水稻化肥减量增效技术作用机理及在化州市的应用效果

2023-01-04叶观保黄露颖

南方农业 2022年15期

叶观保，陈颖，黄露颖

（1.化州市农业技术推广中心，广东化州 525100；2.化州市东山街道乡村振兴中心，广东化州 525100）

化州市位于广东省西部，是广东省的农业大县，农作物播种面积较大。近年来，农作物的增产主要依靠施用大量的化肥来实现。特别是当地主栽的水稻等粮食作物，化肥的过量施用不但增加了农民的种植成本，而且对稻米品质和生态环境造成很大的不利影响。为改变农民不良的耕作习惯，化州市农业技术推广中心进行了长期的试验研究，总结出一套水稻化肥减量增效综合技术。

1 基本情况

1.1 耕地质量

2015 年化州市稻田土壤基本情况是：有机质平均含量24.6 g·kg-1，pH 值≤5.5 的中酸、强酸性土壤占64.2%，全氮平均含量1.32 g·kg-1，碱解氮含量为1.34 mg·kg-1，有效磷平均含量为143 mg·kg-1，速效钾平均含量为73 mg·kg-1。耕地总体有机质含量偏低、土壤酸化严重，属于中氮、高磷、缺钾土壤。

1.2 产出情况

2015 年化州市水稻每667 m2产量为373 kg，化肥用量为26.3 kg（折纯，下同），除地力水平后每千克化肥产出稻谷6.1 kg，肥料三大元素的综合利用率约为30.5%。

2 技术背景

2.1 技术来源

根据“2020 年后面积不减，产量不降”的总体要求，以及达到化肥使用量零增长的目标，化州市农业技术推广中心经过大量的试验研究，总结出了“水稻化肥减量增效综合技术”。经过连续6年的实践，取得很好的经济效益、社会效益、生态效益。

2.2 技术路线

根据化州市气候条件和水稻种植特点，确定以土壤养分检测为基础，调节土壤酸碱度；利用增施有机质肥料、种植绿肥、作物秸秆还田等手段，提高耕地地力；以土壤养分检测为基础，通过试验，结合水稻的需肥特点，确定最佳的施肥配方；根据水稻不同生育期的需肥特点，采用水稻“三控”施肥技术、施用缓控释肥等先进水稻施肥技术，达到提高肥料的利用率、减少化肥使用量及提高稻谷产量和稻米品质的目的。

3 技术方案

3.1 培肥地力

3.1.1 秸秆还田

化州市农作物种植面积大，可回收利用的农作物秸秆数量庞大，农作物秸秆还田可采用两种模式。1）就地直接还田模式。农作物目标产品收获后，对不具备回收条件的或回收利用价值不高的农作物秸秆直接回田，如冬种豆科、茄科作物秸秆等。就地直接粉碎，并喷施腐秆剂或撒施石灰、土壤调节剂，沤制腐熟后可作为优良的有机质肥料。2）异地还田模式。基料化：将收集的农作物秸秆与畜牧粪肥等共同沤制，用于食用菌种植，种植废料再回田。肥料化：秸秆与畜牧粪肥堆沤成有机质肥料回田。饲料化：农作物秸秆以鲜秆或风干后秸秆状态回收、储存，作为畜牧饲料利用，畜牧业副产品再回田。

3.1.2 种植绿肥

冬闲田种植紫云英等绿肥，次年早造插植前15 d回水犁田沤青，每667 m2施石灰20～25 kg一起沤田。

3.1.3 犁冬晒白

没有种植冬种经济作物或绿肥的冬闲田，在“冬至”前犁冬晒白。这样做有利于培育土壤团粒结构，增加土壤有益菌含量，减少SO2等有害物质对作物的毒害。

3.1.4 增施有机肥

化州市除了是种植业大县外，也是畜牧养殖、水产养殖大县，有机质肥料资源丰富。利用养殖的副产品，如粪污、沼液、塘泥等，通过无害化处理后施入稻田。每667 m2用腐熟优质农家肥500～800 kg，或精制有机肥80～120 kg作基肥。

3.1.5 增施土壤调节剂

增施中微量元素、富含Si、Ca 等元素的土壤调节剂，增施石灰等碱性肥料。

3.2 选择优良品种

选用高产、优质、抗病虫能力强、抗逆性好、适应性广的优良水稻品种，如吉丰优1002、昌两优8号、晶两优534等。

3.3 应用测土配方施肥技术

根据近年来土壤检测结果，化州市农田土壤养分普遍特点是中氮、高磷、低钾。经过多年的试验及组织专家组论证，化州市水稻最佳氮磷钾配方比例是1∶（0.25～0.30）∶（0.8～0.9）。以配制成50%含量配方肥为例，最佳的氮磷钾配方是24∶7∶19 或25∶7∶18。以667 m2产500～550 kg稻米为目标，每667 m2需分别补施氮磷钾肥11.5～13.0 kg、3.0～3.5 kg、8.5～9.0 kg，在少施或不施有机质肥的情况下，每667 m2施用配方肥50 kg 左右。根据前作和土壤肥力情况，有机肥充足的地块可酌情减少化肥施用量10%～15%[1]。

3.4 采用水稻“三控”施肥技术

3.4.1 合理密植

插足基本苗，每667 m2插（抛）1.6万～1.7万棵。

3.4.2 确定目标产量

根据目标产量确定配方施肥量，采用水稻“三控”施肥技术及配套措施进行栽培管理。目标单产500～550 kg，每667 m2用有效成分50%的水稻配方肥50 kg；目标单产450 kg，每667 m2用有效成分50%的水稻配方肥43～45 kg。施用有机肥较多的田块配方肥可减量施用，但减幅一般不宜超过20%。

3.4.3 合理用肥

1）早造分3次施用。施足基肥：有机肥（或土壤调理剂）、使用单元素肥的过磷酸钙作基肥施用、其他化肥（配方肥）作基肥，基肥比例占整个施肥量的40%。适施保蘖肥：保蘖肥（插后15～17 d）占整个施肥量的25%。重施攻胎肥：攻胎肥（插后35～38 d）占整个施肥量的35%。

2）晚造分4 次施用。基肥的施用方法与早造相同，保蘖肥（插后13～15 d）20%，攻胎肥（插后32～35 d）30%，壮粒肥（破口期）10%。

3.5 推广缓控释肥

3.5.1 肥料的选择

根据化州市耕地土壤化验结果，以每667 m2产500 kg 为目标，在不施或少施有机质肥的前提下，减少肥料使用量10%～20%，即每667 m2施用水稻配方控释肥40～45 kg。

3.5.2 操作方法

1）早施。目前市面上质量较好的缓控释肥均为复合肥，肥效均超过3 个月。所以要求早施，短期作物最好一次性作基肥施用。2）深施。缓控释肥溶解较慢，深施不易因雨水冲刷和暴晒等环境因素而造成肥料流失。

3.6 应用侧深施肥技术

3.6.1 提高耕地整地质量

耕深应在20 cm 以上，防止带有施肥装置的插秧机械陷入土中，防止秸秆还田影响机械作业。

3.6.2 选用适宜机型

根据农机推广部门筛选推荐，选择性能优越的机械设备。插秧机械与侧深施肥机相匹配。

3.6.3 选择适宜肥料品种

选用氮磷钾比例合理、粒型整齐、硬度适宜，手捏不碎、吸湿少、不粘手、不结块的配方肥或缓控释肥料，以防肥料通道堵塞。一般选用粒径为2～5 mm的圆粒型配方肥、复合肥或缓控释肥。

3.6.4 确定适宜肥料用量与运筹比例

制订施肥方案，确定施肥总量、主推配方和运筹比例。侧深施肥时，氮肥投入量一般可比常规施肥量减少20%～25%，一次性施用完毕。

3.6.5 插秧与施肥同步

水稻侧深施肥技术是在插秧机插秧的同时将基肥或基蘖肥或基蘖穗肥同步施在稻株根侧3 cm、深度5 cm 处。

4 应用效果

4.1 耕地质量变化情况

该综合应用技术于2015年集成，2016年在化州市大面积推广，2021 年推广面积达5.07 万hm2，做到了水稻种植地块的全覆盖。土壤检测结果显示，2021 年土壤有机质含量为25.1 g·kg-1，比2015 年提高2%；pH 值≤5.5 的中酸、强酸性土壤占比为59.7%，比2015年减少4.5个百分点。

4.2 产出利用情况

2021 年水稻每667 m2产量为406 kg，比2015 年增加33 kg，增幅为8.8%；平均化肥用量为24.1 kg，比2015年减少2.2 kg，降幅8.4%；除地力水平，每千克化肥产出稻谷11.3 kg，比2015 年增加5.2 kg，增幅85.2%；化肥的利用率达到41%，比2015年提高10.5个百分点[2]。

