旱稻研究进展与栽培技术初探

宋伟丰，潘亚清，翟喜海，李宝英，焦占力，李志勇，韦庆慧

（黑龙江省农业科学院植物保护研究所，黑龙江哈尔滨150086）

水资源缺乏是制约全球农业生产的严重问题，近年来，全球气候变暖日趋严重，水资源日渐匮乏，干旱灾害频频发生，并呈现出范围广、强度大等特点，严重威胁世界粮食安全［1-2］。水稻（Oryza sativa）是世界上最重要的禾谷类粮食作物之一，为全球近一半人口提供主要粮食来源［3］，控制着世界温饱，可水资源短缺使水稻产量受到一定影响［4-5］。我国人口基数大，人口增长与粮食生产滞缓之间的矛盾越来越严重，如何提高水稻的节水抗旱性，减少用水量的同时提高粮食产量，成为现代农业研究工作中急需解决的关键问题之一［6-7］。旱稻又称抗旱节水稻，属于变异型栽培稻，有着极强的抗旱能力，在节约70%～80%用水量的同时，可以得到与水稻相似的产量。旱稻在长期的生长演化发育进程中，相比水稻种植具有较大的优势，且抗逆能力更强，选育优良高产的旱稻品种对解决粮食危机具有重要的作用，并促进旱稻推广、种植、产量提高等领域具有广泛的应用前景。

1 旱稻

旱稻较水稻相比，形态结构方面，根系组织发达，分布广而深，能够吸收到较深土层水分，其基部根毛密集分布，有利于及时向地上部分运输水分，保持旱稻植株的正常生长生理需求。叶片相对少，但叶面积很大，表皮组织较厚且气孔较少，可以在高温高湿环境中降低植株的蒸腾作用，进而保住植株体内水分，避免水分快速流失。生理生化方面，旱稻的淀粉酶活性更强，可溶性蛋白质含量、可溶性糖、叶绿素含量及脯氨酸含量都较高［2］，而电导率较低，且在水分胁迫下，水势变化较小，耐旱性较强［8］。这些独特的形态、生理生化特征使得旱稻在其生长各周期中所耗用的水量很小，有着极强的保水性。旱稻对干旱有更高的耐受力，需水量至多只有水稻的1/5，仅靠正常降雨和少量浇灌即可，并且种植不需要插秧，方便、省力［7，9］。

2 旱稻国内外研究进展

2.1 种植面积

全世界旱稻农业种植的总面积约达到0.18 亿公顷，旱稻的科学研究和生产开发被越来越重视。在美洲国家，旱稻种植面积约占稻作种植总面积的65%～75%；在西非国家，种植旱稻的总面积约占稻田耕作种植总面积75%以上。目前世界上旱稻的主要生产国包括印度、巴西、孟加拉、中国等，其中，印度种植旱稻耕地面积达到了0.1 亿公顷，巴西种植旱稻耕地面积为559 万公顷，中国种植旱稻面积为 20 万公顷［10-11］。

2.2 种植产量

七千年前我国已经开始栽培种植旱稻［12］，但当时只作为杂粮种植，由于生产技术水平不高，旱稻产量低、品质差。随着世界和我国的旱作技术水平的提高，我国旱稻的种植栽培面积正在进一步的扩大，主要种植在云贵、广西等山区、半山区和部分省份的少雨干旱地区［8］。2000 年，我国首届旱稻生产会议召开，建立了全国旱稻区域网络，推动了我国旱稻品种的选育及推广［13-14］。近二十多年，改良旱稻品种及产量成为目前我国现代农业科研的热点，经过各个科研单位的不断努力，使用各种先进现代育种及栽培技术，选育栽培出多批质量优良的新型旱稻新生代品种，如中国农业大学已选育成功的旱稻 277、旱稻271、旱稻297、旱稻2、秦爱、旱稻9、旱稻502；华中农业大学罗利军团队选育出的“沪优2号”、“旱优73”；丹东农科院选育成功的丹粳2号、丹粳5 号、丹粳8 号等，推动和促进了我国旱稻生产技术的科学研究和应用［14-15］。

2.3 染色体

Courtois 等［16］研究发现在染色体 1、5 和 9 上有 3个控制叶片卷曲的 QTL，在染色体 3、4 和 9 上有 4 个控制叶片卷曲的QTL。赵萍［17-18］研究发现旱稻气孔的反应速度和叶片的卷曲速度快，干旱条件下水分的散失速度慢，有利于维持组织水分平衡。许大全［19］发现旱稻受到干旱逆境时，水分不足引起气孔关闭，从而降低光合速率。这与戴新宾等［20］研究发现水稻对水分不足最迅速的响应就是气孔对CO2传导速度下降的观点是一致的；也发现旱稻的碳酸酚酶活性与逆境的响应程度，这种干旱逆境的适应反应是发生在叶光合功能的可逆衰退阶段。

植物在干旱胁迫下细胞内会产生大量的氧自由基，增加细胞膜通透性，损伤细胞膜系统。旱稻能够启动一系列小分子物质的合成，保护自身免受氧自由基的攻击［21］。腊红桂［22］发现抗旱性是可遗传的性状，旱稻的抗旱性受多基因控制，相关基因的表达受干旱环境的诱导，使植株产生了一系列形态、生理生化等方面的变化。杜丰平［23］完成了3000 份水稻核心种质测序，分析得到21个抗旱候选基因。

2.4 生长和产量的相关因素

温度是影响作物生长发育和产量的主要因素，艾志勇等［24］研究发现，有效积温的升高对于旱稻的提前播种至关重要，生长期温度升高不明显和日照时间不足不利于光合作用和作物产量。土壤温度对于种子萌发影响较大，张坤等［25］研究发现，旱稻种子在低温或者持续低温条件下，降低芽期单株茎叶干重、株高和出圃率等指标。

旱稻对光热的吸收、生长、产量和品质受播期时间的早晚影响。赵新勇等［26］通过不同播期试验发现徐稻9 号和连粳7 号的产量随播期推迟呈先上升后下降的变化趋势。刘国涛［27］研究发现随播期的向后推移，不同品种的稻米品质变化趋势一致，表现为外观品质变劣、直链淀粉含量下降、蛋白质含量增加、峰值粘度、热浆粘度、崩解值及最终粘度均呈现减小趋势、糊化温度不断上升、消减值总体上呈现上升的趋势。

3 旱稻栽培技术初探

3.1 选地整地

旱稻种植对于地形要求较低，可以种植在旱地、高坡和低洼地等不适合水稻生长的地方，中性或偏酸性土壤均可。不适于旱稻的地块包括盐碱地，不保肥、不保水的砂性地或贫瘠地，土壤过于黏重的地块［7，28-29］。整地时，耙压连续作业，以利于保墒，尽量保证土细、无土块、无根茬［29］。

3.2 品种选择及种子处理

现市面上旱稻品种较少，大部分还要选择水稻品种，注意要选择比当地水稻品种早10 d 左右、耐旱、耐低温、发芽能力强、成苗率高的品种［29］。或选用有资质的供种企业通过精选并加工包衣的高质量稻种。播前一定要严格精选种子，清除混杂其中的杂草种子，减少杂草来源的这是重要措施，可以有效降低杂草附带危害程度［30］。为提高种子发芽率，播种前一周，需晒种两天。播种前未包衣种子需用种衣剂拌种进行包衣处理，目的是杀菌消毒，及有效防治虫害、鼠害、鸟害、病菌等，可选用甲霜福美双悬浮种衣剂等农药进行包衣，包衣时及包衣后的种子需防止人畜误食［29］。若无种衣剂，可采用多菌灵500倍液浸种24小时，或用1%～2%石灰水浸种48小时进行消毒［31］。

3.3 播种

一般在日平均气温10～12℃时开始播种。播种方式包括条播、撒播或点播，其中条播易于管理，利于中耕除草，应用较多［31］。播种行距一般为20～35 cm，播种量一般为6～10 kg/亩［31］，播种深度一般控制在2～3 cm，过深过浅均不利于播后出苗［29］。旱稻播种一定要保证均匀程度，播种后适当的镇压。如遇雨季，土壤水分较为充足，在播种之后即可以覆土，厚度一般为3～4 cm，但具体的覆土厚度应综合考虑土壤的水质、水分以及时节等因素［32］。

3.4 旱稻田间管理

3.4.1 施肥

旱稻对水分胁迫钝感，对氮素增减敏感［33］，底肥可用水稻专用复合肥（氮磷钾比例为24∶12∶14），旱稻长到三叶期到四叶期间施补肥，35 d后施穗肥，抽穗期到齐穗期时施用粒肥，结合旱稻生长情况酌情施肥。为防止增加土壤碱性，影响旱稻生长，追肥一般不采用碱性肥料，可以选择速效有机肥或化肥硫酸铵［29］。天气和土壤等条件决定追肥次数和时机，切忌一次追肥过度，造成烧苗、徒长或缺素症状［31］。

