雜交水稻與傳統(tǒng)水稻生產(chǎn)的綜合效益比較*
——以云南省師宗縣黑爾壯族社區(qū)為例

桂子昌, 陳 禎, 李紅梅, 丁 麗

(1. 云南省玉溪第一中學(xué) 玉溪 653100; 2. 玉溪師范學(xué)院資源環(huán)境學(xué)院 玉溪 653100)

在我國, 長期以來水稻產(chǎn)量占糧食總產(chǎn)的 40%以上, 水稻種植對解決我國的溫飽問題和糧食安全問題至關(guān)重要[1]。云南省稻種資源相當(dāng)豐富, 是亞洲栽培稻(Oryza sativaL.)遺傳分化中心和多樣性中心地區(qū)之一, 擁有我國僅有的 3種野生稻, 即普通野生稻(O. rufipogonGriff.)、疣粒野生稻(O. meyerianaBaill.)和藥用野生稻(O. officinalisWall.), 并且稻種資源分布廣, 品種多樣, 從海拔76.4 m的河口縣至海拔2 695 m的寧蒗縣永寧壩(我國水稻垂直分布的上界)均有分布, 收集和編目入庫的地方稻種資源就達(dá) 5 128份, 被學(xué)者們譽(yù)為“稻之王國”[2-3]。云南稻種資源如此豐富與其多樣性極其相關(guān), 即地貌多樣性、生物多樣性、氣候多樣性、民族多樣性及文化多樣性。

然而, 近 30年來隨著水稻選育品種, 尤其是雜交稻的推廣和利用, 選育品種的大面積單一化種植現(xiàn)象趨于嚴(yán)重, 從而導(dǎo)致了種植的稻作品種遺傳基礎(chǔ)狹窄, 多樣性下降, 病蟲害頻發(fā)。有報(bào)道指出, 當(dāng)前種植的作物——水稻、玉米(Zea maysL.)和甜菜(Beta vulgarisL.)等, 其雜交種的遺傳因子日趨狹窄, 存在遺傳脆弱性和突發(fā)毀滅性病害的隱患[4-5]。由于高產(chǎn)雜交稻新品種的大力推廣和大面積單一化種植, 云南省大量傳統(tǒng)稻種(又稱“地方品種”或俗稱“老品種”)已在生產(chǎn)中被淘汰, 但一些少數(shù)民族地區(qū)因地方品種具有品質(zhì)優(yōu)、用途特殊、適應(yīng)性廣、抗逆性強(qiáng)、抗病蟲害等特點(diǎn), 以及與少數(shù)民族的節(jié)日慶典、宗教祭祀等民族傳統(tǒng)文化息息相關(guān)等原因被保留下來。無疑, 云南省稻作生產(chǎn)中仍種植利用的每個傳統(tǒng)品種作為重要的遺傳種質(zhì)資源均具有突出的特點(diǎn), 具有現(xiàn)代雜交稻新品種難以替代的特征特性, 它們不僅為水稻優(yōu)異基因的發(fā)掘與利用提供了重要的基因源, 也為未來水稻育種工作提供了前瞻性思路, 是稻種遺傳資源多樣性保護(hù)與稻作傳統(tǒng)文化保護(hù)研究的寶貴材料。盡管如此, 由于環(huán)境氣候變化、生境喪失、農(nóng)業(yè)機(jī)械化以及少數(shù)高產(chǎn)水稻品種(尤其是雜交稻)的大面積集約化種植等原因,目前保留下來的傳統(tǒng)稻種遺傳資源也面臨著快速流失和滅絕的風(fēng)險。

