宿遷市雜交秈稻“炸殼”現(xiàn)象研究

李薩利 單紅寶

（江蘇省宿城現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)園區(qū)管理委員會，宿遷 223800）

水稻“炸殼”指的是水稻穎殼開裂不閉穎、畸形，結(jié)實率下降，部分穎花退化甚至在枝梗上表現(xiàn)缺位的情況。目前，水稻“炸殼”在江蘇省宿遷市部分雜交秈稻種植區(qū)時有發(fā)生，而當(dāng)?shù)厝罕娡幻魉?。鑒于此，筆者對宿遷市雜交秈稻“炸殼”現(xiàn)象進行了研究，以期有效避免此現(xiàn)象的發(fā)生，進而提高當(dāng)?shù)厮旧a(chǎn)水平。

1 發(fā)生情況

1.1 發(fā)生歷史及規(guī)律

20世紀(jì)70年代，宿遷市在推廣雜交水稻后就有水稻“炸殼”現(xiàn)象出現(xiàn)，表現(xiàn)為局部零星發(fā)生，且時有時無、時多時少、時輕時重，有時連續(xù)多年發(fā)生，有時隔年或隔數(shù)年發(fā)生1次，但該現(xiàn)象在宿遷市一直未斷絕，且近幾年來有加重發(fā)生的趨勢。同時，歷史上曾出現(xiàn)過水稻“炸殼”現(xiàn)象的田塊，再次出現(xiàn)的概率高，而未發(fā)生過水稻“炸殼”現(xiàn)象的田塊，出現(xiàn)的概率低。

1.2 發(fā)生情況統(tǒng)計

1.2.1 水稻品種

水稻“炸殼”現(xiàn)象在不同水稻類型品種間的表現(xiàn)有所差異。例如，出現(xiàn)“炸殼”的皆為雜交秈稻，宿遷市尚未發(fā)現(xiàn)粳稻有“炸殼”現(xiàn)象發(fā)生；而且，不同雜交秈稻品種間的表現(xiàn)也有所差異，據(jù)統(tǒng)計，2020年宿遷市多個雜交秈稻品種發(fā)生“炸殼”現(xiàn)象，尤以“徽兩優(yōu)898”的“炸殼”現(xiàn)象發(fā)生相對較重。

1.2.2 植株表現(xiàn)

水稻植株在抽穗前未見異常，但在抽穗后開始顯現(xiàn)異常，“炸殼”水稻表現(xiàn)為抽穗遲緩，穗頸節(jié)短，部分穗有包頸，畸形粒、空癟粒多，稻穗直立不沉頭，嚴(yán)重時整穗空癟，與正常水稻形成明顯對比。

1.2.3 田間分布

水稻“炸殼”現(xiàn)象在水稻田間的分布不規(guī)則，或塊狀，或條狀，或點狀，或跳躍式出現(xiàn)，或大或小，或輕或重，或輕重相間，與正常水稻的交會處一般有數(shù)十厘米的過渡中間類型，偶有陡然變化、邊界清晰、區(qū)別明顯的情況出現(xiàn)。同時，水稻“炸殼”現(xiàn)象多發(fā)生于長期積水的稻田和田間低洼處。此外，田埂邊1～2行的水稻一般不會發(fā)生“炸殼”，或表現(xiàn)輕微。

1.2.4 發(fā)生區(qū)域

水稻“炸殼”現(xiàn)象在宿城區(qū)、宿豫區(qū)、沭陽縣、泗陽縣皆有出現(xiàn)，均發(fā)生在土壤較黏的淤土地區(qū)，而在沙土地區(qū)未見發(fā)生。

1.2.5 栽種方式

據(jù)調(diào)查，2020年，宿豫區(qū)關(guān)廟鄉(xiāng)太山村的秧板田移栽水稻生長一切正常，而麥茬田移栽水稻卻嚴(yán)重發(fā)生“炸殼”現(xiàn)象，反差極大。

