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水稻超高产栽培肥水定位促控技术

2020-07-30孙健陆凯文秦叶波

中国稻米 2020年4期
关键词:分蘖叶片定位

孙健 陆凯文 秦叶波

(1 浙江省宁波市海曙区农业技术管理服务站,浙江 宁波315000;2 浙江省农业技术推广中心,杭州310020;

*通讯作者:qyb.leaf@163.com)

水稻是我国最主要的粮食作物之一,约占粮食作物播种面积的1/3,稻谷总产量占粮食总产量的40%以上,全国约有60%的人口以稻米为主食,水稻稳产高产关系着我国的粮食安全[1]。笔者所在团队从2007 年开始在宁波地区启动水稻超高产栽培的研究与实践,之后几年,该地区的水稻高产成绩屡有突破。2008 年单季晚稻高产攻关田产量达836.69 kg/667 m2,首破浙江农业之最纪录。2009—2013 年又先后多次打破浙江农业之最纪录。尤其是2012 年,经农业农村部组织专家验收,百亩方平均产量达到963.65 kg/667 m2,刷新了当时全国最高纪录,其中高产攻关田产量1 013.14 kg/667 m2,首次突破了浙江省晚稻单产1 000 kg/667 m2的大关。2013—2018 年,丰产方的产量始终保持在900 kg/667 m2左右。在多年水稻栽培技术的探索和实践中,笔者所在团队创新集成了具有一定理论支撑的栽培技术体系,即水稻超高产栽培肥水定位促控技术。

1 肥水定位促控技术的涵义

水稻从种子发芽、成苗、分蘖到长茎、长穗到灌浆结实的整个一生,有许多自身生长、发育、组织分化等内在规律,而每一生育进程的演变,都是在水分、光照、温度、养分等条件的共同作用下发生。水稻生产的主要目的是希望通过栽培技术的调节,使水稻能按目标要求生长发育,获得更高的经济产量。

水稻从前一阶段的生长发育进入后一阶段的生长发育,都会有相应的形质转换。这一转换,虽是水稻内在的发展规律,但需要人为加以调节和控制。作为水稻超高产栽培肥水定位促控技术的核心理念,就是要求对水稻一生的总体目标有定位,继而对水稻每一阶段的目标进行定位。各生育阶段目标定位的依据是两大指标体系,即生理指标和形态指标,然后根据各阶段的两大指标体系,进行目标管理,最后达到总体的目标要求。

2 总体目标定位

2.1 经济性状定位

根据宁波地区水稻生产实际情况,目前应用的水稻品种中,甬优系列籼粳杂交的部分组合具备超高产潜力,其中甬优12 最具代表性[2]。现以甬优12 为例进行总体目标定位:有效穗数13~14 万/667 m2;每穗总粒数380 粒;结实率85%以上;每穗实粒数320 粒;千粒重22.5 g;产量900 kg/667 m2。

2.2 生产过程定位

把小麦作为前作茬口,可以提高粮食复种指数。在宁波地区主栽的扬麦20 等小麦品种一般在5 月下旬陆续成熟,水稻在5 月10 日播种,5 月底至6 月初移栽是适宜的。按此要求基本能确保在9 月6 日前后齐穗,为灌浆期获得更多的温光资源争取主动。计划栽种茬口:小麦茬单季晚稻;播种期在5 月10 日前后;移栽期在5 月底至6 月初;齐穗期在9 月6 日前后;收获期在11 月20 日前后。

2.3 苗蘖生长定位

以甬优12 为例,苗蘖生长定位为丛数:8 300 丛/667 m2(30 cm×26.7 cm);基本苗2 万/667 m2(主茎苗);落田苗5 万/667 m2;高峰苗25 万/667 m2;成穗率55%;主茎穗、分蘖穗比例为1∶65。

3 全生育期肥水控制定位

3.1 用肥定位

以土定产,以产定氮,以氮定磷钾,配施有机肥和其他中微量元素,这是施肥技术上需要把握的一个程序。根据土壤地力水平,在确定目标产量后,可以分步确定氮、磷、钾及其他肥料用量。

表1 甬优12 施氮量与产量调查 (kg/667 m2)

表2 不同品种(组合)氮、磷、钾吸收量

3.1.1 以产定氮

氮肥施用量多少合适,理论上有一计算公式[3],即:氮肥施用量=(目标产量需氮量-土壤供氮量)/氮肥当季利用率。此公式为差值计算法。在实际应用中,3 项技术参数都很难确定,即使有试验数据作支撑,也难显示其真实性。因此,用差值法计算的氮肥施用量似乎没有实际意义,氮肥施用量还是应从实际调查和生产经验的综合分析中确定。