目前, 國內(nèi)外對某個地區(qū)種植的雜交水稻與傳統(tǒng)水稻在生產(chǎn)投入、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、生態(tài)影響以及稻作文化等方面較為系統(tǒng)全面的比較研究鮮見報(bào)道, 國內(nèi)主要見對其產(chǎn)量、產(chǎn)量性狀、農(nóng)藝性狀、水肥需求、病蟲害及其谷物品質(zhì)等方面的比較研究[6-14]。然而, 這些研究都是從單個層面對雜交水稻和傳統(tǒng)水稻進(jìn)行比較, 其研究結(jié)果具有一定的局限性和片面性, 且雜交水稻與傳統(tǒng)水稻種植的生態(tài)效應(yīng)及其稻作文化等重要要素的比較研究往往不受重視或被忽略。單方面的比較研究顯然不能全面反映和評價某個區(qū)域種植的雜交水稻與傳統(tǒng)水稻的效益和影響,這對于指導(dǎo)稻種資源的保護(hù)與推廣利用以及水稻生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展是不利的。本文以云南省師宗縣龍慶鄉(xiāng)黑爾壯族社區(qū)為例, 從多個層面對民族地區(qū)種植的雜交水稻與傳統(tǒng)水稻進(jìn)行比較, 旨在通過對兩種不同水稻品種在生產(chǎn)投入、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、生態(tài)影響以及稻作文化等方面的比較研究, 全面客觀地反映和評價種植 2個水稻品種的綜合效益。該研究對水稻生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有一定的指導(dǎo)意義, 同時也對傳統(tǒng)遺傳種質(zhì)資源的保護(hù)與可持續(xù)利用具有一定的參考價值。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)黑爾位于曲靖市、紅河州、文山州三地州交界處, 隸屬云南省師宗縣龍慶彝族壯族鄉(xiāng)黑爾壯族村委會, 全村轄有 14個村民小組, 現(xiàn)有農(nóng)戶1 022戶, 耕地面積223.06 hm2, 是純壯族的村委會。年平均氣溫 18 ℃, 海拔 1 100 m, 屬于低熱河谷槽區(qū)。水資源豐富, 土壤肥沃, 適宜種植水稻等農(nóng)作物。當(dāng)?shù)胤N植水稻有近2 000年的歷史, 至今仍種植的傳統(tǒng)水稻品種為‘黑爾糯稻’(俗稱‘萬里香’)[15]。黑爾村自 20多年前開始引種雜交水稻, 自 2005年以來, 該村種植的雜交水稻品種有‘內(nèi)香’、‘豐優(yōu) 290號’、‘紅香軟十號’、‘宜香725’, 而近3年來主要種植后兩種, 其中‘宜香725’的種植面積占全村雜交水稻種植總面積的 63%。全村各戶均種植水稻, 主要用于自家食用和銷售。調(diào)查選取稻田面積較多的大寨村、發(fā)蒙村、觀花村為主, 雨燈寨、田心村、石頭寨、甘田村等為輔, 收集農(nóng)戶2016年種植傳統(tǒng)水稻(‘黑爾糯稻’)和雜交水稻‘宜香 725’兩個品種的相關(guān)信息。

1.2 調(diào)查方法

采用問卷調(diào)查和無結(jié)構(gòu)式訪談相結(jié)合的方法[16]對黑爾壯族社區(qū)農(nóng)戶種植傳統(tǒng)水稻與雜交水稻(均為單季稻)的情況進(jìn)行調(diào)查, 問卷和訪談內(nèi)容涉及2016年種植的兩個品種在生產(chǎn)資料投入、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出、生態(tài)影響以及稻作文化等方面的信息, 走訪農(nóng)戶共計(jì)204戶, 收回有效問卷共計(jì)200份。

1.3 數(shù)據(jù)分析

調(diào)查數(shù)據(jù)的處理、均值、方差分析和獨(dú)立事件T檢驗(yàn)采用SPSS(Statistics 19.0)統(tǒng)計(jì)軟件完成。通過換算, 將調(diào)查獲得的水稻單產(chǎn)、肥料投入、農(nóng)藥投入、成本、利潤等數(shù)據(jù)均以公頃(hm2)為單位進(jìn)行比較。

2 結(jié)果與分析

2.1 兩個水稻品種的生產(chǎn)投入

當(dāng)?shù)胤N植雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的稻種用量如表 1所示。方差分析表明, 當(dāng)?shù)胤N植的傳統(tǒng)水稻‘黑爾糯稻’與雜交水稻‘宜香725’在稻種用量上存在顯著性差異(P=0.002), 傳統(tǒng)水稻平均每公頃所需稻種用量是雜交水稻的1.88倍。

表1 雜交水稻與傳統(tǒng)水稻的生產(chǎn)投入比較Table 1 Comparison of inputs between hybrid rice and traditional rice

當(dāng)?shù)胤N植傳統(tǒng)水稻在農(nóng)藥使用次數(shù)上也顯著低于雜交水稻(P=0.007), 雜交水稻在農(nóng)藥的使用次數(shù)上是傳統(tǒng)水稻的1.42倍(表1)。

