缺水是我国面临的最严重问题之一。我国农业用水占总用水量的80%,农业生产最受干旱缺水的困扰,而占农业用水65%以上的水稻生产更是首当其冲,每年均有因旱灾造成的水稻减产,大早年份,减产更多,甚至绝收。研究和开发节水种稻技术,发展节水型稻作,对解决我国2l世纪水危机和保障16亿人口食物充足,将具有重大的现实意义与长远意义。
据研究,水稻对水陆环境具有双重适应性,在水层灌溉条件下,地上部形成完整的通气组织,保证体内氧气的需要;在旱田条件下生长,地下分枝根发达,根毛泌氧功能旺盛。同样的水稻品种汕优63,在旱地种植,与在水田比较,其根较粗,白根多,根毛密,根系在土壤中的分布也较深。当然这些特性在品种之间存在差异。试验还表明,水稻在一定程度上还具有对缺水的适应性。当土壤缺水时,稻株体内的自由水/束缚水比值降低,植株保水力增强;叶片气孔关闭,蒸腾失水减少;在低水势下细胞还能渗透调节。这些,都可减轻干旱对水稻的损害,为节水种稻奠定了一定的生理基础。
稻田用水,从水源到水稻产量形成,要经过3个转化过程:一是通过输水把水源水转化为稻田土壤水;二是通过水稻根系吸收把土壤水转化为水稻水;三是通过水稻体内的生理过程,由水稻吸收的水参与代谢活动形成水稻产量。在这3个过程中都存在着水的无效耗散。如何减少这些无效耗散的水量并加以有效利用,是水稻节水的潜力所在。关于第一个转化过程中的节水,主要通过输水、配水等水利工程及管理措施,减少输水损耗,提高灌溉水的有效利用率。目前,我国灌溉水的有效利用率较低,渠灌区只有30%~40%,井灌区为60%左右,而一些发达国家已达到80%以上。后两个转化过程中的节水,主要是通过耕作、栽培、灌溉、施肥等农艺技术措施及管理措施,节约水稻的生态用水和生理用水,提高田间水的利用效率;综合分析有关研究资料,目前,我国水稻生产在水资源利用上存在的问题主要表现为:①稻田用水总量普遍偏高。南方稻区每公顷5700~9000立方米,北方稻区7500~22500立方米;②稻田生态用水所占比例偏大,北方稻田的生态用水尤其不稳定,变化幅度大,地区间差异明显。南方稻区生态用水量每公顷3900~6000立方米,占用水总量的60%~70% (生理用水量每公顷1800~3000立方米,占30%~40%),北方稻区生态用水量每公顷5250~18000立方米,占用水总量的70%~85%(生理用水量每公顷2250~4500立方米,占15%~30%);③稻田水的利用效率低。南方稻区0.6~0.9升煤立方米,北方稻区0.4~0.8升每立方米。因此,根据水稻适旱耐旱的生理生态特性和需水特点,研究和开发各种节水技术措施,发展节水型稻作,提高水利用效率,是具有巨大潜力的。70~80年代在北方稻区发展水稻旱种,使水稻需水量降至每公顷4500~6000立方米,节水25%~40%,水利用效率提高到了1升每立方米以上。1996年以来开展的“水稻全程地膜节水栽培技术研究”也初步表明,在南方丘陵稻区高墙田上,采用地膜覆盖栽培水稻,可使水稻需水量由每公顷7200立方米降至3540~4650米,节水35%~50%,使水利用效率达到1.4~1.8升每立方米的较高水平。