基于微生物產品（肥料及菌劑）的水稻肥藥雙減綠色生產技術初探

王丹英 陳松 劉侃誠 韋君杭 章秀福*

（1中國水稻研究所，杭州 310006；2浙江森井農業生物技術有限公司 微生物研究中心，杭州 310006；*通訊作者：zhangxiufu@caas.cn）

水稻是我國最主要的糧食作物之一，肥料作為決定水稻產量的一個關鍵因素，是水稻生產投入的主要部分。化肥應用為水稻增產發揮了重要作用，但由于農戶對化肥增產的深度依賴和期望，存在寧多勿少的盲目性，導致當前化肥施用量偏高而利用率則明顯偏低。不合理的化肥施用，不僅造成資源浪費、土壤結構惡化，還導致水體富營養化等農業面源污染問題[1]。微生物肥料系由一種或若干種有益微生物經工業化培養發酵而成，通過其所含微生物的生命活動及其產生的次生代謝物質作用于植物，具有提高土壤肥力、刺激植物生長、防治有害微生物等普通化肥不具備的作用[2-3]。用微生物產品替代或部分替代化肥，抑制有害病菌降低農藥用量，在理論上是完全可行的。但由于技術、成本等種種原因，未見到微生物產品在水稻生產中大面積應用，也未形成基于微生物產品的水稻綠色生產技術。從2020年開始，中國水稻研究所和浙江森井農業生物技術有限公司合作，開展基于微生物產品的水稻綠色生產技術研究，通過研發復合微生物產品，探索不同微生物產品功效及使用方法，分析評估了微生物肥料及菌劑替代或部分替代化肥和農藥的生態、經濟效應，于2021年集成了基于微生物產品（肥料及菌劑）的水稻綠色生產技術，并在浙江平湖的單季稻上進行了應用。

1 基于微生物產品的水稻綠色生產技術應用效果

2021年5—11月在浙江嘉興平湖曹橋街道野馬村的“稻-麥”輪作田塊上，以常規粳稻蘇香粳100為材料，運用多種微生物菌劑、微生物肥料產品部分替代化肥和農藥，進行了基于微生物產品的綠色生產示范。與農戶對照相比，示范田在化肥減量66%（表1）、殺菌劑減量65%（表2）的情況下，水稻單產603.6 kg/667 m2，產量與當地農戶持平。說明基于微生物產品的水稻綠色生產技術可以在確保水稻穩產的前提下實現水稻的減肥減藥綠色生產。

表1 不同種植方式的施肥情況

表2 不同種植方式的殺菌劑用量

2 基于微生物產品的水稻綠色生產技術應用基礎

多菌種、復合、高效的微生物產品是技術的應用基礎。采用自主知識產權的原創性新技術，研發出具多菌種復合、菌群穩定性強且高效的森井復合微生物產品（浙江森井農業生物技術有限公司生產），含有酸魚乳桿菌、谷氨酸棒狀桿菌以及其他108種難培養微生物。菌群內通過糖類、乳酸、短鏈脂肪酸、正己酸等營養物質密集的交叉互養網絡形成穩定的共生關系，同時代謝產生多糖、氨基酸、核酸、維生素等復合營養物質，承擔起除核心菌群外更多微生物的營養代謝。復合微生物產品的使用，一方面改變土壤環境，影響細菌群落；另一方面帶來了外源益生細菌的直接輸入，促進土壤微生物群落結構的穩定與多樣性的維持，有效地改良土壤微環境。森井復合微生物產品類型多樣，包括生物有機肥、復合微生物肥料（液態，簡稱微生物液態肥）和菌劑（液態）等3種，其中生物有機肥的速效N、P、K含量分別為0.74%、0.68%和2.00%，微生物液態肥的速效N、P、K含量分別為0.84%、0.37%和0.91%，兩者均能夠提供作物生長所需養分并具有改良土壤微生物環境的作用；菌劑未添加速效養分，其主要功能是加速秸稈腐化，能快速降低秸稈腐解時稻田水體的化學需氧量（COD）、總氮和總磷濃度，具有清潔水體的作用。

3 基于微生物產品的水稻綠色生產技術關鍵措施

3.1 “菌肥+化肥”的水稻綠色施肥套餐設計

針對不同的生產需求，我們建立了以微生物肥料部分替代化肥的“菌肥+化肥”施肥方案和全部替代化肥的“純菌肥”施肥方案，前者適用于當前水稻生產的肥藥減量綠色栽培，后者則適用于高端有機大米的生產。