1.3 危害性

水稻“炸殼”會造成水稻大幅減產(chǎn)，例如，2019年宿遷市湖濱新區(qū)井頭鄉(xiāng)、曉店鄉(xiāng)的水稻“炸殼”現(xiàn)象發(fā)生面積達(dá)數(shù)千畝，平均減產(chǎn)幅度超過60%；2020年宿豫區(qū)東北岡淤土地區(qū)數(shù)個鄉(xiāng)鎮(zhèn)的水稻“炸殼”現(xiàn)象發(fā)生面積超過萬畝，減產(chǎn)幅度約30%。

2 原因分析

水稻“炸殼”現(xiàn)象與一般農(nóng)業(yè)生產(chǎn)事故不同，其沒有預(yù)兆、突然出現(xiàn)、無可挽救。同時，因其發(fā)生難以預(yù)測，再加上基層缺少檢測手段，導(dǎo)致對水稻“炸殼”現(xiàn)象的發(fā)生原因未能甚解，難下定論。因此，鮮有相關(guān)論文對水稻“炸殼”現(xiàn)象做出令人信服的完美詮釋。現(xiàn)筆者將對水稻“炸殼”現(xiàn)象的發(fā)生原因進行分析，以期找出合理解釋。

2.1 已知解釋分析

2.1.1 天氣異常

已知解釋表明，天氣異常會導(dǎo)致水稻“炸殼”，例如，水稻穗分化期遇不良環(huán)境條件（如異常高溫、異常低溫、雨澇等），會出現(xiàn)水稻穎殼畸形、結(jié)實不良等現(xiàn)象；抽穗揚花期遇35 ℃以上高溫會產(chǎn)生熱害，日平均氣溫低于20 ℃或日最低氣溫小于17 ℃，也可造成谷粒畸形和形成空殼。但是，據(jù)筆者分析，天氣異常變化明顯有征兆，同時持續(xù)高溫或低溫?fù)p害水稻，一般表現(xiàn)為同品種、同時期、全田均勻發(fā)生，且籽粒結(jié)實率雖然低，但是畸形粒少，而且高溫時稻穗有時會出現(xiàn)發(fā)育不完全的白化稻粒，這些均與水稻“炸殼”現(xiàn)象的局部、突然、多點、多變、多品種、發(fā)生時間段長等特點不匹配。因此，天氣異常與水稻“炸殼”不能建立直接的因果關(guān)系。

2.1.2 管水失誤

已知解釋表明，管水失誤會導(dǎo)致水稻“炸殼”，例如，土壤先旱后澇、水分供應(yīng)急劇變化時，淹水條件下會造成水稻“炸殼”。但是，據(jù)筆者分析，一般情況下，淹水會直接造成水稻僵苗，該癥狀容易辨認(rèn)，而“炸殼”水稻未見僵苗；同時，從水稻“炸殼”的田間實際發(fā)生情況來看，大多數(shù)水稻“炸殼”現(xiàn)象的發(fā)生與地勢低洼、長期積水、耕地不平確實有很強的關(guān)聯(lián)性，但水稻“炸殼”現(xiàn)象在沙土田塊的類似地區(qū)卻不發(fā)生，這就表明管水失誤極有可能是引起水稻“炸殼”現(xiàn)象的重要因素，但非決定因素。

2.1.3 青立病

已知解釋表明，水稻青立病會導(dǎo)致水稻“炸殼”。水稻青立病屬生理性病害，病狀為稻株青立，根系發(fā)育不良，地下節(jié)間拔長，莖稈伸長受阻，部分產(chǎn)生地上分枝，植株稍矮，葉色較深，病株在孕穗期前與健株沒有顯著差異，至近抽穗時，病株的莖葉往往突然呈濃綠色，稻穗遲遲不抽出，成為包穗或半包穗，或穗短粒少，穗軸、枝梗彎曲，病株穗上間生少數(shù)健粒，多數(shù)穎殼雖形狀正常，但不能正常授粉而成空殼，或內(nèi)外穎開張不閉合，少數(shù)穎殼由于護穎增大或內(nèi)外穎增生而成為畸形多瓣的穎花，該病多發(fā)生于新開墾或旱改水的稻田，經(jīng)常實行水旱輪作的砂性土壤田也有發(fā)生。但是，據(jù)筆者分析，水稻青立病的發(fā)病條件、發(fā)病癥狀與通常所說的水稻“炸殼”癥狀并不吻合，故可排除該因素。

