稻作生產(chǎn)中水、肥、藥高效利用及對水稻的影響研究進(jìn)展

李文秀，周 行，劉 瑯，吳朝暉

（1. 湖南農(nóng)業(yè)大學(xué) 農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128；2. 湖南雜交水稻研究中心，湖南 長沙 410125，3. 海南大學(xué) 熱帶作物學(xué)院，海南 海口 570228）

全球人口增長和氣候變化給糧食生產(chǎn)帶來巨大的挑戰(zhàn)。水稻是世界上主要的糧食作物之一，稻米是我國約2/3 人口的主食[1]，提高水稻產(chǎn)量對我國糧食安全具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)受遺傳特性的影響，同時也受水、肥、藥的影響。為了獲得高產(chǎn)，越來越多的水、肥、藥資源被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中。據(jù)統(tǒng)計，我國2020 年農(nóng)藥使用量為13.133 03 億kg，肥料使用量為525.07 億kg[2]。由于水、肥、藥利用率較低，不僅導(dǎo)致水、肥、藥資源損失嚴(yán)重，還引起了土壤板結(jié)、酸化、有機(jī)質(zhì)含量下降等一系列土壤環(huán)境問題。針對這種現(xiàn)象，我國提出了“一控兩減三基本”的目標(biāo)，重點(diǎn)是要控制和減少農(nóng)業(yè)實(shí)際生產(chǎn)過程中水、肥、藥的用量。因此，實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)中水、肥、藥高效利用對保證我國糧食安全和環(huán)境安全十分重要。綜述了水分高效利用技術(shù)（干濕交替灌溉、覆蓋旱種、強(qiáng)化栽培體系）、氮肥高效利用技術(shù)（改進(jìn)施肥方法、改變肥料形態(tài)、氮肥的最佳施用量和施用時期）、農(nóng)藥高效利用技術(shù)（改進(jìn)噴藥方式、生物農(nóng)藥）和水、肥、藥協(xié)同高效利用技術(shù)（水肥互作、減肥減藥技術(shù)）及對水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的影響，并指出了該領(lǐng)域存在的問題及未來研究方向。

1 稻作生產(chǎn)中水分的高效利用及對水稻的影響

水稻是耗水作物，水稻生長發(fā)育灌溉用水量約占農(nóng)業(yè)灌溉用水量的70%[3]，但灌溉水資源的利用效率僅為55.4%[4]。然而，水稻的產(chǎn)量與灌溉水量并不呈正相關(guān)關(guān)系[5]。傳統(tǒng)的淹水灌溉方式不僅不利于水稻高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，還加劇了水資源的危機(jī)，同時也會因?yàn)閺搅鳌B漏等加劇環(huán)境污染[6]。近年來，國內(nèi)外研究者對干濕交替灌溉、畦溝灌溉、覆蓋旱種、強(qiáng)化栽培體系等節(jié)水栽培技術(shù)[7-9]做了許多研究，為生產(chǎn)實(shí)踐過程中水稻的節(jié)水高產(chǎn)栽培提供了依據(jù)。

1.1 干濕交替灌溉

干濕交替灌溉是在水稻栽培中應(yīng)用范圍較廣的節(jié)水灌溉技術(shù)，該技術(shù)使水稻田處于2～3 cm 淺水層和自然落干依次循環(huán)往復(fù)的狀態(tài)，節(jié)水效果顯著。研究表明，干濕交替灌溉的用水量比傳統(tǒng)灌溉方式減少16%～18%，水分利用效率也有較顯著的提高，為25.3%～28.9%[10-11]，有利于緩解我國水資源危機(jī)。水稻產(chǎn)量和稻米品質(zhì)與土壤落干程度關(guān)系密切。張慎鳳[12]研究發(fā)現(xiàn)，輕干濕交替灌溉條件下水稻的產(chǎn)量比傳統(tǒng)灌溉提高10%～12%，且稻米品質(zhì)有所改善；而重干濕交替灌溉條件下，水稻嚴(yán)重減產(chