专利名称：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 300m7666. 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、社会效益共同提尚。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；(ν)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。
具体实施例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
综合幵发。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系统循环的整体设计。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；(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。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；(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；(ν)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。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。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50-100m7667m2，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 X 80 X 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
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权利要求
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；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。
2.如权利要求1所述的水稻的水旱两栖种植方法，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。
3.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；( )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；(ν)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。
4.如权利要求3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。
5.如权利要求3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。
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。
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。
8.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。
9.如权利要求1至8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。
全文摘要
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。
文档编号A01G16/00GK102318529SQ201110248110
公开日2012年1月18日 申请日期2011年8月26日 优先权日2011年8月26日
发明者胡爱生 申请人:胡爱生