我國水稻直播技術(shù)研究現(xiàn)狀及展望

馮延江 王麒，2 趙宏亮 宋秋來，2 孫羽 曾憲楠

（1黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院耕作栽培研究所，哈爾濱150086；2黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士后工作站，哈爾濱150086；第一作者：zixuanfeng2008＠163.com）

水稻是我國最主要的糧食作物之一，我國有60%以上的人口以稻米為主食[1-2]。水稻種植方式主要有直播和育秧移栽2種。早在7 000多年前，長江中下游流域河姆渡原始居民就已經(jīng)開始種植水稻，而直播栽培方式也是我國祖先留下來最原始、最古老的種植方式[3]。上個世紀50年代北方曾大面積推廣水稻直播，80年代前黑龍江省水稻直播面積占其水稻種植面積的70%[4]。但在溫飽問題上升為主要矛盾的階段，人們認識到要提高單位面積產(chǎn)量只能充分利用當?shù)貧夂蛸Y源進行精耕細作，因此育秧移栽一直處于主導(dǎo)地位[5]。

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域也從傳統(tǒng)的追求產(chǎn)量的單一目標向追求效益、生態(tài)、環(huán)保等綜合目標轉(zhuǎn)變[6]，這也導(dǎo)致對水稻生產(chǎn)方式進行了新的思考。從節(jié)約水資源、減少化肥施用量、降低人力投入等角度出發(fā)，水稻直播技術(shù)近年又逐步興起。但當前的水稻直播技術(shù)不是傳統(tǒng)直播栽培的簡單回歸，而是融合了諸多現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技、是對栽培技術(shù)的新探索[7]。

水稻是需水較多的作物，每形成1 g籽粒的耗水量為500～800 g。在水稻生育進程中，充分滿足植株的需水是高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的重要保障之一，但大水灌溉導(dǎo)致淡水資源損失，不利于生態(tài)持續(xù)發(fā)展，因此在水稻生產(chǎn)領(lǐng)域發(fā)展節(jié)水種植是我國緩解農(nóng)用水資源供需矛盾的可行方案，水稻直播技術(shù)的應(yīng)用就是一個較好的方式。

1 水稻直播類型及其利弊

水稻直播技術(shù)是指不育苗、不插秧，將種子直接播到大田，沒有育苗及移植過程的一項種植技術(shù)[8]。根據(jù)播種過程中土壤的水分情況，水稻直播可分為水直播、濕潤直播和旱直播[9]。

1.1 水直播

水直播指的是水田土壤表面平整，保持一定水層，確保水稻種子在淹水的條件下進行播種出苗的一種直播方式。

1.1.1 水直播的基本特點

水直播對土壤和水層要求較高，要盡量將土壤耕層耙平，越平整越好，土壤越細碎越好。播種前對大田進行灌水，水層深度保持5～7 cm，待耕田產(chǎn)生的泥漿沉實以后（2～4 d）進行播種。播種后保持水層，直到水稻成熟。如需進行化學(xué)除草，可進行排水除草，除草后3～5 d 進行復(fù)水管理[9]。1.1.2 水直播的利弊

水直播的優(yōu)點明顯，其能夠有效控制雜草的萌發(fā)和生長，同時對鳥類危害種子也起到極好的防控作用。但其缺點也很突出：一是因為在淹水條件下進行生長發(fā)育，導(dǎo)致水稻的出苗率很低，一般出苗率為30%左右，這就需要加大播種量；二是由于土壤含水量豐富，秧苗的根系橫向生長較多，較少深扎根，秧苗素質(zhì)普遍不高，如遇大風天氣易倒伏。

