CN114342754A - 旱稻旱直播覆膜滴灌栽培体系及其在旱稻种植中的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系及其在水稻种植中的应用。本发明公开的利用水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系种植水稻的方法包括将水稻在水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系中播种，实现高盐低产田中水稻的种植；水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系为由地膜覆盖且地膜与土壤间置有滴灌带的田地；高盐低产土壤可溶性含盐量≥0.5％(质量百分比)，作物产量较该区域正常田产量低40％。实验证明，本发明的水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系可以在高盐低产田中应用，该体系还可以大幅降低盐胁迫对作物生长的影响，也为该体系应用于其他作物的种植提供有力的理论支持。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术领域中，旱稻旱直播覆膜滴灌栽培体系及其应用。
背景技术
黄淮海平原是我国三大冲积平原之一，耕地面积约占全国耕地的五分之一。其农业地位举足轻重,由于该区域水分蒸发量大于降雨量及地处黄河入海口等原因，使土壤盐渍化严重，出现大量中低产田(多达1300万hm2)。截至20世纪80年代该区域中低产耕地面积仍达13.33×106hm2左右,占黄淮海平原总耕地面积75％[1]。
覆膜滴灌栽培技术是滴灌技术与作物覆膜栽培技术相结合的一种高效节水作物栽培技术[2]。覆膜栽培具有节水抗旱、增温保墒、抑制杂草和防治病虫害等优点[3]。膜下滴灌技术是田间灌溉最省水的技术，在作物生长期内，比地面灌水节水40-60％[4]。覆膜滴灌仅湿润作物的根系发育区，灌溉强度小于土壤的入渗速度，因而不会形成径流使土地板结[5]。
水稻是我国主要的粮食作物，属于中度盐敏感植物，是沿海滩涂和盐碱地改良的首选粮食作物[7]，探索水稻的节水并提高产量的栽培方法，具有重要的意义。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何进行水稻旱直播覆膜滴灌栽培，以及如何降低高盐田盐含量。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种高盐低产田旱稻种植方法，所述方法包括：将旱稻在旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系中播种，实现高盐低产田中旱稻的种植；
所述旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系为由地膜覆盖且地膜与土壤间置有滴灌带的田地；
所述高盐低产土壤可溶性含盐量≥0.5％(质量百分比)，作物产量较该区域(即所述高盐低产土壤所在地区)正常田产量低40％。
上述方法中，所述滴灌带可为迷宫式滴灌带或单翼迷宫式滴灌带。
上述方法中，所述滴灌带可满足如下条件：直径16mm，壁厚0.2mm，出水孔间距200mm，每出水孔流量为1.8L/H。
上述方法中，旱稻的株距可为5-12cm，行距可为15-25cm。
上述方法中，旱稻的株距可为9cm，行距可为18-22cm。
上述方法中，所述旱稻可为辽优7号、松02-811、藤系198、209-1、绥粳6、仁月、300-18、312-1、特优18、云斗、丰优305、338-2、岩锦、丹粳8、牡丹江30、VH4、龙稻9号、吉丰28、105-1、沈粳9、通育313、秋田小町、335-1、泰峰、奥羽334、6、开粳3号、晋富13号、辽盐166、417-2、辽星10、田泰、晋富、7、云峰、一目惚、秋光、3、云长、珍味、松粳3、VH11、里歌、吉粳79号、五台、102-1、藤系144、吉粳105、晋富糯、8、陆奥小町、笹锦、东农91-11、9、特优16、功糯、龙粳9、九稻46、五优稻4号、延401、三千、特优21、满秋、V377、丰优205、辽盐241、早生爱国3号、敦内、辽盐糯、吉农大3号、辽盐282、中花、松粳2、99-F-41、公交13、三百、普优17、丰优503、丹137、新粘1、尚山、特优12、九稻58、特优14、乌峰、通育250、通育316、辽星6、藤系180、北稻2号、辽星12、松粳9、吉粳88号、沈农129、吉粳502、九稻33、藤系138、东农92-15、日本晴或咸南23号。