2.1.4 藥 害

已知解釋表明，藥害會導(dǎo)致水稻“炸殼”，例如，在水稻拔節(jié)后高溫條件下，高濃度、過量、重復(fù)施用2甲4氯鈉鹽、2，4-D丁酯、二氯喹啉酸等除草劑，多效唑、烯效唑等化控藥劑，唑類殺菌劑，砷制劑等，易造成水稻穎殼畸形。但是，據(jù)筆者分析，宿遷市稻田噴藥一般很科學(xué)，且水稻在發(fā)生藥害時大多有征兆，如葉片出現(xiàn)灼傷斑點、枯尖、葉色變化、植株畸形、生長不正常等，而“炸殼”水稻無此征兆，且“炸殼”現(xiàn)象出現(xiàn)既無征兆又分布極不均勻，故可排除該因素。

2.1.5 污 染

已知解釋表明，稻田受污染會導(dǎo)致水稻“炸殼”，例如，工業(yè)或生活污染物隨灌溉水進入農(nóng)田，會造成水稻穎殼畸形和結(jié)實率降低。但是，據(jù)筆者分析，宿遷市稻田灌溉水大多來自駱馬湖、大運河，水質(zhì)達(dá)標(biāo)，同時水污染一般表現(xiàn)為田間全部水稻受害，且因渠、埂邊土質(zhì)相對疏松，離子交換能力強，污染物吸附的多，渠、埂邊的水稻受損應(yīng)更重；而水稻“炸殼”現(xiàn)象出現(xiàn)的稻田卻表現(xiàn)為埂邊水稻表現(xiàn)正常，故可排除該因素。

2.1.6 土壤缺素

已知解釋表明，土壤缺素會導(dǎo)致水稻“炸殼”，例如，重化肥輕有機肥，重氮、磷、鉀元素輕其他元素肥料，會造成土壤養(yǎng)分失調(diào)而導(dǎo)致水稻穎殼畸形、炸殼。但是，據(jù)筆者分析，土壤缺素在某一年份能解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象，但在土壤缺素且無補充情況下，水稻多年種植將逐年加重土壤缺素程度，水稻“炸殼”現(xiàn)象也應(yīng)逐年加重，而現(xiàn)實中宿遷市水稻“炸殼”現(xiàn)象的發(fā)生時多時少、時輕時重、時有時無，有的間隔期甚至達(dá)數(shù)年之久，故可排除該因素。

2.1.7 砷中毒

已知解釋表明，砷中毒會導(dǎo)致水稻“炸殼”，例如，長期旱作的田塊在改種水稻后，土壤中的砷富集到表層土壤，特別是長期種植蔬菜，造成硫元素相對不足，硫、砷比例失調(diào)，引起水稻砷中毒；或稻田在淹水條件下，土壤中的砷活性會變強，土壤中砷酸會變成亞砷酸，其具有很強毒性，造成水稻砷中毒。水稻砷中毒后，會導(dǎo)致水稻在開花后出現(xiàn)穎殼畸形、不閉穎、結(jié)實率降低。但是，據(jù)筆者分析，水稻砷中毒或可解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象，但仍有部分情況不符，例如，水稻砷中毒有“旱改水或長期種菜導(dǎo)致砷富集”一說，而宿遷市出現(xiàn)水稻“炸殼”現(xiàn)象的田塊基本為老稻區(qū)；土壤硫、砷比例失調(diào)會引起水稻砷中毒仍缺乏檢驗數(shù)據(jù)證明。

2.2 試用砷中毒解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象

天氣異常、管水失誤、青立病、藥害、污染、土壤缺素在水稻種植區(qū)均可發(fā)生，且不受地域和土壤類型限制，而水稻“炸殼”現(xiàn)象卻僅局限在淤土稻田發(fā)生，說明上述因素并非決定水稻“炸殼”的主因。僅砷中毒之說比較接近事實真相，也能解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象?，F(xiàn)筆者試用砷中毒解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象。