2010—2012 年,对鄞州10 个种植甬优12 的农户连续3 年进行实割验收,并调查其氮肥施用量,可分析出氮肥施用量与产量的关系(表1)。根据数据分析,每百kg 产量的施氮量:单产800 kg/667 m2以下时为2.27 kg;800~900 kg/667 m2时为2.47 kg;900 kg/667 m2以上时为2.88 kg。但从调查中发现,农户的氮肥施用量普遍偏高。经综合分析,提出如下参考施氮量:

目标产量700 kg/667 m2时,每百kg 产量施氮量为2.0 kg;目标产量800 kg/667 m2时,每百kg 产量施氮量为2.2 kg;目标产量900 kg/667 m2时,每百kg 产量施氮量为2.5 kg;目标产量900 kg/667 m2以上时,每百kg产量施氮量为2.8 kg。

3.1.2 以氮定磷钾

生产实际告诉我们,氮、磷、钾的合理配施对水稻的养分吸收有相互促进的作用,增产作用明显。试验表明,各品种每百kg 产量对氮、磷、钾的吸收量有所不同,氮、磷、钾的吸收比例也有所差异(表2)。表2 说明,假定在谷草比均为1∶1 的情况下,对氮、磷、钾的相对吸收量甬优12>甬优8 号>宁81。对甬优12 而言,吸收磷、钾的比例更高。考虑到肥料的利用率和土壤次生矿物的供肥力,在甬优12 超高产栽培中,N:P2O5:K2O 以1∶0.5∶1.5 为宜。

3.1.3 合理配施有机肥和其他肥料

施用有机肥不仅只是提供养分,更多的可能是为了改善土壤生长环境,促进土壤有益生物繁衍和活动,更有利于作物健康生长。在有条件的情况下,应该重视有机肥的施用。在水稻高产和超高产栽培中,还应适当施用硅肥及钙、镁、硫、锌、硼等中微量元素。

3.2 水的促控定位

水稻是喜水作物,但也怕水[4]。所谓喜水,是因为水稻起源于沼泽地带,细胞原生质里的液泡小、机械组织发达,水分在细胞和组织内运行慢,不如一般旱地作物耐旱。在一般情况下,建立水层对于保持水稻体内水分平衡是必需的。所谓怕水,是因为水稻根系的生长需要有一定的氧气,水多气就少,长时间淹水会造成土壤缺氧,对根系生长不利。

对于甬优12 超高产栽培,对水的促控定位总体要求是“三促一控”:“三促”是有效分蘖盛期促、孕穗期促、抽穗扬花期促;“一控”是壮秆前期控。

有效分蘖盛期、孕穗期是水稻一生中对水分胁迫反映最敏感的两个时期,必须建立水层。抽穗扬花期的水分胁迫会导致抽穗速度慢,穗颈短,甚至加重包颈现象,也应建立水层。到大田苗数接近目标穗数时,个体成长已进入旺长状态,群体的矛盾将凸显。为了协调个体与群体的矛盾,必须采取控的措施:排水搁田,控制无效分蘖,强行把水稻生长从以氮代谢为主转入以碳代谢为主,实现形质转换,促使水稻从分蘖期进入壮秆期,并促进根系生长。

在“三促一控”的基础上,其他时期可根据水稻生长情况、气候情况和农事操作要求采取浅湿交替的灌溉办法。

4 各生育阶段的目标定位

4.1 秧苗期

生理指标:叶片含氮量达到3.5%;形态指标:30%秧苗3 叶期在不完全叶节上产生分蘖。在不完全叶节上的分蘖,尽管不大可能成活,但它的意义在于分蘖进程的启动。有了3 叶期的部分分蘖,才能有4 叶期分蘖的全面启动,为促早发争大穗提供基础。

4.2 有效分蘖期

生理指标:叶片含氮量≥3.5%;形态指标:叶龄9叶期,茎蘖数达到14 万/667 m2左右。除两大指标外,还需要有辅助的形态、生理特征。一是从叶色上看,顶4 叶浓于顶3 叶(顶4>顶3);二是叶、蘖同伸关系吻合,分蘖缺位率低;三是高龄叶与低位叶长度差值平均达25%左右;单从茎蘖生长性状初呈喇叭形。

