水稻化肥減量增效技術作用機理及在化州市的應用效果

葉觀保，陳 穎，黃露穎

（1.化州市農業技術推廣中心，廣東化州 525100；2.化州市東山街道鄉村振興中心，廣東化州 525100）

化州市位于廣東省西部，是廣東省的農業大縣，農作物播種面積較大。近年來，農作物的增產主要依靠施用大量的化肥來實現。特別是當地主栽的水稻等糧食作物，化肥的過量施用不但增加了農民的種植成本，而且對稻米品質和生態環境造成很大的不利影響。為改變農民不良的耕作習慣，化州市農業技術推廣中心進行了長期的試驗研究，總結出一套水稻化肥減量增效綜合技術。

1 基本情況

1.1 耕地質量

2015 年化州市稻田土壤基本情況是：有機質平均含量24.6 g·kg-1，pH 值≤5.5 的中酸、強酸性土壤占64.2%，全氮平均含量1.32 g·kg-1，堿解氮含量為1.34 mg·kg-1，有效磷平均含量為143 mg·kg-1，速效鉀平均含量為73 mg·kg-1。耕地總體有機質含量偏低、土壤酸化嚴重，屬于中氮、高磷、缺鉀土壤。

1.2 產出情況

2015 年化州市水稻每667 m2產量為373 kg，化肥用量為26.3 kg（折純，下同），除地力水平后每千克化肥產出稻谷6.1 kg，肥料三大元素的綜合利用率約為30.5%。

2 技術背景

2.1 技術來源

根據“2020 年后面積不減，產量不降”的總體要求，以及達到化肥使用量零增長的目標，化州市農業技術推廣中心經過大量的試驗研究，總結出了“水稻化肥減量增效綜合技術”。經過連續6年的實踐，取得很好的經濟效益、社會效益、生態效益。

2.2 技術路線

根據化州市氣候條件和水稻種植特點，確定以土壤養分檢測為基礎，調節土壤酸堿度；利用增施有機質肥料、種植綠肥、作物秸稈還田等手段，提高耕地地力；以土壤養分檢測為基礎，通過試驗，結合水稻的需肥特點，確定最佳的施肥配方；根據水稻不同生育期的需肥特點，采用水稻“三控”施肥技術、施用緩控釋肥等先進水稻施肥技術，達到提高肥料的利用率、減少化肥使用量及提高稻谷產量和稻米品質的目的。

3 技術方案

3.1 培肥地力

3.1.1 秸稈還田

化州市農作物種植面積大，可回收利用的農作物秸稈數量龐大，農作物秸稈還田可采用兩種模式。1）就地直接還田模式。農作物目標產品收獲后，對不具備回收條件的或回收利用價值不高的農作物秸稈直接回田，如冬種豆科、茄科作物秸稈等。就地直接粉碎，并噴施腐稈劑或撒施石灰、土壤調節劑，漚制腐熟后可作為優良的有機質肥料。2）異地還田模式。基料化：將收集的農作物秸稈與畜牧糞肥等共同漚制，用于食用菌種植，種植廢料再回田。肥料化：秸稈與畜牧糞肥堆漚成有機質肥料回田。飼料化：農作物秸稈以鮮稈或風干后秸稈狀態回收、儲存，作為畜牧飼料利用，畜牧業副產品再回田。

3.1.2 種植綠肥

冬閑田種植紫云英等綠肥，次年早造插植前15 d回水犁田漚青，每667 m2施石灰20～25 kg一起漚田。

3.1.3 犁冬曬白

沒有種植冬種經濟作物或綠肥的冬閑田，在“冬至”前犁冬曬白。這樣做有利于培育土壤團粒結構，增加土壤有益菌含量，減少SO2等有害物質對作物的毒害。

3.1.4 增施有機肥

化州市除了是種植業大縣外，也是畜牧養殖、水產養殖大縣，有機質肥料資源豐富。利用養殖的副產品，如糞污、沼液、塘泥等，通過無害化處理后施入稻田。每667 m2用腐熟優質農家肥500～800 kg，或精制有機肥80～120 kg作基肥。

