北方寒地綠色功能型水稻栽培技術試驗

懷寶東 閆鳳超* 曹有鑫 隋文志 趙曉鋒 李佩然 葉志峰 劉士昌

（1黑龍江省農墾科學院，哈爾濱150038；2黑龍江省梧桐河農場，黑龍江 湯原154223；第一作者：huaibaodong2010@163.com；*通訊作者：11591309@qq.com）

黑龍江省是我國粳稻的主要生產基地，在水稻生產中長期大量應用化學肥料和農藥，造成了土壤板結、耕層地力下降、肥料利用效率低、面源污染嚴重和生態平衡被破壞等一系列問題，嚴重威脅我國糧食質量安全和農業生態環境[1-2]。隨著我國經濟的發展和消費群體經濟收入的增加，人們對食品安全越來越重視，對綠色、有機和高品質稻米的需求逐漸增大，促進了北方無公害、綠色和有機水稻價格的持續增長，北方綠色水稻產業蓬勃發展。但在實際生產中，由于技術落實不到位、投入品防控效果差、大田干擾因素多和產量下降效益低等因素極大程度上抑制了綠色水稻大面積種植，嚴重影響綠色水稻的體系化推廣和產業的規模化經營[3]。本研究擬通過核心區、輻射區和常規區的直觀展示和有效的示范推廣，將綠色栽培技術和稻米品質提升有機結合，實現生態效益、社會效益、經濟效益共同發展，為北方寒地綠色農業的長遠發展奠定堅實基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

試驗田位于黑龍江省湯原縣的梧桐河農場（47°12′～47°19′E，130°36′～130°59′N）。該地屬于亞熱帶季風氣候，為黑龍江省第三積溫帶，年平均降水量540 mm，年平均蒸發量1 155 mm，年平均積溫2 520℃，年平均氣溫2.1℃，最高氣溫33.1℃，最低氣溫-41.2℃，年日照時數2 500 h，無霜期130 d，結凍期150 d，最深凍土層1.25 m，年平均風速4 m/s。試驗區土壤類型為潛育草甸土，土壤基礎理化性狀為：有機質含量35 mg/kg，速效氮105 mg/kg，速效鉀157 mg/kg，速效磷28.9 mg/kg，pH 5.8。

C#面向對象程序封裝、繼承、多態的三個基本特征貫穿在程序的整個設計中，他們相互作用，共同完成各種類中的成員調動后的最終任務。見圖8。

1.2 試驗材料

試驗示范水稻品種為三江6號和長粒香，河蟹幼苗產自遼寧省盤錦市，試驗面積0.3～0.7 hm2，單排單灌。試驗材料還包括：生物有機肥（有機質≥45.0%，黑龍江農墾三龍生物有限公司生產）、苗床生物制劑（有效活菌數≥0.2億，黑龍江農墾三龍生物有限公司生產）、葉面功能型制劑（硒、鈣、鎂≥10%，黑龍江農墾谷潤植保科技發展有限公司）、生物農藥（1.8%阿維菌素，濟南中科綠色生物工程有限公司生產；2%加收米，日本北興化學工業株式會社）。SF-888水田撒肥機，黑龍江農墾英田農業機械制造有限公司制造；2BJ-840型播種機，佳木斯明瑞農業機械制造有限公司制造；LJSL-260型打漿機，黑龍江大東機械有限責任公司制造；T16型無人機噴藥機械，深圳市大疆創新科技有限公司制造；ZK-106型誘捕器，安徽中昆綠色防控科技有限公司制造；4LZ-4型收割機，久保田農業機械（蘇州）有限公司制造。

去斜率處理方法的原理如圖2所示，其基本原理是采用與發射信號相同的線性調頻信號作為本振信號，與目標回波信號進行差拍處理。毫米波在n個發射周期的發射信號復數形式可以表示為

