旱稻研究進展與栽培技術初探

宋偉豐，潘亞清，翟喜海，李寶英，焦占力，李志勇，韋慶慧

（黑龍江省農業科學院植物保護研究所，黑龍江哈爾濱150086）

水資源缺乏是制約全球農業生產的嚴重問題，近年來，全球氣候變暖日趨嚴重，水資源日漸匱乏，干旱災害頻頻發生，并呈現出范圍廣、強度大等特點，嚴重威脅世界糧食安全［1-2］。水稻（Oryza sativa）是世界上最重要的禾谷類糧食作物之一，為全球近一半人口提供主要糧食來源［3］，控制著世界溫飽，可水資源短缺使水稻產量受到一定影響［4-5］。我國人口基數大，人口增長與糧食生產滯緩之間的矛盾越來越嚴重，如何提高水稻的節水抗旱性，減少用水量的同時提高糧食產量，成為現代農業研究工作中急需解決的關鍵問題之一［6-7］。旱稻又稱抗旱節水稻，屬于變異型栽培稻，有著極強的抗旱能力，在節約70%～80%用水量的同時，可以得到與水稻相似的產量。旱稻在長期的生長演化發育進程中，相比水稻種植具有較大的優勢，且抗逆能力更強，選育優良高產的旱稻品種對解決糧食危機具有重要的作用，并促進旱稻推廣、種植、產量提高等領域具有廣泛的應用前景。

1 旱稻

旱稻較水稻相比，形態結構方面，根系組織發達，分布廣而深，能夠吸收到較深土層水分，其基部根毛密集分布，有利于及時向地上部分運輸水分，保持旱稻植株的正常生長生理需求。葉片相對少，但葉面積很大，表皮組織較厚且氣孔較少，可以在高溫高濕環境中降低植株的蒸騰作用，進而保住植株體內水分，避免水分快速流失。生理生化方面，旱稻的淀粉酶活性更強，可溶性蛋白質含量、可溶性糖、葉綠素含量及脯氨酸含量都較高［2］，而電導率較低，且在水分脅迫下，水勢變化較小，耐旱性較強［8］。這些獨特的形態、生理生化特征使得旱稻在其生長各周期中所耗用的水量很小，有著極強的保水性。旱稻對干旱有更高的耐受力，需水量至多只有水稻的1/5，僅靠正常降雨和少量澆灌即可，并且種植不需要插秧，方便、省力［7，9］。

2 旱稻國內外研究進展

2.1 種植面積

全世界旱稻農業種植的總面積約達到0.18 億公頃，旱稻的科學研究和生產開發被越來越重視。在美洲國家，旱稻種植面積約占稻作種植總面積的65%～75%；在西非國家，種植旱稻的總面積約占稻田耕作種植總面積75%以上。目前世界上旱稻的主要生產國包括印度、巴西、孟加拉、中國等，其中，印度種植旱稻耕地面積達到了0.1 億公頃，巴西種植旱稻耕地面積為559 萬公頃，中國種植旱稻面積為 20 萬公頃［10-11］。

2.2 種植產量

七千年前我國已經開始栽培種植旱稻［12］，但當時只作為雜糧種植，由于生產技術水平不高，旱稻產量低、品質差。隨著世界和我國的旱作技術水平的提高，我國旱稻的種植栽培面積正在進一步的擴大，主要種植在云貴、廣西等山區、半山區和部分省份的少雨干旱地區［8］。2000 年，我國首屆旱稻生產會議召開，建立了全國旱稻區域網絡，推動了我國旱稻品種的選育及推廣［13-14］。近二十多年，改良旱稻品種及產量成為目前我國現代農業科研的熱點，經過各個科研單位的不斷努力，使用各種先進現代育種及栽培技術，選育栽培出多批質量優良的新型旱稻新生代品種，如中國農業大學已選育成功的旱稻 277、旱稻271、旱稻297、旱稻2、秦愛、旱稻9、旱稻502；華中農業大學羅利軍團隊選育出的“滬優2號”、“旱優73”；丹東農科院選育成功的丹粳2號、丹粳5 號、丹粳8 號等，推動和促進了我國旱稻生產技術的科學研究和應用［14-15］。