1.2 濕潤直播

濕潤直播指的是將水稻種子直接播種于水整地后呈濕潤狀態(tài)的大田中的一種直播方式。

1.2.1 濕潤直播的基本特點

濕潤直播要求秋整地，土壤旋深10～15 cm，對高度落差較大的地塊，應(yīng)使用平田機具進行整地，使田面高度差控制在3 cm以內(nèi)。春天進行灌水，水層保持在3～5 cm，持續(xù)3～7 d，待田間泥漿沉實后進行排水達到田面基本無積水的狀態(tài)，隨后即可進行播種。播種之后保持田間土壤濕潤，直到水稻長至2～3葉期，然后進行恢復(fù)灌水，田間水分管理依據(jù)生育期干濕交替灌溉直至成熟。濕潤直播又包括濕撒播、濕條播和濕點播[9]。

1.2.2 濕潤直播的利弊

濕潤直播最大的優(yōu)點是比水直播的出苗效果好，干濕交替的管理方式利于根系發(fā)育，秧苗素質(zhì)好。但其缺點是稻種與雜草萌發(fā)期和生長期相同，在土壤濕潤條件下，苗期雜草發(fā)生多，難以防控。同時，因濕潤直播的密度較移栽稻大，田間蔭蔽，導(dǎo)致病蟲害的發(fā)生相對較重[10]。

1.3 旱直播

旱直播是指在平坦或坡度較小的地塊，采取旱整地，將浸泡后的種子直接播種或者經(jīng)過催芽露白后播種，在水稻生長期間保持田間地表濕潤或以水灌為主的一種直播方式[11]，也可分為撒播、條播和穴播。

1.3.1 旱直播的基本特點

旱直播水稻沒有育苗階段，導(dǎo)致可用有效積溫變少，加之干旱條件下種子萌動和發(fā)芽遲緩，如品種選擇不當，如選擇生育期過長的品種進行旱直播有降低產(chǎn)量的風險。旱直播的播種深度以3～4 cm為宜，待水稻長至2～3葉期，建立田間水層，之后干濕交替管理，直至成熟。

1.3.2 旱直播的利弊

旱直播由于在干旱土壤條件下進行萌發(fā)和出苗，因土壤透氣性好，氧氣充足，根系生長迅速，植株幼苗的抗逆能力強，秧苗素質(zhì)好，也節(jié)省了泡田用水。其缺點是旱作條件不利于稻種發(fā)芽及成苗，導(dǎo)致成苗效果不好，同時種子易被鳥取食。

2 直播技術(shù)研究現(xiàn)狀

直播是一種古老的稻作方式，具有突出的優(yōu)缺點，目前在一些高產(chǎn)地區(qū)屬于禁用的栽培方式[12]。但水稻直播對實現(xiàn)生產(chǎn)的輕型化、專業(yè)化、規(guī)?；兄匾饬x。隨著農(nóng)村勞動力的轉(zhuǎn)移以及高效除草劑研制的穩(wěn)步推進，直播稻面積不斷擴大[13]。然而，由于直播稻自身生長發(fā)育特點的限制，例如生育期縮短導(dǎo)致可利用溫光資源減少、個體與群體生長矛盾突出、根系下扎淺容易倒伏、產(chǎn)量整體偏低且穩(wěn)產(chǎn)性差[14-15]。但近年來，水稻高效直播技術(shù)取得了長足發(fā)展，在播種技術(shù)、肥水管理、植物保護等環(huán)節(jié)都較以往有較大提高。

2.1 栽培技術(shù)有所突破

2.1.1 整地質(zhì)量提高

水稻直播對整地的要求較高，田面越平越好，表土越細越好[11]。一般情況下，需在前茬作物收獲后進行深翻滅茬，改善耕層土壤結(jié)構(gòu)。在春節(jié)期間使用旋耕機整平田面，使耕層表土細碎，無大土塊。

旱直播情況下，如果土壤過于蓬松影響播種深度則還需要事先進行鎮(zhèn)壓，鎮(zhèn)壓的效果以滿足播種2 cm左右的播深即可[11]。播種覆土好壞也直接影響旱直播水稻出苗，這就要求播種時田塊不能過濕，導(dǎo)致耕層大土塊數(shù)量增加。