1.3 試驗方法

1.5.1 產量及其構成

考察2019年氣候條件發現，試驗示范區全年降雨量895.3 mm，較2018年多398.6 mm，較歷年降雨量平均值多396.2 mm，其中5月、6月、7月、8月和9月降雨量指標均高于歷年降雨量平均值，為歷年來特殊年份；全年日照與熱量分布不均衡，表現為3月和4月氣溫高、降雨少和日照多，7月、9月和10月氣溫與歷年相比稍高、降雨量大和日照稍多，6月和8月出現較嚴重低溫、多雨和寡照天氣，對水稻產生有效分蘗和抽穗灌漿造成嚴重影響；全年≥10℃積溫2 644℃，較2018年減少193℃；初霜偏早，出現于9月20日，較2018年提前20 d，較歷年平均值提前5 d，無霜期145 d（表1）。

形制的新發展主要體現在：蓋、碗組合基礎上，碗托加入，形成固定的三件結構。功能同從古至今的盞托作用一樣，故使得三件式蓋碗相比兩件式蓋碗，更添了防燙便于端拿，茶湯溢出有所承接的優勢。

將核心區和輻射區稻米制備混合樣品送至譜尼測試中心對鎂、硒和鋅含量進行檢測，分析發現，未噴施功能型制劑的常規種植區稻谷鎂、硒和鋅含量均未檢出，核心區與輻射區三江6號大米鎂含量178.0 mg/100 g、硒含量36.0 mg/100 g，長粒香大米鋅含量1.34 mg/100 g、硒含量22.0μg/100 g（表4）。可見，于水稻齊穗后期噴施功能型制劑后稻米鎂、硒和鋅含量顯著提高。

1.4 主要農藝措施

2018年10月20日翻地、10月28日進行激光平地作業。2019年2月14日清雪扣棚，4月8日播種，4月18日噴施苗床生物制劑，4月20日施用基肥，4月24日泡田整地，5月13日插秧（行株距30 cm×14 cm，插秧密度4～6株/叢），6月2日施用分蘗肥，7月5日施用穗肥，6月1日投放蟹苗，6月30日排水曬田，7月3日安裝投放誘捕器，7月5日和7月19日噴施阿維菌素，7月12日噴施加收米，8月22日和8月30日噴施功能型制劑，9月20日開始起捕河蟹，10月8日水稻收獲，10月20日秋翻地。

1.5 測定項目及方法

核心示范區面積20 hm2，栽培技術模式為：有機肥料+微生物制劑+病蟲害綠色防控+功能型制劑噴施+河蟹養殖。1）有機肥料施用：于泡田前用水田撒肥機一次性拋灑生物有機肥1 399.5 kg/hm2，緩水泡田和攪漿平地，生育期免追肥；2）苗床噴施微生物制劑：于秧苗2葉1心期噴施壯根防病功效的微生物制劑2次，每次間隔1周，每個標準棚每次噴施2瓶；3）病蟲害綠色防控：阿維菌素分別于7月5日和7月19日噴施2次，無人機航化作業，每次每hm2噴500 mL；加收米于7月12日噴施1次，無人機航化作業每hm2噴1.2 L；4）功能型制劑噴施：分別于8月22日和8月30日用無人機航化作業2次，每次作業時間3 d，每次每hm2噴46.8 L。5）河蟹投放：河蟹苗于6月1日人工投放至稻田緩沖區，投放量45 kg/hm2，待其適應稻田環境后自行爬入水稻種植區。6）草害防控：合理利用水層控制雜草生長，定期采用稻田小型除草機和人工除草；7）其他田間管理措施：參考NY/T 2978-2016、DB 23/T 068-2015、DB34/T 1701-2012和DB23/T 1625-2015標準執行，灌溉水來源于梧桐河水。

常規種植區面積2 hm2，栽培技術模式為當地常規種植模式。

于成熟期根據示范面積合理布置取樣點，其中，核心區10個、輻射區20個、常規區3個，每個取樣點稻田采用五點法普查50叢，選取具有代表性的5叢植株測定單位面積有效穗數和結實率等指標；每個取樣點稻田采用三點法共取樣30 m2，稻谷曬干后稱量實際質量并測定水分含量，換算成含水量為14%的稻谷產量[4-5]。

