遼河平原稻區(qū)化肥農(nóng)藥綠色替代減施技術(shù)模式

隋世江金丹丹牛世偉王 娜徐嘉翼董 海褚 晉宮 亮

(1.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境資源研究所,遼寧 沈陽(yáng) 110161; 2.遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所,遼寧 沈陽(yáng) 110161)

水稻是遼寧省第二大糧食作物,據(jù)2019年統(tǒng)計(jì)年鑒數(shù)據(jù)顯示,遼寧省水稻種植面積為48.8萬(wàn)hm2,水稻產(chǎn)量為418萬(wàn) t。其中,遼河平原是遼寧省水稻主產(chǎn)區(qū),播種面積與總產(chǎn)量均占全省70%以上。隨著品種改良和高產(chǎn)栽培技術(shù)的應(yīng)用,遼寧省水稻總產(chǎn)不斷提高,但也存在著過(guò)量施肥、施肥方式不合理、灌排水粗放、農(nóng)藥濫用等問(wèn)題。據(jù)統(tǒng)計(jì),近年遼寧省化肥投入量高達(dá)400萬(wàn)t以上,而水稻當(dāng)季肥料利用率僅為30%左右[1]。大量的水肥消耗極易引起稻田氮、磷等養(yǎng)分流失,不僅影響水稻生長(zhǎng)、降低經(jīng)濟(jì)效益,還會(huì)加劇溫室氣體排放、地表水體富營(yíng)養(yǎng)化及地下水硝酸鹽污染等環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)[2～5]。除了過(guò)量施肥,偏施、重施單一化肥及不施有機(jī)肥等農(nóng)事操作在實(shí)際生產(chǎn)中普遍存在,這些不合理的施肥方式易引起土壤板結(jié)、破壞耕層結(jié)構(gòu),致使土壤保水保肥能力下降[6],不利于水稻生長(zhǎng)及產(chǎn)量提升,同時(shí)易造成土壤養(yǎng)分流失。此外,目前水稻病蟲(chóng)害防治主要依靠化學(xué)防治,農(nóng)藥過(guò)量施用不僅影響稻米品質(zhì),而且對(duì)人體和環(huán)境也存在安全風(fēng)險(xiǎn)[7]。因此,為實(shí)現(xiàn)水稻綠色種植生產(chǎn)及稻米質(zhì)量安全,急需研究構(gòu)建水稻化肥農(nóng)藥綠色替代減施技術(shù)模式,這對(duì)水稻生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展、稻田生態(tài)環(huán)境及稻米食品安全具有重要意義。

以往有關(guān)稻田化肥農(nóng)藥減施技術(shù)多為試驗(yàn)研究[8～10],技術(shù)種類較為單一,且缺乏以綠色生產(chǎn)為目標(biāo)的化肥農(nóng)藥替代減施技術(shù)綜合模式。自2018年以來(lái),在遼寧省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物營(yíng)養(yǎng)與環(huán)境資源研究所承擔(dān)的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“遼河平原稻區(qū)化肥農(nóng)藥減量增效技術(shù)集成研究與示范”的支持下,進(jìn)行了關(guān)鍵技術(shù)篩選、集成與示范,結(jié)合遼河平原稻區(qū)生產(chǎn)實(shí)際,構(gòu)建了化肥農(nóng)藥綠色替代減施技術(shù)模式,以期為遼河平原稻區(qū)水稻綠色種植及可持續(xù)生產(chǎn)提供技術(shù)支撐。

1 化肥綠色替代減施技術(shù)

化肥綠色替代減施技術(shù)是實(shí)現(xiàn)化肥使用零增長(zhǎng)和作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要途徑。該技術(shù)主要利用水稻秸稈及有機(jī)肥富含養(yǎng)分的特點(diǎn),將其肥料化可替代部分化肥投入,實(shí)現(xiàn)化肥減施。同時(shí),有機(jī)物料能夠改善耕層土壤結(jié)構(gòu),培肥地力,有助于作物穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)。