为解决上述技术问题，本发明还提供了降低高盐田盐含量的方法，所述方法包括：在高盐田设置所述旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系，将旱稻播种于所述旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系中，实现高盐田盐含量的降低；
所述高盐田可溶性含盐量≥0.5％(质量百分比)。
为解决上述技术问题，本发明还提供了提高旱稻分蘖数的方法，所述方法包括：按照所述高盐低产田旱稻种植方法种植旱稻，实现旱稻分蘖数的增加。
为解决上述技术问题，本发明还提供了提高旱稻株高的方法，所述方法包括：按照所述高盐低产田旱稻种植方法种植旱稻，实现旱稻株高的增加。
为解决上述技术问题，本发明还提供了延长旱稻开花时间的方法，所述方法包括：按照所述高盐低产田旱稻种植方法种植旱稻，实现旱稻开花时间的延长。
为解决上述技术问题，本发明还提供了提高旱稻产量的方法，所述方法包括：按照所述高盐低产田旱稻种植方法种植旱稻，实现旱稻产量的增加。
本发明中，所述高盐田和所述高盐低产田为黄淮海平原高盐田或高盐低产田。
实验证明，本发明的旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系可以在高盐低产田中应用，100个粳稻品种的平均幼苗成活率为59.5％，有2个品种幼苗成活率大于90％；平均每穴分蘖数为7.9个，分蘖数大于11的有12个品种；成熟期平均株高为65.9cm，株高大于80cm的品种有10个；最终筛选到三个产量较好的品种，最好一个品种--藤系198理论产量可达535kg。同时通过测量旱稻各个生长期土壤的含盐量发现，该体系可以将膜下土壤的含盐量从0.7％降低到0.2％，大幅降低了盐胁迫对作物生长的影响，也为该技术应用于其他作物的种植提供有力的理论支持。
附图说明
图1、水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系设计图。
图2沧州海兴实验基地水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系搭建实例。
图3高盐低产田旱直播覆膜滴灌栽培水稻生长状态数据。A为水稻出芽20天后幼苗成活率；B为水稻成熟期的株高；C为水稻分蘖数。
图4覆膜滴灌栽培体系对膜下土壤含盐量的影响。
图5水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系在高盐低产田的应用。
具体实施方式
实施例1、
1、材料和方法
1.1植物材料
申请人从2014年开始采用旱直播覆膜滴灌方法种植水稻及其配套品种的选育，在新疆筛乌鲁木齐的试验地选出了耐旱、耐盐并适应旱直播覆膜滴灌栽培的品系1100多份。从中进一步筛选出了300多份适合北京地区种植的旱稻品系，进一步从这300份品系中选取优质、高产的粳稻材料100份，具体名单见表1。
表1 100份粳稻材料
其中，松02-811(Song02-811)、辽优7号(Liaoyou7)、藤系198(Fukei 198)记载在文献(Xiufeng Li et al.,Comprehensive identification of major flowering timegenes and their combinations,which determined rice distribution in NortheastChina,Plant Growth Regulation,https://doi.org/10.1007/s10725-017-0364-2)中，公众可从申请人处获得。
1.2水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系设计及搭建
本实验的高盐低产田位于河北省沧州市海兴县中国科学院遗传与发育研究所农业资源研究中心基地内。该高盐低产田的特征为：土壤含盐量≥0.5％(质量百分比)，作物产量较该区域正常田产量低40％(即水稻亩产量低于300kg)。
于每年的5月20日开始播种100份粳稻材料，在搭建完成的水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系地膜孔中播种。
水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系主要由如下三部分组成：
1)水源，为作物生长提供水分；