1.5.2 稻米品質

將核心示范區稻谷樣品送至農業農村部食品質量監督檢驗測試中心（佳木斯）檢測，以綠色食品稻谷標準NY/T2978-2016進行全項分析化驗；將核心區、輻射區和常規區稻谷樣品送至農業農村部食品質量監督檢驗測試中心（哈爾濱）檢測，測定直鏈淀粉含量、蛋白質含量、堊白度、整精米率和出糙率等指標，方法參照MY/T2978-2016。

1.5.3 功能性元素

隨著社會的發展，圖書館的服務模式發生了根本性的變化，過去坐等讀者上門的服務已經不能適應當前社會的需求，走出圖書館，聯系讀者，了解并解決讀者的需求，即變被動服務為主動服務。嵌入式服務成為一種重要的服務方式，并為大家所歡迎。所謂嵌入式服務就是主動融入讀者或用戶的學習、研究中，在互動中提供及時有效的服務[3]。以嵌入教學和嵌入科研服務為主，針對教學中課程設置及進度，組織與學科相關的原始信息以及相關的參考資料等主動提供給教師和學生；至于科學研究的嵌入式服務，則是對科研從選題、立項、課題進展、成果鑒定和成果轉化進行全程服務，收集課題相關問題的起源、發展過程、研究方法、出現的問題等，供研究者參考。

將核心區與輻射區水稻齊穗期噴施不同類型元素的面積合理取樣，檢測樣品鎂、硒和鋅元素含量，方法參 照GB/T5009.14-2017、GB/T5009.93-2017和GB/T5009.241-2017。

1.6 數據處理

從表3可見，叢數、穗數和實粒數等指標不同處理間差異不顯著；核心示范區產量低于輻射示范區和常規種植區產量，分別低9.2%和9.5%，差異顯著；輻射示范區產量略低于常規種植區，差異不顯著。因氣候影響常規種植區2019年產量低于往年水平。

2 結果與分析

2.1 試驗示范區氣候條件

輻射區示范面積100 hm2，栽培技術模式為：有機無機肥料+微生物制劑+病蟲害綠色防控+功能型制劑噴施。1）肥料施用：速效肥料較常規種植區減施15%（尿素、磷酸二銨、氯化鉀用量分別為179.82 kg/hm2、152.96 kg/hm2、131.22 kg/hm2，N∶P2O5∶K2O=107.19∶64.26∶78.70），氮肥中基肥∶分蘗肥∶穗肥=4∶3∶3，基肥增施生物有機肥360 kg/hm2，磷肥全部基施，鉀肥中基肥∶穗肥=1∶1，其中基肥機械拋灑，分蘗肥與穗肥為人工拋灑，泡田前將基肥均勻拋灑，緩水泡田并攪漿平地；2）微生物制劑噴施、病蟲害綠色防控、功能制劑噴施、草害防控和田間管理措施與核心區保持一致。

2.2 不同處理對病蟲害發生的影響

從表2可見，不同示范區均輕微發生病蟲害，如紋枯病、細菌性褐斑病和潛葉蠅，但不影響水稻最終產量。噴施阿維菌素和加收米，以及安裝殺蟲燈和性誘捕器抓捕二化螟等措施，對預防和控制病蟲害起到關鍵作用；加之氣溫低、雨水大等條件下病蟲害爆發程度輕，其防控效果極其顯著，核心區與輻射區綠色防控措施取得較好效果，與常規示范區化學農藥噴施效果無顯著差異。

表1 試驗示范區氣候條件

表2 試驗示范區水稻病蟲害調查結果

2.3 不同處理對水稻產量及產量性狀的影響

使用SPSS軟件進行數據統計分析；差異顯著性檢驗采用Duncan法；相關性分析采用Pearson法。

表3 不同處理對水稻產量及產量性狀的影響

2.4 試驗示范區稻米功能性元素含量

如今的智能監測預警技術已十分發達，若將其應用到高血壓的智能分析中，可行性非常高。而且，國內已有部分社區和醫院，對高血壓的防治預警系統進行了相關開發與研究[9]。可見在醫學領域，對高血壓監測預警系統的研究與開發，其作用是巨大的。

