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水稻施肥少了 产量反而高了?

来源:南方日报 发表日期:2020-11-04 16:12:21

广东省专家发现“减氮”秘诀,实现水稻增产抗病等目标

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    又到广东的晚稻收割季,惠风和畅,各地的金色稻田吸引了不少市民前来游玩,惠州市惠城区横沥镇墨园村亦然。但多年前,由于施肥过滥,墨园村稻田旁的臭水沟里长满水葫芦,而今,不仅能在耙田的时候天天看到白鹭,臭水沟也变干净了,消失已久的鱼儿也重新出现。

“这多亏了水稻‘三控’施肥技术,不仅降低化肥用量,增加产量,还让村里环境好起来。”农户陈符玉在墨园村种植水稻多年,目睹了整个变化过程。他口中的水稻“三控”施肥技术,是针对我国水稻生产中的化肥过量使用、病虫害多、易倒伏等突出问题而研制的技术。

    在常规经验中,化肥用量越多,产量越高;产量高的植株也相对较高,倒伏的可能性也增大;产量高的稻田里禾苗密度也大,生物量大的时候,发生病虫害的概率也随之提升……要实现高产,这些矛盾似乎无法回避,但“三控”施肥技术正是在控肥、控苗、控病虫的基础上,实现增产增收,实现环保、粮食安全和收入提高三保障。

一言以蔽之,这项技术的核心,就是减氮。

     关键词

    控制氮肥量

    化肥无需滥用 施肥比例有讲究

    广东省农业科学院水稻研究副所长钟旭华是“三控”施肥技术主创人,回想当初,他感慨万分。“这个课题其实是在20年前提出的,当时学术界都在研究如何提高产量,我们所自然也参与其中。”钟旭华说,当时为了增产,出现了化肥、农药滥用等情况,而他判断这是不可持续的,所以提出要降低化肥使用量,同时提升粮食产量的想法。

    这个想法源自当时的多地走访。“我们走访多个县共500多名农民,其中涉及他们最想我们解决的三个问题。”钟旭华介绍,这三个问题即氮肥过量使用、病虫害多、倒伏。“经过深入分析发现,这三个问题与在实地走访时发现的无效分蘖(注:分蘖即日常中说的‘苗’,早期生出的能抽穗结实的分蘖称为有效分蘖,晚期生出的不能抽穗或抽穗而不结实的称为无效分蘖)多是相关的,而这些问题最终都指向了氮肥使用不当。”

    氮肥使用不当,最直接的表现是氮肥利用率低。研究初期,钟旭华团队便根据调研结果进行测算,发现调研农户的氮肥利用率在23%-25%之间,而省土壤肥料总站的数据也是25%。“氮肥利用率即施加的氮肥有多少被植物吸收,如果没有提升利用率,单纯增加氮肥投入也是事倍功半。”钟旭华说。

    “据我们测算,当时仅广东的水稻生产,每年损失的氮肥折合尿素就达1.8亿千克,直接经济损失超过3.5亿元。”钟旭华补充道。

根据国际经验,达到40%氮肥利用率便是先进水平,这其中的空间便是当时钟旭华团队的主攻方向。

    水稻施肥可分为基肥、分蘖肥、穗肥、粒肥4个时期,钟旭华团队自行实验时,首先得确定哪个时期的吸收利用率是多少。“我们用了2年4造来做实验,设置不同时期施肥处理,然后取样带回实验室来测定植株氮含量,最终实测出基肥平均吸收利用率为31%,分蘖肥为18%,穗肥和粒肥为71%。”

    “而在广东农民的传统种植经验中,他们基本上只施基肥和分蘖肥,为广东氮肥利用率低找到了解释。”钟旭华说,经过试验,“三控”施肥技术确定了4个阶段分别施用40%、20%、30%、10%的肥料,实际吸收利用率稳定达到40%以上,可节省氮肥20%左右,而稻谷产量不减反增,平均增产超过8%。

    关键词

    抑制病虫害

    减少氮肥投入 降低无效分蘖数

    “病虫害多,有一部分客观原因。广东冬天不冷,害虫卵越冬比北方容易很多,而湿度大,植物发病概率也增加。”钟旭华说,“我觉得种植品种的抗病性弱是罪魁祸首,所以我希望通过抑制导致病虫害的因素,从而减少农药使用。”