微生物肥料部分替代化肥的“菌肥+化肥”的水稻綠色栽培，以秸稈還田利用和水稻生長過程中微生物肥料與化肥的合理調配為重點，以減肥、減藥、省本、穩產、提質為目標。

1）微生物菌劑和化學氮肥結合促進秸稈清潔腐解。秸稈還田作為一項培肥地力的重要措施被普遍采用。但秸稈還田在改良土壤結構的同時，也會導致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗（僵苗）等不良現象[4-5]，特別是在“稻-麥”等多熟制稻田中，頭茬和后季作物的間隔時間非常短，容易發生土壤中秸稈轉化微生物與水稻幼苗爭奪養分的矛盾。經過大量研究，我們形成了菌劑和氮肥共同作用促進秸稈腐解的方法，即在小麥秸稈翻耕還田前，施入微生物菌劑20 kg/667 m2和碳銨40 kg/667 m2。

2）微生物肥料部分替代化肥實現水稻生產化肥減量。南方水稻一般采用分次施肥，肥料分基、蘗、穗肥3次施用。根據水稻生產的養分需求規律，綜合考慮不同肥料的功效、養分釋放特點和價格因素，我們建立了用微生物肥料部分取代化肥，有機、無機配施，速效、長效兼顧的施肥方法，在水稻生長的不同階段施用不同形態的微生物肥料和化肥，形成“菌肥+化肥”的水稻綠色施肥套餐，即：在水稻種植之前，每667 m2施入生物有機肥75 kg作基肥，分蘗期施尿素10 kg促分蘗發生，孕穗初期施微生物液態肥50 kg作穗肥。

綜上，“稻-麥”輪作稻田的“菌肥+化肥”水稻綠色施肥套餐的化肥施用量（折純）為11.4 kg/667 m2，與農戶施肥方式（基肥為18∶8∶18的復合肥30 kg/667 m2，第1次追肥施用尿素20 kg/667 m2，第2次追肥施用15∶15∶15的復合肥25 kg/667 m2）相比，當季N素投入量減少32.5%。

3.2 肥料施用方法的改進與創新

當地種糧大戶普遍采用“一基兩追”的3次施肥方法，其中基肥一般是用撒肥機撒施，追肥通常是用背負式噴肥機噴施，也有人工撒施或無人機追施。微生物綠色施肥方法的不同之處在于：在秸稈翻耕還田之前需要噴施微生物菌劑和碳銨以促進秸稈腐解和清潔還田。為減少施肥次數，降低施肥的人工成本，我們改進了基肥和穗肥的施用方法。

1）基肥的固液同步施用技術：將原來“麥收后先噴施菌劑和撒施碳銨，然后秸稈翻耕還田，再撒施基肥，最后整平”的過程，改為“在噴施液態菌劑同時，同步撒施碳銨和生物有機肥”。通過在撒肥機上加裝噴施裝置，實現固體肥和液體肥的同步施用。此施肥工藝的改進，不僅減少了施肥次數，而且在隨后的秸稈機械翻耕還田過程，可以使基肥深施于土壤中，減少肥料流失，有利于提高肥料利用效率。

2）穗肥的以水帶肥施用技術：孕穗初期微生物液態肥的施用采取“以水帶肥”的方法，在擱田后復水過程中，讓液態復合微生物肥料隨水均勻流入稻田，減少肥料施用的人工成本。在裝置上，采用的是普通的塑料桶，在桶底加裝水龍頭開關（圖1），可以根據灌溉水速調整液態肥注入速度，簡單、省本、高效。

圖1 “以水帶肥”施肥裝置

3.3 與施肥配套的耕作和灌溉技術改進

已有研究表明，在肥料施用后，田面水體的養分含量會急劇升高，至施肥1周后才降至較低水平[6]，因而施肥后1周之內應禁止排水。此外，秸稈還田的稻田，在秸稈腐解的過程中會產生大量褐色中間產物，若田水外排會污染周邊水體，導致嚴重的面源污染。因此，要求第1次施肥后秸稈淺水旋耕還田，或者旱耕還田后再灌水，以浸沒土壤而不高于田面為宜。其優點在于一方面減少了肥料流失和秸稈腐解中間產物外排的風險，另一方面秸稈腐解過程中會產生大量的還原性物質，降低水體的含氧量，而薄水可以使空氣中的氧進入稻田土壤，有利于減輕秸稈還田的負面影響。

水稻生長過程中，實行干濕交替的好氧灌溉：返青分蘗期每次灌水水位不高于田面3 cm，待落干后再灌第2次水；分蘗末期擱田至田面開裂以減少無效分蘗；孕穗初期復水，以水帶肥施入微生物液態肥，此時若氣溫高，可以將水位保持在5 cm左右；灌溉期淺水干濕交替，切忌斷水過早。