種植兩種水稻均需施用一定量的農(nóng)家肥(主要是牛糞、羊糞、豬糞、馬糞等與水稻等作物秸稈攪拌混合物)和化肥(包括氮、磷、鉀等化學(xué)肥料)。在化肥的施用方面, 無論是施用量還是施用次數(shù), 雜交水稻均顯著高于傳統(tǒng)水稻(P＜0.001)。種植雜交水稻所需的化肥用量為729.15 kg·hm-2, 施肥次數(shù)平均為3.44次; 種植傳統(tǒng)水稻所需的化肥用量為319.20 kg·hm-2, 施肥次數(shù)平均為2.69次。在農(nóng)家肥施用方面, 種植雜交水稻施用的農(nóng)家肥用量顯著高于傳統(tǒng)水稻(P＜0.001), 施用次數(shù)兩者之間不存在顯著差異(表1)。總體來看, 無論是在化肥和農(nóng)家肥的施用量和施用次數(shù)上, 雜交水稻均顯著高于傳統(tǒng)水稻。

當(dāng)?shù)胤N植傳統(tǒng)水稻在種子、農(nóng)藥、化肥、農(nóng)家肥等方面的成本投入顯著低于雜交水稻(P＜0.001)。在稻種成本投入方面, 種植雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的種子成本投入分別為 1 096.95 ￥·hm-2和 691.05 ￥·hm-2,雜交水稻的種子投入成本是傳統(tǒng)水稻的1.59倍; 在農(nóng)藥成本投入方面, 種植雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的農(nóng)藥成本投入分別為 3 038.85 ￥·hm-2和 1 769.10 ￥·hm-2, 雜交水稻的農(nóng)藥投入成本是傳統(tǒng)水稻的1.72倍; 在化肥成本投入方面, 種植雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的化肥成本投入分別為 3 001.50 ￥·hm-2和 1 664.55 ￥·hm-2,雜交水稻的化肥投入成本是傳統(tǒng)水稻的 1.80倍; 在農(nóng)家肥成本投入方面, 種植雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的農(nóng)家肥成本投入分別為 822.75 ￥·hm-2和 340.20 ￥·hm-2, 雜交水稻的農(nóng)家肥投入成本是傳統(tǒng)水稻的2.42倍。種植1季雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的成本總投入分別為7 960.35 ￥·hm-2和 4 464.90 ￥·hm-2, 雜交水稻總的投入成本是傳統(tǒng)水稻的1.78倍。

2.2 兩個水稻品種的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出

當(dāng)?shù)胤N植雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的產(chǎn)量情況如表2所示。雜交水稻的產(chǎn)量顯著高于傳統(tǒng)水稻(P＜0.001),雜交水稻的產(chǎn)量是傳統(tǒng)水稻的1.93倍。傳統(tǒng)水稻的銷售價格為 11.62 ￥·kg-1, 而雜交水稻的銷售價格僅為 4.67 ￥·kg-1, 傳統(tǒng)水稻的銷售價格是雜交水稻的2.49倍(表2)。傳統(tǒng)水稻的經(jīng)濟(jì)效益顯著高于雜交水稻(P＜0.05)。在產(chǎn)值方面, 傳統(tǒng)水稻的總產(chǎn)值是雜交水稻的 1.28倍; 在利潤方面, 傳統(tǒng)水稻的凈利潤和利潤率分別為 47 622.90 ￥·hm-2和91.42%, 雜交水稻的凈利潤和利潤率分別為32 588.55 ￥·hm-2和 80.36%。種植傳統(tǒng)水稻所獲的凈利潤是雜交水稻的 1.46倍, 利潤率比雜交水稻高11.06%。

表2 雜交水稻與傳統(tǒng)水稻的經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出比較Table 2 Comparison of economic output between hybrid rice and traditional rice

2.3 生態(tài)影響

2.3.1 環(huán)境風(fēng)險

為防治水稻作物病蟲害保證作物的正常生長和產(chǎn)量, 在作物種植過程中需施用一定量的農(nóng)藥和化肥, 由此也帶來一系列的環(huán)境問題, 比如污染水體、土壤, 降低生物多樣性等。當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶在整個種植周期中, 雜交水稻施用的農(nóng)藥和化肥量及次數(shù)顯著高于傳統(tǒng)水稻(表1), 雜交水稻生長較傳統(tǒng)水稻更依賴化肥和農(nóng)藥。因此, 種植雜交水稻使用農(nóng)藥和化肥所帶來的環(huán)境壓力和風(fēng)險要高于傳統(tǒng)水稻, 而傳統(tǒng)水稻的種植在環(huán)境和氣候方面更加友好。

