CN102318529B

CN102318529B - 水稻的水旱两栖种植方法

Info

Publication number: CN102318529B
Application number: CN2011102481106A
Authority: CN
Inventors: 胡爱生
Original assignee: Individual
Current assignee: Hunan Yuanhe Agricultural Technology Co Ltd
Priority date: 2011-08-26
Filing date: 2011-08-26
Publication date: 2013-11-06
Anticipated expiration: 2031-08-26
Also published as: CN102318529A

Abstract

本发明公开一种水稻的水旱两栖种植方法，包括以下步骤：(1)旱耕：在干田状况下进行旱耕或旱地保护性耕作；(2)起垄：使用起垄机一次性完成起垄，或使用开沟机开沟以形成需要的垄厢模式；(3)插秧：将水灌溉到垄沟内使得水与垄面齐平时进行插秧；(4)水浆管理：在插秧期将水灌溉至与垄面齐平；出苗、返青、分蘖、抽穗、灌浆及以后各生育期实行半沟水浸润灌溉；遇干旱时改旱作状态，适时灌跑马水补充水供应，雨季灌深水防洪，所贮水用于预防干旱。本发明的水旱两栖种植方法可节约用水、控制污染、提高作物产量、节约农耕成本、提升农业劳动生产率，达到经济效益、生态效益、社会效益共同提高。

Description

水稻的水旱两栖种植方法

技术领域

本发明涉及一种水稻的水旱两栖种植方法。

背景技术

水稻是人类重要的粮食作物之一，耕种与食用的历史都相当悠久。现时全世界有一半的人口食用水稻，主要在亚洲、欧洲南部和热带美洲及非洲部分地区。水稻的总产量占世界粮食作物产量第三位，低于玉米和小麦，但能维持较多人口的生活。

水稻是水旱两栖作物，水稻在旱作条件下有一套适应于旱作的生理机制，而在水作条件下又有另一套适应于水作的生理机制。因此，根据水稻生长所需要的条件，也就是水份灌溉条件，水稻通常可分为水作水稻和旱作水稻。为了便于公众理解以及描述更加清楚，本文中将水作水稻和旱作水稻统称为水稻，在需要区分时，则采用水作水稻和旱作水稻的措辞。

几千年来，水作水稻占统治地位，这是因为水作水稻的产量往往比旱作水稻的产量高。有数据表明，水作水稻的产量目前已经达到了900m³/666.7m²，通常情况下也有400～600m³/666.7m²，而旱作水稻的产量通常只有200～300m³/666.7m²，可见水作水稻产量是旱作水稻产量的一倍以上。然而，水作水稻比旱作水稻产量高一倍以上的代价或者说主要原因是水作水稻的巨额水消耗。研究表明，水作水稻用水量为600-1343m³/666.7m²，而旱作水稻用水量为50～400m³/666.7m²。可见，水作水稻用水量是旱作水稻用水量的3～27倍。若在水作水稻生长过程中供水量低于生理需水量和生态需水量，则会导致水作水稻的显著减产。

此外，水作水稻的另一个严重问题是，水作水稻造成肥料的巨大浪费以及由此所带来的严重环境污染。研究表明，国内在水作和旱作的田间试验中测得的表观硝化-反硝化损失率分别为16％～41％和15％～18％。意味着水作条件下造成了施肥量1～23％的反销化损失，并由于淋溶及泾流造成12.6％损失增量，两项合计由水作造成的氮素损失为施入量的13.6～35.6％。其中淋溶和泾流损失造成水体富营养化污染，反销化损失则造成大气臭氧层破坏。

水作水稻耗水量巨大，造成农业水资源的巨大浪费，就现有的水利条件下已经难以承担。同时，水作水稻造成的肥料浪费以及由此所带来的环境污染都与我们国家提倡的可持续发展背道而驰。因此，传统的水作水稻种植方法已经到了必须改革的时候了。为此，业内人士逐渐将注意力转移到了旱作水稻，并且旱作水稻已成为水稻发展的另一个方向。目前的研究表明，水稻由水作改旱作可以节约大量用水，但是旱作水稻产量最多只能达到水作水稻产量的80～90％。产量不足是当前旱作水稻的一个重要缺陷。