    经过研究,钟旭华团队认为,有6个因素与病虫害发生密切相关——拔节期的水稻叶片含氮量和分蘖数,抽穗期的水稻叶片含氮量和叶片面积大小,还有温度和湿度。“温度和湿度是难以人为控制的,如果减少抽穗期的水稻叶片含氮量和叶片面积,则可能导致产量减少,所以决定在拔节期的水稻叶片含氮量和分蘖数上做文章。”

    “减少含氮量比较容易,只要减少氮肥投入即可。在实地调研中,农民种的稻田无效分蘖比较多,只要想办法减少无效分蘖,病虫害自然就减少了。”钟旭华介绍,无效分蘖白白浪费肥料,还导致群体郁蔽,加重病虫害风险,同时分蘖个体恶性竞争,会使有效分蘖长得瘦弱,降低产量。

    钟旭华团队专门开展了一项实验,希望精准减少无效分蘖,“我们平时开玩笑说,这是要让水稻达到‘少生优育’的目的。”

    他们研究发现,可以通过控制叶片含氮量达到减少无效分蘖的目标。“水稻分蘖速率由已有苗数、叶片含氮量和叶面积指数三个因素决定,前期通过控肥等措施控制分蘖总量,然后再施肥保住已有分蘖,提高成穗率,从而保证产量稳定。”

    “以前种植时病虫害特别多,每造种植都要用3次以上农药,现在每造只打一次农药,村里有的种植户甚至几造都没打农药了。”陈符玉说。

    “所以说,要控制拔节期的水稻叶片含氮量和分蘖数,是可以通过控制氮肥投入量来达到目的,重点要减少分蘖肥,刚好分蘖肥吸收效率也不高,我们也需要对它进行缩减,一举多得。”钟旭华总结道,采用“三控”施肥技术后,纹枯病、稻纵卷叶螟和稻飞虱等病虫害减少,可少打农药1-3次,有利于稻米食用安全。

    关键词

    植株抗倒伏

    缩短基部节间 台风来了吹不折

    水稻产量对农民来说多多益善,但如果栽培技术不当,又一味追求高产,实际种植中水稻倒伏的概率增加,总体产量反而不高。特别是沿海地区,台风多,倒伏情况更为严重。

    而对于抑制倒伏问题,钟旭华团队的研究并不顺畅。

    “通过降低株高解决倒伏问题,是一种行之有效的方法,我们开始也是遵循这个思路去研究抗倒伏。”但实践证明这种思路并不可行,“水稻的收获指数为0.5左右,这是水稻的生物学特性决定的,即要有100斤谷,就得有近100斤稻草,而矮化植株,生物量上不去,谷的产量就难提升。”钟旭华说。

    几经周折,钟旭华团队决定改取缩短基部节间的技术路线。“有学者提到,基部伸长节间短的,抗倒性就强,这是从力学角度考虑的。”钟旭华说,广东水稻一般有五个左右伸长节间,水稻拔节在分蘖高峰期前后开始,直到抽穗才停止节间伸长,这一时期生产上称拔节长穗期,水稻拔节时,自下而上从基部第一个节间到第五个节间依次伸长。

    而实地观测中,凡是倒伏的水稻,几乎都是断了基部的2个节间。“所以我们猜想,可以从力学角度出发,增粗基部节间茎秆、缩短基部节间长度、拉长上端3个节间长度,从而在增强基部节间的抗压能力的同时,还能不降低甚至增加株高,保证产量。”

    “我们研究发现,基部节间的长度和光有关,基部节间伸长期间群体透光越多,基部节间长得越短。而我们通过降低分蘖肥使用,减少无效分蘖,透光性就变强了。适当减少分蘖肥用量,增加穗肥用量,既能促进大穗形成,又能保证整体株高和生物量不下降。”钟旭华说,从实际上看,使用了“三控”施肥技术的植株还会比普通植株高10厘米左右,产量也得到一定提升。

    据测定,使用了“三控”施肥技术的水稻茎秆比较粗壮,单茎重比常规栽培高20%左右,而基部节间长度要相对缩短14.8%-42.9%,抗台风能力大大增强。“雷州受台风影响大,以前水稻大面积倒伏时有发生,自从‘三控’施肥技术得到推广后,成片的倒伏已经很少见了。”钟旭华说。

    资料显示,“三控”施肥技术已入选农业农村部和广东省农业主推技术,被广泛应用于粮食高产创建、农业面源污染治理、科技扶贫等活动中。近年来广东省每年应用面积均超1000万亩,并辐射到江西、广西、海南等省(自治区),取得了显著的增产增收效果。