高静，王忍，张红，欧阳小虎，黄益国，张印，吕广动*

(1 衡阳市农业科学院,湖南 衡阳 421101；2 湖南农业大学农学院/湖南省稻田生态种养工程技术研究中心,湖南 长沙 410128)

受复杂的国内外因素影响,我国粮食安全问题再次被提到前所未有的高度。目前,我国大豆进口量占全球大豆贸易量的60%以上,2021 年大豆自给率不足15%[1],中美贸易战之后,油料作物供应成为我国“卡脖子”的风险之一。2022 年中央一号文件明确提出,大力实施大豆和油料产能提升工程。协调粮油生产,保障粮食安全,俨然是当下我国农业生产中的重中之重。

水旱轮作是我国重要的、应用广泛的种植制度,包括小麦—水稻、油菜—水稻、绿肥—水稻、大豆—水稻等多种模式。水旱轮作可有效提高农田复种指数,提高农田经济效益,均衡农田养分供给,有助于实现用地与养地相结合,减少病虫草害的发生,推动绿色生产、节本增效。同时,水旱轮作对单一作物栽培的连作障碍有一定的缓解作用。据统计,2020 年全国大豆产量为1.96×107t,其中湖南地区大豆产量仅占1.59%[2-3]。由于双季稻区非传统意义上的大豆种植区域,缺乏技术和配套机械,小规模生产在当地缺乏市场,因此,豆—稻复种模式在南方双季稻区并不为人所熟知。综上,南方双季稻区的豆—稻复种模式推广具有十分广阔的发展潜力,因地制宜地发展豆—稻复种模式,对保障我国粮食安全具有积极意义。本文根据实际试验结果,提出湖南省豆—稻复种关键栽培技术,探讨豆—稻复种模式的发展前景,以期为保障我国粮食安全提供可行参考。

1 效益分析

1.1 生态效益

我国主要的粮食作物中,水稻的耗水量最大[4],而南方丘陵区季节性干旱常发[5],导致水稻生产的成本和风险增加。豆—稻复种是通过大豆替代早稻种植,能有效地减少双季稻区农业用水量,提高作物灌溉用水效率[6]。传统的双季稻生产,在长期的淹水环境下,土壤潜育化、土壤退化、地力下降、农业面源污染等问题突出,作物连作障碍明显,不利于水稻的稳产、增产[7-8]。在水旱轮作中,两季作物对土壤中的养分需求各有偏好,因此,可均衡土壤养分供给,避免单一养分的过度缺失或冗余[9]。水旱轮作也能有效改善土壤结构,增加土壤的透气性[10],有利于土壤中有机物质的积累和酶活性的提高,改善土壤微生物群落结构[11-12],使土壤养分供给更有效,从而实现用地与养地相结合的农业可持续发展。常年的水稻连作,会增加病、虫害的发生几率,增加农药防治成本,对环境存在负面影响。水旱轮作可打破单一作物连作形成的杂草群落结构,减少农田种子库种子数量；改变单一作物病虫害生存环境,抑制土传病害的发生[13],减少田间虫害发生几率[14-15]。稻田是我国主要的CH4排放源[16],水旱轮作可减少CH4排放量,降低综合增温潜势[17-18]。而豆科作物,不仅可有效提高土壤氮的有效性,还具有固氮作用,在温室气体减排方面效果更好[19]。因此,豆—稻复种模式是一种资源节约、环境友好,有利于农业可持续发展的耕作模式。

1.2 经济效益

以2021 年市场行情计算,双季稻模式周年生产利润15 330 元/hm2；豆—稻复种模式周年生产利润20 287.5 元/hm2(表1)。可初步看出,种植春大豆的利润比种植早稻相对可观,二者周年生产利润相差4 957.5元/hm2。在增加经济效益方面,豆—稻复种具有良好的推广价值。

表1 双季稻与豆—稻复种模式的产投对比Table1 Comparison of production and investment between double cropping rice and soybean-rice multiple cropping mode 元·hm-2

1.3 社会效益

相对于双季稻生产,豆—稻复种模式是一种有效的节水耕作模式。在适宜的地区推广豆—稻复种模式,能显著提高农田经济效益水平,提高农民生产积极性,有利于提升经济效益和保障粮食安全。另一方面,豆—稻复种模式的推广能有效缓解我国当下的“大豆危机”,推动国产大豆自给自足。将大豆生产与大豆加工、营销相结合,可进一步提高大豆价值,增加就业机会,从而将大豆产业打造成为乡村振兴的有力支撑。

2 豆—稻复种关键技术

2.1 大豆栽培技术

(1)田块选择。适宜豆—稻复种模式的农田,应排灌方便,采光好,通风透气性好。土壤较肥沃,适宜农业生产,并以大块连片、适宜机械化操作为宜。

(2)品种选择。大豆可选择高产、高蛋白或高油脂含量的品种,要求抗性较好,品质优良,全生育期不超过110 d。如衡阳市农业科学院选育的高产、多抗、优质春大豆新品种衡春豆8 号、衡春豆9 号、衡春豆10 号等品种。

(3)播期选择。适时播种,能保证秧苗素质,有利于后期生长,方便田间管理。地温稳定在8 ℃以上即可播种[20]。湖南地区一般可在3 月下旬抢晴天雨前播种,每穴播种3～4 粒,播后用细土薄层覆盖。

(4)关键栽培技术。

选种。播种前1～2 d 对种子进行挑选,剔除病虫粒、秕粒、皱皮粒,选择籽粒饱满、种皮光亮的大豆作种。挑选后进行晒种,以提高发芽率。播前可采用大豆专用种衣剂拌种,以有效控制苗期病害发生。

播种。湖南地区全年雨水较多,因此,大豆需作厢沟栽培。厢宽2～2.5 m,沟的规格为0.3 m×0.3 m,便于排水灌溉,厢面土块细碎均匀。大豆采用穴播,行距0.4 m,穴距0.2 m,每穴播种3 粒。

施肥。播前一般每公顷用复合肥225～300 kg混合钙镁磷肥600～750 kg 作基肥。苗期视苗情适当追肥,轻施追肥,一般每公顷追施复合肥75～150 kg/次。在开花与结荚期视长势使用磷酸二氢钾叶面追肥2～3 次。

其他注意事项。播种后关注出苗情况,早补苗定苗,2 叶期补足每穴2 株苗,3 叶期拔掉多余苗和瘦弱苗,保证每穴定苗2 株。苗成活后,及时中耕除草1 次。

大豆全生育期需要注意田间水分控制,尤其是结荚鼓粒期,需适时进行灌排水。

(5)主要病虫草害防控。

草害。水旱轮作对田间杂草有较好的控制作用,但也应注意杂草防控,防止杂草与大豆争光、争肥。大豆播种后3 d 内封闭除草1 次,可使用金都尔96%乳油(精-异丙甲草胺)1 050～1 200 mL/hm2进行土壤喷施。生长期内,如果杂草多,可在杂草3～6 片叶时用苗后除草剂,如5%精喹禾灵乳油600～900 mL/hm2,可防除一年生和多年生禾本科杂草。此外禾本科杂草除草剂还有高效盖草能(高效氟吡甲禾灵)、烯草酮等。不宜使用易残留、毒性强的除草剂,防止对下茬作物产生不良影响。

根腐病。预防根腐病可在播种前采用大豆专用种衣剂拌种,预防效果较好。当根腐病发生时,可采取中耕松土,增加土壤透气性,并用50%福美双可湿性粉剂与50%多菌灵按照2 ∶3的比例喷施防治。

