水稻覆草旱種對產量與品質的影響

李鴻偉 陳雪玲

1.朝陽市農業環境監測保護站;2.北票市蔬菜站

一、水稻旱種的研究

由于傳統水稻栽培方法耗水量達到10500～13500 立方米/公頃,有些地方甚至高達30000 立方米/公頃,因此在我國水資源十分緊張的情況下,水稻節水灌溉具有十分重要的經濟、社會和生態效益。 根據中國水稻研究所和其它省的試驗研究與實踐, 水稻需水量只要達4500 立方米/公頃左右就可使產量達6000 千克/公頃[1]，由此可以知道水稻節水潛力十分巨大。 20 世紀80 年代以來,以間歇、濕潤等為代表的水稻節水灌溉技術發展較快,節水可達20%～40%,且水稻產量比傳統淹水更高[2-5]。覆膜旱作水稻技術因其比間歇、潤濕灌溉更具有顯著的節水效應, 因此近幾年倍受研究者的重視。

水稻地膜覆蓋技術是利用地膜(或秸稈) 覆蓋,進行旱種旱管, 以雨澆灌為主, 輔以必要人工灌溉的一種節水栽培技術。這一技術在缺水稻區或灌溉條件較差的旱地、 丘陵山區及高砂土區具有廣泛的應用前景[6]。 增產機制主要在于改善了土壤水、 熱狀況[7-10]和作物根際的微生態環境。 把地膜覆蓋技術應用到水稻栽培中, 就形成了水稻旱作覆膜栽培技術, 這是在水源不足地區首先發展起來的節水種植方式[1],具有明顯的增產和穩產效果。 相關研究結果表明, 土壤中有效氮素形態會因外界條件不同而改變。

二、秸稈還田的研究

我國秸稈資源豐富， 目前秸稈年產量高達數億噸。 由于人們生活和經濟水平及農業機械化的發展，昔日作為農民薪材的作物秸稈， 如今卻成了廢物，加之農村勞動力的轉移，每年夏收和秋收季節，為了搶農時，節約人力，大量的農作物秸稈被農民付之一炬，不僅浪費了資源、污染了環境而且對土壤的生態系統造成不利的影響[11-15]，焚燒秸稈不僅燒掉秸稈本身所含的有機質， 而且還燒掉了土壤中的部分有機質，同時焚燒后，土壤中的細菌、放線菌和真菌數量分別較焚燒前減少了。 此外，焚燒秸稈所造成的土壤水分的蒸發及土壤結構的破壞， 也不利于土壤微生物的生存。 另一方面秸稈焚燒會對大氣環境以及交通、航空等帶來危害。秸稈問題己經引起各界的重視國內外眾多學者進行了廣泛研究， 使得秸稈還田面積逐年擴大[16]。

同時農作物秸稈是一種含碳豐富的能源物質，對保持和提高土壤肥力以及農業的可持續發展均有重要作用[17]。 作物秸稈除含較多有機質外，還含相當數量的氮、磷、鉀等營養元素，秸稈的堆積或焚燒不但浪費資源，而且影響交通安全和造成環境污染。 秸稈還田不但可補償土壤潛在肥力的消耗、改善養分供應狀況、培肥地力，而且能增加土壤中有機質、有效氮、速效磷和速效鉀的含量[18,19]。 秸稈還田不僅能夠改良土壤結構，提高耕地質量，而且能夠增加土壤有機碳含量，發掘農業土壤的固碳潛力，對于緩解氣候變暖與實現農田可持續發展具有雙重的積極意義[20,21]。

三、覆蓋旱種的研究

1.產量的研究

關于水稻覆蓋旱種對水稻產量的影響，研究結果并不盡一致，這可能與品種、生態條件、栽培措施等因素有關。 石英等研究結果表明，旱作水稻的產量雖然顯著低于常規栽培水稻,但從水稻產量構成看,旱作水稻的千粒重、結實率都大于常規栽培,并且旱作水稻整個生育期間尤其是灌漿期群體葉色深綠,根系粗壯,而水作水稻在灌漿期就出現上部葉色淡綠,下部葉色枯黃的現象, 這表明旱作水稻仍有較大的增產潛力。不同覆蓋物下旱作處理的水稻產量高低順序為半腐解稻草覆蓋＞ 生稻草覆蓋＞ 地膜覆蓋＞ 蠶豆稈覆蓋＞紙膜覆蓋。 可見,選擇合適的土壤表層覆蓋物是旱作水稻高產的關鍵[22]。

張自常等研究表明， 覆草旱種的產量略低于水種，但無顯著差異，覆草旱種的產量顯著高于覆膜旱種和裸地旱種，從產量構成因素來看，覆草旱種主要是在于提高了結實率和千粒重, 彌補每穗粒數的損失，因此產量減少差異不顯著[23]。黃義德等從產量結構上分析,覆膜旱作水稻的每穗總粒數、結實率和千粒重均比水作的有所下降,但因有效穗較多,每公頃總穎花量仍高于水作的,故產量與水作的不差上下[24]。

2.品質的研究

稻米品質是一個綜合性狀，它涉及到加工、外觀、蒸煮食味和營養品質幾個方面的多項指標。稻米品質的形成既受品種遺傳基因的控制，又受環境因素的影響[32]。 徐國偉等研究表明，覆膜和裸地旱種會降低稻米的外觀品質, 膠稠度、使得稻米的蒸煮品質變劣,營養品質有所提高， 而覆草旱種對稻米的外觀品質直鏈淀粉含量、 膠稠度和蛋白質含量等均無明顯的影響[25]。 張自常等研究表明，并不是所有覆蓋旱種都會降低稻米品質, 在長江中下游地區, 覆膜旱種和裸地旱種會使稻米品質變差, 但覆草旱種則可以改善稻米的品質，覆草旱種明顯增加整精米率；顯著降低堊白米率、堊白大小和堊白度。 覆草旱種還明顯改變了淀粉的黏滯譜特性： 增加了峰值黏度和崩解值, 降低了熱漿黏度、最終黏度和消減值。

