黑龍江西部區(qū)水稻旱直播技術(shù)研究

徐瑩瑩 劉玉濤 王宇先 楊慧瑩 高盼 王俊河

（黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院齊齊哈爾分院，黑龍江齊齊哈爾161006；第一作者：ghdetongzhuo@163.com）

近年來，黑龍江省水稻種植面積逐年擴(kuò)增，水稻已經(jīng)成為僅次于玉米的第二大糧食作物。其中，西部地區(qū)水稻播種面積約占全省水稻播種面積的20%（2017黑龍江縣市農(nóng)村經(jīng)濟(jì)社會(huì)統(tǒng)計(jì)概要），是黑龍江省水稻重要主產(chǎn)區(qū)。然而受溫帶大陸性季風(fēng)氣候影響，該區(qū)常年降水少且時(shí)空分布不均[1]，加上常規(guī)種稻淹灌模式下水資源利用不合理，導(dǎo)致水量供需矛盾日益嚴(yán)重，有些地方甚至因缺水而難以維持種稻，水資源不足已經(jīng)成為限制黑龍江西部地區(qū)水稻發(fā)展的重要因素[2]。同時(shí)，勞動(dòng)力不足，成本投入逐年增加，使農(nóng)民種稻收益明顯下降。因此，發(fā)展機(jī)械化、輕簡(jiǎn)化、節(jié)水、高效的水稻栽培模式迫在眉睫。

水稻旱直播是一種無需育秧，將稻種直接播入稻田的栽培方式，因省去傳統(tǒng)種植泡田、育秧、移栽等環(huán)節(jié)，用工、用水量及生產(chǎn)成本明顯降低[3]。水稻旱直播機(jī)的出現(xiàn)更是顯著提高了作業(yè)效率，保證了播種和出苗質(zhì)量，為旱直播的發(fā)展奠定了重要基礎(chǔ)。水稻旱直播能最大限度發(fā)揮水稻自身的耐旱性，節(jié)約大量農(nóng)業(yè)用水，符合農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和節(jié)水農(nóng)業(yè)的必然要求[4]。然而，目前對(duì)黑龍江西部地區(qū)水稻旱直播綜合配套技術(shù)的研究不多。因此，本文圍繞旱直播配套品種、機(jī)械播種、除草、節(jié)水灌溉等技術(shù)環(huán)節(jié)進(jìn)行了研究，并初步建立了綜合配套技術(shù)體系，以促進(jìn)黑龍江省西部地區(qū)水稻產(chǎn)業(yè)更好更快發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)設(shè)在齊齊哈爾市泰來縣大興鎮(zhèn)青崗村（東經(jīng)123°36′，北緯 46°58′）。該區(qū)屬中溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年平均氣溫4℃，無霜期135 d，年平均降水量380 mm，春季雨水偏少，夏秋季雨量集中，活動(dòng)積溫約2 877℃。土壤類型為黑鈣土。選取10個(gè)適宜黑龍江地區(qū)種植的水稻品種（龍慶稻3號(hào)、龍慶稻5號(hào)、龍慶稻21、綏粳4號(hào)、綏粳18、龍粳21、龍粳 31、龍粳39、龍粳51和墾稻12）為試驗(yàn)材料。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用田間直接鑒定法[5]。水稻旱穴播種機(jī)將藥劑拌種后的各品種直接播入干水稻田。各品種分別設(shè)置處理組（T）和對(duì)照組（CK），共20個(gè)小區(qū)。處理組是在多數(shù)品種處于孕穗期時(shí)排去田間水分，進(jìn)行干旱脅迫[6]，至抽穗開花期復(fù)水，共持續(xù)6 d；對(duì)照組按常規(guī)管理。每個(gè)小區(qū)面積1.68 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)。播種前精細(xì)整地。整個(gè)時(shí)期施尿素289 kg/hm2、磷酸二銨100 kg/hm2、硫酸鉀 125 kg/hm2。

生育期觀察記載各品種抗病性、抗倒伏能力。成熟后每小區(qū)實(shí)割1 m2進(jìn)行測(cè)產(chǎn)。實(shí)測(cè)產(chǎn)量Y（kg/hm2）=W÷S×[（1-M）÷（1-M0）] ，W為籽粒重量，S為10-4hm2，M為籽粒含水率，M0為粳稻籽粒標(biāo)準(zhǔn)含水率14.5%。每個(gè)小區(qū)取樣10叢考察產(chǎn)量性狀，調(diào)查有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率和單株產(chǎn)量。抗旱性大小用單株產(chǎn)量的抗旱系數(shù)（α=處理區(qū)測(cè)定值/對(duì)照區(qū)測(cè)定值×100%）表示。

1.2.1 播種機(jī)械—精量穴播機(jī)

采用發(fā)明專利“膜上穴平直播機(jī)上的導(dǎo)籽裝置”（發(fā)明專利號(hào)：ZL 2013 1 0435136），將5個(gè)導(dǎo)籽播體連接一起，配套普通農(nóng)用拖拉機(jī)使用。該裝置在滾筒內(nèi)側(cè)裝有環(huán)形分布、單向?qū)Я鞯姆N子導(dǎo)流槽，同時(shí)還設(shè)有株距調(diào)整設(shè)置，在環(huán)形隔板與旋轉(zhuǎn)軸之間的環(huán)形罩通過雙軸承安裝在旋轉(zhuǎn)軸上，左段種子導(dǎo)流槽的分體導(dǎo)流槽和環(huán)形罩的左端蓋采用透明材料制作。該裝置的優(yōu)點(diǎn)是種子超前360°進(jìn)入播種器的底部等待播種，節(jié)省了種子的運(yùn)行時(shí)間，從而播種速度能夠提高1倍以上，且播種精度也顯著提高，還能防止種子飛濺和漏播現(xiàn)象的發(fā)生。下種率為100%，徹底消除了空穴現(xiàn)象。本試驗(yàn)前期研究已篩選出最適播種行距為24 cm，穴距15 cm，播種量為22粒/穴，播深1.5 cm。播種前先用旋耕機(jī)對(duì)稻田進(jìn)行深旋，確保土壤松軟無大坷垃。

1.2.2 封閉除草劑篩選

封閉除草：播種后未出苗前進(jìn)行化除，設(shè)6個(gè)處理。各處理藥劑配方及施藥劑量分別為：（1）農(nóng)美麗225 mL/hm2+禾草丹 1 500 mL/hm2；（2）農(nóng)美麗 300 mL/hm2+禾草丹 2 250 mL/hm2；（3）惡草酮—丁草胺（60%）民 1 500 mL/hm2；（4）惡草酮—丁草胺（60%）2 250 mL/hm2；（5）惡草酮 1 500 mL/hm2；（6）惡草酮 2 250 mL/hm2。各處理對(duì)水量為600 kg/hm2，噴藥時(shí)田面保持濕潤(rùn)，但無積水，噴藥后第3 d灌水并保水3～4 d。

苗后除草：此時(shí)期稻田雜草主要有3種類型：禾本科、莎禾科和闊葉雜草。水稻1.5～2.0葉齡時(shí)，每hm2噴施千金1 200 mL+稻杰1 500 mL，主要防除禾本科雜草和闊葉雜草；2.0～3.0葉齡時(shí)每hm2噴施48%苯達(dá)松2 250 mL+稻杰3 000 mL，主要防除禾本科、莎草科和闊葉雜草。對(duì)水量為300 kg/hm2。試驗(yàn)小區(qū)面積為10 m2，隨機(jī)區(qū)組排列，3次重復(fù)，各小區(qū)間筑田埂，確保單獨(dú)排灌。