3.4.2 病虫草害防治

旱稻常见病害主要有稻瘟病、纹枯病、稻曲病等。防治可注意以下几点，播种前对种子进行消毒及拌种，可有效祛除携带病原菌，有利于出好苗、出齐苗；加强栽培管理，前中期避免过量使用氮肥；发病初期及时采用药剂防治，稻瘟病可选用富士一号、稻瘟净等药剂，纹枯病和稻曲病可在拔节至孕穗期或始穗期施用井冈霉素，可按100 g/亩的量进行一次喷雾防治［31］。

旱稻常见虫害主要有象鼻虫、二化螟、稻纵卷叶螟等［31，34］。象鼻虫一般在苗期危害严重，可以选用甲基乙硫磷乳油1500～2000 倍液喷雾，或采用40%水胺硫磷乳油 2000～4000 倍液 30～40 kg/亩喷雾［31］。二化螟可选用杀虫单等药剂进行防治。稻纵卷叶螟和三化螟一般在黄、淮、长江以南地区较严重，可在7 月下旬至8 月上旬和8 月下旬至9 月上旬各进行药剂防治一次［31］。

杂草的有效防除是旱稻高产、稳产的关键。旱稻播种前，人工或机械操作，将田间杂草去除，有效减少杂草种子来源［30］。耕作时，一般主要采用化学除草，土壤封闭处理和苗后茎叶处理并重，再辅助人工除草策略。播种后，喷施一次化学除草剂进行土壤封闭处理［31］，通常选择喷施丁草胺与恶草酮混剂，可控制多种禾本科杂草、莎草和部分阔叶杂草。需注意，土壤封闭时机需慎重选择，干旱条件下无法充分发挥药效，必须在田间保持较高湿度条件下，或结合灌溉或雨后施用才能有效；为防止大雨或连续阴雨破坏药膜，降低防效，应避免在大雨前和积水田进行土壤封闭处理［35］。出苗后喷施除草剂，称之为苗后茎叶处理，根据杂草种类选择适宜除草剂品种，依据杂草草龄确定用药量。同时，需人工及时拔除漏网杂草及零星大草［35-36］。收获后，及时翻耕晒地，促进稻秆腐败和减少第二年杂草发生率［30］。

3.4.3 灌溉

旱稻不是一点水都不要，而是比一般普通水稻节约用水40%～60%。旱稻播种结束后进行一次浇水，务必浇透，以便种子吸收充足水分，提高发芽率。出苗后到三叶前可以少量或不浇水，促进根的生长下扎，提高旱稻的抗旱能力［29］。旱稻四叶期，土壤保持湿润的状态，利于分蘖。旱稻的拔节孕穗期需保持土壤湿润，甚至要有水层，促进旱稻抽穗和孕出大穗。旱稻抽齐穗后至成熟，保持地面干湿交替即可［29，37］。

3.4.4 注意事项

第一，旱稻相对于水稻分蘖率低，要保证产量就需保证播种量。第二，除草要掌握好时机，特别是土壤封闭处理要及时。第三，旱稻灌溉要视雨水情况，若雨水少，可正常管理［29］。第四，及时收割，保证旱稻米质和品相。

4 展望

水稻是世界上需水量较大的农作物，因干旱气候给水稻带来的减产量已超过其他各种环境危害所造成的减产总量［38］。随着全球经济的发展，传统的水稻种植已经无法满足当今社会和人类的需求［39］。现代旱稻的科学种植满足了人口基数不断增加对粮食储备的需要。旱稻生长周期短，一定程度上减少了水的使用，肥、农药等资源的喷洒量也随之减少，降低了对旱稻的污染程度，提高了品质，也保护了生态环境。我国旱稻种植面积不断扩大，产量和出口量随之增加，不仅满足了我国基本的粮食需求，也为其他国家提供了充足的粮食资源［39］，更为人们的生活带来了巨大的经济效益。在全球气温升高、极端天气频繁出现、水资源短缺的背景下，发展旱稻种植具有重要的战略意义［40］。然而，有些地区土壤盐碱含量、金属离子含量过高，对旱稻的产量造成了不同程度的影响［7］。因此，提高旱稻抗盐碱能力方面的研究是十分必要的，这将真正丰富农作物种类，推动农业健康稳定发展。