四、展望

水稻是中國最大的糧食作物，也是農業上第一用水大戶。隨著人口的增長、城鎮和工業的發展、人民生活水平的提高和全球氣候的變化，一方面需要不斷增加單位面積產量和品質以滿足人口增長和人民生活水平日益提高的需求，另一方面需要應對水資源日益短缺的嚴重問題[26]。 因此，研究水稻高產優質節水灌溉技術，對于保障中國糧食安全、提高人們的生活質量、節約水資源均有十分重要的意義。目前，對水稻旱種的研究很多，但是對水稻覆草旱種的研究還鮮有報導，水稻覆草旱種的產量和品質形成特點還有待于明確，水稻覆草旱種的產量和品質形成的生理機制有待于發掘。 水稻覆草旱種在今后的水稻生產中、特別是缺水嚴重的地區潛力很大。

[1]司徒凇. Discussion and suggestion on some rivesaving problems in China.灌溉排水[J], 2000, 19 (1)：30～33.

[2]徐國朗,王壽岷,張少康,等.節水農業灌溉技術[M].北京.中國氣象出版社,1990.80～147.

[3] 膨世彰. New features of rice water requirement in water saving irrigation [J]. 農田水利與水電，1992,(11) ：7～11.

[4]M izutaniM , Kalita P K And ShindeD. Effect of rice varieties andm idterm drainage p ractice on water requirement in dry season paddy2observational studies on water equipment of low land in Thailand [J].Irrigation E ngineering and Rural Planning,1989, (17)：6～20.

[5]Pandey N,T ripath i RS andM ittra BN.Yield,nutrient and water use efficiency of rice as influenced by nitrogen and irrigation [J].A nnuals of A gricu ltu ral R esearch,1992,13(4)：382～377.

[6]巫伯舜.水稻旱種技術[M]，北京.農業出版社，1985：12～17.

[7]Li Feng-M in, A n-Hong Dou, and Hong Wei.Effects of clear plastic film mulch on yield of sp ring wheat[J].F ield Crops Res,1999,63：79～86.

[8]Unger P W.Role of mulches in dryland agriculture. In： Gupta,U.S.ed,et al.Oxford and IBH,New Delhi,1975：237～26.

[9]RaviV And LourdurajA C.Comparative perfo rmance of p lastic mulch ing on so ilmo isture content, so il tempera2 ture and yield of rain2fed co tton. M ad ras A g ric. J, 1996, 83：709～711.

[10]Mash ingsidze A B, Ch ivinge O A and Zishiri C. The effects of clear blank mulch on so il temperature, weed seedviability and seedling emergence, grow th and yield of tomatoes. J. of app lied S ci. in S ou thern A f rica,1996, 2： 6～14.

[11]劉天學，紀秀娥，焚燒秸桿對土壤有機質和微生物的影響研究[J].土壤，2003，35(4);347～348.

[12]Becker M，Ladha J K.ottow J C.Nitrogen losses and lowland rice yield as affected by residue nitrogen released [J].Soil Seience of Society of American Journal，1994，58：1660～1665.

[13]Bossio D A，Horwath W R, Kessel V. Methane Pool and flux dynamics in rice field following straw incorporation [J].Soil Biology and Biochemistry，1999，31：1313～1322.

[14]Miura Y，Kanna T.Emissions of trace gases(C02，CO,CH4 and N20) resulting from rice straw burning[J].Soil Sci.PlantNutrition，1997，43：849～854.

[15]Kludze H K，Delaune R D.Straw application effects on methane and oxygen exchange and growth rice [J].Soil Science of society of American journal，1995，59：824～830.

[16]OcioJA，Brookes PC，Jenkinson DS.Field incorporation of straw and its effects on soil microbialbiomass and Soil inorganic N [J].Soil Biology and Biochemistry,1991，23：171～176.

[17]江永紅,宇振榮,馬永良.秸稈還田對農田生態系統及作物生長的影響[J].土壤通報, 2001,32(5)：209～213.

[18]詹其厚, 段建南, 賈寧鳳,等.長期施肥對黃土丘陵區土壤理化性質的影響[J].水土保持學報, 2006,20(4) ：82～89.

[19]劉世平,聶新濤,張洪程,等.稻麥兩熟條件下不同土壤耕作方式與秸稈還田效用分析[J].農業工程學報,2006,22(7)：48～51.

[20]LAL R. Soil carbon sequestration impacts on global climate change and food security[J].Science,2004a,304：1623～1627.

[21]LAL R. Soil carbon sequestration to mitigate climate change[J].Geoderma,2004b,123：1-22.

[22]石 英, 沈其榮, 茆澤圣等，旱作條件下水稻的生物效應及表層覆蓋的影響[J]，植物營養與肥料學報，2001,7(3)：271～277.

[23]張自常，孫小淋，陳婷婷，等.覆蓋旱種對水稻產量與品質的影響[J].作物學報，2010,36(2)：285～295.

[24]黃義德，張自立，魏鳳珍等.水稻覆膜旱作的生態生理效應[J].應用生態學報,1999,10(3)∶305～308.

[25]徐國偉,王賀正,王志琴，等.長江地區旱種方式對水稻產量品質及其生長發育的影響[J].干旱地區農業研究，2009，27（2）：84-91.

[26]Bouman B A M. Aconceptual framework for the improvement of crop water productivity at different spatial scales[J].Agricultural Systems,2007,93：43-60.