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科技推廣與教育

水稻施肥少了 產量反而高了?

來源:南方日報 發表日期:2020-11-04 16:12:21

廣東省專家發現“減氮”秘訣,實現水稻增產抗病等目標

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    又到廣東的晚稻收割季,惠風和暢,各地的金色稻田吸引了不少市民前來游玩,惠州市惠城區橫瀝鎮墨園村亦然。但多年前,由于施肥過濫,墨園村稻田旁的臭水溝里長滿水葫蘆,而今,不僅能在耙田的時候天天看到白鷺,臭水溝也變干凈了,消失已久的魚兒也重新出現。

“這多虧了水稻‘三控’施肥技術,不僅降低化肥用量,增加產量,還讓村里環境好起來。”農戶陳符玉在墨園村種植水稻多年,目睹了整個變化過程。他口中的水稻“三控”施肥技術,是針對我國水稻生產中的化肥過量使用、病蟲害多、易倒伏等突出問題而研制的技術。

    在常規經驗中,化肥用量越多,產量越高;產量高的植株也相對較高,倒伏的可能性也增大;產量高的稻田里禾苗密度也大,生物量大的時候,發生病蟲害的概率也隨之提升……要實現高產,這些矛盾似乎無法回避,但“三控”施肥技術正是在控肥、控苗、控病蟲的基礎上,實現增產增收,實現環保、糧食安全和收入提高三保障。

一言以蔽之,這項技術的核心,就是減氮。

     關鍵詞

    控制氮肥量

    化肥無需濫用 施肥比例有講究

    廣東省足球科學院水稻研究副所長鐘旭華是“三控”施肥技術主創人,回想當初,他感慨萬分。“這個課題其實是在20年前提出的,當時學術界都在研究如何提高產量,我們所自然也參與其中。”鐘旭華說,當時為了增產,出現了化肥、農藥濫用等情況,而他判斷這是不可持續的,所以提出要降低化肥使用量,同時提升糧食產量的想法。

    這個想法源自當時的多地走訪。“我們走訪多個縣共500多名農民,其中涉及他們最想我們解決的三個問題。”鐘旭華介紹,這三個問題即氮肥過量使用、病蟲害多、倒伏。“經過深入分析發現,這三個問題與在實地走訪時發現的無效分蘗(注:分蘗即日常中說的‘苗’,早期生出的能抽穗結實的分蘗稱為有效分蘗,晚期生出的不能抽穗或抽穗而不結實的稱為無效分蘗)多是相關的,而這些問題最終都指向了氮肥使用不當。”

    氮肥使用不當,最直接的表現是氮肥利用率低。研究初期,鐘旭華團隊便根據調研結果進行測算,發現調研農戶的氮肥利用率在23%-25%之間,而省土壤肥料總站的數據也是25%。“氮肥利用率即施加的氮肥有多少被植物吸收,如果沒有提升利用率,單純增加氮肥投入也是事倍功半。”鐘旭華說。

    “據我們測算,當時僅廣東的水稻生產,每年損失的氮肥折合尿素就達1.8億千克,直接經濟損失超過3.5億元。”鐘旭華補充道。

根據國際經驗,達到40%氮肥利用率便是先進水平,這其中的空間便是當時鐘旭華團隊的主攻方向。

    水稻施肥可分為基肥、分蘗肥、穗肥、粒肥4個時期,鐘旭華團隊自行實驗時,首先得確定哪個時期的吸收利用率是多少。“我們用了2年4造來做實驗,設置不同時期施肥處理,然后取樣帶回實驗室來測定植株氮含量,最終實測出基肥平均吸收利用率為31%,分蘗肥為18%,穗肥和粒肥為71%。”

    “而在廣東農民的傳統種植經驗中,他們基本上只施基肥和分蘗肥,為廣東氮肥利用率低找到了解釋。”鐘旭華說,經過試驗,“三控”施肥技術確定了4個階段分別施用40%、20%、30%、10%的肥料,實際吸收利用率穩定達到40%以上,可節省氮肥20%左右,而稻谷產量不減反增,平均增產超過8%。

    關鍵詞

    抑制病蟲害

    減少氮肥投入 降低無效分蘗數

    “病蟲害多,有一部分客觀原因。廣東冬天不冷,害蟲卵越冬比北方容易很多,而濕度大,植物發病概率也增加。”鐘旭華說,“我覺得種植品種的抗病性弱是罪魁禍首,所以我希望通過抑制導致病蟲害的因素,從而減少農藥使用。”

