貴州山區(qū)稻田水旱輪作模式發(fā)展現(xiàn)狀與建議

李佳麗,鄧茹月,彭 強(qiáng),閆志強(qiáng),朱速松

（貴州省水稻研究所，貴州 貴陽 550006）

水稻是貴州省最重要的糧食作物，常年播種面積67 萬hm2左右，目前主要以一季中稻為主，存在稻田冬閑面積大、復(fù)種指數(shù)低等問題［1-2］。同時(shí)，隨著人口的增加和耕地的減少以及生產(chǎn)成本的持續(xù)增加，常規(guī)種植水稻增效空間十分狹小，種植效益與蔬菜、水果等經(jīng)濟(jì)作物相比差距較大，不僅影響農(nóng)戶種糧積極性，也制約貴州水稻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展［3］。因此，大力推廣“一田多用”“一季多收”“一物多用”模式，合理利用稻田資源，提高稻田的產(chǎn)出效益，是保障貴州糧食安全和促進(jìn)水稻種植提質(zhì)增效的有效途徑［4］。

稻田水旱輪作是指在同一塊田地上，在一年內(nèi)有順序地輪換種植水稻和其他旱地作物的種植方式［5］。稻田水旱輪作模式不僅能改善土壤的理化性狀、提高作物產(chǎn)量，還可提高農(nóng)田利用率，減少農(nóng)藥、化肥的使用，充分利用周年光熱資源，達(dá)到增產(chǎn)增收的目的，是可有效推廣應(yīng)用的耕作栽培措施［4，6］。近年來，國內(nèi)許多學(xué)者對水旱輪作種植模式下作物產(chǎn)量、土壤性質(zhì)、病蟲害、農(nóng)田溫室氣體排放等方面進(jìn)行了研究［7］。目前，貴州省已形成多種稻田水旱輪作高效種植模式，如冬春蔬菜—優(yōu)質(zhì)稻—秋冬蔬菜一年三熟模式、優(yōu)質(zhì)稻—食用菌一年兩熟模式等。為貴州深入推廣稻田水旱輪作模式提供參考，綜述貴州地區(qū)稻田水旱輪作模式中水稻產(chǎn)量、氮肥利用率、土壤理化特性3 個方面的生態(tài)效應(yīng)研究，并介紹目前貴州常見的稻田水旱輪作模式，在此基礎(chǔ)上提出貴州稻田水旱輪作模式的發(fā)展建議。

1 貴州山區(qū)稻田水旱輪作的生態(tài)效應(yīng)研究

1.1 對水稻產(chǎn)量的影響

稻田水旱輪作能有效提高水稻產(chǎn)量。龍勝碧等［8］研究前茬種植大球蓋菇對水稻生長發(fā)育的影響，發(fā)現(xiàn)與未種菇處理相比，種菇處理后水稻產(chǎn)量平均增加80 kg/667m2，增幅為16.6%，同時(shí)生育期延長8.5 d。黃佑崗等［2］研究發(fā)現(xiàn)，種植油菜、蔬菜、馬鈴薯3種冬種農(nóng)作物及綠肥的后茬水稻干物質(zhì)積累量均高于冬閑對照，各冬種農(nóng)作物處理的水稻產(chǎn)量均高于冬閑對照，其中蔬菜—水稻輪作處理產(chǎn)量最高。王玲莉等［9］同樣發(fā)現(xiàn)不同冬種作物的后茬雜交水稻實(shí)收產(chǎn)量均高于冬閑處理，增幅為3.71%～8.48%，其中冬種蔬菜和綠肥處理的后茬雜交水稻實(shí)收產(chǎn)量增產(chǎn)效果較明顯，增幅分別達(dá)8.48%、7.60%。