2.2.1 試用砷中毒解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象

具體解釋為：（1）砷源自土壤，不同類型土壤的砷含量不一樣，且不同類型土壤對砷的吸附能力也不同，淤土的土壤顆粒細(xì)，對砷的吸附能力遠(yuǎn)超沙土，這可解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象僅局限在淤土稻田發(fā)生。（2）土壤中砷的存在狀態(tài)（分布及含量）本就不均衡，而水利建設(shè)、秸稈還田、耕耙平整田地等均會改變稻田土層結(jié)構(gòu)，且因降雨、灌排水的淋溶作用會使稻田土壤中的可溶性砷化物向低洼處富集，再加上施肥、施藥、高地土壤氧化反應(yīng)、低處土壤還原反應(yīng)等會使土壤中形成不同的砷化物，最終導(dǎo)致稻田不同地區(qū)土壤的砷含量、分布和砷化物存在方式不一樣，這可解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象在稻田內(nèi)發(fā)生不均勻。（3）水稻對有毒砷化物的吸收累積是一個漸進過程，吸收量必須達(dá)到一定臨界值、超過水稻耐受力才造成植株受損，否則植株不表現(xiàn)癥狀或癥狀表現(xiàn)輕微，這可以解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象在不同地區(qū)、不同時間的發(fā)生輕重不一及間隔發(fā)生。（4）天氣異常與水稻“炸殼”現(xiàn)象出現(xiàn)具有間接關(guān)系的原因在于雨水多時不利于排水?dāng)R田，晴熱高溫、雨水少時因農(nóng)戶惜水、蓄水影響了排水?dāng)R田，強化了土壤還原反應(yīng)，且光輻射量、氣溫、水溫變化亦會對土壤中砷的化學(xué)反應(yīng)及砷在水稻植株體內(nèi)的積累產(chǎn)生影響。（5）土壤中的砷化物種類、含量常處于動態(tài)變化中，會因水稻栽培管理方式的不同及田塊的不同而發(fā)生變化，這可以解釋秧板地移栽水稻生長正常，而麥茬田移栽水稻出現(xiàn)“炸殼”。

2.2.2 水稻“炸殼”現(xiàn)象由砷中毒引發(fā)的例證

2014年發(fā)表的《水稻砷的吸收機理及阻控對策》一文中明確指出，“稻田淹水導(dǎo)致土壤砷的溶解度和生物有效性大幅度增加”以及“稻田土壤淹水所產(chǎn)生的還原性條件促進了砷的甲基化”，這與長期處于積水條件的稻田和稻田間低洼處水稻“炸殼”現(xiàn)象發(fā)生重的表現(xiàn)相吻合，表明砷中毒是水稻“炸殼”現(xiàn)象出現(xiàn)的內(nèi)因，水漿管理失誤是外因。

2020年9月，宿遷市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站發(fā)布了《2020年水稻“炸殼”不結(jié)實成因分析》，其中指出，“長時間陰雨和高溫條件下，葉片水分蒸騰加劇，更利于砷等還原性物質(zhì)在稻株體內(nèi)富集，這可能是今年水稻‘炸殼’現(xiàn)象發(fā)生較重的主要誘因”。這表明，2020年宿遷市水稻“炸殼”現(xiàn)象的出現(xiàn)與水稻砷中毒有直接關(guān)系。

2020年秋，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境科學(xué)院取大量水稻“炸殼”植株樣本及土壤樣品進行檢驗，結(jié)果表明，土壤樣品未表現(xiàn)明顯異常和缺素，水稻“炸殼”植株樣本中的二甲基砷含量明顯高出正常水稻植株，且二甲基砷含量與水稻結(jié)實率呈負(fù)相關(guān)。同時，最近的研究結(jié)果也表明，植物中的甲基砷來自于土壤或生長介質(zhì)中的微生物，植物本身很可能不具有將砷甲基化的能力，這進一步證明土壤中的砷會導(dǎo)致水稻砷中毒。