秧苗安全性調(diào)查：于施藥后的第3、7、10 d，目測(cè)苗生長(zhǎng)情況，觀察是否有藥害發(fā)生，若有藥害調(diào)查藥害癥狀及藥害率。草害調(diào)查：于施藥后的第7 d調(diào)查雜草防效，記錄10 m2內(nèi)雜草株數(shù)，并計(jì)算防效。雜草株（鮮質(zhì)量）防效=[（對(duì)照區(qū)雜草株數(shù)（鮮質(zhì)量）-處理區(qū)雜草株數(shù)（鮮質(zhì)量）] /處理區(qū)雜草株數(shù)（鮮質(zhì)量）×100%。

1.2.3 灌溉方式篩選

以農(nóng)民手插淹灌方式為對(duì)照，泡田浸沒土垡，保持水層50～100 mm，插秧至返青期灌水層50～70 mm，分蘗期田間水位始終保持在100～150 mm，拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期及乳熟期灌溉方式同分蘗期，乳熟末期排水曬田。旱直播節(jié)水灌溉采用間歇灌溉，播種至出苗期灌“跑馬水”，不保持水層，分蘗期每7～9 d灌1次水，每次灌水50～70 mm，使田面形成20～40 mm的水層，自然落干，有水層 4～5 d、無水層 3～4 d，反復(fù)交替，拔節(jié)孕穗期、抽穗開花期及乳熟期灌溉方式同分蘗期，乳熟末期排水曬田。分別記錄兩種方式生育期用水量。

降雨量測(cè)定：采用田間自動(dòng)氣象觀測(cè)站對(duì)整個(gè)生育期間的降雨量進(jìn)行自動(dòng)采集。灌溉水量測(cè)定：采用蘇州格林儀表科技有限公司生產(chǎn)的GL-MQ-100超聲波明渠流量計(jì)進(jìn)行灌溉水量測(cè)定。田間水層測(cè)定：采用直尺測(cè)定，每次灌水后讀取水層深度。水分利用效率測(cè)定：以單位面積水量所生產(chǎn)的稻谷量作為水分的利用效率，按照公式計(jì)算水分利用效率（WUE=單位面積產(chǎn)量/單位面積水量）。

1.2.4 旱直播輕簡(jiǎn)化綜合配套技術(shù)組裝

將篩選出的最適水稻品種、除草劑配方與間歇灌溉等組裝，集成適宜黑龍江西部的水稻旱直播輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)。分別測(cè)定旱直播輕簡(jiǎn)化栽培技術(shù)種植和農(nóng)民傳統(tǒng)插秧種植的水稻產(chǎn)量。成熟后每小區(qū)割收10 m2進(jìn)行測(cè)產(chǎn)，并考察有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、千粒重、結(jié)實(shí)率和單株產(chǎn)量。作業(yè)效率及經(jīng)濟(jì)效益分析：分析比較兩種栽培模式下的作業(yè)效率、成本投入和凈收益等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)處理

應(yīng)用Excel 2010和SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)整理和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種抗性及產(chǎn)量效應(yīng)

2.1.1 抗病性和抗倒伏性比較

據(jù)觀測(cè)，10個(gè)品種中龍慶稻3號(hào)、龍慶稻5號(hào)、綏粳18、龍粳31、龍粳39、龍粳51和墾稻12的抗病性表現(xiàn)為強(qiáng)，龍慶稻21、綏粳4號(hào)和龍粳21表現(xiàn)為較強(qiáng)；龍慶稻5號(hào)、綏粳4號(hào)、綏粳18、龍粳21、龍粳31及龍粳39抗倒伏性表現(xiàn)為強(qiáng)，龍慶稻3號(hào)、龍慶稻21和龍粳51表現(xiàn)為較強(qiáng)，墾稻12的抗倒伏性一般。

