膜下滴灌水稻綠色環保栽培技術探索與實踐

銀永安 陳林 陳伊鋒

膜下滴灌水稻綠色環保栽培技術探索與實踐

銀永安 陳林*陳伊鋒

(新疆天業(集團)有限公司，新疆石河子832000)

膜下滴灌水稻是新疆天業(集團)有限公司首創的一種“節水、高產、優質、綠色和安全”的水稻種植技術。該技術把工程節水和農藝措施進行有機結合，不但減少了育秧、插秧、人工施肥等環節，實現了水稻旱作鋪管、鋪膜、精量播種作業一次完成，而且解決了傳統水稻種植化肥、農藥和溫室氣體污染的難題，開創了省時、省力、省錢、產量高、效益好的綠色環保種稻的新路子，發展前景廣闊。

水稻;膜下滴灌;綠色環保;栽培技術

我國既是世界最大的水稻生產國和消費國，又是世界上水資源嚴重短缺的13個國家之一，同時也是世界上化肥農藥第一消費大國［1－3］。傳統水稻采用淹灌種植方式，耗水量很大。據估測，水稻的灌溉用水量占我國農業總用水量的70%～80%。因降雨量在地區間，季節間，年際間分配不均，加之受水源多少、引水灌溉難易等的影響，不少水稻田由于水資源短缺以及水分供需的矛盾等原因，往往產量低而不穩定，甚至顆粒無收。因此，水資源的短缺限制了水稻的大面積種植。國際水稻研究所王明星等報道，傳統水稻種植向空氣中釋放大量甲烷，雖然甲烷在大氣中的濃度遠小于二氧化碳，但是其致暖效應比二氧化碳大30倍，每年它向大氣的釋放量為5億t，其中20%來自稻田［4，5］。據聯合國糧農組織統計，2010年我國化肥和農藥的消費已占世界總量的31%，遠高于谷物生產量占世界谷物總產量的份額(19.1%)［6］。目前，我國水稻生產中存在肥水用量大、施肥方法不合理、施肥技術落后，農藥施用量大、高殘留比例大的問題，大量化肥及農藥在稻田施用造成了肥料徑流污染、地下水源污染和甲烷等溫室氣體排放［4－7］。世界各國對在水稻種植中如何減少化肥、農藥污染方面做了大量工作，通過研究認為水稻旱作能有效地減少肥料徑流污染和地下水源污染，但產量較低是限制其推廣的一個瓶頸［8－11］。因此，探索和開發一種高效節水，化肥、農藥、除草劑等利用率高，甲烷等溫室氣體排放極少的綠色環保水稻栽培方法是符合我國農業可持續發展的總體要求的。

新疆天業(集團)有限公司經過8年試驗，研究出膜下滴灌水稻栽培的新方法，已獲國家發明專利，改變了“水稻水作”的傳統種植方式，實現了水稻全生育期田間無水層。膜下滴灌水稻種植比新疆傳統水稻種植節水60.7%、節肥10.4%，土地利用率提高10%，有利于減少甲烷溫室氣體的排放，減少化肥和農藥對環境的污染，是一種高產兼生態環境友好型的全程機械化栽培方法。

1 研究背景與意義

我國是水資源嚴重短缺的國家之一，水資源的不足已成為制約我國農業和經濟發展的“瓶頸”。在全球氣候變暖，我國北方長期干旱少雨，南方季節性缺水的大背景下，農業生產受到了嚴峻的挑戰。發展以高效節水灌溉技術為平臺的高產、優質、高效、生態和安全的現代化農業是保障我國糧食安全和可持續增長的一個重要途徑。滴灌技術是最有效的節水技術之一。從“九五”到“十一五”，新疆在棉花、小麥、玉米、大豆和油葵等作物滴灌栽培技術上取得關鍵突破，各種作物節水灌溉推廣面積也在與日俱增，唯獨在水稻節水灌溉研究上處于空白。

我國北方地區干旱少雨、淡水資源匱乏，限制了水稻的種植和發展。膜下滴灌水稻節水的突出技術優勢使得在北方種植水稻成為可能。據統計，全國水稻種植面積約為2 900萬hm2，直播稻面積近200萬hm2，每年受旱減產的水稻田約為670萬hm2。如將全國670萬hm2因水源不足而不能種稻或欠收的水旱田面積中的20%推廣膜下滴灌種植，那全國可推廣面積將超過130萬hm2，每年可節省水資源100億m3以上，社會效益、生態效益和戰略意義都十分巨大!