2.2.3 砷中毒解釋水稻“炸殼”現(xiàn)象的未來研究重點

水稻砷中毒涉及土壤化學(xué)、植物生理、作物栽培、氣候因子、品種抗性等多種因素，有時是多因子交互或疊加起作用造成植株受損，有時會因適宜的栽培管理措施或化合物的拮抗作用等減輕和避免植株受損，進而導(dǎo)致水稻“炸殼”現(xiàn)象表現(xiàn)出復(fù)雜的多樣性。因此，對水稻砷中毒問題應(yīng)進一步深入研究，了解水稻砷中毒的常發(fā)區(qū)域，水稻“炸殼”現(xiàn)象出現(xiàn)的土壤的砷含量臨界值，以評定其安全等級（如輕發(fā)生、中等發(fā)生、重發(fā)生），從而提高預(yù)警水平。同時，還要摸清水稻砷中毒的作用機制，例如，土壤中砷元素在干旱、濕潤、有水、長期積水情況下各為何種存在狀態(tài)，溫度高低砷元素會起何變化，導(dǎo)致水稻砷中毒的是無機砷還是有機砷，有機砷中又是哪些種類，這些種類有機砷化合物的生成方式、生成條件是什么，能否干擾生成或進一步轉(zhuǎn)化降解，土壤中砷化物如何進入水稻體內(nèi)，受哪些條件限制，被吸收后是否再發(fā)生新的化學(xué)反應(yīng)，有無干預(yù)方法，水稻在哪個生育階段對砷中毒敏感，外界的影響因素有哪些，不同雜交秈稻品種對砷中毒的抗性如何？

3 生產(chǎn)建議

通過原因分析，筆者認(rèn)為需采取以下措施來有效避免及減輕宿遷市水稻“炸殼”現(xiàn)象的出現(xiàn)。

3.1 改良生產(chǎn)基礎(chǔ)條件

具體措施為：（1）平整土地，確保稻田灌排通暢。（2）對稻田進行深松耕。長期以來，因大量施用化肥和機械作業(yè)碾壓，造成了稻田土壤板結(jié)，許多稻田的土壤耕作層厚度由20世紀(jì)80年代的20 cm左右降至目前的15 cm以下，而耕作層下面的犁底層卻越來越厚，這不僅導(dǎo)致稻田土壤不透水、不透氣和缺乏微生物，還會因土壤理化性狀變劣，抑制了氧化反應(yīng)，增加了還原性物質(zhì)。而深松耕可以打破犁底層，增厚耕作層，促進稻田平整、土壤疏松和田塊蓄水、保肥、耐旱、防澇，進而有助于提高水稻的抗逆性。

3.2 選擇抗性品種種植

鑒于不同水稻品種對砷的吸收力及耐受力不同，且2020年“徽兩優(yōu)898”的“炸殼”現(xiàn)象發(fā)生相對較重，故在出現(xiàn)過水稻“炸殼”現(xiàn)象的地區(qū)，應(yīng)淘汰該品種。同時，在水稻“炸殼”現(xiàn)象發(fā)生嚴(yán)重地區(qū)，若發(fā)現(xiàn)有不“炸殼”的水稻品種，可優(yōu)先考慮選擇種植。

3.3 加強水漿管理

具體措施為：（1）水稻分蘗期淺水灌溉次次清，短期晾田再上水。（2）水稻封行后及時擱田，水稻拔節(jié)后不宜重擱田。（3）水稻進入穗分化期后，堅持干濕交替，切忌長期淹水。（4）宿遷市一直有水稻“鼓苞”灌深水的習(xí)慣，應(yīng)予以改變。

3.4 科學(xué)施肥

具體措施為：（1）氮肥前移，水稻拔節(jié)后一般不再施尿素。（2）追施水稻穗肥，并改施硫酸銨，宜每667 m2施7.5～10.0 kg，或硫酸鉀配合復(fù)合肥一起施用。（3）在水稻拔節(jié)前后增施硅肥。（4）在水稻抽穗前10 d左右，葉面噴施硫酸鋅溶液。