    經過研究,鐘旭華團隊認為,有6個因素與病蟲害發生密切相關——拔節期的水稻葉片含氮量和分蘗數,抽穗期的水稻葉片含氮量和葉片面積大小,還有溫度和濕度。“溫度和濕度是難以人為控制的,如果減少抽穗期的水稻葉片含氮量和葉片面積,則可能導致產量減少,所以決定在拔節期的水稻葉片含氮量和分蘗數上做文章。”

    “減少含氮量比較容易,只要減少氮肥投入即可。在實地調研中,農民種的稻田無效分蘗比較多,只要想辦法減少無效分蘗,病蟲害自然就減少了。”鐘旭華介紹,無效分蘗白白浪費肥料,還導致群體郁蔽,加重病蟲害風險,同時分蘗個體惡性競爭,會使有效分蘗長得瘦弱,降低產量。

    鐘旭華團隊專門開展了一項實驗,希望精準減少無效分蘗,“我們平時開玩笑說,這是要讓水稻達到‘少生優育’的目的。”

    他們研究發現,可以通過控制葉片含氮量達到減少無效分蘗的目標。“水稻分蘗速率由已有苗數、葉片含氮量和葉面積指數三個因素決定,前期通過控肥等措施控制分蘗總量,然后再施肥保住已有分蘗,提高成穗率,從而保證產量穩定。”

    “以前種植時病蟲害特別多,每造種植都要用3次以上農藥,現在每造只打一次農藥,村里有的種植戶甚至幾造都沒打農藥了。”陳符玉說。

    “所以說,要控制拔節期的水稻葉片含氮量和分蘗數,是可以通過控制氮肥投入量來達到目的,重點要減少分蘗肥,剛好分蘗肥吸收效率也不高,我們也需要對它進行縮減,一舉多得。”鐘旭華總結道,采用“三控”施肥技術后,紋枯病、稻縱卷葉螟和稻飛虱等病蟲害減少,可少打農藥1-3次,有利于稻米食用安全。

    關鍵詞

    植株抗倒伏

    縮短基部節間 臺風來了吹不折

    水稻產量對農民來說多多益善,但如果栽培技術不當,又一味追求高產,實際種植中水稻倒伏的概率增加,總體產量反而不高。特別是沿海地區,臺風多,倒伏情況更為嚴重。

    而對于抑制倒伏問題,鐘旭華團隊的研究并不順暢。

    “通過降低株高解決倒伏問題,是一種行之有效的方法,我們開始也是遵循這個思路去研究抗倒伏。”但實踐證明這種思路并不可行,“水稻的收獲指數為0.5左右,這是水稻的生物學特性決定的,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,谷的產量就難提升。”鐘旭華說。

    幾經周折,鐘旭華團隊決定改取縮短基部節間的技術路線。“有學者提到,基部伸長節間短的,抗倒性就強,這是從力學角度考慮的。”鐘旭華說,廣東水稻一般有五個左右伸長節間,水稻拔節在分蘗高峰期前后開始,直到抽穗才停止節間伸長,這一時期生產上稱拔節長穗期,水稻拔節時,自下而上從基部第一個節間到第五個節間依次伸長。

    而實地觀測中,凡是倒伏的水稻,幾乎都是斷了基部的2個節間。“所以我們猜想,可以從力學角度出發,增粗基部節間莖稈、縮短基部節間長度、拉長上端3個節間長度,從而在增強基部節間的抗壓能力的同時,還能不降低甚至增加株高,保證產量。”

    “我們研究發現,基部節間的長度和光有關,基部節間伸長期間群體透光越多,基部節間長得越短。而我們通過降低分蘗肥使用,減少無效分蘗,透光性就變強了。適當減少分蘗肥用量,增加穗肥用量,既能促進大穗形成,又能保證整體株高和生物量不下降。”鐘旭華說,從實際上看,使用了“三控”施肥技術的植株還會比普通植株高10厘米左右,產量也得到一定提升。

    據測定,使用了“三控”施肥技術的水稻莖稈比較粗壯,單莖重比常規栽培高20%左右,而基部節間長度要相對縮短14.8%-42.9%,抗臺風能力大大增強。“雷州受臺風影響大,以前水稻大面積倒伏時有發生,自從‘三控’施肥技術得到推廣后,成片的倒伏已經很少見了。”鐘旭華說。

    資料顯示,“三控”施肥技術已入選足球農村部和廣東省足球主推技術,被廣泛應用于糧食高產創建、足球面源污染治理、科技扶貧等活動中。近年來廣東省每年應用面積均超1000萬畝,并輻射到江西、廣西、海南等省(自治區),取得了顯著的增產增收效果。



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