3.1.5 增施土壤調節劑

增施中微量元素、富含Si、Ca 等元素的土壤調節劑，增施石灰等堿性肥料。

3.2 選擇優良品種

選用高產、優質、抗病蟲能力強、抗逆性好、適應性廣的優良水稻品種，如吉豐優1002、昌兩優8號、晶兩優534等。

3.3 應用測土配方施肥技術

根據近年來土壤檢測結果，化州市農田土壤養分普遍特點是中氮、高磷、低鉀。經過多年的試驗及組織專家組論證，化州市水稻最佳氮磷鉀配方比例是1∶（0.25～0.30）∶（0.8～0.9）。以配制成50%含量配方肥為例，最佳的氮磷鉀配方是24∶7∶19 或25∶7∶18。以667 m2產500～550 kg稻米為目標，每667 m2需分別補施氮磷鉀肥11.5～13.0 kg、3.0～3.5 kg、8.5～9.0 kg，在少施或不施有機質肥的情況下，每667 m2施用配方肥50 kg 左右。根據前作和土壤肥力情況，有機肥充足的地塊可酌情減少化肥施用量10%～15%[1]。

3.4 采用水稻“三控”施肥技術

3.4.1 合理密植

插足基本苗，每667 m2插（拋）1.6萬～1.7萬棵。

3.4.2 確定目標產量

根據目標產量確定配方施肥量，采用水稻“三控”施肥技術及配套措施進行栽培管理。目標單產500～550 kg，每667 m2用有效成分50%的水稻配方肥50 kg；目標單產450 kg，每667 m2用有效成分50%的水稻配方肥43～45 kg。施用有機肥較多的田塊配方肥可減量施用，但減幅一般不宜超過20%。

3.4.3 合理用肥

1）早造分3次施用。施足基肥：有機肥（或土壤調理劑）、使用單元素肥的過磷酸鈣作基肥施用、其他化肥（配方肥）作基肥，基肥比例占整個施肥量的40%。適施保蘗肥：保蘗肥（插后15～17 d）占整個施肥量的25%。重施攻胎肥：攻胎肥（插后35～38 d）占整個施肥量的35%。

2）晚造分4 次施用。基肥的施用方法與早造相同，保蘗肥（插后13～15 d）20%，攻胎肥（插后32～35 d）30%，壯粒肥（破口期）10%。

3.5 推廣緩控釋肥

3.5.1 肥料的選擇

根據化州市耕地土壤化驗結果，以每667 m2產500 kg 為目標，在不施或少施有機質肥的前提下，減少肥料使用量10%～20%，即每667 m2施用水稻配方控釋肥40～45 kg。

3.5.2 操作方法

1）早施。目前市面上質量較好的緩控釋肥均為復合肥，肥效均超過3 個月。所以要求早施，短期作物最好一次性作基肥施用。2）深施。緩控釋肥溶解較慢，深施不易因雨水沖刷和暴曬等環境因素而造成肥料流失。

3.6 應用側深施肥技術

3.6.1 提高耕地整地質量

耕深應在20 cm 以上，防止帶有施肥裝置的插秧機械陷入土中，防止秸稈還田影響機械作業。

3.6.2 選用適宜機型

根據農機推廣部門篩選推薦，選擇性能優越的機械設備。插秧機械與側深施肥機相匹配。

3.6.3 選擇適宜肥料品種

選用氮磷鉀比例合理、粒型整齊、硬度適宜，手捏不碎、吸濕少、不粘手、不結塊的配方肥或緩控釋肥料，以防肥料通道堵塞。一般選用粒徑為2～5 mm的圓粒型配方肥、復合肥或緩控釋肥。

3.6.4 確定適宜肥料用量與運籌比例

制訂施肥方案，確定施肥總量、主推配方和運籌比例。側深施肥時，氮肥投入量一般可比常規施肥量減少20%～25%，一次性施用完畢。

3.6.5 插秧與施肥同步

水稻側深施肥技術是在插秧機插秧的同時將基肥或基蘗肥或基蘗穗肥同步施在稻株根側3 cm、深度5 cm 處。

4 應用效果

4.1 耕地質量變化情況

該綜合應用技術于2015年集成，2016年在化州市大面積推廣，2021 年推廣面積達5.07 萬hm2，做到了水稻種植地塊的全覆蓋。土壤檢測結果顯示，2021 年土壤有機質含量為25.1 g·kg-1，比2015 年提高2%；pH 值≤5.5 的中酸、強酸性土壤占比為59.7%，比2015年減少4.5個百分點。

4.2 產出利用情況

2021 年水稻每667 m2產量為406 kg，比2015 年增加33 kg，增幅為8.8%；平均化肥用量為24.1 kg，比2015年減少2.2 kg，降幅8.4%；除地力水平，每千克化肥產出稻谷11.3 kg，比2015 年增加5.2 kg，增幅85.2%；化肥的利用率達到41%，比2015年提高10.5個百分點[2]。

5 作用機理分析

5.1 有機肥料、土壤調節劑及犁冬曬白措施

作物秸稈回田、種植綠肥、增施有機質肥料等措施可顯著培肥地力，包括以下5種作用機理。1）改良土壤。有機肥料中的有機物質能夠增加土壤肥力，同時使土壤變得疏松，改善土壤結構，為農作物提供一個良好的生長環境。2）增加農作物產量。有機肥料中含有的各種有機物和營養元素為農作物提供充足的營養來源，從而增產保質。這也是有機肥料對于農業來說最重要的作用。3）提高土壤抗旱耐澇能力和蓄水能力。在干旱季節，有機肥料可提高土壤的抗旱能力，改善作物根系的生態環境。4）提高化肥利用率。化肥里的養分含量高，但釋放速度較快，而有機肥料恰恰相反，養分少、釋放速度慢，在對農作物施肥的過程中二者可相互補充、互相促進，提高肥料的利用率。5）減少環境污染。有機肥料在自然界中一個非常重要的作用就是減少對環境的污染[3]。以上措施大幅度提高了土壤中有機質含量，改良和培肥土壤，培育土壤團粒結構，有利于作物根系生長，提高根系吸肥、吸水能力。同時，增加了土壤中微量元素含量，使水稻能平衡健康生長。

通過犁冬曬白、增施土壤調節劑等手段，可優化土壤的團粒結構，有利于土壤養分分解轉化，增強土壤的保水、供水與供肥能力；提高化肥利用率，同時降低土壤酸性并減少硫、鐵、錳、鋁等有害物質的毒害，防止因土壤過酸而激活鎘、砷等重金屬離子，減少了對食物食用安全造成的威脅。

5.2 測土配方施肥技術

通過土壤養分監測，結合水稻的需肥特點，確定最佳的三大元素配方。測土配方施肥與農民習慣施肥方式相比，大幅度減少氮、磷元素的施用量，適當增加鉀元素的施用量，使植株生長健壯，增強水稻的抗逆性，為高產穩產打下基礎。同時，減少了因氮、磷元素大量施用造成的無機鹽大量沉積對作物的毒害，且減輕了隨水流失造成的農業面源污染。

5.3 先進施肥技術

5.3.1 “三控”施肥技術

水稻“三控”施肥技術是針對我國水稻生產中化肥、農藥過量使用，肥料利用率低，種稻成本高和污染嚴重等突出問題，由廣東省農科院水稻研究所和國際水稻研究所（IRRI）合作研發的新型高效安全施肥及配套技術體系。1）控肥：控制總施肥量和基蘗肥量，提高氮肥利用率。2）控苗：控制無效分蘗和最高苗數，提高成穗率。3）控病蟲：優化群體結構，提高水稻抗風、抗病蟲害能力。經試驗，應用該技術成穗率高（75%～85%），有效穗數足，施肥重攻大穗，穗大粒多，結實率提高，產量比常規施肥方法提高5%～10%[4]。

5.3.2 緩控釋肥

緩控釋肥料是通過養分的化學復合或物理作用，使其對作物的有效態養分隨著時間而緩慢釋放的化學肥料，能按照設定的釋放率（%）和釋放期（d）來控制養分釋放，可實現肥料中營養元素的供應與作物對養分的需求基本同步，實現養分供求動態平衡，減少養分流失，提高肥料利用率[5]。

5.3.3 側深施肥

1）肥料利用率高，環境污染小。側深施肥將肥料呈條狀集中施于耕層中，位于水稻根側附近，利于根系吸收，有效減少了肥料淋溶損失，提高了土壤對肥料的吸附。稻田表層肥料較常規施肥少，藻類、水綿等明顯減少，行間雜草長勢弱，既減少了肥料浪費，又減輕了環境污染。側深施肥肥料利用率一般在50%以上，較常規施肥提高15～25個百分點。

2）前期營養生長足，光合能力強。使用側深施肥技術的水稻前期營養充足，返青快、分蘗多，在低溫年、冷水田、排水不良的情況下也可保證水稻前期具有充足莖數及生長量，從而為水稻高產穩產奠定基礎。側深施肥較常規施肥分蘗數增加3%～6%，葉色濃綠，葉面積指數、葉綠素含量高，光合能力強。

側深施肥是一項與培肥地力、培育壯苗、灌水管理、肥料選用、病蟲防治、機械選用等單項技術綜合組裝配套的栽培體系，是減肥、省力、節本、增效的一項新技術措施。

6 結語

水稻化肥減量增效綜合技術是以培肥地力為基礎，選擇優良品種、優化肥料配方、應用先進種植管理技術為手段的技術體系，各技術環節運用得當，對水稻栽培中的化肥減量、節約肥料成本、提高水稻產量、提高稻米品質作用巨大。各地可根據當地的自然環境條件、耕作習慣合理選擇運用。