2.3 染色體

Courtois 等［16］研究發現在染色體 1、5 和 9 上有 3個控制葉片卷曲的 QTL，在染色體 3、4 和 9 上有 4 個控制葉片卷曲的QTL。趙萍［17-18］研究發現旱稻氣孔的反應速度和葉片的卷曲速度快，干旱條件下水分的散失速度慢，有利于維持組織水分平衡。許大全［19］發現旱稻受到干旱逆境時，水分不足引起氣孔關閉，從而降低光合速率。這與戴新賓等［20］研究發現水稻對水分不足最迅速的響應就是氣孔對CO2傳導速度下降的觀點是一致的；也發現旱稻的碳酸酚酶活性與逆境的響應程度，這種干旱逆境的適應反應是發生在葉光合功能的可逆衰退階段。

植物在干旱脅迫下細胞內會產生大量的氧自由基，增加細胞膜通透性，損傷細胞膜系統。旱稻能夠啟動一系列小分子物質的合成，保護自身免受氧自由基的攻擊［21］。臘紅桂［22］發現抗旱性是可遺傳的性狀，旱稻的抗旱性受多基因控制，相關基因的表達受干旱環境的誘導，使植株產生了一系列形態、生理生化等方面的變化。杜豐平［23］完成了3000 份水稻核心種質測序，分析得到21個抗旱候選基因。

2.4 生長和產量的相關因素

溫度是影響作物生長發育和產量的主要因素，艾志勇等［24］研究發現，有效積溫的升高對于旱稻的提前播種至關重要，生長期溫度升高不明顯和日照時間不足不利于光合作用和作物產量。土壤溫度對于種子萌發影響較大，張坤等［25］研究發現，旱稻種子在低溫或者持續低溫條件下，降低芽期單株莖葉干重、株高和出圃率等指標。

旱稻對光熱的吸收、生長、產量和品質受播期時間的早晚影響。趙新勇等［26］通過不同播期試驗發現徐稻9 號和連粳7 號的產量隨播期推遲呈先上升后下降的變化趨勢。劉國濤［27］研究發現隨播期的向后推移，不同品種的稻米品質變化趨勢一致，表現為外觀品質變劣、直鏈淀粉含量下降、蛋白質含量增加、峰值粘度、熱漿粘度、崩解值及最終粘度均呈現減小趨勢、糊化溫度不斷上升、消減值總體上呈現上升的趨勢。

3 旱稻栽培技術初探

3.1 選地整地

旱稻種植對于地形要求較低，可以種植在旱地、高坡和低洼地等不適合水稻生長的地方，中性或偏酸性土壤均可。不適于旱稻的地塊包括鹽堿地，不保肥、不保水的砂性地或貧瘠地，土壤過于黏重的地塊［7，28-29］。整地時，耙壓連續作業，以利于保墑，盡量保證土細、無土塊、無根茬［29］。

3.2 品種選擇及種子處理

現市面上旱稻品種較少，大部分還要選擇水稻品種，注意要選擇比當地水稻品種早10 d 左右、耐旱、耐低溫、發芽能力強、成苗率高的品種［29］。或選用有資質的供種企業通過精選并加工包衣的高質量稻種。播前一定要嚴格精選種子，清除混雜其中的雜草種子，減少雜草來源的這是重要措施，可以有效降低雜草附帶危害程度［30］。為提高種子發芽率，播種前一周，需曬種兩天。播種前未包衣種子需用種衣劑拌種進行包衣處理，目的是殺菌消毒，及有效防治蟲害、鼠害、鳥害、病菌等，可選用甲霜福美雙懸浮種衣劑等農藥進行包衣，包衣時及包衣后的種子需防止人畜誤食［29］。若無種衣劑，可采用多菌靈500倍液浸種24小時，或用1%～2%石灰水浸種48小時進行消毒［31］。

3.3 播種

一般在日平均氣溫10～12℃時開始播種。播種方式包括條播、撒播或點播，其中條播易于管理，利于中耕除草，應用較多［31］。播種行距一般為20～35 cm，播種量一般為6～10 kg/畝［31］，播種深度一般控制在2～3 cm，過深過淺均不利于播后出苗［29］。旱稻播種一定要保證均勻程度，播種后適當的鎮壓。如遇雨季，土壤水分較為充足，在播種之后即可以覆土，厚度一般為3～4 cm，但具體的覆土厚度應綜合考慮土壤的水質、水分以及時節等因素［32］。

3.4 旱稻田間管理

3.4.1 施肥

旱稻對水分脅迫鈍感，對氮素增減敏感［33］，底肥可用水稻專用復合肥（氮磷鉀比例為24∶12∶14），旱稻長到三葉期到四葉期間施補肥，35 d后施穗肥，抽穗期到齊穗期時施用粒肥，結合旱稻生長情況酌情施肥。為防止增加土壤堿性，影響旱稻生長，追肥一般不采用堿性肥料，可以選擇速效有機肥或化肥硫酸銨［29］。天氣和土壤等條件決定追肥次數和時機，切忌一次追肥過度，造成燒苗、徒長或缺素癥狀［31］。

3.4.2 病蟲草害防治

旱稻常見病害主要有稻瘟病、紋枯病、稻曲病等。防治可注意以下幾點，播種前對種子進行消毒及拌種，可有效祛除攜帶病原菌，有利于出好苗、出齊苗；加強栽培管理，前中期避免過量使用氮肥；發病初期及時采用藥劑防治，稻瘟病可選用富士一號、稻瘟凈等藥劑，紋枯病和稻曲病可在拔節至孕穗期或始穗期施用井岡霉素，可按100 g/畝的量進行一次噴霧防治［31］。

旱稻常見蟲害主要有象鼻蟲、二化螟、稻縱卷葉螟等［31，34］。象鼻蟲一般在苗期危害嚴重，可以選用甲基乙硫磷乳油1500～2000 倍液噴霧，或采用40%水胺硫磷乳油 2000～4000 倍液 30～40 kg/畝噴霧［31］。二化螟可選用殺蟲單等藥劑進行防治。稻縱卷葉螟和三化螟一般在黃、淮、長江以南地區較嚴重，可在7 月下旬至8 月上旬和8 月下旬至9 月上旬各進行藥劑防治一次［31］。

雜草的有效防除是旱稻高產、穩產的關鍵。旱稻播種前，人工或機械操作，將田間雜草去除，有效減少雜草種子來源［30］。耕作時，一般主要采用化學除草，土壤封閉處理和苗后莖葉處理并重，再輔助人工除草策略。播種后，噴施一次化學除草劑進行土壤封閉處理［31］，通常選擇噴施丁草胺與惡草酮混劑，可控制多種禾本科雜草、莎草和部分闊葉雜草。需注意，土壤封閉時機需慎重選擇，干旱條件下無法充分發揮藥效，必須在田間保持較高濕度條件下，或結合灌溉或雨后施用才能有效；為防止大雨或連續陰雨破壞藥膜，降低防效，應避免在大雨前和積水田進行土壤封閉處理［35］。出苗后噴施除草劑，稱之為苗后莖葉處理，根據雜草種類選擇適宜除草劑品種，依據雜草草齡確定用藥量。同時，需人工及時拔除漏網雜草及零星大草［35-36］。收獲后，及時翻耕曬地，促進稻稈腐敗和減少第二年雜草發生率［30］。

3.4.3 灌溉

旱稻不是一點水都不要，而是比一般普通水稻節約用水40%～60%。旱稻播種結束后進行一次澆水，務必澆透，以便種子吸收充足水分，提高發芽率。出苗后到三葉前可以少量或不澆水，促進根的生長下扎，提高旱稻的抗旱能力［29］。旱稻四葉期，土壤保持濕潤的狀態，利于分蘗。旱稻的拔節孕穗期需保持土壤濕潤，甚至要有水層，促進旱稻抽穗和孕出大穗。旱稻抽齊穗后至成熟，保持地面干濕交替即可［29，37］。

3.4.4 注意事項

第一，旱稻相對于水稻分蘗率低，要保證產量就需保證播種量。第二，除草要掌握好時機，特別是土壤封閉處理要及時。第三，旱稻灌溉要視雨水情況，若雨水少，可正常管理［29］。第四，及時收割，保證旱稻米質和品相。

4 展望

水稻是世界上需水量較大的農作物，因干旱氣候給水稻帶來的減產量已超過其他各種環境危害所造成的減產總量［38］。隨著全球經濟的發展，傳統的水稻種植已經無法滿足當今社會和人類的需求［39］。現代旱稻的科學種植滿足了人口基數不斷增加對糧食儲備的需要。旱稻生長周期短，一定程度上減少了水的使用，肥、農藥等資源的噴灑量也隨之減少，降低了對旱稻的污染程度，提高了品質，也保護了生態環境。我國旱稻種植面積不斷擴大，產量和出口量隨之增加，不僅滿足了我國基本的糧食需求，也為其他國家提供了充足的糧食資源［39］，更為人們的生活帶來了巨大的經濟效益。在全球氣溫升高、極端天氣頻繁出現、水資源短缺的背景下，發展旱稻種植具有重要的戰略意義［40］。然而，有些地區土壤鹽堿含量、金屬離子含量過高，對旱稻的產量造成了不同程度的影響［7］。因此，提高旱稻抗鹽堿能力方面的研究是十分必要的，這將真正豐富農作物種類，推動農業健康穩定發展。