2.1.2 播種技術(shù)優(yōu)化

2.1.2.1 種子處理 直播對種子質(zhì)量要求高，通常應(yīng)進行鹽水選種和曬種，主要目的是提高種子的發(fā)芽勢和發(fā)芽率。同時要對種子進行消毒和浸種。目前在直播之前常進行催芽，如有條件可使用快速催芽器，溫度控制在31℃左右即可，當催芽至露白即可晾芽，之后再進行播種。同時，為了防止種子被害蟲食用以及提高種子活力，可進行包衣處理，種衣劑的選擇沒有特別要求，能達到防蟲、健身的目的即可。有報道指出，種子浸泡48 h催芽至露白時播種，有較高的出苗率，可以確保較高的基本苗數(shù)量，該種子處理方法在機械直播條件下，有利于增加群體數(shù)量[16]。

2.1.2.2 播種方式 人工撒播是傳統(tǒng)的直播方法，但該方法較落后，弊端很多，常因播撒不均勻造成群體密度不一，有的群體數(shù)量過大，通風效果差，光合作用弱，蔭蔽易倒伏，嚴重影響產(chǎn)量。采用人工撒播時需要控制好種子用量，盡量保證均勻撒播，并及時淺旋蓋種，控制好覆土深度。近年來，由于水稻直播機械的研發(fā)和應(yīng)用愈發(fā)成熟，機械穴播和機械條播技術(shù)逐漸大面積推廣。機械直播因播種密度可控，對建立合理群體有極大幫助，為穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。有報道指出，不同機直播方式對水稻的分蘗發(fā)生與成穗規(guī)律有顯著影響[12]，一次分蘗發(fā)生率穴播方式低于條播方式，二次分蘗發(fā)生率穴播方式相對占優(yōu)。試驗證明，穴播方式的產(chǎn)量高于條播方式，是應(yīng)優(yōu)先選擇的直播方式。生產(chǎn)中應(yīng)根據(jù)品種特性配套合理的管理措施，促進優(yōu)勢葉位分蘗早發(fā)、多發(fā)，充分發(fā)掘優(yōu)勢葉位的增產(chǎn)潛力，實現(xiàn)不同直播方式水稻高產(chǎn)高效[12]。

2.1.2.3 播種量 直播對播種量要求較高。研究表明，播種量主要影響單位面積的有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和成穗率[17-19]。播種量過少，水稻個體生長得到有利發(fā)展，有效分蘗多，成穗率高，每穗粒數(shù)多，但是總穗數(shù)不足而難以高產(chǎn)；播種量過多，水稻個體分蘗受到抑制，成穗率低，雖然基本苗多，有效穗充足，但生育后期容易發(fā)生倒伏，對產(chǎn)量影響較大[20]。相關(guān)報道指出，適當增大播種量有利于增加齊穗后的干物質(zhì)生產(chǎn)，因而產(chǎn)量也會增加，同時，隨著播種量的增加，單位面積有效穗數(shù)增加，每穗總粒數(shù)呈減少趨勢，與中等播種量處理相比，高播種量處理產(chǎn)量增幅較大[20]。另外，還有研究指出，隨著播種量的提高，不同播期的有效穗數(shù)呈上升趨勢，但穗粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重均呈下降趨勢[21]?？梢?，不同地區(qū)間的最佳播種量差異較大。

2.1.2.4 播種時間 播期是影響直播稻能否穩(wěn)產(chǎn)的一個重要因素。適宜的播期可保障稻苗充分利用有效積溫，達到穩(wěn)產(chǎn)的目的。過早播種，土壤溫度和空氣溫度較低，不利于種子萌發(fā)，嚴重時還會導(dǎo)致種子發(fā)生霉變；過晚播種，水稻可利用生育時間變短，在無霜期較短的北方地區(qū)，可能無法保證稻谷正常成熟，如遇霜害，甚至導(dǎo)致絕收。一般認為，直播稻比移栽稻遲播7～10 d，日平均氣溫大致穩(wěn)定在12℃就可播種。有研究表明，在適宜播期范圍內(nèi)，相對早播的處理出苗率較晚播的處理低，隨著播期的延遲，發(fā)芽率和出苗率都有所增加，幼苗的枯死率降低，播種至發(fā)芽的天數(shù)也會縮短[22]。

2.1.2.5 播種深度 水稻機械化旱直播栽培過程中，均勻覆土，保證播深一致是確保出全苗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一[23]。露在土表的種子不僅出苗慢，還易遭鳥類和鼠類破壞。有研究表明，直播種子的播深應(yīng)控制在2 cm左右[11]，在適宜范圍內(nèi)，隨著播種深度的增加，水稻植株株高、地上部鮮質(zhì)量和干質(zhì)量表現(xiàn)出增加的趨勢，但隨著土層的增加，水稻出苗率出現(xiàn)下降的趨勢[24-25]。

2.2 肥料運籌進步明顯

長期以來，直播稻的穩(wěn)產(chǎn)性高產(chǎn)性難以得到保證，有報道指出，分蘗發(fā)生情況和成穗特征直接影響直播稻的產(chǎn)量[26]。相關(guān)研究表明，不同施肥方式對水稻分蘗特性和產(chǎn)量均有顯著影響[27-28]。實際生產(chǎn)中如果氮肥施用不當，可導(dǎo)致直播稻群體前期生產(chǎn)過旺，后期產(chǎn)量結(jié)構(gòu)失衡，有效穗數(shù)、結(jié)實率及千粒重等下降[29-30]。

適宜的氮肥運籌、實地氮肥管理、氮鉀配施、秸稈還田等措施均能促進稻谷產(chǎn)量的顯著增加，并可較大幅度地降低肥料施用量[31]。施氮量的增加在一定范圍內(nèi)有助于產(chǎn)量的顯著提高，主要是單位面積有效穗數(shù)受氮素水平的影響較大，適當提高施氮量能提高單位面積的有效穗數(shù)，是最終產(chǎn)量提高的主要因素[32]。但過量施用氮肥會使植株高度顯著增加并降低莖稈強度，易引發(fā)倒伏，影響產(chǎn)量[33]。有報道指出，旱直播粳稻的氮肥施用量以150 kg/hm2為佳[32]，但也有報道指出，旱直播稻栽培施氮量在270 kg/hm2較為適宜，更易獲得穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)[21]。不同地區(qū)土壤肥力存在明顯差異，適宜施氮量也存在差異。此外，施氮方式對直播稻產(chǎn)量的影響也很突出。有研究表明，氮肥作基肥一次性施入，雖然前期分蘗數(shù)量增多，但后期會因肥料供應(yīng)不足，造成成穗率、實粒數(shù)和千粒重降低，導(dǎo)致減產(chǎn)[34]。楊金娟等[35]研究指出，降低基肥施氮比例，后移至分蘗期施入，有利于增加水稻分蘗數(shù)和分蘗成穗率，優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)，提高水稻產(chǎn)量和品質(zhì)。相關(guān)研究表明，氮肥運籌比例以莖蘗肥∶穗肥=6∶4為好，秧苗早發(fā)，低位分蘗多，成穗率高，穗大粒多，群體生長發(fā)育整齊度高，產(chǎn)量高[21，36]。

已有研究表明，合理施用鉀肥能夠顯著提高水稻產(chǎn)量[37]。直播稻施鉀增產(chǎn)效果明顯，主要原因是可獲得較高的穗數(shù)進而達到高產(chǎn)的目的。有報道指出，直播稻鉀肥一次性基施與分次施用產(chǎn)量沒有明顯差異[38]。因此，直播稻生產(chǎn)過程中應(yīng)根據(jù)目標產(chǎn)量合理施足鉀肥，達到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的目的。

