 生稻草覆蓋＞ 地膜覆蓋＞ 蠶豆稈覆蓋＞紙膜覆蓋。 可見,選擇合適的土壤表層覆蓋物是旱作水稻高產(chǎn)的關(guān)鍵[22]。

張自常等研究表明， 覆草旱種的產(chǎn)量略低于水種，但無顯著差異，覆草旱種的產(chǎn)量顯著高于覆膜旱種和裸地旱種，從產(chǎn)量構(gòu)成因素來看，覆草旱種主要是在于提高了結(jié)實率和千粒重, 彌補(bǔ)每穗粒數(shù)的損失，因此產(chǎn)量減少差異不顯著[23]。黃義德等從產(chǎn)量結(jié)構(gòu)上分析,覆膜旱作水稻的每穗總粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重均比水作的有所下降,但因有效穗較多,每公頃總穎花量仍高于水作的,故產(chǎn)量與水作的不差上下[24]。

2.品質(zhì)的研究

稻米品質(zhì)是一個綜合性狀，它涉及到加工、外觀、蒸煮食味和營養(yǎng)品質(zhì)幾個方面的多項指標(biāo)。稻米品質(zhì)的形成既受品種遺傳基因的控制，又受環(huán)境因素的影響[32]。 徐國偉等研究表明，覆膜和裸地旱種會降低稻米的外觀品質(zhì), 膠稠度、使得稻米的蒸煮品質(zhì)變劣,營養(yǎng)品質(zhì)有所提高， 而覆草旱種對稻米的外觀品質(zhì)直鏈淀粉含量、 膠稠度和蛋白質(zhì)含量等均無明顯的影響[25]。 張自常等研究表明，并不是所有覆蓋旱種都會降低稻米品質(zhì), 在長江中下游地區(qū), 覆膜旱種和裸地旱種會使稻米品質(zhì)變差, 但覆草旱種則可以改善稻米的品質(zhì)，覆草旱種明顯增加整精米率；顯著降低堊白米率、堊白大小和堊白度。 覆草旱種還明顯改變了淀粉的黏滯譜特性： 增加了峰值黏度和崩解值, 降低了熱漿黏度、最終黏度和消減值。

四、展望

水稻是中國最大的糧食作物，也是農(nóng)業(yè)上第一用水大戶。隨著人口的增長、城鎮(zhèn)和工業(yè)的發(fā)展、人民生活水平的提高和全球氣候的變化，一方面需要不斷增加單位面積產(chǎn)量和品質(zhì)以滿足人口增長和人民生活水平日益提高的需求，另一方面需要應(yīng)對水資源日益短缺的嚴(yán)重問題[26]。 因此，研究水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)節(jié)水灌溉技術(shù)，對于保障中國糧食安全、提高人們的生活質(zhì)量、節(jié)約水資源均有十分重要的意義。目前，對水稻旱種的研究很多，但是對水稻覆草旱種的研究還鮮有報導(dǎo)，水稻覆草旱種的產(chǎn)量和品質(zhì)形成特點還有待于明確，水稻覆草旱種的產(chǎn)量和品質(zhì)形成的生理機(jī)制有待于發(fā)掘。 水稻覆草旱種在今后的水稻生產(chǎn)中、特別是缺水嚴(yán)重的地區(qū)潛力很大。

[1]司徒凇. Discussion and suggestion on some rivesaving problems in China.灌溉排水[J], 2000, 19 (1)：30～33.

[2]徐國朗,王壽岷,張少康,等.節(jié)水農(nóng)業(yè)灌溉技術(shù)[M].北京.中國氣象出版社,1990.80～147.

[3] 膨世彰. New features of rice water requirement in water saving irrigation [J]. 農(nóng)田水利與水電，1992,(11) ：7～11.

[4]M izutaniM , Kalita P K And ShindeD. Effect of rice varieties andm idterm drainage p ractice on water requirement in dry season paddy2observational studies on water equipment of low land in Thailand [J].Irrigation E ngineering and Rural Planning,1989, (17)：6～20.