而且，旱作水稻中的另一个不足是，种植过程中需要大量的耕种工作，造成工作强度的显著增大，严重增加农耕成本，明显降低农业劳动生产率。

因此单纯的旱作条件和水作条件都存在一些不足，本领域急需一种水稻的水旱两栖种植方法，其既可解决现有水作水稻耗水量巨大、肥料浪费和环境污染的问题，又可解决当前旱作水稻产量不足的问题，同时还可以节约农耕成本，提升农业劳动生产率。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种水稻的水旱两栖种植方法，其可以减少水体富营养化污染和大气臭氧层破坏，同时在满足农业发展的基础上实现节约用水、控制污染、提高作物产量、节约农耕成本、提升农业劳动生产率，达到经济效益、生态效益、社会效益共同提高。

为实现本发明的上述目的，提供一种水稻的水旱两栖种植方法，包括以下步骤：

(1)旱耕：在干田状况下进行旱耕或旱地保护性耕作；

(2)起垄：使用起垄机一次性完成起垄，或使用开沟机开沟以形成需要的垄厢模式；

(3)插秧：将水灌溉到垄沟内使得水与垄面齐平时进行插秧；

(4)水浆管理：在插秧期将水灌溉至与垄面齐平；出苗、返青、分蘖、抽穗、灌浆及以后各生育期实行半沟水浸润灌溉；雨季灌深水防洪，所贮水用于预防干旱，遇干旱时改旱作状态，适时灌跑马水补充水供应。

优选地，上述旱耕步骤和起垄步骤通过使用旱耕起垄机一次性完成。

优选地，本发明水稻的水旱两栖种植方法还可以包括选自以下步骤中的任一个步骤或多个步骤：

(i)施肥：在旱耕的同时进行肥料深施；

(ii)围垄：在所述旱耕及起垄步骤之后，围绕田埂一圈作围垄；

(iii)病虫防治：采用生物防治法或其他常规方法进行病虫防治；

(iv)收割：收割机两轮行走在垄沟中进行收割作业，秸杆填于垄沟中；

(v)松土与除草：利用秸杆等死亡动植物残体腐解产生的有机酸浸入土体，并与施入的碳酸氢铵反应生成二氧化碳，由二氧化碳气体释放破碎土块，同时施入除草剂除草并促进动植物残体腐解，实现除草和松土。

优选地，在所述施肥步骤中，基肥按照总施肥量的60％至80％的施肥比例进行肥料深施。

优选地，在所述围垄步骤中，使得围垄高于内部的垄面3-5cm。

优选地，在所述起垄步骤中，垄沟规格设定为：垄宽80厘米至150厘米，沟宽50厘米至80厘米，沟深20厘米至50厘米，开沟不打破犁底层。

优选地，在所述插秧步骤中，每垄垄面上插4-9行，并从垄边坡开始起插，每亩定植株数为平栽水作田对应品种或组合的最佳定植株数的80％-150％，其中采用窄沟窄垄时插植株数偏少，采用宽沟宽垄时可适当密植。

优选地，在所述水浆管理步骤中，腊熟期进行干水晒田作业。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，还可以包括在垄沟内养鱼，因而免除松土和除草环节。

具体实施方式

下文将参照本发明的优选实施方式详细解释本发明。以下说明仅是示例性的，而无意以任何方式对本发明进行限制。

首先，在详细描述本发明水稻的水旱两栖种植方法之前，针对水旱两栖作物的基本概念进行相关的说明。

水旱两栖作物可以有三种生活环境：陆生生活环境、水生生活环境、以及水旱混合的生活环境。水旱两栖作物同时接受水、旱两种环境的作用，水、旱两种环境效应在同一植株体内的混合导致两种环境功能的整合效果，实现水、陆二重环境同时对植株生长发育分化的联合调控。水稻是典型的水旱两栖作物，水稻有一组适应淹水环境的环境适应机制和应激机制，同时还有一套适应旱地的环境适应机制和应激机制。当水稻生长环境同时遭遇两种环境时，这两套环境适应机制和应激机制发生交互作用，这种交互作用的结果达到优势互补，扬长避短，进而改变水稻的株叶形态和植株内部组织结构，改变细胞生态和分子生态环境，改变基因表达控制模式，因而可以使稻谷增产15-40％，节肥20％以上，节水30％以上。

将水环境与陆地环境两种自然条件下难以共处的环境因子通过工程技术措施和机械化耕作及田间管理措施人工创造出来，人工构造水、旱混合的土壤和水环境，使两种对立的环境条件同时在水稻根际环境中共处。这种人工构造的水、旱混合的二重环境只有水旱两栖作物才能作出二重应激反应，使两种对立的环境以及环境胁迫在同一个生物个体内关联起来，实现两种环境功能的整合和一体化，使两组环境适应机制之间产生交互作用，达到增产增收节约肥料和节约农业用水的目的。