1.2 對氮肥利用率的影響

優(yōu)化氮肥施用量及氮肥運(yùn)籌措施，提高氮肥利用率，對降低種植成本及氮肥過量施用造成的環(huán)境污染具有重要作用。科學(xué)的輪作制度可優(yōu)化氮素積累與分配比例，進(jìn)而提高氮肥利用率。芶久蘭等［10］在黔中地區(qū)開展水稻白菜輪作體系化肥減量增效集成技術(shù)研究，發(fā)現(xiàn)集成技術(shù)示范白菜、水稻分別比對照白菜、水稻增產(chǎn)18.58%、22.41%，氮肥利用率增加8.19%～9.84%，并減少2 次追肥，節(jié)約勞動力成本2 個/667m2，減少追肥成本50%以上。顧小鳳等［11］研究白菜施氮量對后茬水稻產(chǎn)量、干物質(zhì)與氮素積累量、氮肥利用率的影響，發(fā)現(xiàn)白菜各施氮處理后茬水稻的稻草生物量、稻谷產(chǎn)量、稻草/稻谷/地上部氮素積累量均較不施氮處理增加，后茬水稻對氮肥的表觀利用率、生理利用率和氮肥對水稻的貢獻(xiàn)率分別為13.52%～14.88%、49.88%～58.79%和12.46%～29.45%。

1.3 對土壤理化特性的影響

土壤理化特性對作物的生長具有重大影響，稻田水旱輪作能夠改善土壤理化特性，為發(fā)揮稻田水旱輪作的產(chǎn)出效益提供重要基礎(chǔ)。王元國等［12］在貴州銅仁地區(qū)開展黃紅壤上水稻—食用菌輪作的肥力變化研究，發(fā)現(xiàn)稻菌輪作6 年間土壤有機(jī)質(zhì)含量提高1.43 百分點(diǎn)，平均每年增加0.23百分點(diǎn)，促進(jìn)團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成，有效改良土壤孔隙性、耕性等物理性狀。龍勝碧等［8］研究發(fā)現(xiàn)，水稻—大球蓋菇種植模式后土壤的有效磷含量比未種菇處理增加7.7 mg/kg，增幅19.7%，速效鉀含量增加14.5 mg/kg，增幅36.7%，交換性鈣含量增加147 mg/kg，增幅22.5%。王玲莉［13］研究發(fā)現(xiàn)，油菜—水稻、蔬菜—水稻、馬鈴薯—水稻、紫云英—水稻4 種輪作模式在0～21 cm 的土壤全鉀和速效磷高于冬閑田，以蔬菜—水稻效果最好；油菜—水稻和蔬菜—水稻模式在0～21 cm 的土壤堿解氮和速效鉀含量均高于其他處理。4 種輪作模式下0～21 cm 的土壤過氧化氫酶活性、轉(zhuǎn)化酶活性均高于冬閑處理，增幅分別為0.58%～0.75%，0.4%～23.81%，其中以油菜—水稻在0～21 cm 的土壤轉(zhuǎn)化酶活性表現(xiàn)最好，增幅為23.81%。

2 貴州山區(qū)稻田水旱輪作的典型模式

目前貴州省已形成多種稻田水旱輪作高效種植模式，其典型模式主要有水稻—油菜和水稻—食用菌一年兩熟模式和蔬菜—水稻—蔬菜一年三熟模式等。

2.1 水稻—油菜輪作

水稻—油菜輪作模式是貴州省較為成熟的水旱輪作制度，目前湄潭縣已實(shí)現(xiàn)稻油輪作全程機(jī)械化，水稻選用適宜當(dāng)?shù)胤N植的水稻優(yōu)良品種，如玉針香、宜香優(yōu)2115 等，一般在4 月中、下旬播種；油菜選用生育期相對較短、抗倒伏性強(qiáng)、成熟期一致、適宜機(jī)械化收割的品種，如中油雜11 號、黔油早2 號等，一般在9 月下旬至10 月下旬播種［14］。隨著全產(chǎn)業(yè)鏈的開發(fā)，傳統(tǒng)的水稻—油菜模式不斷創(chuàng)新，貴州省還出現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)稻/觀光稻—觀光油菜、優(yōu)質(zhì)稻—油菜薹輪作模式。觀光稻可選擇不同植株顏色的水稻品種，觀光油菜可選擇花色、花瓣大小、葉色、株型不同的油菜品種，油菜薹可選擇雙低、田脆的中早熟甘藍(lán)型油菜品種。該模式綜合產(chǎn)值約4 500～6 500元/667m2，還能帶動當(dāng)?shù)芈糜螛I(yè)的發(fā)展［4］。