孕媽媽在懷孕前三個月，會出現晨吐、嗜睡、精神不振等早孕癥狀。這個階段在保證足夠的休息外，孕媽媽們還可以配合做一些有氧運動，既可以緩解孕早期的生理不適，又有助于胎寶寶的發育。此時的運動特點是要慢，可以選擇散步、跳簡單的韻律操、爬樓梯等運動。

表4 試驗示范區稻米功能性元素含量

2.5 不同處理對稻米品質的影響

從表5可見，核心區直鏈淀粉含量、堊白度、出糙率和整精米率指標均高于輻射區和常規種植區，蛋白質含量低于輻射區和常規區；輻射區直鏈淀粉含量、堊白度、出糙率和整精米率指標高于常規區，蛋白質含量一致。可見，減少速效肥施用量并利用有機肥料替代模式對稻谷品質特別是加工品質具有提升作用。

2.6 核心區稻米安全指標

從表6可見，核心區稻谷檢驗結果符合NY/T 2978-2016的技術要求，符合國家綠色水稻A級標準。

2.7 不同試驗示范區經濟效益比較

表5 不同處理對稻米品質的影響 （單位：%）

表6 核心區稻米綠色標準分析測定結果

從表7可見，核心區、輻射區與常規種植區稻谷效益分別為18 562.5元/hm2、9 205.5元/hm2和3 535.5元/hm2，核心區還增加了養殖河蟹收益2 655.0元/hm2（河蟹苗投入量為45 kg/hm2，河蟹產出量210 kg/hm2，投放成本5 445元/hm2，產出價值8 100元/hm2），核心區與輻射區分別較常規種植區增加純經濟效益17 682.0元/hm2和5 670.0元/hm2。

(2)人工挖孔環節：定位放線→開挖第1節樁孔土方→澆筑第1節護壁混凝土→架設垂直運輸架→孔內送風檢測有害氣體→逐層開挖土方→成孔清底檢查驗收。

3 討論與結論

3.1 綠色栽培技術對水稻產量的影響

大量研究結果表明，科學施用有機肥能顯著提高水稻產量[6-9]。本試驗示范結果表明，示范核心區與輻射區水稻產量分別為7 682.4 kg/hm2和8 391.9 kg/hm2，比常規種植區低，與稻田種養模式下稻谷產量7 500 kg/hm2相比產量要高[10-11]。有機肥能增加水稻干物質量、千粒重和結實率，但有機肥肥效慢，需數年施用才達到純化肥的水平[12]。因此在水稻實際種植過程中，常采取有機肥與無機肥配施方式來提高作物產量[13-14]。

3.2 綠色栽培技術對稻米品質的影響

有機肥和生物有機肥常被用于生產綠色稻米。有機肥因其緩釋特性能促進水稻生育后期光合產物的積累和籽粒的充實，提升稻米品質[15]；生物有機肥可以運用功能菌株特性促進作物生長，提高稻米的出糙率、精米率、整精米率和蛋白質含量，降低堊白度和堊白粒率[16-18]。本試驗示范結果表明，與輻射區和常規種植區相比，核心區稻米的直鏈淀粉含量、堊白度、出糙率和整精米率指標顯著增高，蛋白質含量降低，與前人研究結果不同稻田生態種養模式均能顯著降低稻米堊白度和直鏈淀粉含量有差異[19-20]。本試驗示范結果還表明，灌漿期噴施不同功能型制劑顯著提高了稻米鎂、硒和鋅元素的含量，提升了稻米價值。

3.3 綠色栽培技術對水稻經濟效益的影響

本研究結果表明，核心區和輻射區收益較常規區增加17 682.00元/hm2和5 670.00元/hm2。河蟹與水稻種養結合模式已被大家所熟悉和認可，但黑龍江省第三積溫帶有別于遼寧盤錦等技術成型和積溫適宜的養殖區域，因此，此綠色栽培技術在積溫條件低和生育周期短等不利條件下促進河蟹增效（核心區養殖河蟹增效2 655.00元/hm2），為北方寒地大面積推廣蟹稻綠色種養模式提供了經驗。