2.3.2 稻田生物多樣性

以稻田為生境的物種種類及數(shù)量的豐富度(尤其是以稻田害蟲等為食的天敵種類和數(shù)量的豐富度)也是衡量稻作生態(tài)效益的重要方面和內(nèi)容。調(diào)查發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)水稻稻田的生物多樣性明顯高于雜交水稻。這主要表現(xiàn)在以下幾個方面: 1)傳統(tǒng)水稻稻田中, 與水稻伴生的植物種類和數(shù)量明顯高于雜交水稻稻田, 為小型動物(如蜘蛛、天敵昆蟲、青蛙)等提供了有效的庇護(hù)場所和充足的食物來源; 2)傳統(tǒng)水稻稻田中, 以稻田為棲息環(huán)境的小型動物(如蜘蛛、天敵昆蟲、青蛙)等的種類和數(shù)量也明顯高于雜交水稻稻田。以稻田的蜘蛛數(shù)量為例, 經(jīng)初步調(diào)查發(fā)現(xiàn), 傳統(tǒng)水稻田的蜘蛛數(shù)量平均為32.60頭·m-2, 雜交水稻田的蜘蛛數(shù)量僅為11.42 頭·m-2, 兩者存在顯著差異(P＜0.001)。

2.4 稻作文化

通過查閱歷史資料和農(nóng)戶訪談可知, 從壯族祖先2000多年前在黑爾定居以來, 至今仍延續(xù)著傳統(tǒng)水稻‘黑爾糯稻’的種植。當(dāng)?shù)氐膲炎寰用褚荒曛杏?0個月都需要使用‘黑爾糯米’(表3)。傳統(tǒng)水稻‘黑爾糯稻’的種質(zhì)資源是先輩留下來的, 其稻米用在習(xí)俗、節(jié)慶、信仰和崇拜中, 經(jīng)歲月的洗禮已滲入到了民族文化中, 形成了獨(dú)特的稻米文化。相比而言,雜交水稻在當(dāng)?shù)氐姆N植歷史僅有20多年, 與當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族的飲食文化、節(jié)日慶典、宗教祭祀等民族傳統(tǒng)文化等方面沒有任何的相關(guān)性。

3 討論

雜交水稻因具有遠(yuǎn)緣雜種優(yōu)勢, 產(chǎn)量普遍高于傳統(tǒng)水稻[6-9], 本研究結(jié)果也證實(shí)了這一點(diǎn)。然而,有研究報(bào)道稱雜交水稻較傳統(tǒng)水稻更嗜水肥。例如,李全衡[11]的研究結(jié)果表明由于雜交水稻根系發(fā)達(dá)、莖葉繁茂、新陳代謝作用旺盛, 需要的水分供給量遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)水稻。胡泓[12]研究了雜交水稻與傳統(tǒng)水稻對鉀肥的需求和利用效率, 結(jié)果表明雜交稻對化肥和農(nóng)家肥的需求量顯著高于傳統(tǒng)水稻, 但二者對鉀肥的利用效率無顯著性差異。可見, 雜交水稻產(chǎn)量普遍較傳統(tǒng)水稻高除了其自身的雜種優(yōu)勢以外,還與其更嗜水肥的生物學(xué)特性有關(guān)系。因此, 雜交水稻雖然在產(chǎn)量方面具有明顯的優(yōu)勢, 但需要更高的水肥條件才能保障其產(chǎn)量, 加大了目前水資源匱乏的壓力和環(huán)境污染的風(fēng)險。此外, 有研究顯示, 與雜交稻相比, 地方稻種還具有制種安全高效、制種成本低、生長周期較短、抗病蟲害、生態(tài)適應(yīng)性強(qiáng)、穩(wěn)產(chǎn)性好、品質(zhì)優(yōu)等優(yōu)勢[9]。例如, 在抗病蟲方面,錢希[13]研究了稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)對雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的生態(tài)反應(yīng), 結(jié)果顯示, 稻縱卷葉螟在雜交水稻上的產(chǎn)卵量顯著高于傳統(tǒng)水稻, 百穴卵量高于傳統(tǒng)水稻達(dá) 41.9%, 在雜交水稻上的發(fā)生和為害都較重。陳仕高等[14]研究發(fā)現(xiàn)白背飛虱(Sogatella furcifera)在傳統(tǒng)水稻上的種群數(shù)量和危害程度低于雜交水稻。在農(nóng)藝性狀與生態(tài)適應(yīng)方面, He等[10]對3個元陽縣哈尼族人持續(xù)種植了上百年的傳統(tǒng)水稻品種和 3個現(xiàn)代品種分別種植在元陽梯田 6個不同海拔梯度進(jìn)行農(nóng)藝性狀比較研究, 結(jié)果表明:傳統(tǒng)品種在不同海拔的株高、穗長、有效穗等農(nóng)藝性狀差異不顯著; 而現(xiàn)代品種在不同海拔的農(nóng)藝性狀波動較大, 這可能是元陽地方水稻品種長期種植與環(huán)境相適應(yīng)的結(jié)果。

