宿遷市雜交秈稻“炸殼”現象研究

李薩利 單紅寶

（江蘇省宿城現代農業產業園區管理委員會，宿遷 223800）

水稻“炸殼”指的是水稻穎殼開裂不閉穎、畸形，結實率下降，部分穎花退化甚至在枝梗上表現缺位的情況。目前，水稻“炸殼”在江蘇省宿遷市部分雜交秈稻種植區時有發生，而當地群眾往往不明所以。鑒于此，筆者對宿遷市雜交秈稻“炸殼”現象進行了研究，以期有效避免此現象的發生，進而提高當地水稻生產水平。

1 發生情況

1.1 發生歷史及規律

20世紀70年代，宿遷市在推廣雜交水稻后就有水稻“炸殼”現象出現，表現為局部零星發生，且時有時無、時多時少、時輕時重，有時連續多年發生，有時隔年或隔數年發生1次，但該現象在宿遷市一直未斷絕，且近幾年來有加重發生的趨勢。同時，歷史上曾出現過水稻“炸殼”現象的田塊，再次出現的概率高，而未發生過水稻“炸殼”現象的田塊，出現的概率低。

1.2 發生情況統計

1.2.1 水稻品種

水稻“炸殼”現象在不同水稻類型品種間的表現有所差異。例如，出現“炸殼”的皆為雜交秈稻，宿遷市尚未發現粳稻有“炸殼”現象發生；而且，不同雜交秈稻品種間的表現也有所差異，據統計，2020年宿遷市多個雜交秈稻品種發生“炸殼”現象，尤以“徽兩優898”的“炸殼”現象發生相對較重。

1.2.2 植株表現

水稻植株在抽穗前未見異常，但在抽穗后開始顯現異常，“炸殼”水稻表現為抽穗遲緩，穗頸節短，部分穗有包頸，畸形粒、空癟粒多，稻穗直立不沉頭，嚴重時整穗空癟，與正常水稻形成明顯對比。

1.2.3 田間分布

水稻“炸殼”現象在水稻田間的分布不規則，或塊狀，或條狀，或點狀，或跳躍式出現，或大或小，或輕或重，或輕重相間，與正常水稻的交會處一般有數十厘米的過渡中間類型，偶有陡然變化、邊界清晰、區別明顯的情況出現。同時，水稻“炸殼”現象多發生于長期積水的稻田和田間低洼處。此外，田埂邊1～2行的水稻一般不會發生“炸殼”，或表現輕微。

1.2.4 發生區域

水稻“炸殼”現象在宿城區、宿豫區、沭陽縣、泗陽縣皆有出現，均發生在土壤較黏的淤土地區，而在沙土地區未見發生。

1.2.5 栽種方式

據調查，2020年，宿豫區關廟鄉太山村的秧板田移栽水稻生長一切正常，而麥茬田移栽水稻卻嚴重發生“炸殼”現象，反差極大。

1.3 危害性

水稻“炸殼”會造成水稻大幅減產，例如，2019年宿遷市湖濱新區井頭鄉、曉店鄉的水稻“炸殼”現象發生面積達數千畝，平均減產幅度超過60%；2020年宿豫區東北岡淤土地區數個鄉鎮的水稻“炸殼”現象發生面積超過萬畝，減產幅度約30%。

2 原因分析

水稻“炸殼”現象與一般農業生產事故不同，其沒有預兆、突然出現、無可挽救。同時，因其發生難以預測，再加上基層缺少檢測手段，導致對水稻“炸殼”現象的發生原因未能甚解，難下定論。因此，鮮有相關論文對水稻“炸殼”現象做出令人信服的完美詮釋。現筆者將對水稻“炸殼”現象的發生原因進行分析，以期找出合理解釋。