2)加压泵，是滴灌***的动力装置，为水分通过管道运送到地块的各个部分提供动力；
3)管道，将水分运送到地块的各个部分。
搭建步骤如下：
1)土地平整后，将地块按畦宽为1m进行分畦；
2)将2条滴灌带整平后置于畦内，每条滴灌带距相近畦垄的距离为30cm；
3)用宽幅为1m的黑色地膜将畦覆盖，用土将地膜边缘压实，土覆盖地膜的宽度不得超过15cm；
4)将输水主管道一端按与滴灌带垂直的方向将置于畦中，用接头将主管道和滴灌带接通；另一端与置于水源中的加压泵接通。
5)通电后，检查滴灌***的连接情况，修复跑水，漏水等情况。
6)滴灌***搭建完成后，以膜下的两条滴灌带为中心，沿滴灌带的方向在距滴灌带9cm处的膜上依次开孔，孔直径为3cm，孔距为9cm。
水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系见图1、图2，地膜宽为100cm，水稻种植为宽窄行结构，宽行行距为22cm，窄行行距为18cm，株距都为9cm。每两行间设置支管道，支管道由主管道供水。主管道直径为63mm，承压0.45kg；支管道为单翼迷宫滴灌带，直径16mm，壁厚0.2mm，孔间距200mm，每出水孔流量为1.8L/H。每个品种种植48穴，设置3个重复。
播种后，前2个月，每5天灌溉一次，每次灌溉2小时，用水量5吨/亩·次；第三、四月，每3天灌溉一次，每次灌溉4小时，用水量10吨/亩·次；第五月每10天灌溉一次，每次灌溉4小时，用水量10吨/亩·次。
将100份粳稻材料在非水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系中播种作为对照，不同之处在于对照没有用地膜覆盖，滴灌带布设、材料种植灌溉时间、用水量等均与覆膜滴管栽培体系相同。
1.3数据统计
在水稻出芽后20天统计各个品种的成活率，在水稻成熟后统计各水稻品种的株高、每穴分蘖数、每穴产量并预估其理论产量(按每亩22000穴计算)。
用残渣烘干-质量法[8]测量水稻播种日、苗期、分蘖期、灌浆期、收获期膜下土壤的残渣总量与可溶盐量。水稻收获后，统计水稻覆膜滴灌栽培体系的用水量。
数据用Excel 2013进行分析。
2结果与分析
2.1高盐低产田覆膜滴灌栽培体系中水稻的生长情况
为了对高盐低产田水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系做全面的评估，本发明对水稻出芽后20天各个品种的成活率，水稻成熟后各水稻品种的株高、每穴分蘖数、每穴产量及理论产量(按每亩22000穴计算)等数据进行了统计和分析。
结果表明:(1)从水稻出芽20天后幼苗成活率来看(图3中A)，100个粳稻品种的平均成活率为59.5％。成活率60％-70％的品种最多，有27个。成活率最高为91.7％，有2个品种，具体为335-1和300-18。
(2)从水稻成熟期的株高数据来看(图3中B)，最低为46.3cm，最高为86.7cm，株高60cm-70cm的品种最多，有44个，株高大于80cm的品种有11个，分别为：早生爱国3号、吉农大3号、松02-811、吉粳105、开粳3号、藤系198、417-2、VH4、99-F-41、龙稻9号、奥羽334。
(3)从水稻分蘖数据看(图3中C)，分蘖最少的品种分蘖数为平均3.8个/穴，最高的为平均12.7个/穴，有21个品种的平均分蘖数大于10个/穴，分别为:209-1、吉农大3号、99-F-41、辽优7号、尚山、105-1、338-2、笹锦、吉粳88号、特优18、藤系198、VH11、藤系144、九稻46、辽盐241、普优17、珍味、里歌、通育316、陆奥小町、V377。
高盐低产田覆膜滴灌栽培体系中209-1、吉农大3号、99-F-41、辽优7号、尚山、105-1、338-2、笹锦、吉粳88号、特优18、藤系198、VH11、藤系144、九稻46、辽盐241、普优17、珍味、里歌、通育316、陆奥小町、V377、松02-811、云斗、东农91-11、牡丹江30、335-1、松粳2、丰优205、岩锦、312-1、延401、公交13、开粳3号、沈粳9、通育313、吉粳79号、日本晴、功糯、辽星6、特优16的平均分蘖数均显著高于对照组，高盐低产田覆膜滴灌栽培体系中早生爱国3号、吉农大3号、松02-811、吉粳105、开粳3号、藤系198、417-2、VH4、99-F-41、龙稻9号、奥羽334、V377、辽盐282、VH11、丰优503、松粳2、辽优7号、338-2、105-1、特优21、岩锦、乌峰、里歌、吉粳79号、九稻58、209-1、尚山、通育313、特优12、辽星6、特优18、丰优305、辽星10、丹137、辽盐糯、丹粳8、咸南23号、九稻33、牡丹江30、九稻46的平均株高均显著高于对照组，高盐低产田覆膜滴灌栽培体系中辽优7号、松02-811、藤系198、吉粳88号、藤系144、普优17、辽盐282、辽星6、特优18、通育313、松粳2的15穴产量与理论产量均显著高于对照组。