2.2 水稻—食用菌輪作

食用菌產(chǎn)業(yè)是貴州省十二個農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)之一，在貴州部分地區(qū)的食用菌種植實(shí)踐中，將食用菌與水稻進(jìn)行輪作獲得了較好的效益。畢節(jié)市七星關(guān)區(qū)坡鎮(zhèn)中關(guān)村開展稻—菌輪作高效種植示范，4—5 月種植水稻，9—10 月稻谷收獲后種植羊肚菌，羊肚菌栽培季節(jié)為11 月至次年3 月底，羊肚菌選用黔羊肚菌2 號；2022 年3 月進(jìn)行的測產(chǎn)結(jié)果表明，水稻平均產(chǎn)量650 kg/667m2，產(chǎn)值可達(dá)3 000 元/667m2左右，羊肚菌平均產(chǎn)量達(dá)440.1 kg/667m2，產(chǎn)值可達(dá)2 萬元/667m2左右，該模式綜合產(chǎn)值可達(dá)2.3 萬元/667m2左右［15］。

2019—2020年遵義市紅花崗區(qū)貢米村進(jìn)行了“優(yōu)質(zhì)稻+羊肚菌”周年水旱輪作模式試驗(yàn)，僅羊肚菌就取得了鮮品產(chǎn)量152 kg/667m2、產(chǎn)值18 240元/667m2的成效［16］。

黔東南州錦屏縣近年在持續(xù)擴(kuò)大大球蓋菇種植規(guī)模的基礎(chǔ)上，開展大球蓋菇與水稻輪作栽培技術(shù)研究并積累了一定的經(jīng)驗(yàn)：水稻品種選用適宜當(dāng)?shù)刂魍频母弋a(chǎn)雜交中熟品種，如宜香2115、宜香1979、C兩優(yōu)華占等，大球蓋菇品種主要選擇四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的大球蓋菇1 號和黑龍江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院選育的黑農(nóng)球蓋菇1 號，種植時(shí)間安排在9 月中旬至10 月中旬，翌年3 月中下旬至5 月上旬采收。該模式可減少菌料能量和菌菇損失，實(shí)現(xiàn)菌菇產(chǎn)量效益最大化和菌-稻連作無縫對接［17］。

2.3 水稻—蔬菜輪作

在貴州省西南部低海拔地區(qū)，春季種植一茬蔬菜，夏季接茬種植水稻，秋冬季再種植一茬蔬菜，如豇豆套種春大白菜—水稻—豌豆苗是典型的一年三熟輪作模式，豇豆2月下旬至3 月上旬直播，大白菜2 月初采用大棚漂浮育苗，3 月上旬大白菜移栽，豇豆和白菜在6 月上旬采收結(jié)束后，移栽適應(yīng)性廣、抗逆性較強(qiáng)、品質(zhì)較好的早、中熟品種，如泰優(yōu)390、宜香優(yōu)2115、黔早優(yōu)2017 等，水稻收獲后再進(jìn)行豌豆苗種植［18］。2014年興義市在馬嶺鎮(zhèn)開展大蒜—毛豆—水稻輪作，三季產(chǎn)值共20 185.7 元/667m2，投入共4 546.5 元/667m2，平均凈產(chǎn)值達(dá)15 639.2 元/667m2［3］。在貴州西南部海拔600 m 以下，1 月平均氣溫7～8 ℃、年平均氣溫18～19 ℃地區(qū)進(jìn)行的技術(shù)示范表明，菜—稻—菜水旱輪作模式可實(shí)現(xiàn)一年三季四收，綜合產(chǎn)值為17 300～22 100 元/667m2，是傳統(tǒng)水稻—油菜種植模式的5～7倍［19］。