水旱两栖种植环境的人工建造包括：水耕改旱耕、平作改垄作、半旱式水浆管理这三技术的组合，使一部分根系处于淹水环境中、一部分根系处于旱土环境中，两种环境因素同时作用于两栖作物的根系不同部位，造成两种环境作用同时共存，同一株作物对两种相冲突的环境作用作出相对立的两种反应，这两种对立的环境适应性反应(环境对作物作用的次级效应)又会在同一作物机体内发生交互作用，对作物生长发育分化进行调控。

水旱两栖作物对水旱两栖环境具有特殊的表现。水旱两栖作物有一套适应淹水条件的生理机制，同时又有一套适应干旱条件的生理机制，在水旱两栖环境下，两套生理机制都同时运作，两套生理机制在同时运作的基础上还发生交互作用，出现广义杂交意义上的环境因素的杂交组合，产生广义杂交优势，是水旱两栖作物在水旱两栖栽培条件下表现出突出的增产效应的原因。

水稻的水旱两栖种植方法是一项重大的农业耕作技术的改革。研究水稻水旱两栖耕作技术的改革，是在满足农业发展的基础上，实现节约用水、控制污染、提高作物产量、节约农耕成本、提升农业劳动生产率，达到经济效益、生态效益、社会效益共同提高。

本发明水稻的水旱两栖种植方法的研究目标：

一、技术实施要有普适性。对各种类型的稻田都能适应。不仅要适应于旱涝保收、土壤肥沃的那些稻田，更要适合于易受洪涝灾害、瘠薄的稻田；而且要做到能够克服不良地形、气候的影响，适合多种种植方式，对南方稻田都具有普遍适应性。

二、要有防洪、抗旱、节水、节肥、环保的技术优势。南方自然灾害频繁，通过耕作技术和生物技术减灾仍然有很大的潜力。

三、有利于免耕、免插、简化田间管理、减轻作物病虫害。

四、要达到省工、高产、提高农产品品质。

五、要有广泛的技术兼容性。适合于水旱轮作和多熟制，有利于稻田立体生态农业综合开发。

六、有利于轻便、灵活、高效、一机多功能并可在室内遥控的农业机械化。

本发明水稻的水旱两栖种植方法的关键技术：

一、整合技术：运用杂交育种的类似测交的方法，以实现农艺技术、机械化技术、企业化经营管理体系结合起来。要同时达到上述六组目标，必须用整合学方法。广义上的测交法就是用多因子正交实验方案来测定多因子组合的交互效应，使所产生的交互效应在质的方面与研究的目标取得一致，在量的方面追求整体涌现效应的最大化。

二、集成技术：将现有的常规技术与组合测试技术结合，加上必要的技术创新，是整合技术的技术前提和科学基础。用整合的办法实现技术集成，用集成的办法来挖掘整体涌现性(如杂种优势就是一种整体涌现性效应)的最大释放。此外集成法还包括：系列标准化方法、模块化方法、共生构建方法、多重结构设计、功能核心化技术和多功能链接与***循环的整体设计。

根据本发明的实施方式，水稻的水旱两栖种植方法主要包括以下步骤：

(1)旱耕：在干田状况下进行旱耕或旱地保护性耕作；

(3)插秧：将水灌溉到垄沟内使得水与垄面齐平时进行插秧；

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，上述旱耕步骤和起垄步骤可以通过使用旱耕起垄机一次性完成。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，水稻的水旱两栖种植方法还可以包括选自以下步骤中的任一个步骤或多个步骤：

(i)施肥：在旱耕的同时进行肥料深施；

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，在所述施肥步骤中，基肥按照总施肥量的60％至80％的施肥比例进行肥料深施。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，在所述围垄步骤中，使得围垄高于内部的垄面3-5cm。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，在所述起垄步骤中，垄沟规格设定为：垄宽80厘米至150厘米，沟宽50厘米至80厘米，沟深20厘米至50厘米，开沟不打破犁底层。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，在所述插秧步骤中，每垄垄面上插4-9行，并从垄边坡开始起插，每亩定植株数为平栽水作田对应品种或组合的最佳定植株数的80％-150％，其中采用窄沟窄垄时插植株数偏少，采用宽沟宽垄时可适当密植。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，在所述水浆管理步骤中，腊熟期进行干水晒田作业。