最终在综合考虑出苗率、生长势、株高、分蘖、结实率、灌浆程度、生长周期等各方面因素，筛选得到3个适合高盐低产田覆膜滴灌栽培体系的水稻品种(辽优7号、松02-811、藤系198)与不适合高盐低产田覆膜滴灌栽培体系的水稻品种(开粳3、特优16、松粳3)。
2.2覆膜滴灌栽培体系对高盐低产田土壤的含盐量的影响
2019年、2020年分别于水稻的播种期、苗期、分蘖期、灌浆期、收获期取覆膜滴灌栽培体系膜下土壤，并用残渣烘干-质量法测量其含盐量。2019年播种期、苗期、分蘖期、灌浆期、收获期的土壤含盐量分别为0.66％、0.36％、0.20％、0.41％、0.16％；2020年播种期、苗期、分蘖期、灌浆期、收获期的土壤含盐量分别为0.54％、0.29％、0.21％、0.15％、0.15％。从图4中可以看出，覆膜滴灌栽培体系可以将膜下的耕作层土壤含盐量((质量百分比))从0.6％左右持续降至0.2％左右，并一直保持到收获后。从而使土壤含盐量对作物生长的影响大幅降低，很多作物都可以正常生长。2019年水稻灌浆期膜下土壤含盐量的突然升高时由于当时覆膜滴灌栽培***加压泵产生机械故障，不能及时灌溉造成。
2.3水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系是一种节水的水稻生产方式
对河北海兴县实验田2019年、2020年两个水稻生长周期的用水量进行统计。结果表明，除去自然降雨，2019年，2亩(667m2/亩)实验田共用水580m3,2020年3亩实验田用水980m3，两年每亩地平均用水量为312m3。用水量较常规水稻生产需水量600-800m3/亩节约1/2左右。
3讨论与结论
3.1水稻覆膜旱直播滴灌栽培体系在高盐低产田中的应用
水稻是最主要的粮食作物之一，全世界一半以上的人口以稻米为主食[9]。水稻生产耗费了大量的淡水资源，据估计，我国农业用水的70％都被用于水稻生产上[10]。水稻生产与覆膜滴灌栽培技术相结合，水稻生产的需水量降到传统水稻生产的1/3-1/2,实现了不建立水层也能种植。整地、覆膜、布管、播种，施肥和收获等水稻生产的各个环节实现全程机械化。水稻作为中度盐敏感植物，是沿海滩涂和盐碱地改良的首选粮食作物。因而在黄淮海平原高盐低产田的典型区域-河北沧州海兴县尝试建立水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系。通过2019、2020年两年的实验结果可以得知：水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系可以在黄淮海高盐低产田的水稻生产中应用，水稻生育期节点具体为：5月20日左右播种，7月10日左右开始拔节，8月10日左右开花，9月底收获。整个生育期除去降雨只需要300m3淡水即可，水稻产量理论上可以达到500kg以上(图5)。但是由于使用的品种大多是从低盐田地中所选，水稻的幼苗保苗能力还是不好，在以后的工作中还要加强苗期抗盐材料的筛选。黄淮海平原地区耕地面积占全国18％,其农业地位举足轻重,但该区大面积耕地属于中低产耕地，占黄淮海平原总耕地面积75％。中低产耕地类型主要为盐碱地、风沙薄地、砂姜黑土、洼涝低湿地和旱薄地,中低产耕地作物产量低且土壤质量差,主要表现在土壤沙化、酸化和盐渍化等现象严重,土壤养分失调,土壤保肥能力低、肥效流失严重[1,11]。水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系的推广和应用必将为黄淮海高盐低产田的农业结构调整带来新的方向，为保障国家粮食安全做出更大贡献。
3.2覆膜滴灌栽培体系对高盐低产田的含盐量的影响