我國南方地區種植水稻大多以傳統水田為主，甲烷等溫室氣體排放超標，過量施入化肥和農藥造成江河水體以及地下水源的污染，還會導致水體的富營養化，造成赤潮和大量水生動物死亡。這給南方稻區的生態環境造成了較大破壞。膜下滴灌水稻技術的推廣將有效地解決南方地區種植水稻對生態環境技術的破壞，實現綠色、環保和安全水稻生產。

2 膜下滴灌水稻栽培思路的起源

2002年，時任國務院副總理李嵐清在新疆天業集團視察節水器材生產車間時提出:“能否種植滴灌水稻”，這一大膽的提法，引起了新疆天業集團時任董事長的重視。隨后，在天業農業研究所成立攻關團隊，進行世界首創的膜下滴灌水稻技術栽培研究。

3 膜下滴灌水稻發展進程

為了攻克膜下滴灌種植水稻的世界難題，從2004年開始，天業農業研究所成立專門課題組，連續進行了5年膜下滴灌水稻田間攻堅試驗，2008年小面積試驗成功后，2009年進行大田試驗示范。2011年2月“膜下滴灌水稻機械化直播栽培方法”獲得國家發明專利。隨著2011年農村領域首批啟動國家高新計劃“863”課題的實施，集團在石河子市北工業園區天業化工生態園建設40 hm2膜下滴灌水稻示范基地。該示范基地集成示范了與課題相關的多項研究成果，包括小流量高頻灌溉技術、無線遠程控制技術、土壤改良技術、穴直播一體作業技術等現代農業技術。2012年示范地高產地段經專家鑒定平均產量836.9 kg/667 m2。

課題組圍繞膜下滴灌水稻栽培方法開展了一系列研究，包括優良水稻品種篩選，膜下滴灌水稻的需水需肥規律、種植模式、密度試驗和病蟲害綜合防治技術;開發了適宜糧食作物的小流量滴管帶;研發了水稻除芒機和膜下滴灌播種機，使播種、鋪膜、鋪滴灌帶一次完成，提高了膜下滴灌水稻機械化程度，降低了生產成本。2011至2013年，膜下滴灌水稻種植技術輻射推廣到新疆昌吉州、石河子143團、精河、阿勒泰、伊寧縣，疆外的江蘇南通市、寧夏、黑龍江農墾等地區，累計技術示范330 hm2。

4 膜下滴灌水稻技術優勢

4.1 提高水稻節水能力，增加農民收益

膜下滴灌水稻種植技術比常規水田種植水稻節水60%以上(以石河子墾區為例，傳統水田全生育期耗水2 000～2 500 m3/667 m2，膜下滴灌水稻全生育期耗水700～750 m3/667 m2)。節省的水費、勞力費等減去滴灌器材的投入，可增加經濟效益200元/667 m2。既降低灌溉成本，也減輕農民水費負擔，不僅增產，還增收。

4.2 提高土地利用率

膜下滴灌水稻種植技術其土地利用率提高7%～10%(節省田埂、水渠等占地面積)。

4.3 提高機械化程度和人均管理定額

實現了水稻旱作鋪管、鋪膜、精量播種一體機械作業有機結合，有效地減少育秧、插秧、撒肥、藥物防治等多個重要的栽培管理環節。田間人均管理能力提高4～5倍，節省了勞力投入，降低了投入成本。

4.4 有利于提高稻米品質

膜下滴灌稻米的外觀品質、籽粒飽滿度、養分結構等方面都比常規水田栽培有較明顯優勢和提高，籽粒大小及粒形方面可通過適宜的水肥調控得以改善，具有較好的加工品質，增加了農民收益。

4.5 改變了傳統水稻種植的弊端

長期以來，人們為了獲取作物高產習慣于大量施用氮、磷、鉀等化學肥料以及大量噴施農藥，在水稻上的施用尤為顯著。由于淹灌水田化肥利用率較低，未被水稻吸收利用的大量化肥沉積在土壤中，給環境造成很大污染。

膜下滴灌水稻栽培徹底改變了稻田土壤長期淹水狀態，土壤的氧化還原電位和通透性顯著提高，不僅有利于水稻根系生長發育，還有利于提高好氧微生物的活性，促進土壤有機質和氮、磷、鉀等化學肥料的分解和養分供給的有效性。膜下滴灌水稻栽培降低化肥污染主要表現在3個方面。(1)通過滴灌隨水施肥，水肥耦合機理提高了肥料利用率10.4%，又可根據水稻不同生育期的需肥規律調整施肥量，從而降低了化肥施用量，這將有利于從源頭上降低化肥污染。(2)膜下滴灌水稻全生育期不建立水層，化肥施入土壤耕作層后被水稻根系吸收，因水層不存在，將不易造成地下水污染。(3)地膜覆蓋使土壤溫濕度適宜，通透性好，土壤微生物增加，活性增強，可加速對有機質分解和轉化，從而提高肥料利用率，降低化肥對土壤的污染。