霉霜病。拌种对霉霜病的防治效果较好。霉霜病发生时,应在发病初期及时采用20%甲霜灵或40%的百菌清喷雾防治。

灰斑病。可采用拌种方式进行防治。病害发生时,在发病初期采用50%多菌灵可湿性粉剂喷雾防治。

鸟害。可布置反光彩带、制作假人、气味驱离等方式防止鸟类对大豆尤其是苗期的危害。

鼠害。可在农田四周适当的位置,放置鼠药,尤其是在大豆苗期和收获期,需防范鼠害。

地老虎、蝼蛄。出苗后2～3 d,选晴天用2.5%高效氯氟氰菊酯进行土壤喷药。

卷叶虫、斜纹夜蛾。整个生长期要注意观察卷叶虫、斜纹夜蛾的发生,及时用药。可用阿维氯酰氨、甲维盐氯氰或乙多·甲氧虫进行防治。

豆荚螟。开花初期喷1 次药,开花后期喷1 次药,喷施高氯甲维盐、氟氯氰菊脂或多杀·茚虫威。

蝽象。开花、结荚期注意观察蝽象的发生,可用高效氯氰菊酯或黑光灯进行防治。

(6)收获与茬后管理。春大豆一般在7 月中旬收获。大豆收获后,将农田翻耕一遍,打平厢沟,灌水后施入基肥再旋耕一遍,即可移栽水稻。

2.2 水稻栽培技术

(1)品种选择。水稻可选择优质多抗的双季晚稻品种,生育期以110 d 左右为宜,如泰优390、泰优553、桃优香占、美香占2 号、隆京优1 号等品种。

(2)播期选择。春大豆一般在7 月中旬收获,因此水稻可在6 月底播种育秧,可选择机插、抛秧或手插等移栽方式,移栽秧龄不宜超过25 d。

(3)关键栽培技术。

选种与浸种。播种前,对水稻种子进行晾晒。为有效防治稻瘟病、幼苗立枯病等,可采用50%的多菌灵混合50%的福美双500 倍液或50%的甲基托布津浸种。预防恶苗病、稻曲病等病害,可采用40%的福尔马林500 倍液浸种处理。预防多种真菌或细菌性传染病,可采用0.1%～0.2%的高锰酸钾溶液浸种。预防水稻细菌性条斑病、白叶枯病,可采用40%强氯精200 倍液浸种处理。浸种时间需结合不同的药剂使用说明,通常情况下浸泡时间不低于24 h。种子浸泡结束后,沥干催芽。

移栽。农田旋耕平整后,泥浆沉积1 晚,即可移栽。可采取机插、抛秧或手插等移栽方式。根据品种不同,控制基本苗数量。

水肥管理。农田旋耕前施用基肥,可采用纯N120 kg/hm2(N ∶P2O5∶K2O 为l ∶0.5 ∶0.8)方式进行基肥施用。移栽返青后和孕穗灌浆期可适当追施复合肥或尿素,纯N 用量为50～75 kg/hm2。

移栽后,稻田浅水返青,如遇高温,适当灌深水,避免“漂秧”。返青后,保持田间水深3～5 cm,并适时晒田控制无效分蘖。晒田后,保持田间水深3～5 cm,如遇高温或“寒露风”,可灌水10 cm 以上。水稻黄熟后,则排水晒田,方便机械收割。

其他注意事项。“寒露风”是双季晚稻栽培中极易遇到的气候灾害,会对水稻的灌浆造成影响,并且易引起稻瘟病,降低水稻产量。灌深水调温是常用且有效的方式之一。适时喷施磷酸二氢钾、尿素等叶面肥、水溶肥,可补充植株养分,增强抗寒能力。水稻灌浆后期,可适时断水,防止贪青晚熟。

(4)主要病虫草害防控。

防治纹枯病、稻曲病可使用苯甲·丙环唑、己唑醇等；防治稻瘟病可使用春雷霉素、三环唑、稻瘟灵、稻瘟酰胺、枯草芽孢杆菌等。

防治稻飞虱可使用吡蚜酮、呋虫胺等；防治稻纵卷叶螟、二化螟可使用氯虫苯甲酰胺、氟苯虫酰胺、四氯虫酰胺等。

稻田杂草群落构成类型及用药方式见表2[21]。

表2 稻田杂草群落构成类型及用药方式Table 2 Types of weed community composition in paddy field and pesticide control methods