5 作用机理分析

5.1 有机肥料、土壤调节剂及犁冬晒白措施

作物秸秆回田、种植绿肥、增施有机质肥料等措施可显著培肥地力，包括以下5种作用机理。1）改良土壤。有机肥料中的有机物质能够增加土壤肥力，同时使土壤变得疏松，改善土壤结构，为农作物提供一个良好的生长环境。2）增加农作物产量。有机肥料中含有的各种有机物和营养元素为农作物提供充足的营养来源，从而增产保质。这也是有机肥料对于农业来说最重要的作用。3）提高土壤抗旱耐涝能力和蓄水能力。在干旱季节，有机肥料可提高土壤的抗旱能力，改善作物根系的生态环境。4）提高化肥利用率。化肥里的养分含量高，但释放速度较快，而有机肥料恰恰相反，养分少、释放速度慢，在对农作物施肥的过程中二者可相互补充、互相促进，提高肥料的利用率。5）减少环境污染。有机肥料在自然界中一个非常重要的作用就是减少对环境的污染[3]。以上措施大幅度提高了土壤中有机质含量，改良和培肥土壤，培育土壤团粒结构，有利于作物根系生长，提高根系吸肥、吸水能力。同时，增加了土壤中微量元素含量，使水稻能平衡健康生长。

通过犁冬晒白、增施土壤调节剂等手段，可优化土壤的团粒结构，有利于土壤养分分解转化，增强土壤的保水、供水与供肥能力；提高化肥利用率，同时降低土壤酸性并减少硫、铁、锰、铝等有害物质的毒害，防止因土壤过酸而激活镉、砷等重金属离子，减少了对食物食用安全造成的威胁。

5.2 测土配方施肥技术

通过土壤养分监测，结合水稻的需肥特点，确定最佳的三大元素配方。测土配方施肥与农民习惯施肥方式相比，大幅度减少氮、磷元素的施用量，适当增加钾元素的施用量，使植株生长健壮，增强水稻的抗逆性，为高产稳产打下基础。同时，减少了因氮、磷元素大量施用造成的无机盐大量沉积对作物的毒害，且减轻了随水流失造成的农业面源污染。

5.3 先进施肥技术

5.3.1 “三控”施肥技术

水稻“三控”施肥技术是针对我国水稻生产中化肥、农药过量使用，肥料利用率低，种稻成本高和污染严重等突出问题，由广东省农科院水稻研究所和国际水稻研究所（IRRI）合作研发的新型高效安全施肥及配套技术体系。1）控肥：控制总施肥量和基蘖肥量，提高氮肥利用率。2）控苗：控制无效分蘖和最高苗数，提高成穗率。3）控病虫：优化群体结构，提高水稻抗风、抗病虫害能力。经试验，应用该技术成穗率高（75%～85%），有效穗数足，施肥重攻大穗，穗大粒多，结实率提高，产量比常规施肥方法提高5%～10%[4]。

5.3.2 缓控释肥

缓控释肥料是通过养分的化学复合或物理作用，使其对作物的有效态养分随着时间而缓慢释放的化学肥料，能按照设定的释放率（%）和释放期（d）来控制养分释放，可实现肥料中营养元素的供应与作物对养分的需求基本同步，实现养分供求动态平衡，减少养分流失，提高肥料利用率[5]。

5.3.3 侧深施肥

1）肥料利用率高，环境污染小。侧深施肥将肥料呈条状集中施于耕层中，位于水稻根侧附近，利于根系吸收，有效减少了肥料淋溶损失，提高了土壤对肥料的吸附。稻田表层肥料较常规施肥少，藻类、水绵等明显减少，行间杂草长势弱，既减少了肥料浪费，又减轻了环境污染。侧深施肥肥料利用率一般在50%以上，较常规施肥提高15～25个百分点。

2）前期营养生长足，光合能力强。使用侧深施肥技术的水稻前期营养充足，返青快、分蘖多，在低温年、冷水田、排水不良的情况下也可保证水稻前期具有充足茎数及生长量，从而为水稻高产稳产奠定基础。侧深施肥较常规施肥分蘖数增加3%～6%，叶色浓绿，叶面积指数、叶绿素含量高，光合能力强。

侧深施肥是一项与培肥地力、培育壮苗、灌水管理、肥料选用、病虫防治、机械选用等单项技术综合组装配套的栽培体系，是减肥、省力、节本、增效的一项新技术措施。