4.3 壮秆期

生理指标:叶片含氮量≤2.5%;形态指标:田间最高苗在目标穗数的1.8 倍以内。壮秆期是营养生长阶段很特殊的一个时期,它有两个明显的特点:第一,通过搁田使植株生长中心下移到中下部,即从原来的长叶、长蘖为中心转变为以长茎、长根为中心;第二,植株的整个代谢从以氮代谢为主转化为以碳代谢为主,从群体量的扩展转化为质的提高。

鉴于以上两个特点,尚有三个辅助的形态特征需要调控:一是叶色普遍明显退淡,顶4 叶的叶色淡于顶3 叶(顶4<顶3);二是在搁田期将结束前,顶1 叶与顶2 叶生长整齐度提高,叶片挺直,茎秆坚韧;三是田间白根增多,且向下深扎。

4.4 幼穗分化期

生理指标:叶片含氮量保持3.0%左右;形态指标:每667 m2有效颖花数达到5 000 万个。除两大指标外,尚有四个辅助的形态、生理特征需要调控:一是从叶色上看,顶4 叶=顶3 叶(叶色相同);二是叶龄余数为0时(剑叶与倒2 叶叶枕持平)的孕穗期封行;三是最大叶面积指标保持在9 左右;四是封行后主茎有与地上伸长节相一致的6~7 张绿叶数。五是无明显病虫害。

4.5 灌浆结实期

生理指标:叶片含氮量3.0%左右(齐穗后1 个月);形态指标:结实率85%以上。此阶段的乳熟期叶色要求顶4 叶=顶3 叶,并有5~6 张绿叶数;至蜡熟期叶色逐渐褪淡;黄熟期仍有3 张功能叶,茎秆坚韧,用手拨茎秆至30°角后能自行复原,叶色淡黄,无贪青现象,无明显病虫害,无倒伏。

5 全生育期肥水运筹

900 kg/667 m2以上的目标产量,化学氮肥的施用量控制在25 kg/667 m2左右,按照N:P2O5:K2O 为1∶0.5∶1~1.5 要求,需磷肥(P2O5)13 kg/667 m2、钾肥(K2O)30 kg/667 m2左右。

5.1 氮肥施用

对生育期较长的甬优12 而言,因遵循前肥后移的原则,基蘖肥与穗粒肥之比以6∶4 为宜。全生育期施肥大致掌握在7 次,分别为全层基肥、耙面肥、分蘖肥1、分蘖肥2、促花肥、保花肥、粒肥。但施肥次数多,势必增加人工成本,因此目前当地农民多采取“一基双追”的方法,那么基蘖肥与穗粒肥的比例应调整为7∶3。

各地各农户之间施肥方法不尽相同,但必须掌握几个要点:第一,在秧苗期和有效分蘖期,主攻目标是早分蘖、多分蘖,而氮元素对分蘖的作用最明显,不能因氮素不足而影响分蘖;第二,搁田控苗后的壮秆期,土壤供氮水平应明显下降;第三,在穗分化及灌浆前中期,需合理维持氮素水平,尤其是要防止氮肥过量。

5.2 磷、钾肥的施用

传统的过磷酸钙等肥料可一次性作基肥施用,现在复合肥施用逐渐增多,所以在确保秧苗期不缺磷和不增加施肥次数基础上,无论作基肥、分蘖肥或促花肥均可,但90%的磷肥应该在幼穗分化前施下,以满足穗分化对磷的需求。钾肥作用重点在中后期,可作分蘖肥和穗肥施,不宜作基肥。

5.3 水的管理

在水的管理上,大体可分为深水、浅水、湿润、干燥4 个层级,简言为深、浅、湿、干。

有效分蘖期对水的胁迫最敏感。而此期需要叶、蘖生长充分,为大穗和多穗打基础。因此,在水的管理上应以浅水灌溉为主。为便于搁田控苗,土壤需要预先沉实1~2 次,但土壤含水量不能低于最大持水量的85%。

在壮秆期,为达到控蘖、促根、壮秆的作用,必须排水搁田。进入壮秆后期,高峰苗回落,则可实行湿润管理。

在幼穗分化期,水的管理总体以促为主,实行浅、湿交替管理。

在灌浆结实期,为有利灌浆,需要建立浅水层,但考虑根系生长对氧气的需要,也应该经常露田。在管理上,前期宜浅湿交替,后期宜干湿交替。

以上是对水稻生理需水而言的,在实际生产中,还应考虑水的生态作用。遇高温可以水调温;遇相对湿度过低时,可以水调理;在田间杂草尚未得到有效控制时,可以水压草。

6 各期的目标管理

6.1 秧苗期的目标管理

培育壮秧是夺取水稻高产的基础。壮秧的标准是多方面的,但最关键的一点是看分蘖。为造就更多的低节位的发蘖,因而把3 叶期能见到不完全叶节上的分蘖作为形态指标,并进行目标管理。要在3 叶期见到约30%的分蘖,需要满足四方面的条件:

一是足够的空间。相对空间的大小与播种量有关,也与秧龄有关。衡量标准:移栽时,叶面积指数<3.5,秧板表面30%面积能直接受光。二是足够的光照。光照对分蘖影响很大,但影响分蘖的光照不仅只是人类能感觉到的可见光,而是太阳全波段的辐射光。为使秧苗及早感受太阳全波段辐射,应该在种芽立针呈绿时就要揭去覆盖物。三是足够的营养。秧苗的健壮生长需要各养分平衡促进,但此期氮肥对根、叶、蘖的生长的作用尤为突发,因此把叶片含氮量≥3.5%作为生理指标。四是足够的氧气。对苗床土壤而言,还需关注其通气性。这可以在秧田的制作、水的管理上加以调节。

以水育秧为例,技术的把握上可归纳为以下几点:一是合理调节秧龄与播种期的关系。播种量的多少与秧龄长短呈负相关。播种量与秧龄的关系大体可采用以下等式,m=K×(1/t)。m 为播种量(kg/667 m2),t 为秧龄(d),K 为常数(甬优12 取200 较适宜)。例:品种甬优12,播种期5 月15 日,移栽期(手插)6 月4 日,则适宜的播种量m=K×(1/t)。把常数K=200,秧龄t=20(d)代入式中,m=200×(1/20),计算出的适宜播种量m 为10 kg。二是在80%秧苗立茎见绿时,揭去遮阳网等覆盖物,接受全日照。三是在施足基肥,并在2 叶1 心期施好“断奶肥”的前提下,揭去遮阳网后用0.5%尿素水溶液进行根外喷雾,并在1 叶1 心期用0.5 尿素、0.3%磷酸二氢钾水溶液再次进行根外喷雾。

其他管理按照常规办法。

6.2 分蘖期的目标管理

分蘖期是穗数决定时期,也是奠定大穗的基础时期。在分蘖期,作为超高产栽培需要体现多方面的形态特征,其中最关键的是看分蘖动态。因此,在每667 m2保持2 万左右主茎苗基础上,到9 叶期(约栽后18~20 d)大田苗数达到目标穗数(13~14 万)作为本期需要实现的形态指标。根据凌启鸿介绍,在叶片含氮量≥3.5%时分蘖才能旺盛,因此,把叶片含氮量≥3.5%作为相应的生理指标[5]。

为了实现本期目标定位,在技术上需抓住以下两个要点:

一是把好施肥技术关。根据全生育期肥料运筹,基蘖肥与穗粒肥比例,氮为7∶3、磷为6∶4、钾为4∶6。基肥分全层肥和面肥两种施用方式。全层肥每667 m2施氮7.5 kg,磷、钾各5.0 kg,商品有机肥500.0 kg,如可能加施硅肥5.0 kg。面肥每667 m2施氮2.5 kg。较为理想的面肥品种为氯化铵。分蘖肥可一次性施用,时间在栽后7~8 d,每667 m2施氯化铵15.0~20.0 kg、氯化钾12.5 kg(为了结合除草施肥的自行调节)。

二是把好水的管理关。在水稻一生中,分蘖期对水的反应最敏感,缺水会造成分蘖迟缓,茎叶生长不充分,维管束形成少,最终影响产量。秧苗刚插种后,需建立3 cm 的水层,以利发根还苗。待新根、新叶长出后,可保持浅水层,这样有利分蘖。中间可结合其他农事操作排水露面2~3 d,等土壤沉实后即行复水。

6.3 壮秆期的目标管理

从排水搁田后到穗分化前为壮秆期,时间近1 个月,其间要经历拔节期。此期在水稻全生育中,起到承上启下的作用,先把氮代谢为主逐渐转为碳代谢为主,再将营养生长阶段转入营养生长和生殖生长并进期。

壮秆期的管理目标是控制最高苗数,因此把最高苗数控制在目标穗数的1.8 倍(25 万/667 m2)以内作为本期的形态指标。在管理技术上,壮秆前期以控为主,而且要控得住;壮秆后期宜促控结合。

