马军 叶迎 赵考诚 黄丽芬 庄恒扬

（扬州大学/江苏省作物遗传生理国家重点实验室培育点，江苏 扬州225009；第一作者：1289973246@qq.com；*通讯作者zhy7979356@sina.com）

氮肥是水稻生长中最常见的营养肥料，水稻产量受氮肥施用量直接影响[1]。但在当今中国的水稻生产中普遍存在着氮肥施用过量的问题，致使施氮量与水稻产量并没有一直呈线性正相关关系[2]。盲目增施氮肥不仅会降低氮肥利用率，还会释放有毒气体造成环境污染[3]，不利于农业可持续发展，也增加了农业生产的成本。

采用不合理的施肥方式很大程度上会导致过量施氮。在我国水稻生产中，因受经济、设备条件等限制，大部分地区依然采用人工方式在水稻种植前撒施化肥，此种施肥方式不仅劳动强度高，而且肥料会因风力和光照等因素造成挥发损失，因地表水浸泡造成蒸发、径流损失，也会因地下渗漏造成渗透损失，肥料利用率也因而偏低[4-5]，必须撒施充足的肥料才能满足水稻生产需求，往往导致氮肥施用过多。随着我国经济的增长和机械制造业的发展，水稻机插侧深施肥技术逐渐新兴起来，并成为实现精准农业目标的关键环节之一[6]。本文将前人关于水稻侧深施肥技术模式的研究以及侧深施肥在水稻上的应用效果和对环境的影响进行了分析和总结。

1 水稻侧深施肥技术模式

水稻侧深施肥技术是指水稻插秧机在插秧的同时，利用提前装备好的施肥装置将肥料呈条状集中施于一定土壤深度的局部施肥技术[7-8]。一般施肥深度为5 cm，并且肥料距离秧苗根处3 cm。目前水稻侧深施肥方案可分为垄作双侧双深施肥、宽窄行侧深施肥与匀行侧深施肥三类[9]。

根据不同的水稻品种、土壤条件以及环境条件等要素差异，水稻侧深施肥技术所采取的主要措施也会有相应的变化，然后逐渐演变成适宜当地水稻生产的侧深施肥技术模式。水稻机插侧深施肥时可以使用不同型号的机器，目前可供选的机器有水稻侧深施肥一体机和配有强力螺旋推进式或气吹式侧深施肥装置的水稻插秧机[10]。水稻侧深施肥技术可以采用不同品牌、不同成分配比的肥料，肥料可以采用普通单元素无机肥，也可采用不同成分比的复合肥，现在针对水稻侧深施肥技术有专门的水稻侧深施肥专用肥，生产上常见的有“云天化”“中化”“北大荒”等品牌，目前由于各区域土壤的基础肥力、种类结构等不尽相同，配方多样化的肥料才能满足不同区域、不同土壤条件的侧深施肥需求[11]。此外，水稻侧深施肥技术也可搭配不同的氮肥运筹模式，比如侧深基蘖肥同施或基蘖肥分施，不同的基蘖肥与穗肥施用比例等。

2 侧深施肥在水稻中的应用效果

2.1 对水稻产量的影响

等量施肥条件下侧深施肥处理的水稻产量结构性状要优于常规施肥处理，更利于水稻增产。汪洋等[12]研究表明，施氮总量不变的前提下，常规施肥处理下的穗数、丛株数、穗粒数均比侧深施肥处理低，只有结实率略高于侧深施肥处理，最终侧深施肥处理比常规施肥处理增产5.72%。这说明侧深施肥技术不仅能促进水稻增产，还有一定的氮肥减量潜力。

近几年来，有较多学者进行了水稻侧深施肥减氮方面的研究，发现减少一定比例的施氮量，侧深施肥并不会造成水稻显著减产。刘爱云等[13]研究发现，侧深施肥处理在每667 m2纯氮减少5.5 kg 的情况下，比常量常规施肥处理每667 m2有效穗数多0.4 万，每穗实粒数多2.3 粒，千粒重增加0.2 g，每667 m2产量提高29.97 kg，增产幅度为4.54%。陆建等[14]报道了侧深施肥减量10%处理下的理论产量与实际产量均比常规施肥处理要高，而侧深施肥减量20%处理虽理论产量要低于常规施肥处理，但实收产量与常规施肥处理相当。吴红星等[15]研究发现，侧深施肥减氮30%处理与常规施肥处理的单株有效穗数和产量相当。这说明在不显著减产基础上，采用水稻侧深施肥技术可以减少一定比例的氮肥用量，但水稻侧深施肥中合理的减氮比例不是固定的，受土壤条件、品种特性，以及施用的肥料种类等多因素影响。