2.1 已知解釋分析

2.1.1 天氣異常

已知解釋表明，天氣異常會導致水稻“炸殼”，例如，水稻穗分化期遇不良環境條件（如異常高溫、異常低溫、雨澇等），會出現水稻穎殼畸形、結實不良等現象；抽穗揚花期遇35 ℃以上高溫會產生熱害，日平均氣溫低于20 ℃或日最低氣溫小于17 ℃，也可造成谷粒畸形和形成空殼。但是，據筆者分析，天氣異常變化明顯有征兆，同時持續高溫或低溫損害水稻，一般表現為同品種、同時期、全田均勻發生，且籽粒結實率雖然低，但是畸形粒少，而且高溫時稻穗有時會出現發育不完全的白化稻粒，這些均與水稻“炸殼”現象的局部、突然、多點、多變、多品種、發生時間段長等特點不匹配。因此，天氣異常與水稻“炸殼”不能建立直接的因果關系。

2.1.2 管水失誤

已知解釋表明，管水失誤會導致水稻“炸殼”，例如，土壤先旱后澇、水分供應急劇變化時，淹水條件下會造成水稻“炸殼”。但是，據筆者分析，一般情況下，淹水會直接造成水稻僵苗，該癥狀容易辨認，而“炸殼”水稻未見僵苗；同時，從水稻“炸殼”的田間實際發生情況來看，大多數水稻“炸殼”現象的發生與地勢低洼、長期積水、耕地不平確實有很強的關聯性，但水稻“炸殼”現象在沙土田塊的類似地區卻不發生，這就表明管水失誤極有可能是引起水稻“炸殼”現象的重要因素，但非決定因素。

2.1.3 青立病

已知解釋表明，水稻青立病會導致水稻“炸殼”。水稻青立病屬生理性病害，病狀為稻株青立，根系發育不良，地下節間拔長，莖稈伸長受阻，部分產生地上分枝，植株稍矮，葉色較深，病株在孕穗期前與健株沒有顯著差異，至近抽穗時，病株的莖葉往往突然呈濃綠色，稻穗遲遲不抽出，成為包穗或半包穗，或穗短粒少，穗軸、枝梗彎曲，病株穗上間生少數健粒，多數穎殼雖形狀正常，但不能正常授粉而成空殼，或內外穎開張不閉合，少數穎殼由于護穎增大或內外穎增生而成為畸形多瓣的穎花，該病多發生于新開墾或旱改水的稻田，經常實行水旱輪作的砂性土壤田也有發生。但是，據筆者分析，水稻青立病的發病條件、發病癥狀與通常所說的水稻“炸殼”癥狀并不吻合，故可排除該因素。

2.1.4 藥 害

已知解釋表明，藥害會導致水稻“炸殼”，例如，在水稻拔節后高溫條件下，高濃度、過量、重復施用2甲4氯鈉鹽、2，4-D丁酯、二氯喹啉酸等除草劑，多效唑、烯效唑等化控藥劑，唑類殺菌劑，砷制劑等，易造成水稻穎殼畸形。但是，據筆者分析，宿遷市稻田噴藥一般很科學，且水稻在發生藥害時大多有征兆，如葉片出現灼傷斑點、枯尖、葉色變化、植株畸形、生長不正常等，而“炸殼”水稻無此征兆，且“炸殼”現象出現既無征兆又分布極不均勻，故可排除該因素。

2.1.5 污 染

已知解釋表明，稻田受污染會導致水稻“炸殼”，例如，工業或生活污染物隨灌溉水進入農田，會造成水稻穎殼畸形和結實率降低。但是，據筆者分析，宿遷市稻田灌溉水大多來自駱馬湖、大運河，水質達標，同時水污染一般表現為田間全部水稻受害，且因渠、埂邊土質相對疏松，離子交換能力強，污染物吸附的多，渠、埂邊的水稻受損應更重；而水稻“炸殼”現象出現的稻田卻表現為埂邊水稻表現正常，故可排除該因素。

2.1.6 土壤缺素

已知解釋表明，土壤缺素會導致水稻“炸殼”，例如，重化肥輕有機肥，重氮、磷、鉀元素輕其他元素肥料，會造成土壤養分失調而導致水稻穎殼畸形、炸殼。但是，據筆者分析，土壤缺素在某一年份能解釋水稻“炸殼”現象，但在土壤缺素且無補充情況下，水稻多年種植將逐年加重土壤缺素程度，水稻“炸殼”現象也應逐年加重，而現實中宿遷市水稻“炸殼”現象的發生時多時少、時輕時重、時有時無，有的間隔期甚至達數年之久，故可排除該因素。

2.1.7 砷中毒

已知解釋表明，砷中毒會導致水稻“炸殼”，例如，長期旱作的田塊在改種水稻后，土壤中的砷富集到表層土壤，特別是長期種植蔬菜，造成硫元素相對不足，硫、砷比例失調，引起水稻砷中毒；或稻田在淹水條件下，土壤中的砷活性會變強，土壤中砷酸會變成亞砷酸，其具有很強毒性，造成水稻砷中毒。水稻砷中毒后，會導致水稻在開花后出現穎殼畸形、不閉穎、結實率降低。但是，據筆者分析，水稻砷中毒或可解釋水稻“炸殼”現象，但仍有部分情況不符，例如，水稻砷中毒有“旱改水或長期種菜導致砷富集”一說，而宿遷市出現水稻“炸殼”現象的田塊基本為老稻區；土壤硫、砷比例失調會引起水稻砷中毒仍缺乏檢驗數據證明。

2.2 試用砷中毒解釋水稻“炸殼”現象

天氣異常、管水失誤、青立病、藥害、污染、土壤缺素在水稻種植區均可發生，且不受地域和土壤類型限制，而水稻“炸殼”現象卻僅局限在淤土稻田發生，說明上述因素并非決定水稻“炸殼”的主因。僅砷中毒之說比較接近事實真相，也能解釋水稻“炸殼”現象。現筆者試用砷中毒解釋水稻“炸殼”現象。

2.2.1 試用砷中毒解釋水稻“炸殼”現象

具體解釋為：（1）砷源自土壤，不同類型土壤的砷含量不一樣，且不同類型土壤對砷的吸附能力也不同，淤土的土壤顆粒細，對砷的吸附能力遠超沙土，這可解釋水稻“炸殼”現象僅局限在淤土稻田發生。（2）土壤中砷的存在狀態（分布及含量）本就不均衡，而水利建設、秸稈還田、耕耙平整田地等均會改變稻田土層結構，且因降雨、灌排水的淋溶作用會使稻田土壤中的可溶性砷化物向低洼處富集，再加上施肥、施藥、高地土壤氧化反應、低處土壤還原反應等會使土壤中形成不同的砷化物，最終導致稻田不同地區土壤的砷含量、分布和砷化物存在方式不一樣，這可解釋水稻“炸殼”現象在稻田內發生不均勻。（3）水稻對有毒砷化物的吸收累積是一個漸進過程，吸收量必須達到一定臨界值、超過水稻耐受力才造成植株受損，否則植株不表現癥狀或癥狀表現輕微，這可以解釋水稻“炸殼”現象在不同地區、不同時間的發生輕重不一及間隔發生。（4）天氣異常與水稻“炸殼”現象出現具有間接關系的原因在于雨水多時不利于排水擱田，晴熱高溫、雨水少時因農戶惜水、蓄水影響了排水擱田，強化了土壤還原反應，且光輻射量、氣溫、水溫變化亦會對土壤中砷的化學反應及砷在水稻植株體內的積累產生影響。（5）土壤中的砷化物種類、含量常處于動態變化中，會因水稻栽培管理方式的不同及田塊的不同而發生變化，這可以解釋秧板地移栽水稻生長正常，而麥茬田移栽水稻出現“炸殼”。

2.2.2 水稻“炸殼”現象由砷中毒引發的例證

2014年發表的《水稻砷的吸收機理及阻控對策》一文中明確指出，“稻田淹水導致土壤砷的溶解度和生物有效性大幅度增加”以及“稻田土壤淹水所產生的還原性條件促進了砷的甲基化”，這與長期處于積水條件的稻田和稻田間低洼處水稻“炸殼”現象發生重的表現相吻合，表明砷中毒是水稻“炸殼”現象出現的內因，水漿管理失誤是外因。

2020年9月，宿遷市農業技術推廣站發布了《2020年水稻“炸殼”不結實成因分析》，其中指出，“長時間陰雨和高溫條件下，葉片水分蒸騰加劇，更利于砷等還原性物質在稻株體內富集，這可能是今年水稻‘炸殼’現象發生較重的主要誘因”。這表明，2020年宿遷市水稻“炸殼”現象的出現與水稻砷中毒有直接關系。