病虫草害防治用药期间可多种农药联合使用,并注意农药种类的轮换使用,以提高防治效果。不宜采用毒性较强的农药,防止对水稻有农药残留的风险。

(5)水稻茬后管理。水稻收获后,可在田间适当开挖排水沟,种植绿肥,有利于田间土壤培肥,保障第二年肥力供应。或栽种早熟型油菜,作“三熟”栽培,进一步提高农田复种指数,做到用地与养地协调。

3 不足与建议

3.1 存在的不足

(1)市场引导力不足。南方双季稻区的水稻配套政策相对完善,在水稻集中育秧、技术服务体系建设、粮食补贴、农业保险、市场流通等方面已有相对成熟的体系支持或经验。但作为非传统大豆种植区域,对豆—稻复种模式认识不足,当地市场体系不健全,种植面积难以扩大。在市场引导力不足的情况下,需要政府作为引导相关产业发展的主体。

(2)新品种转化动力不足。我国是大豆的原产国,种质资源丰富。“十三五”期间,我国大豆生产用种保持100%国产化,良种覆盖率在98%以上[1],但大豆产业化发展仍然艰难。一方面种业公司在种业市场的份额越来越大,品种审定数量占据绝对地位,但品种同质化问题凸显,优良品种极易被市场淹没,难以转化。另一方面,基层技术服务体系不健全,良种、良法停留在“上层”,在基层更新延迟。并且大豆种植以散户为主,尤其是在南方双季稻区,具有影响力的大豆企业很少,农民生产动力不足。

(3)科学研究不足,配套机械不成熟。2020 年全国大豆平均产量为1 986 kg/hm2,产量是限制大豆经济效益的主要因素之一。豆—稻复种模式基础理论研究和应用研究都相对较少,在品种选择、栽培技术、抗灾减损等方面缺少技术支撑,而农民难以承担技术不足带来的生产风险。南方稻区多丘陵地带,在播种、植保和收获等田间管理上缺少适宜南方稻区大豆生产的机械,劳动强度和生产成本增加,打击农民生产的积极性。

3.2 发展对策

(1)加强政策支持,引导豆—稻复种模式良性发展。充分认识豆—稻复种模式在我国粮食安全中的积极作用,深刻理解豆—稻复种模式在提质增产、节本增效中的可行性。加强政策支持,健全保障措施,兜好生产成本的底,让生产者充分享受政策红利,提高生产经营者的积极性和信心,使其主动加入到生产和经营中来。积极引导地方良种、良法的引进和示范推广,促进适宜良种、良法的转化。

(2)完善理论研究,重视环境效应。完善基础理论研究,探究作物与环境(包括土壤、微生物、空气、水体等因素)、作物与作物、作物与生物间的相互关系,注重长期豆—稻复种模式耕作下的系统性效应。另一方面,科学技术的发展与产业的发展都应建立在环境效应的基础上,协调短期经济效益与长期生态效益的相互关系,以推动豆—稻复种模式的长足发展。

(3)因地制宜发展豆—稻复种模式。因地制宜地发展豆—稻复种模式,尤其是在双季稻区灌溉不便的地区,豆—稻复种模式可以有效的减少灌溉水用量,减少成本输入。但并不是所有的双季稻区都适宜发展豆—稻复种模式。水稻与大豆都是我国重要的粮食作物,应避免二者“争地”现象的出现,并结合当地自然条件以及耕作习惯和市场需求等因素等作为发展豆—稻复种模式的依据。

(4)推动机械化生产,发展轻简化栽培技术。开发适宜南方双季稻区豆—稻复种模式的轻简化栽培技术,配合机械化生产,减少人力投入,减少机械损失,提高加工品质。

(5)稳产提质,以品牌促生产。产业的发展,需要产业链的延长和发展,提高大豆和水稻的产品附加值。积极培育和扶持大豆相关领域龙头企业,开发“企业＋农户”、“企业＋合作社＋农户”等多模式。打造具有影响力的大豆和水稻品牌,开发多元化豆制品产品,严控产品质量,在品牌的宣传上充分结合当地人文特色,积极发挥当地政府在品牌推介上的重要作用。