2.2 对稻米品质的影响

在现有不多的水稻侧深施肥技术对稻米品质的影响研究中，发现侧深施肥处理可以降低稻米的蛋白质含量，改善食味品质，对稻米其他关键的品质指标无负面影响。卞景阳等[16]在黑龙江水稻园区进行的试验结果表明，在施氮总量相同的条件下侧深施肥处理与常规施肥处理在糙米率、精米率、整精米率、直链淀粉含量等品质指标上无显著差异，说明侧深施肥技术对水稻的碾米品质、蒸煮品质没产生负面影响；侧深施肥处理的垩白粒率与常规施肥相比降低了24.45%，差异显著，说明水稻侧深施肥技术能有效改善稻米的外观品质；侧深施肥处理的稻米蛋白质含量比常规施肥显著降低了2.59%，说明侧深施肥技术能改善水稻的食味品质。白雪等[17]研究发现，侧深施肥常量处理、侧深施肥减氮5%、15%、25%这4 个侧深施肥处理与常规施肥处理相比，精米率、垩白粒率、直链淀粉含量等品质指标无显著差异，所有侧深施肥处理稻米蛋白质含量均比常规施肥处理有所降低但差异不显著。此外，在该试验条件下侧深施肥减氮25%处理下的稻米品质综合评分最高，实际产量也最高。由此可以说明采用侧深施肥技术减少一定施氮总量不仅不会引起产量下降，还能使稻米品质有所提升。

2.3 对水稻生长发育的影响

多数研究表明，侧深施肥技术能加快水稻的生育进程，缩短水稻生育期，为水稻增产增收奠定了基础。杨光鹏等[18]研究发现，在施氮量一致的条件下，侧深施肥技术比常规施肥技术提前3 d 返青，提前4 d 进入分蘖期。任重金等[19]通过试验得出，侧深施肥减氮10%的处理与常规施肥处理相比，分蘖期提前5 d，孕穗期提前5 d，拔节期提前4 d，成熟期提前4 d。此外，章飞杰等[20]研究也表明，侧深施肥技术在不同肥料、施氮量不变或减少的情况下，相比常规施肥技术水稻生育期均有所缩短，总生育期提前1～3 d。

侧深施肥技术不仅能缩短水稻的生育期，也能促进水稻生长发育，有效改善水稻生长发育性状指标。杨成林等[21]研究表明，在施氮总量相同的情况下，侧深施基肥、侧深施蘖肥、侧深基蘖同施及侧深一次性施肥这4 种处理开始分蘖时间比常规施肥早，分蘖速度比常规施肥快，分蘖时间相对较长，单株分蘖数较常规施肥均显著增加，此外各侧深施肥处理的分蘖成穗率均极显著高于常规施肥处理。怀宝东等[22]通过研究发现，侧深施肥减氮15%的处理与常规施肥处理相比植株主茎数、分蘖数、株高和地上地下部干物质量指标均表现更优，水稻在不同生育期干物质积累量均更高，分蘖期、幼穗分化期和抽穗期干物质积累量平均比常规施肥处理高14.7%、12.4%和12.0%。罗翔等[23]在江西奉新进行的试验表明，不同季别，侧深施肥减氮20%处理下水稻的分蘖数、叶片SPAD 值和产量均显著高于常规施肥处理和侧深施肥减氮30%处理。

2.4 对氮素利用率的影响

多数研究表明，机插侧深施肥相比常规施肥更有利水稻对氮素的吸收，能有效提高氮肥利用率。荀贤玉等[24]研究发现，在同一施氮量下，侧深施肥处理区的氮肥利用率比常规施肥处理区提高了8.08%。朱从桦等[25]研究认为，总施氮量相同时机插侧深施肥相比传统撒施氮肥能显著提高水稻氮素吸收量，提高灌浆结实期茎叶氮素表观转移量，同步提高氮肥利用效率。赵立军等[26]报道了在常规施氮量基础上减10%、减20%和减30%侧深施肥处理的氮肥利用率相对常规施肥处理均有所升高，其中减量20%的侧深施肥处理氮肥利用率最高。刘汝亮等[27]研究表明，缓释肥侧深施肥各不同减氮量处理的氮肥偏生产力在39.1～67.8 kg/kg 之间，而常规施肥的氮肥偏生产力只有23.7 kg/kg，各侧深施肥处理的氮肥偏生产力显著高于常规施肥处理。此外，杨成林等[28]研究指出，侧深施肥减量施用处理相比常规施用处理水稻氮素籽粒生产效率、氮素干物质生产效率和氮肥偏生产力均有所提高。