2.4 水稻—草莓輪作

草莓是貴州精品水果產(chǎn)業(yè)的主要品種之一，貴州部分地區(qū)在推進(jìn)草莓生產(chǎn)過程中開展了水稻與草莓輪作實(shí)踐。貴州省余慶縣白泥鎮(zhèn)在水稻收獲后及時(shí)翻犁整地種植草莓，水稻品種選擇中晚熟優(yōu)質(zhì)稻，草莓品種一般選用耐寒性強(qiáng)、適應(yīng)性廣、坐果率高的大果型品種，采用地膜覆蓋加小拱棚種植草莓，可節(jié)約大棚搭建成本2 210 元/667m2，蓋膜時(shí)間比大棚種植草莓少222 d，草莓品質(zhì)好、種植效益高，一般可產(chǎn)鮮果800～1 000 kg/667m2，產(chǎn)值達(dá)1 萬元/667m2以上［20］。凱里市下司鎮(zhèn)開展優(yōu)質(zhì)稻—草莓水旱輪作，優(yōu)質(zhì)稻谷產(chǎn)量達(dá)550 kg/667m2，產(chǎn)值達(dá)2 750 元/667m2，草莓產(chǎn)量達(dá)750 kg/667m2，產(chǎn)值達(dá)15 000 元/667m2，該模式綜合產(chǎn)值達(dá)17 750元/667m2，大幅提高了單位面積稻田的收益，有效帶動農(nóng)戶增收［4］。

3 貴州山區(qū)稻田水旱輪作模式發(fā)展建議

3.1 加強(qiáng)不同作物生長發(fā)育特征特性的研究

稻田水旱輪作模式是在稻田中依季節(jié)和年度有順序地輪換種植不同作物的種植方式，因此需要加強(qiáng)對不同作物生長發(fā)育特征特性的研究，以掌握不同作物的生長發(fā)育特點(diǎn)，了解干濕交替和季節(jié)變化過程中不同作物的生長對土壤養(yǎng)分釋放與利用的影響，以及不同作物對養(yǎng)分元素的需求規(guī)律，從而在生產(chǎn)中合理地安排茬口和精準(zhǔn)施肥等，有效發(fā)揮不同作物間的協(xié)作效應(yīng)，保證種植產(chǎn)出效益。

3.2 強(qiáng)化科技支撐與技術(shù)服務(wù)

貴州稻田水旱輪作模式存在穩(wěn)定性較差、農(nóng)村勞動力不足且技能素質(zhì)不高、機(jī)械化程度相對較低等問題，因此需要農(nóng)業(yè)部門和高校及科研院所加強(qiáng)合作交流，圍繞現(xiàn)有水旱輪作模式推廣應(yīng)用中存在的技術(shù)難題開展聯(lián)合攻關(guān)，解決關(guān)鍵技術(shù)瓶頸，完善輪作配套栽培關(guān)鍵技術(shù)和作物品種的更新?lián)Q代，豐富種植品種和模式類型，不斷探索創(chuàng)新水旱輪作種植模式，并對種植農(nóng)戶加強(qiáng)技術(shù)培訓(xùn)，提高農(nóng)民對稻田水旱輪作模式的認(rèn)識和對相應(yīng)技術(shù)的掌握。

3.3 因地制宜選擇輪作模式

貴州省生態(tài)環(huán)境、生產(chǎn)環(huán)境、市場環(huán)境多樣，而稻田水旱輪作模式因地理位置、季節(jié)、作物的生長習(xí)性、市場需求等不同而有所差異。各地區(qū)應(yīng)根據(jù)自身實(shí)際情況和市場的特殊需求選擇適合當(dāng)?shù)厣a(chǎn)和消費(fèi)習(xí)慣的種植品種及茬口類型，因地制宜選準(zhǔn)適宜模式，避免盲目推廣。