黄淮海平原高盐低产田土壤耕作层盐分的积累主要来自于含有微量氯化钠的灌溉水和海水[12,13]。除此区域外，我国的东北、西北、及滨海地区还存在大量的盐碱地，总面积达760万hm2。盐碱地是我国不可多得的土地后备资源，综合利用潜力巨大[14]。从1950年起，我国就开展了大规模的盐碱地改良工作[15]。以往盐碱地改良主要以工程方法为主，化学措施为辅。工程方法主要包括灌水洗盐、排水除盐(暗管排水)等[16]。田间和区域水盐调控是土壤长期得到有效改良的关键[17]。在水资源比较丰富的地区，改良高盐盐碱地需尽可能采用大水水洗盐压盐。对水资源匮乏的干旱、半干旱地区，灌溉洗盐的方式会造成一定的水资源浪费。在水稻旱直播覆膜滴灌栽培体系在高盐低产田的应用中发现，覆膜滴灌栽培体系可以有效降低土壤耕作层的含盐量，从播种之初的0.6％左右逐渐降至开花期的0.2％左右，并一直保持到收获期。该体系只需要较少的水分即可使高盐土壤的含盐量降至大部分作物可以耐受的程度。同时，虽然水稻是盐碱地利用和滩涂改良的首选作物，但是较其他作物的需水量还是偏大。
以上对本发明进行了详述。对于本领域技术人员来说，在不脱离本发明的宗旨和范围，以及无需进行不必要的实验情况下，可在等同参数、浓度和条件下，在较宽范围内实施本发明。虽然本发明给出了特殊的实施例，应该理解为，可以对本发明作进一步的改进。总之，按本发明的原理，本申请欲包括任何变更、用途或对本发明的改进，包括脱离了本申请中已公开范围，而用本领域已知的常规技术进行的改变。按以下附带的权利要求的范围，可以进行一些基本特征的应用。
参考文献
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Claims (10)
1.一种高盐低产田旱稻种植方法，包括：将旱稻在旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系中播种，实现高盐低产田中旱稻的种植；
所述旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系为由地膜覆盖且地膜与土壤间置有滴灌带的田地；
所述高盐低产土壤含盐量≥0.5％，作物产量较该区域正常田产量低40％。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述滴灌带为迷宫式滴灌带或单翼迷宫式滴灌带。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述滴灌带出水孔间距200mm，每出水孔流量为1.8L/H。
4.根据权利要求1-3中任一所述的方法，其特征在于：旱稻的株距为5-12cm，行距为15-25cm。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于：旱稻的株距为9cm，行距为18-22cm。
6.根据权利要求1-5中任一所述的方法，其特征在于：所述旱稻为辽优7号、松02-811、藤系198、209-1、绥粳6、仁月、300-18、312-1、特优18、云斗、丰优305、338-2、岩锦、丹粳8、牡丹江30、VH4、龙稻9号、吉丰28、105-1、沈粳9、通育313、秋田小町、335-1、泰峰、奥羽334、6、开粳3号、晋富13号、辽盐166、417-2、辽星10、田泰、晋富、7、云峰、一目惚、秋光、3、云长、珍味、松粳3、VH11、里歌、吉粳79号、五台、102-1、藤系144、吉粳105、晋富糯、8、陆奥小町、笹锦、东农91-11、9、特优16、功糯、龙粳9、九稻46、五优稻4号、延401、三千、特优21、满秋、V377、丰优205、辽盐241、早生爱国3号、敦内、辽盐糯、吉农大3号、辽盐282、中花、松粳2、99-F-41、公交13、三百、普优17、丰优503、丹137、新粘1、尚山、特优12、九稻58、特优14、乌峰、通育250、通育316、辽星6、藤系180、北稻2号、辽星12、松粳9、吉粳88号、沈农129、吉粳502、九稻33、藤系138、东农92-15、日本晴或咸南23号。
7.降低高盐田盐含量的方法，包括：在高盐田设置权利要求1-6中任一所述旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系，将旱稻播种于所述旱稻覆膜旱直播滴灌栽培体系中，实现高盐田盐含量的降低；
所述高盐田含盐量≥0.5％。
8.提高旱稻分蘖数的方法，包括：按照权利要求1-6中任一所述的方法种植旱稻，实现旱稻分蘖数的增加。
9.提高旱稻株高的方法，包括：按照权利要求1-6中任一所述的方法种植旱稻，实现旱稻株高的增加。
10.延长旱稻开花时间的方法，包括：按照权利要求1-6中任一所述的方法种植旱稻，实现旱稻开花时间的延长；
或，提高旱稻产量的方法，包括：按照权利要求1-6中任一所述的方法种植旱稻，实现旱稻产量的增加。
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