侧深施肥技术不仅能促进水稻对氮素的吸收利用，还能控制氮素流失，减少氮素损失量。段然等[29]研究发现，侧深施肥各处理的年际氮流失量仅为4.66～6.73 kg/hm2，比常规施肥处理降低了3.54%～29.36%。刘汝亮等[30]研究表明，侧深施肥各处理的水稻全生育期氮素径流损失比常规施肥处理降低了37.32%～47.10%，而且淋溶水体的总氮浓度要更低，总氮浓度峰值出现时间有所延迟，降低了氮素淋湿损失的风险。张爱平等[31]通过试验得出，侧深施肥减氮40%处理的氮肥回收率为63.5%，远高于常规施肥处理的36.9%，氮素流失风险有所降低，侧深施肥减氮40%处理的全氮渗漏损失量为14.86 kg/hm2，比常规施肥处理减少了8.57 kg/hm2。

2.5 对温室气体排放的影响

稻田土壤中会排放出大量温室气体N2O，主要与氮肥的施用有关，氮肥用量与稻田土壤的N2O 排放量呈线性正相关关系[32]。由此可见，在水稻生产上，减氮施肥有利于减少N2O 的排放[33]。而机插水稻侧深施肥技术是水稻节肥增效的新兴技术，可以有效减少施氮量使稻田N2O 排放量减少。意大利稻田观察结果显示，施用尿素和硫铵后稻田对CH4的排放主要受施肥方式的影响，与氮肥表施相比，氮肥深施稻田CH4的排放量有所下降[34]。印度的雨养稻田同样也观察到尿素表施对稻田CH4排放无显著影响，而尿素深施可以减少稻田CH4的排放[35]。机插水稻侧深施肥也是肥料深施的一种方式，是将肥料定点、精确、条状集中的施在土壤5 cm 的深度里，理论上也可以减少CH4的排放。

3 存在问题与应对措施

相比常规施肥技术，侧深施肥技术的优点很多[36]，可以减少氮肥施用量、减少对环境的污染、显著提高氮肥利用率，为水稻稳定增产创造有利的条件。但这项技术目前也存在着一些问题[37]，在技术层面，目前市场上没有与大部分小型兼容施肥插秧机成熟配套的侧深施肥专用肥料产品，其次是目前侧深施肥技术大多用于基肥、分蘖肥的施用，后期穗肥还是以表施为主。在人才层面，侧深施肥技术要求施肥精度高、施肥深度适宜，这就需要专业性很强的工作人员操控机器，而目前具有此方面技能的人员相对较少。在应用推广层面，在原本的插秧机上加入一套侧深施肥装置需要额外增加上万元费用，大幅增加机器投资成本，这成为侧深施肥技术应用推广的阻力之一。另外，水稻侧深施肥技术在水稻生产上的认可度依然欠缺，技术宣传和推广力度不足，使得很多地区对侧深施肥技术没有深层次了解，难以在生产上推广应用。

针对水稻侧深施肥存在的问题，可以采取以下措施。一要不断完善侧深施肥相关配套技术，不断调节技术参数，制定适宜当地使用的机插秧侧深施肥技术方案。二要加强人才培训力度，制定相关鼓励政策，向水稻生产中不断输送优秀的技术人员。三要加大政府扶持力度，完善相关补贴措施，引导农机服务组织、种田大户等对农机装备的投入。四要加大宣传推广力度，使水稻侧深技术的农业认可度不断提升。

4 展望

未来水稻侧深施肥技术体系应不断完善和进一步延伸[38]。比如可以利用北斗导航技术辅助驾驶，提高插秧与施肥的精度，可以在原技术基础上加入除草剂的滴施功能，减少除草剂用量，提高利用效率，也可与插秧覆膜一体化技术同步进行，即在插秧的同时既施肥又覆盖可降解膜，抑制杂草生长。