根据本发明的其他实施方式，水稻的水旱两栖种植方法主要包括如下步骤：

(1)旱耕：使用旱耕机在干田状况下进行旱耕。为达到最好的旱耕效果，田土越干越好。但因天气的原因，或是山阴冷浸田，土壤含水量过高并呈泥糊状，则需要开十字沟或井字沟排干积水，使土壤呈块状，达到手用力捏不流水，指缝不存留液态的水为标准即可进行旱耕。

(2)起垄：完成旱耕后，使用起垄机一次性完成起垄，或使用开沟机开沟以形成需要的垄厢模式。垄沟规格以收割机两轮子间的距离和割幅来设定。根据目前常用的旱耕农机具和收割机的割幅，设定垄宽为100厘米至120厘米，沟宽为70厘米至80厘米，沟深为30厘米至40厘米，即所谓的稻田3-2-1田间工程(假设沟深为1，则沟宽为2，垄宽为3)，需要注意，开沟不打破犁底层。

(3)施肥：在旱耕的同时进行肥料深施，基肥按照总施肥量的70％至80％的施肥比例进行肥料深施，后期看苗追肥。

(4)插秧：将水灌溉到垄沟内使得水与垄面齐平时即可进行插秧。在所述插秧步骤中，每垄垄面上插4-9行，并从垄边坡开始起插，每亩定植株数为平栽水作田对应品种或组合的最佳定植株数的80％-150％，其中采用窄沟窄垄时插植株数偏少，采用宽沟宽垄时可适当密植。插秧可采用抛秧技术、穴播技术或者使用播种机的点播技术，也可用常规插秧机插植。

(5)水浆管理：在插秧期将水灌溉至与垄面齐平；出苗、返青、分蘖、抽穗、灌浆及以后各生育期实行半沟水浸润灌溉；腊熟期则可以干水晒田以利收获；雨季灌深水防洪，所贮水用于预防干旱，遇干旱时改旱作状态，适时灌跑马水补充水供应。

优选地，本发明水稻的水旱两栖种植方法还可以包括：

(i)围垄：在上述旱耕及起垄之后，围绕田埂一圈作围垄，起防止水渗漏的作用，围垄略高于内部的垄面3-5cm，以增加田块的蓄水量。

(ii)除草：使用常规除草剂除草。

(iii)病虫防治：采用生物防治法或其他常规方法进行病虫防治。

(iv)收割：收割机两轮行走在垄沟中，以免压坏垄面，秸杆填于垄沟中，实现秸杆覆盖除草和配合免耕技术的实施。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，还可以包括在垄沟内养鱼，例如在垄沟内可适量放养杂食性鱼或者杂食性鱼与草食性鱼混养。放养的鱼可食田间杂草，从而实现免耕。同时所放养的鱼会将有机肥施于垄沟中，从而实现面施肥。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，在所述水浆管理步骤中，对于易受旱涝灾害的地区，雨季蓄水防洪抗旱，储备足够多的水为旱季用实现稳产目标。对于水源较好的地区，采用半沟水的水旱两栖半旱式水浆管理，以达高产。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，在所述收割步骤之后还包括松土除草步骤。当秸杆在垄沟中腐烂后，蓄水至高于垄面3cm，并施入碳酸氢铵。利用秸杆等死亡动植物残体腐烂产生的有机酸浸入土体，并与施入的碳酸氢铵反应生成二氧化碳，由二氧化碳气体释放破碎土块，富含气孔，达到整个土层变得酥软通气的效果，从而达到松土的目的。同时可以施入除草剂以便除草并且还促进有机物分解，从而在松土的同时实现除草的目的。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，还可以包括抗旱步骤：干旱发生时则象种陆稻(旱稻)一样种植水稻，下雨后垄沟一次可储蓄50-100m³/667m²，可维持水稻半月的生活需水，即雨后旱稻将变成水旱两栖稻，水旱两栖稻产量高于水稻和旱稻两者。旱耕垄作延长耐旱时间时间5-8天，可多储备雨水50m³，可满足水稻8天的需水，两者合计可延长13-16天耐旱时间。

根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，还可以包括防洪步骤：暴雨前，堵塞稻田进出水口，用粮田当水库蓄水防洪。此外，对于涝渍田可以采用80×80×50cm的垄沟模式，使垄面提高30cm，增强其抗涝渍的性能。

此外，根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，还可以包括免耕轮作。例如机械化免耕轮作，即使用免耕施肥播种机种植下季作物；还例如非机械化免耕轮作，即在上述的松土除草步骤之后，直接免耕种植下季作物。上述下季作物可以是水作水稻，也可以是旱作水稻。

此外，根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，还可以包括免耕套作，例如油-稻套作，其中在油菜等前作作物收割前可机播或穴播包衣种子，收割油菜或其他旱作作物后，秸杆填于垄沟中，大苗长成后，按上述的松土除草步骤松土、除草。

此外，根据本发明水稻的水旱两栖种植方法的优选实施方式，还可以包括按照机耕路线图设计垄沟排列和田块之间的道路连通，实现垄沟与道路合一，其中垄沟作为农机具和行人的同心道路。

以下以具体试验的方式，进一步说明本发明水稻的水旱两栖种植方法及其优点。

试验1本发明水旱两栖垄作与淹水垄作对比试验

本试验为二因子简单对比小区区组试验，即小区面积100～200m²，一区组两小区三次重复，区组内的水区除处理因子不同外，其他条件都相同。水稻品种汕优63，V优35等，土壤、施肥等其他管理条件相同。淹水垄作的实验设计是参照湖南省土肥站、湖南省土肥所的《水稻宽窄行垄栽稻萍鱼》技术方案进行的，该方案采用水耕起垄并与养鱼结合，造成了淹水垄作的客观条件。实验结果如表1所示。

表1水旱两栖垄作与淹水垄作对产量的影响

研究表明，水稻淹水垄作平均减产3.04％，经t检验差异不显著；而采用水旱两栖垄作，水稻产量平均增产17.85％，经t检验差异达极不显著水平。水旱两栖垄作相对于平栽对照的增产率同淹水垄作相对于平栽对照的增产率作比较，可以发现，水旱两栖垄作相对于平栽的增产率比淹水垄作相对于平栽的增产率提高了约20.9个百分点。

除进行了如上所述的小区试验外，还进行了大面积的水旱两栖试验示范，高产示范田累计面积555.1公顷，水旱两栖示范田总产粮8422.5公斤/公顷，比平栽对照田平均产量7240.5公斤/公顷增产粮食17.9％。

水旱两栖垄作使水稻的长势长相、甚至株叶形态都发生了明显的变化，经济产量构成也发生了明显的变化。水旱两栖垄作的产量构成包含边际效应产量构成和加权平均值产量构成。在垄作规格为垄宽100cm、沟宽70cm、沟深30-40cm并且按每垄插七行的实施例中，边际效应按边行排第一，依次是第二行、第三行、第四行，用序号①，②，③，④表示。加权平均按(①×2+②×2+③×2+④×1)÷7计算。应当指出，垄作条件下的产量构成是用一个表格来表示，由表格的行表示经济产量构成，由列表示单项指标上的边际效结构，两者综合地表现了边际效应的产量构成和整体平均值水平的经济性状(见表2)。根据在芷江进行的单因子两水平(水旱两栖垄作和两个水平)实验测定垄作经济性状并对实验不同水平模式下的产量构成进行比较，实验结果见表2。

表2水旱两栖垄作与淹水垄作经济产量构成和经济性状比较

由表2可见，水旱两栖垄作栽培模式的优势主要表现在边行和第二行，如果以中行的产量100％计算，则边行产量为180％，第二行的产量为116％。优势主要表现在增加有效穗和增加实粒数两个方面，并对千粒重增加也有明显的增加。通过对淹水垄作与水旱两栖垄作进行对比，发现淹水垄作在相同的田间工程模式下，产生的边际效应远低于水旱两栖垄作的边际效应。水旱两栖垄作的边行边际系数为180％，而淹水垄作的边行边际系数为132.9％，可见水旱两栖垄作增加了边际优势。水旱两栖垄作边际优势来自两个方面，一是来自宽窄行形成的边际效应，二是来自水旱两栖条件的贡献。前者的贡献在30％左右，后者的贡献接近50％。而且水旱两栖耕作模式对边际效应的贡献还延伸到第二行，其效应值为16％，而淹水垄作对第二行效应很小，只有5％。表2还说明，由边行对总产的贡献为40.1％，则可估算出水旱两栖种植方式对产量的贡献达到了18.8％。这一结果与我们进行的大面积推广的结果接近。

试验2本发明水旱两栖垄作在潜育性低产田的增产效果试验

在本试验中，采用一块田一分为二，进行水旱两栖与平栽对比，水稻品种、土壤、施肥等其他条件在同一区组对比试验中相同。

根据试验，本发明水旱两栖垄作在潜育性低产田中增产幅度非常大，在试验推广中出现了很多产量翻番的典型。试验结果表明，采用旱土土体结构，实行水旱两栖栽培模式和水浆管理，可以大幅度提高粮食产量。试验表明，对于潜育性低产田，通过水旱两栖耕作改革后，其增产效果更加显著(见表3)，通常的情况下，潜育性低产田通过水旱两栖垄作改良后，其低产因子完全克服，其产量经常出现达到高产田高的产量水平。

表3潜育性低产田水旱两栖种植增产效果

试验3本发明水旱两栖种植与常规平栽对比实验

在本试验中，水稻品种、施肥营养土层等其他条件相同，试验小区设计按2×3复因子正交实验设计，如下表所示：

	壤土(三次重复)	粘土(三次重复)
			水作平栽对照	CK1-1，CK1-2，CK1-3	CK2-1，CK2-2，CK2-3
水旱两栖垄作	CH1-1，CH1-2，CH1-3，	CH2-1，CH2-2，CH2-3，
			水旱两栖+养鱼	CHY1-1，CHY1-2，CHY1-3	CHY2-1，CHY2-2，CHY2-3，
	区组1，区组2，区组3，	区组4，区组5，区组6，

试验针对沙土和沙壤土采用一级旱耕，壤土和粘壤土采用二级旱耕，板结粘重的土壤采用三级旱耕。对水旱轮作田在春收作物田在收获后采取半免耕方式的轻度旱耕法，即原有的垄厢结构保持不变，疏松表土，整理垄厢，平整垄面即可半免耕种稻。以上提及旱耕等级是指以锄头锄松土层作为标准分三个等级：一级旱耕：锄一次，锄深7cm，土块4-6cm；二级旱耕：锄二次，锄深10cm，土块3-5cm；三级旱耕：锄三次，锄深15cm，土块2-3cm。

表4水旱两栖垄作与常规平栽增产效果的对比(产量数据单位：公斤/亩)

	壤土(三次重复)	组平均	粘土(三次重复)	组平均
					水作平栽对照	476.0，482.9，486.6	481.8±5.38	363.9，363.9，428.7	385.5±37.4
水旱两栖垄作	558.4，561.5，591.2	570.4±18.1	418.8，428.7，478.8	442.1±32.1
					水旱两栖+养鱼	603.4，570.2，610.7	594.8±21.6	425.4，513.8，454.3	464.5±37.4

将表4的数据换成相对于同一区组的对照数的比例，以同一区组的对照为100％算得各处理的相对增产值见下表5：

表5水旱两栖耕作法的增产效果

	壤土(三次重复)	粘土(三次重复)
			水作平栽对照	100％	100％
水旱两栖	118.3±2.26％	114.9±7.38％
			水旱两栖+养鱼	123.5±2.67％	121.4±7.92％

在壤土条件下，水旱两栖比平栽对照增产18.3±2.26％，水旱两栖+养鱼比平栽对照增产23.5±2.67％。在粘土条件下，水旱两栖比平栽对照增产达到14.9±7.38％，水旱两栖+养鱼比平栽对照增产21.4±7.92％，经t检验，差异达到极显著和显著水平。

小区试验观察结果还表明，水旱两栖种植提高抗旱能力，由于起垄开沟，每亩增加了60～100立方的蓄水量，节约耕作耗水120立方，节约化肥施用量30％，蚊枯病发病率下降44％，提早成熟2～3天。

根据本发明的优选实施方式，水旱两栖种植方法还可以与人工浮岛技术结合。人工浮岛是由能在水上漂浮的一个或多个具有特定结构与功能的浮体模块组合成的一种飘浮在水面上的种植***，最早应用于湖泊的富营养化治理而构建人工水上湿地，并用于发展水面的立体种植养殖业。将水旱两栖种植技术与人工浮岛技术结合，是水旱两栖耕作技术应用上的一项重大的技术创新，也是人工浮岛技术上的一个重大的发展。这使水旱两栖增产优势得到最大限度的挖掘。由于稻田采用水旱两栖种植模式，其增产潜力受到边际条件的限制，增产作用主要表现在边行，到第二行就大幅度减弱，在这种情况下，只好增加开沟数量，稻田垄沟越多，增产潜力越大，但是稻田垄沟越多耗工越多，而且垄沟维护困难，不适合机械化作业。而采用水旱两栖浮岛技术，能够使浮岛上的每个点位都处于水旱两栖边界上，使粮食增产最大化。据我们在辰溪的实验，采用80cm×80cm的浮岛盒，其上种稻几乎没有边行与中行的区别，每兜有效穗18～50穗，穗大粒多，颗粒饱满。因此水旱两栖浮岛是全方位开发水稻水旱两栖增产潜力的一种新技术，这种技术不但在水面而且在稻田也有推广价值。

水旱两栖种植模式以两个相对封闭的根区环境间发生着一系列的交互作用来协调水旱对立的矛盾，实现优势互补。同一株水稻的根系一部分处于旱作环境中，一部分处于淹水环境中，这样可以从旱作层吸收的氧通过侧根与主根、根与茎的交接处转运到缺氧的淹水根系中，使完全浸泡到水体中的根系能得到充足的氧气供应。水旱两栖栽培条件下，干根重只增加123％，而地上部分的干物质累积则增加了190％，表明水旱两栖种植模式下，根系的效率比旱作水稻和水作水稻都提高了一倍以上。水旱两栖水稻的根系效益提高只能用旱作根区与淹水根区的交互作用来解释，这种交互作用显然是在地上部分的功能单位的参与下实现的。

一般研究认为，旱作条件下，水稻的形态和生理发育上产生了一系列的变异，如生育期延长和株高降低等，但同时内源激素的分泌及酶活性变化的调控作用使其能够适应旱作条件获得稳定且较高的产量。研究表明，最长根长、根粗、根冠比、叶片水势与水稻抗旱性呈正相关，而根数与抗旱性呈负相关。水旱两栖种植的根系生长发育明显不同于水稻旱作和水作种植下的根系生长发育，其主、侧根分化明显。根系在水体空间自由伸展，扩大根系的表面积，使前期水稻的吸收能力显著增强；根系的变化使水旱两栖种植水稻的生长表现、株叶形态、叶色、生育期等指标发生了一系列的变化，其分蘖能力和有效穗显著提高。同时通过水稻水作改旱作，土壤的结构性的改善、透水透气性的提高也是促使产量提高的一个重要的因素。

水旱两栖种植技术的推广有赖于旱耕机械化。目前各种型号的旱耕起垄机已经走向市场，技术条件已经成熟。水旱两栖种植模式的改革，主要体现为改水耕为旱耕，推广抛秧技术，水稻直播技术、旱耕耕作成本并比水耕成本低20％左右，同时还能节约肥料20％，节水30％以上。由于水旱两栖种植技术消除了水作形成的土壤板结和还原物质积累，有益于固氮微生物的活动和好气性微生物及土壤动物的活动，减少氮素的反销化损失，从我们多年的试验结果来看，可节约氮素化肥20％以上，同时也发现在一些连续水旱两栖种植三年以上的稻田，即使不施化学氮肥也可保证稳产高产。近代有关研究的资料显示，在厌气条件下的固氮量不及好气条件下固氮量的一半，在有机质丰富和通气性良好的土壤的好气性自生固氮其固氮量可达到5-15公斤/每年每亩，如果在水旱两栖种植条件下结合适当的养鱼，保证适当的磷素供应，促进蓝藻繁殖和利用，将大幅度提高土壤自生固氮，减少氮肥的施用量，甚至做到免施化学氮肥也是有可能的。采用稻田水旱两栖垄作，可以使每667m²稻田增加60-100立方的储水量，对于减缓汛期的洪灾有非常重要的作用。稻田可通过更多贮备的雨水来再现天然灌溉，减水作耕作面的泾流面，我国水稻种植面积3200万公顷，如果全部将水作种植改为水旱两栖种植，则可增产稻谷3000万吨，节水170万方，节约氮素化肥192万吨纯氮。

水旱两栖农业可作为湖泊富营养化治理的一项重要的技术措施进行推广。水旱两栖种植是彻底治理潜育性低产田的有效技术措施。南方潜育性低产田的面积占稻田总面积的20～30％，由于潜育性障碍因子造成减产20～80％，这部分稻田的增产潜力非常大。同时水田采用水旱两栖种植方法后使水旱轮作，扩大春收作物种植面积更加便利，有利于提高复种指数，更大规模地提高农业总产。旱耕耕作比水耕耕作节约耕作成本20～80％，适合于大规模机械化耕作，且耕地、施肥、播种(或抛秧)一次完成，耕作管理趋于简单化，是推进稻作农业现代化和产业化的重要技术手段。

综合上文所述，本发明水稻的水旱两栖种植方法的有益效果包括：

-免耕、免插、田间管理简化

-防洪、抗旱、节水

-节肥、环保、生态优化

-机械化操作、减少人工投入

-适合于旱作和旱作免耕

-适合于水作和水作免耕

-适合于水旱轮作和水旱轮作免耕

-增产

此外，综合上文所述，本发明水稻的水旱两栖种植方法的主要技术创新点包括：

(1)耕作技术的创新水田采用旱耕代水耕，降低耕地成本30％，减少耕作耗水(耕作耗水占水稻生长期用水的30％)，使水稻土结构由板田结构为疏松多孔的团粒结构，增强土壤的通气性，降低土壤反销化的氮肥损失和由此造成的大气污染。