此外，膜下滴灌水稻栽培技術，不僅能較強地控制雜草和水稻病害的發生，還有降低農藥污染的作用。因為地膜覆蓋后，水稻地上部分失去了高濕這種利于細菌和真菌生長和傳播的環境;再加上新疆氣候干燥少雨，抑制了病害的發生與傳播，農藥用量降低。

4.6 改變稻區環境，減少溫室氣體排放

膜下滴灌水稻栽培技術全生育期無水層，通過滴灌這種方式對水、肥等進行精確調控，使水稻處于最適宜的土壤環境和生長環境。膜下滴灌水稻栽培減少甲烷氣體排放主要在3個方面。(1)膜下滴灌水稻栽培無水層存在，將不會形成厭氧環境，使甲烷細菌沒有滋生的環境，減少了水稻植株從土壤中吸收甲烷，同時也減少了水層冒泡和水體液體排放甲烷氣體。長期測定表明，膜下滴灌水稻與常規水稻栽培相比可減少甲烷氣體排放70.6%。(2)膜下滴灌水稻栽培改變了土壤的質地，通氣性好，其氧化還原電位(EH值)長期處于高位水平，很難產生甲烷氣體。(3)膜下滴灌水稻栽培生育期需水、需肥量可控可調，能有效地在甲烷排放高峰期進行水肥調控，減少水肥投入20.5%左右，進而有效地減少甲烷排放量。

4.7 促進農業產業結構調整和保證糧食安全

滴灌技術的應用，減少了災害性天氣對水稻生產的影響并降低了水稻生產對水資源的要求;滴灌水稻通過調整產量構成因素，比常規水田增產約10%;滴灌水稻還有利于我國農業產業結構的調整，促進糧食生產持續健康發展，為保障國家的糧食安全提供了一條新的解決途徑。

5 膜下滴灌水稻綠色栽培的發展展望

滴灌是當前世界上最先進的微灌技術之一，把工程節水和農藝措施進行有機結合，是缺水地區一種有效利用水資源的灌水方式，它不同于傳統的地面灌溉濕潤全部土壤，而是一種精確控制水量的局部灌溉，使水均勻地分配給田間作物，減少地面徑流，有效地杜絕水向土壤深層滲漏，進而達到節水的目的，其人工操作簡便，可控性強，有利于作物高產穩產和提高經濟效益。改變以淹水為主的水稻栽培技術已成為我國農業持續發展的重大戰略任務之一，水稻膜下滴灌栽培技術充分展示了滴灌技術的優勢，改變了水稻傳統的生產方式，大大提高水稻的水分利用率，減少了化肥、農藥、溫室氣體等對環境的污染，有利于實現水稻“節水、高產、優質、綠色和安全”生產。水稻膜下滴灌栽培技術有利于擴大水稻種植區域，減少水稻遇旱減產減收的可能性，增強抗御自然災害的能力;有利于輪作倒茬，調整農業產業結構，保障農民收入，促進糧食生產持續健康發展，確保我國糧食安全，對節約淡水資源、保護生態環境和保障國家糧食安全都具有極大現實和戰略意義。

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Exploration and Practice of Environmental－friendly Cultivation Techniques in Rice w ith Drip Irrigation under M ulch Film

YIN Yong－an，CHEN Lin，CHEN Yi－feng
(Xinjiang Tianye(Group)Co.，Ltd，Shihezi 832000，China)

The technique of rice with drip irrigation undermulch film was invented by Xinjiang Tianye(Group)Co.，Ltd，which was a novel cultivation technique with multi－advantages of water－saving，high yield，high quality，environmental friendly and security. The technique combined the characteristics of water－saving and agronomic measures，which not only reduce the links of seedling，transplanting，artificialmanure spreader and so on，making the realization of the rice dry pipe laying，laying of themembrane，the precision sowing work to be completed in one step，but also solved the problem of fertilizer，pesticide and greenhouse gas pollution of traditional rice planting，initiating a new environmental friendly way of time－saving labor－saving，money－saving，high yield and good benefits.It has a broad prospect for development.

Rice;Drip irrigation undermulch film;Environmental friendly;Cultivation technique

2013－10－30

國家863項目(2011AA100508);新疆生產建設兵團博士資金(2013BB007);新疆農八市石河子市科技基礎條件平臺建設計劃。

銀永安(1983－)，男，博士，副研究員，從事膜下滴灌水稻高產生理研究。

*通訊作者:陳林(1976－)，男，高級農藝師，主要從事節水灌溉農業研究與推廣。