1.1 水稻秸稈還田替代化學(xué)鉀肥

1.1.1 替代比例

遼河平原稻區(qū)水稻秸稈產(chǎn)量按照8 000～10 000 kg/hm2估算,秸稈實(shí)測(cè) K2O含量1.64%,當(dāng)季還田量按60%計(jì)算[11],養(yǎng)分釋放量按照秸稈還田的75%計(jì)算[12],秸稈還田可補(bǔ)充土壤 K2O 59.04～73.80 kg/hm2,可替代約30%～50%鉀肥。

1.1.2 收割作業(yè)

采用全喂入收割機(jī)進(jìn)行收割作業(yè),秸稈粉碎長(zhǎng)度及留茬高度均不大于15 cm,粉碎長(zhǎng)度合格率不低于90%,不得漏切;秸稈粉碎后,將其均勻拋散,不得有稻草堆積。

1.1.3 翻耕作業(yè)

結(jié)合生產(chǎn)計(jì)劃,根據(jù)土壤適耕性確定耕作時(shí)間,以土壤相對(duì)持水量達(dá)到75%左右為宜,耕深不低于20 cm,秸稈掩埋率不低于80%。如過(guò)春耕,應(yīng)在水稻插秧前30 d內(nèi)完成翻耕作業(yè)。

1.1.4 耙地作業(yè)

上水泡田,水面高出耕層3～5 cm,浸泡 3～5 d,用攪漿平地機(jī)進(jìn)行耙地作業(yè)。耙后保證田面平整(田面高低相差不超過(guò)20 mm),確保秸稈不外露,待泥漿沉淀3～5 d后,達(dá)到待插秧狀態(tài)。

1.1.5 促腐降害

自秸稈還田作業(yè)起,連續(xù)3年增施基肥N 20 kg/hm2,同時(shí)施用秸稈腐熟劑,促進(jìn)秸稈腐熟分解。秧苗返青后采用濕潤(rùn)灌溉法,分蘗終止期適當(dāng)曬田(鹽堿型水稻土除外),促進(jìn)土壤氣體流通交換,降低秸稈分解危害。

1.2 有機(jī)肥等氮替代化學(xué)氮肥

1.2.1 確定推薦施氮量

根據(jù)測(cè)土配方施肥方法,結(jié)合目標(biāo)產(chǎn)量,基于遼河平原稻區(qū)水稻氮肥閾值試驗(yàn)結(jié)果[13],確定當(dāng)水稻目標(biāo)產(chǎn)量區(qū)間為9 500～11 000 kg/hm2時(shí),推薦施氮量為210～245 kg/hm2。

由于地區(qū)間存在空間異質(zhì)性,建議應(yīng)用“養(yǎng)分專家(Nutrient Expert)”推薦施肥系統(tǒng)確定更為精準(zhǔn)的推薦施肥量。農(nóng)田養(yǎng)分專家系統(tǒng),是一種基于作物產(chǎn)量反應(yīng)和農(nóng)學(xué)效率的推薦施肥方法,該方法以多年多點(diǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ),在測(cè)土條件不充分時(shí),仍可根據(jù)農(nóng)田調(diào)查快速生成個(gè)性化的施肥方案,實(shí)現(xiàn)節(jié)肥增效。關(guān)注“養(yǎng)分專家”微信公眾號(hào)即可免費(fèi)使用。

1.2.2 確定有機(jī)替代量

通常畜禽糞便有機(jī)肥可替代10%～30%的化學(xué)氮肥,也可以根據(jù)生產(chǎn)需求增減替代比例,有機(jī)肥一般作基肥施用。分析測(cè)定有機(jī)肥氮養(yǎng)分含量,結(jié)合2.2.1確定的推薦施氮量,計(jì)算有機(jī)肥替代施用量,參考公式如下:

式中,RFN為推薦施氮量,kg/hm2;CFN為化學(xué)氮肥施用量,kg/hm2;OFN為有機(jī)肥施用量(或有機(jī)肥替代量),kg/hm2;CN為有機(jī)肥氮養(yǎng)分含量,%。