(2)集成创新将旱耕改水耕、半旱式自然免耕少耕技术、垄作栽培技术、机械化耕作技术进行多技术整合，一体化集成，减化了农业耕作管理，提高农业劳动生产力。

(3)产品性能及使用效果的显著变化该技术实现生态效益、经济效益、社会效益三效统一，粮食增产20％以上。

尽管已参照本发明的优选实施方式描述了本发明，但本领域技术人员清楚，在不脱离本发明的主旨情况下，可以对本发明进行各种改变，这些改变落入本发明要求保护的范围之内。例如，尽管本说明书中针对水稻描述了水旱两栖种植方法，但是不言而喻，可以利用本发明的水旱两栖种植方法来种植除水稻之外的其他各种两栖作物和植物，包括但不限于喜旱莲子草、苦草、水鳖、睡莲、斑叶芒、荷花、燕子花、芦苇、芡实、旱伞草、慈姑、花叶芦竹、花叶水葱、红莲子草、花叶美人蕉、再力花、泽泻、花叶芦荻、田字萍、香蒲、菖蒲、泽苔草、水芋、灯心草、水薄荷、梭鱼草、水禾、聚草、狗牙根、野地瓜藤、尼泊尔蓼、百喜草、香根草、苏丹草、水稻、稗草等等。

Claims

1.一种水稻的水旱两栖种植方法，包括以下步骤：

（1）旱耕：在干田状况下进行旱耕或旱地保护性耕作；

（2）起垄：使用起垄机一次性完成起垄，或使用开沟机开沟以形成需要的垄厢模式；

（3）插秧：将水灌溉到垄沟内使得水与垄面齐平时进行插秧；

（4）水浆管理：在插秧期将水灌溉至与垄面齐平；出苗、返青、分蘖、抽穗、灌浆及以后各生育期实行半沟水浸润灌溉，使水稻的一部分根系从旱土环境中突出，从而水稻的一部分根系处于淹水环境中，一部分根系处于旱土环境中；雨季灌深水防洪，所贮水用于预防干旱，遇干旱时改旱作状态，适时灌跑马水补充水供应；

其中，所述旱耕步骤和起垄步骤通过使用旱耕起垄机一次性完成。

2.如权利要求1所述的水稻的水旱两栖种植方法，还包括选自以下步骤中的任一个步骤或多个步骤：

（i）施肥：在旱耕的同时进行肥料深施；

（ii）围垄：在所述旱耕及起垄步骤之后，围绕田埂一圈作围垄；

（iii）病虫防治：采用生物防治法或其他常规方法进行病虫防治；

（iv）收割：收割机两轮行走在垄沟中进行收割作业，秸杆填于垄沟中；

（v）松土与除草：利用死亡动植物残体腐解产生的有机酸浸入土体，并与施入的碳酸氢铵反应生成二氧化碳，由二氧化碳气体释放破碎土块，同时施入除草剂除草并促进动植物残体腐解，实现除草和松土。

3.如权利要求2所述的水稻的水旱两栖种植方法，其中，在所述施肥步骤中，基肥按照总施肥量的60%至80%的施肥比例进行肥料深施。

4.如权利要求2所述的水稻的水旱两栖种植方法，其中，在所述围垄步骤中，使得围垄高于内部的垄面3-5cm。

5.如权利要求1所述的水稻的水旱两栖种植方法，其中，在所述起垄步骤中，垄沟规格设定为：垄宽80厘米至150厘米，沟宽50厘米至80厘米，沟深20厘米至50厘米，开沟不打破犁底层。

6.如权利要求1所述的水稻的水旱两栖种植方法，其中，在所述插秧步骤中，每垄垄面上插4-9行，并从垄边坡开始起插，每亩定植株数为平栽水作田对应品种或组合的最佳定植株数的80%-150%，其中采用窄沟窄垄时插植株数偏少，采用宽沟宽垄时适当密植。

7.如权利要求1所述的水稻的水旱两栖种植方法，其中，在所述水浆管理步骤中，腊熟期进行干水晒田作业。

8.如权利要求1至7中任一项所述的水稻的水旱两栖种植方法，还包括在垄沟内养鱼。