[5]Pandey N,T ripath i RS andM ittra BN.Yield,nutrient and water use efficiency of rice as influenced by nitrogen and irrigation [J].A nnuals of A gricu ltu ral R esearch,1992,13(4)：382～377.

[6]巫伯舜.水稻旱種技術(shù)[M]，北京.農(nóng)業(yè)出版社，1985：12～17.

[7]Li Feng-M in, A n-Hong Dou, and Hong Wei.Effects of clear plastic film mulch on yield of sp ring wheat[J].F ield Crops Res,1999,63：79～86.

[8]Unger P W.Role of mulches in dryland agriculture. In： Gupta,U.S.ed,et al.Oxford and IBH,New Delhi,1975：237～26.

[9]RaviV And LourdurajA C.Comparative perfo rmance of p lastic mulch ing on so ilmo isture content, so il tempera2 ture and yield of rain2fed co tton. M ad ras A g ric. J, 1996, 83：709～711.

[10]Mash ingsidze A B, Ch ivinge O A and Zishiri C. The effects of clear blank mulch on so il temperature, weed seedviability and seedling emergence, grow th and yield of tomatoes. J. of app lied S ci. in S ou thern A f rica,1996, 2： 6～14.

[11]劉天學(xué)，紀(jì)秀娥，焚燒秸桿對土壤有機(jī)質(zhì)和微生物的影響研究[J].土壤，2003，35(4);347～348.

[12]Becker M，Ladha J K.ottow J C.Nitrogen losses and lowland rice yield as affected by residue nitrogen released [J].Soil Seience of Society of American Journal，1994，58：1660～1665.

[13]Bossio D A，Horwath W R, Kessel V. Methane Pool and flux dynamics in rice field following straw incorporation [J].Soil Biology and Biochemistry，1999，31：1313～1322.

[14]Miura Y，Kanna T.Emissions of trace gases(C02，CO,CH4 and N20) resulting from rice straw burning[J].Soil Sci.PlantNutrition，1997，43：849～854.

[15]Kludze H K，Delaune R D.Straw application effects on methane and oxygen exchange and growth rice [J].Soil Science of society of American journal，1995，59：824～830.

[16]OcioJA，Brookes PC，Jenkinson DS.Field incorporation of straw and its effects on soil microbialbiomass and Soil inorganic N [J].Soil Biology and Biochemistry,1991，23：171～176.

[17]江永紅,宇振榮,馬永良.秸稈還田對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)及作物生長的影響[J].土壤通報, 2001,32(5)：209～213.

[18]詹其厚, 段建南, 賈寧鳳,等.長期施肥對黃土丘陵區(qū)土壤理化性質(zhì)的影響[J].水土保持學(xué)報, 2006,20(4) ：82～89.

[19]劉世平,聶新濤,張洪程,等.稻麥兩熟條件下不同土壤耕作方式與秸稈還田效用分析[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2006,22(7)：48～51.

[20]LAL R. Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security[J].Science,2004a,304：1623～1627.

[21]LAL R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change[J].Geoderma,2004b,123：1-22.

[22]石 英, 沈其榮, 茆澤圣等，旱作條件下水稻的生物效應(yīng)及表層覆蓋的影響[J]，植物營養(yǎng)與肥料學(xué)報，2001,7(3)：271～277.

[23]張自常，孫小淋，陳婷婷，等.覆蓋旱種對水稻產(chǎn)量與品質(zhì)的影響[J].作物學(xué)報，2010,36(2)：285～295.

[24]黃義德，張自立，魏鳳珍等.水稻覆膜旱作的生態(tài)生理效應(yīng)[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,1999,10(3)∶305～308.

[25]徐國偉,王賀正,王志琴，等.長江地區(qū)旱種方式對水稻產(chǎn)量品質(zhì)及其生長發(fā)育的影響[J].干旱地區(qū)農(nóng)業(yè)研究，2009，27（2）：84-91.

[26]Bouman B A M. Aconceptual framework for the improvement of crop water productivity at different spatial scales[J].Agricultural Systems,2007,93：43-60.