2020年秋，南京農業大學資源與環境科學院取大量水稻“炸殼”植株樣本及土壤樣品進行檢驗，結果表明，土壤樣品未表現明顯異常和缺素，水稻“炸殼”植株樣本中的二甲基砷含量明顯高出正常水稻植株，且二甲基砷含量與水稻結實率呈負相關。同時，最近的研究結果也表明，植物中的甲基砷來自于土壤或生長介質中的微生物，植物本身很可能不具有將砷甲基化的能力，這進一步證明土壤中的砷會導致水稻砷中毒。

2.2.3 砷中毒解釋水稻“炸殼”現象的未來研究重點

水稻砷中毒涉及土壤化學、植物生理、作物栽培、氣候因子、品種抗性等多種因素，有時是多因子交互或疊加起作用造成植株受損，有時會因適宜的栽培管理措施或化合物的拮抗作用等減輕和避免植株受損，進而導致水稻“炸殼”現象表現出復雜的多樣性。因此，對水稻砷中毒問題應進一步深入研究，了解水稻砷中毒的常發區域，水稻“炸殼”現象出現的土壤的砷含量臨界值，以評定其安全等級（如輕發生、中等發生、重發生），從而提高預警水平。同時，還要摸清水稻砷中毒的作用機制，例如，土壤中砷元素在干旱、濕潤、有水、長期積水情況下各為何種存在狀態，溫度高低砷元素會起何變化，導致水稻砷中毒的是無機砷還是有機砷，有機砷中又是哪些種類，這些種類有機砷化合物的生成方式、生成條件是什么，能否干擾生成或進一步轉化降解，土壤中砷化物如何進入水稻體內，受哪些條件限制，被吸收后是否再發生新的化學反應，有無干預方法，水稻在哪個生育階段對砷中毒敏感，外界的影響因素有哪些，不同雜交秈稻品種對砷中毒的抗性如何？

3 生產建議

通過原因分析，筆者認為需采取以下措施來有效避免及減輕宿遷市水稻“炸殼”現象的出現。

3.1 改良生產基礎條件

具體措施為：（1）平整土地，確保稻田灌排通暢。（2）對稻田進行深松耕。長期以來，因大量施用化肥和機械作業碾壓，造成了稻田土壤板結，許多稻田的土壤耕作層厚度由20世紀80年代的20 cm左右降至目前的15 cm以下，而耕作層下面的犁底層卻越來越厚，這不僅導致稻田土壤不透水、不透氣和缺乏微生物，還會因土壤理化性狀變劣，抑制了氧化反應，增加了還原性物質。而深松耕可以打破犁底層，增厚耕作層，促進稻田平整、土壤疏松和田塊蓄水、保肥、耐旱、防澇，進而有助于提高水稻的抗逆性。

3.2 選擇抗性品種種植

鑒于不同水稻品種對砷的吸收力及耐受力不同，且2020年“徽兩優898”的“炸殼”現象發生相對較重，故在出現過水稻“炸殼”現象的地區，應淘汰該品種。同時，在水稻“炸殼”現象發生嚴重地區，若發現有不“炸殼”的水稻品種，可優先考慮選擇種植。

3.3 加強水漿管理

具體措施為：（1）水稻分蘗期淺水灌溉次次清，短期晾田再上水。（2）水稻封行后及時擱田，水稻拔節后不宜重擱田。（3）水稻進入穗分化期后，堅持干濕交替，切忌長期淹水。（4）宿遷市一直有水稻“鼓苞”灌深水的習慣，應予以改變。

3.4 科學施肥

具體措施為：（1）氮肥前移，水稻拔節后一般不再施尿素。（2）追施水稻穗肥，并改施硫酸銨，宜每667 m2施7.5～10.0 kg，或硫酸鉀配合復合肥一起施用。（3）在水稻拔節前后增施硅肥。（4）在水稻抽穗前10 d左右，葉面噴施硫酸鋅溶液。