表3 ‘黑爾糯稻’食用稻米文化Table 3 Rice culture of traditional rice variety ‘Hei’er Sticky’ in the study area

在本研究中, ‘黑爾糯稻’作為當(dāng)?shù)貕炎鍍?yōu)良的傳統(tǒng)遺傳種質(zhì)資源, 其稻米用在習(xí)俗、節(jié)慶、信仰和崇拜中, 經(jīng)歲月的洗禮已滲入到了民族文化中, 形成了獨(dú)特的稻米文化。雜交水稻在當(dāng)?shù)氐姆N植歷史僅有20多年, 與當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族的飲食文化、節(jié)日慶典、宗教祭祀等民族傳統(tǒng)文化等無任何的相關(guān)性。盡管如此, 隨著時間的流逝, 許多稻作文化也漸漸在人們心中淡化, 相關(guān)學(xué)者提出傳統(tǒng)遺傳種質(zhì)資源及其相關(guān)的稻作文化正面臨消失的風(fēng)險, 發(fā)出了農(nóng)家保護(hù)與傳承的號召[17-19]。保護(hù)一種傳統(tǒng)的稻種資源, 不僅是保存了一份珍貴的遺傳種質(zhì)資源, 而且更是保留了蘊(yùn)藏在其中的傳統(tǒng)民俗文化。對于傳統(tǒng)水稻遺傳種質(zhì)資源的保護(hù), 最佳的保護(hù)方式不是遷地保護(hù), 建立種質(zhì)資源庫, 而是因地制宜, 正確引導(dǎo), 推動社區(qū)農(nóng)戶積極種植, 就地保護(hù), 這樣的保護(hù)方式才具有真正的可持續(xù)性和“生命力”。

4 結(jié)論

通過對云南省師宗縣黑爾壯族社區(qū)種植的雜交水稻和傳統(tǒng)水稻的綜合效益比較得出: 當(dāng)?shù)胤N植的雜交水稻的產(chǎn)量顯著高于傳統(tǒng)水稻。然而, 從生產(chǎn)資料投入、經(jīng)濟(jì)產(chǎn)出和生態(tài)影響等方面來看, 當(dāng)?shù)胤N植的傳統(tǒng)水稻的綜合效益顯著高于雜交水稻, 且傳統(tǒng)水稻‘黑爾糯稻’品種與當(dāng)?shù)厣贁?shù)民族的飲食、節(jié)日慶典、宗教祭祀等民族傳統(tǒng)文化息息相關(guān), 而雜交水稻品種不具有這方面的相關(guān)性。實(shí)踐證明, 在水稻品種布局中傳統(tǒng)稻與雜交稻相輔相成、缺一不可。目前, 在我國主要的水稻產(chǎn)區(qū)廣泛種植高產(chǎn)的雜交稻對于保障國內(nèi)糧食安全具有重要意義。然而傳統(tǒng)稻種遺傳資源又是雜交稻育種取得突破的重要遺傳基礎(chǔ)。因此, 結(jié)合本研究的結(jié)果, 從稻種遺傳資源多樣性與稻作文化保護(hù)的角度出發(fā), 在傳統(tǒng)稻種較為豐富的少數(shù)民族地區(qū)應(yīng)重視傳統(tǒng)水稻與雜交水稻的合理布局, 有意識地引導(dǎo)和重點(diǎn)加強(qiáng)對具有品質(zhì)優(yōu)、經(jīng)濟(jì)效益高且與當(dāng)?shù)孛袼孜幕嚓P(guān)等屬性的傳統(tǒng)稻種遺傳資源的保護(hù)與可持續(xù)利用。

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