2.1.2 抗旱性及產(chǎn)量性狀比較

由表1可知，在孕穗期干旱脅迫持續(xù)6 d后，參試品種產(chǎn)量表現(xiàn)為龍慶稻5號(hào)＞綏粳18＞龍粳31＞龍慶稻3號(hào)＞龍粳21＞龍粳39＞龍慶稻21＞綏粳4號(hào)＞龍粳51＞墾稻12；抗旱性表現(xiàn)為龍慶稻5號(hào)＞綏粳18＞龍粳31＞龍慶稻3號(hào)＞龍粳21＞龍粳39＞龍慶稻21＞綏粳4號(hào)＞龍粳51＞墾稻12。

通過對(duì)10個(gè)水稻品種的抗逆能力及產(chǎn)量等進(jìn)行比較發(fā)現(xiàn)，適宜黑龍江西部地區(qū)旱直播種植的品種為龍慶稻5號(hào)，其次是綏粳18和龍粳31。

2.2 封閉除草劑篩選

2.2.1 安全性調(diào)查

施藥后3 d、7 d、10 d觀察水稻秧苗生長(zhǎng)情況，各處理水稻均未發(fā)現(xiàn)爛根、死苗、葉片黃化、生長(zhǎng)受滯等藥害現(xiàn)象。

2.2.2 雜草防效

從表2可見，農(nóng)美麗＋禾草丹對(duì)雜草的防治效果不理想，雜草株防效和鮮質(zhì)量防效均低于50%，不適于直播稻的雜草防治；惡草酮-丁草胺（60%）用量為2 250 mL/hm2時(shí)的防治效果要優(yōu)于用量為1 500 mL/hm2時(shí)的防治效果。在這6個(gè)處理中，惡草酮2 250 mL/hm2對(duì)初期雜草防效最佳，株防效和鮮質(zhì)量防效分別達(dá)91.17%和92.35%。

表1 不同品種抗旱性及產(chǎn)量性狀比較

表2 不同處理對(duì)雜草防治效果（%）

2.3 節(jié)水灌溉

2.3.1 不同灌溉方式下田間灌水量

由表3可知，因旱直播無需泡田，不需插秧和無返青期，因此相比常規(guī)灌溉可分別節(jié)水1 500 m3/hm2和660 m3/hm2；分蘗期是直播稻需水的關(guān)鍵階段，需進(jìn)行灌溉并保持水層70 mm左右，以保證植株進(jìn)行有效分蘗。旱直播間歇灌溉全生育期田間用水量為9 877 m3/hm2，比插秧稻常規(guī)灌溉節(jié)水2 435 m3/hm2，節(jié)水率達(dá)19.78%。

表3 不同灌溉方式下耗水量（m3/hm2）

2.3.2 不同灌溉方式下水分利用效率

由表4可知，和常規(guī)插秧淹灌種植相比，旱直播間歇灌溉WUE提高51.72%、自然降水WUE提高3.19%、總水分WUE提高27.78%。說明旱直播間歇灌溉方式節(jié)水效果顯著。

表4 不同灌溉方式下水分利用效率

2.4 水稻旱直播輕簡(jiǎn)化綜合配套技術(shù)

通過上述各試驗(yàn)確定輕簡(jiǎn)化綜合配套技術(shù)選用的品種為龍慶稻5，旋耕機(jī)精細(xì)整地后，采用機(jī)械精量穴播方式將稻種播入旱田中，每穴22粒，出苗前噴施除草劑惡草酮2 250 mL/hm2（對(duì)水量600 kg/hm2），1.5~2.0葉期噴施千金1 200 mL/hm2+稻杰1 500 mL/hm2，2~3葉期噴施48%苯達(dá)松2 250 mL/hm2+稻杰3 000 mL/hm2。播種后采用間歇灌溉方式灌水，具體灌溉方式同1.2.3。

2.4.1 不同栽培模式下產(chǎn)量性狀比較

由表5可知，與插秧稻相比，旱直播稻平均每叢穗數(shù)減少0.3個(gè)，每叢實(shí)粒數(shù)增加3.0粒，結(jié)實(shí)率增加0.8個(gè)百分點(diǎn)，含水率下降1.0個(gè)百分點(diǎn)，穗粒質(zhì)量增加0.19 kg/10 m2，實(shí)際產(chǎn)量增加3.21%，但差異不顯著。

2.4.2 不同栽培模式下用工數(shù)及作業(yè)效率

由表6可知，農(nóng)民常規(guī)插秧栽培模式全生育期用工數(shù)為14.25個(gè)，而旱直播輕簡(jiǎn)化栽培模式用工數(shù)為7.00個(gè)，僅為插秧稻的49.12%，明顯減少人工操作環(huán)節(jié)，輕簡(jiǎn)省力。

表5 旱直播稻和插秧稻產(chǎn)量性狀比較

由表7可知，旱直播輕簡(jiǎn)化栽培模式除了可省去打漿環(huán)節(jié)外，播種效率為3.0 hm2/d，而農(nóng)民機(jī)械插秧效率為1.2 hm2/d，采用旱直播輕簡(jiǎn)化模式效率可提高1.8 hm2/d。且旱直播采用機(jī)械直接播種，插秧采用手推機(jī)械，因此旱直播輕簡(jiǎn)化模式既省時(shí)又省力。

表7 不同栽培模式下作業(yè)效率 （hm2/d）

2.5 不同栽培模式下經(jīng)濟(jì)效益分析

由表8可知，和農(nóng)民常規(guī)插秧栽培相比，旱直播輕簡(jiǎn)化栽培模式因省去育秧環(huán)節(jié)，因此可節(jié)省育秧成本2 032.0元/hm2，節(jié)省其他成本 1 205.0元/hm2，成本合計(jì)減少3 237元/hm2；凈收益增加3 974元/hm2，增效33.2%。

表8 不同栽培模式下經(jīng)濟(jì)效益

3 討論與結(jié)論

品種選擇是水稻生產(chǎn)的關(guān)鍵，直接關(guān)系到水稻的出苗率、產(chǎn)量及稻米品質(zhì)[7]。由于水稻旱直播沒有育苗環(huán)節(jié)，可利用的有效積溫縮短，因此應(yīng)根據(jù)黑龍江西部氣候環(huán)境特點(diǎn)，選擇前期早生快發(fā)、抗旱、抗病能力強(qiáng)、分蘗適中、抗倒伏能力強(qiáng)的品種，可重點(diǎn)從10葉或11葉齡的品種中篩選[7-8]。此外，培育抗寒、抗旱、抗除草劑的水稻品種也是發(fā)展旱直播技術(shù)的重要基礎(chǔ)。

和傳統(tǒng)插秧稻相比，旱直播可省去大量泡田用水，配合間歇灌溉，節(jié)水效果顯著。本研究中，旱直播可節(jié)水2 435 m3/hm2，節(jié)水率達(dá)19.78%。同時(shí)，旱直播間歇灌溉模式下，可避免水稻根系長(zhǎng)期處于淹水狀態(tài)，為其生長(zhǎng)發(fā)育提供更適宜的水、肥、氣、熱環(huán)境，促進(jìn)后期干物質(zhì)積累。也有研究表明，間歇灌溉不僅有利于提高水稻的水分利用效率，同時(shí)有利于提高氮肥利用效率，進(jìn)而促進(jìn)產(chǎn)量提高[9]。

旱直播輕簡(jiǎn)化栽培模式能明顯減少人工操作環(huán)節(jié)，輕簡(jiǎn)省力，機(jī)械穴播保證了出苗質(zhì)量和整齊度，有利于大面積作業(yè)。該模式較農(nóng)民插秧種植可節(jié)省成本3 237.0元/hm2；凈收益增加 3 974.1元/hm2，增效33.2%。