1.3 高效肥水管理

1.3.1 施肥管理

將全部有機(jī)肥、化學(xué)氮肥、磷肥及50%鉀肥用作基肥,均勻撒施地表,旋耕12～15 cm,而后泡田耙地;剩余50%鉀肥于水稻拔節(jié)期追施。若選用畜禽糞便等農(nóng)家肥作為有機(jī)肥,應(yīng)確保其完全發(fā)酵后施用,避免滋生病菌蟲(chóng)害。

1.3.2 水分管理

水稻返青至分蘗末期水分管理為,淺水層(2～3

cm)—自然落干3 d—淺水層(2～3

cm)—自然落干3

d,循環(huán)往復(fù);在水稻分蘗末期(一般為6月25日～7月1日)進(jìn)行曬田。若在鹽堿地,則不落干不曬田。

1.3.3 快速營(yíng)養(yǎng)診斷

在水稻分蘗期、拔節(jié)期、抽穗期等養(yǎng)分關(guān)鍵需求時(shí)期,使用SPAD-502葉綠素儀測(cè)定葉片SPAD值,并依此進(jìn)行氮素營(yíng)養(yǎng)診斷,一般認(rèn)為水稻拔節(jié)至抽穗期SPAD值低于35～40時(shí),應(yīng)考慮補(bǔ)施氮肥。結(jié)合病蟲(chóng)害防治,酌情進(jìn)行無(wú)人機(jī)噴施葉面氮肥。

2 病蟲(chóng)草害綠色生態(tài)防控技術(shù)

病蟲(chóng)草綠色生態(tài)防控技術(shù)優(yōu)先運(yùn)用生物防治、理化誘控和生態(tài)調(diào)控等手段防治稻田病蟲(chóng)草害。

2.1 稻瘟病生物農(nóng)藥防治

選用沈陽(yáng)同祥農(nóng)化有限公司自主研發(fā)的0.2%苯丙烯菌酮微乳劑(植物源農(nóng)藥)作為化學(xué)農(nóng)藥替代產(chǎn)品,對(duì)水稻主要病害稻瘟病進(jìn)行防治。該藥劑由豆科植物補(bǔ)骨脂(Psoralea corylifoliaLinn)種子為原材料制備,對(duì)植物及哺乳動(dòng)物安全性高。施藥時(shí)期為水稻破口前1次,齊穗期(破口期30 d后)1次,施用量為750 ml/hm2。

2.2 二化螟生物防控

采用生物防治技術(shù)基于二化螟性信息素,使用二化螟誘捕器替代化學(xué)農(nóng)藥防治技術(shù),進(jìn)而從根本上實(shí)現(xiàn)化學(xué)農(nóng)藥減施。誘捕器田間設(shè)置:以每hm2放置誘捕器15個(gè)為宜,每個(gè)誘捕器放1枚誘芯,相隔 25～30 m呈直線形放置,每個(gè)誘捕器距離田邊5 m,誘芯放置高度1.2 m。誘芯30 d更換1次。

2.3 稻蟹種養(yǎng)生態(tài)防控

稻蟹種養(yǎng)是將水稻種植與河蟹養(yǎng)殖組合在一起,稻田為河蟹提供棲息空間及蟲(chóng)、草等餌料,河蟹通過(guò)擾動(dòng)捕食等活動(dòng)起到捕蟲(chóng)、除草、中耕等作用,控制水生雜草、稻飛虱、稻水象甲、螟蟲(chóng)等病蟲(chóng)草害發(fā)生[14]。一般在 6月 5日左右將河蟹(扣蟹)放養(yǎng)至稻田中,放養(yǎng)密度為8 000～11000只/hm2,扣蟹規(guī)格為100～200只/kg。河蟹放養(yǎng)后稻田水位控制在8～10 cm,高溫期水位15～20cm,水稻分蘗末期不可落干曬田。根據(jù)河蟹不同生長(zhǎng)階段,每天定時(shí)投喂河蟹專用飼料。為避免河蟹逃逸,在田埂上設(shè)置高40～50 cm的棚膜防逃圍欄。