2.3 除草技術(shù)逐年提升

直播稻稻田水分含量相對適宜、生長空間充足，非常適合雜草的快速生長，稻田雜草發(fā)生種類繁多、數(shù)量大[39-42]。稻田草害是影響直播稻產(chǎn)量的重要因素之一，尤其是直播稻前期群體小，無水層或水層淺，對雜草的控制作用較弱，如不及時防除或者防除質(zhì)量不高，極易形成草荒，導(dǎo)致大幅減產(chǎn)甚至絕收[43-44]。近年來，農(nóng)業(yè)科研一線的研究人員對水稻直播田的稗草、千金子、莎草科雜草、水莧菜屬以及大齡雜草、闊葉雜草等防治方法和效果進行了大量研究，并取得了一些研究成果[44-47]。

2.4 抗倒伏研究成效突出

倒伏嚴重影響水稻產(chǎn)量和品質(zhì)，同時增加收獲成本[48]。植株抗倒伏性能與株高、稈長、節(jié)間配置、穗位和重心等形態(tài)指標以及基部節(jié)間粗度、壁厚、充實度、鞘厚、鞘重、抗折力和彎曲力矩等物理性狀指標等關(guān)系密切[48-50]。水稻抗倒性能除與自身遺傳特性及外界氣候條件有關(guān)外，同時受種植方式、播期、秧齡、密度、水分及肥料等耕作栽培措施的影響[48，51-53]。

直播稻由于根系分布淺，縱向根較少，后期白根數(shù)和根系發(fā)生不發(fā)達，加之田間分蘗率高，蔭蔽度大、節(jié)間細長，若在肥水管理上出現(xiàn)失誤，極易造成倒伏[54]。有關(guān)學(xué)者從種植密度[11]、播種深度[25]、肥水運籌及管理[32]等角度出發(fā)，分別研究了不同方式防止水稻倒伏現(xiàn)象的發(fā)生，并取得了較好的試驗效果，為實際生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。

3 結(jié)論與展望

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國形成了眾多的直播稻配套技術(shù)，但仍需要進一步集成和耦合，完善和優(yōu)化有關(guān)細節(jié)問題，達到輕簡、優(yōu)質(zhì)、高效、穩(wěn)產(chǎn)、增收的目標。

3.1 加快專用品種的選育

目前水稻直播使用的品種主要還是從移栽品種中篩選出來的，適宜的專用品種不多，加強專用品種的選育是發(fā)展直播稻的基礎(chǔ)[55]。水稻直播易倒伏、發(fā)芽力弱，應(yīng)選育發(fā)芽勢強、苗期耐除草劑、抗倒伏、抗病性強的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)品種[55]。針對特殊生長環(huán)境，加快選育耐鹽堿、耐干旱的直播稻品種。

3.2 加強直播稻農(nóng)藝農(nóng)機配套技術(shù)研究

水稻直播的生長發(fā)育特點與移栽稻不同，尤其是需肥特點、水分管理、草害防治等栽培技術(shù)可進行深入研究，結(jié)合機械整地精準度、機械播種深度、密度等方面的研究，集成適宜不同地區(qū)的配套技術(shù)。

3.3 穩(wěn)步推進水稻直播方式的發(fā)展

水稻直播具有省時、省力、節(jié)約成本的特點，近年來發(fā)展比較迅速。水稻直播生產(chǎn)對提高糧食產(chǎn)量來說總體弊大于利，但從輕簡化生產(chǎn)角度來看又存在合理性[56]。水稻直播方式存在前期易發(fā)生草害、后期易倒伏等弊端，會引起產(chǎn)量降低的風險，目前還不能算是一項穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的栽培技術(shù)。因此，在生產(chǎn)中應(yīng)該穩(wěn)步推進發(fā)展，不應(yīng)盲目擴大面積[4]。待該項技術(shù)體系完備后，再根據(jù)生產(chǎn)區(qū)域需求，逐步釋放生產(chǎn)面積，達到增產(chǎn)增收的目的。