一要排水搁田。排水搁田是目前控制分蘖的常用技术。要使分蘖能得到有效控制,并使生长重心从叶、蘖下移到茎、鞘、根,需掌握合理的搁田程度。作为甬优12 超高产栽培,前期的长势必定比较旺盛,因此搁田程度宜重不宜轻。搁田程度必须达到土壤结构全面收缩,即田边开大裂,田中间开细裂,且要维持一定时间,待苗数明显回落,叶色普遍变淡,叶片普遍挺笃时方可灌“跑马水”,且维持湿润管理。

二要早施促花肥。5 月15 日播种的甬优12,幼穗分化始期一般在7 月23—25 日之间,促花肥也大致在该时期施用。但为了促根,应提前到7 月10—15 日施用。该时基部第一伸长节间即将定型,也是水稻最后一批根系生发之时,这批根系发生最晚,衰老也最晚,对灌浆后期维持根系活力的作用也最大,如在该时及早施用促花肥,既能起到促花作用,又能起到促根作用,并且还能促使部分摇摆分蘖向有效分蘖转化。促花肥要适当重施,且要氮、磷、钾配合,一般可掌握每667 m2施纯N 5 kg、P2O53 kg、K2O 9 kg。

施肥要结合灌水,在水分落干后再灌浅水,实行水的浅湿管理,以增加光合同化量。

6.4 幼穗分化期的目标管理

本期管理的主要目的是提高有效颖花数,因此,把确保5 000 万/667 m2有效颖花量作为本期的形态指标,而相应的生理指标为叶片含氮量保持在3%左右。从长势长相上要达到三个要求:

一是叶色变化要求。叶片生长避免过旺,顶4 叶与顶3 叶色泽接近(顶4=顶3),孕穗期稍转绿,破口时略转黄。二是叶片要求。后3 张叶片长度适中,稍偏长,叶片顺序为倒3>倒2>剑叶。后3 张叶片总长度保持在140 cm 左右(主茎苗),叶面积指数保持在6 左右。三是封行时间要求。近破口时封行,最大叶面积指数9 左右。

本期技术管理要点:

一是科学水浆管理。幼穗分化开始后,田间要保持湿润状态,实行浅(水)、湿(润)交替的管理措施。进入花粉母细胞减数分裂期,为了减少水的胁迫,田间应建立浅水层,维持7 d。后排水露田,待破口抽穗时,再灌水建立浅水层。

二是要巧施保花肥。在雌雄蕊分化到减数分裂期,是容易导致颖花退化的时期。为减少退化率,既要有一定的氮素,又要有足够的糖分。因此,保花肥的施用需建立在原来生长比较稳健的基础上,同时也要考虑叶色破口黄的要求。如叶片偏嫩、长势较旺可不施保花肥。保花肥的施用时间宜在雌雄蕊形成前,即抽穗前20 d 左右。施用量不宜多,每667 m2纯氮2.0 kg 即可,钾肥最好5.0 kg(K2O)以上,氯化钾与硫酸钾各一半(硫元素能减少包颈现象)。

三要加强病虫害防治。二化螟、稻飞虱、纹枯病、稻曲病等都会在本期危害和侵染,能否抓好防治工作对产量影响很大。

6.5 灌浆结实期的目标管理

灌浆结实期是光合产物积累最多的时期。甬优12有效颖花量大,但结实率相对偏低,因此将结实率确保在85%以上作为本期的形态指标。管理的总体要求是:根系活力强,茎秆坚韧、清秀,叶片色泽适中,转色顺畅,病虫害得到有效控制。灌浆前中期叶片含氮量从3.0%逐渐降到2.5%,单茎绿叶数乳熟期为5~6 张,黄熟期尚有3 张功能叶。

技术管理要点:

一要活水灌溉。乳熟期实行浅湿管理,可先灌水保持浅水层,待自然落干后再灌水,不使土壤过干而影响光合速率。黄熟期后仍要保持土壤湿润,严防发白。

二要巧施粒肥。甬优12 的灌浆期长达80 d 左右,要使叶片维持正常的光合功能,需要保持一定的氮数水平。磷钾肥的施用能促进光合产物的转化和流动,尤其是钾元素,对提高籽粒饱满度作用明显。粒肥中氮肥的施用要谨慎,可施可不施的尽量不施。磷钾肥用量分别以每667 m21.5 kg 和3.0 kg 为宜,施用时间在9 月底。

三要抓好病虫害防治工作,尤其要重视褐飞虱的发生动态,切勿失除。

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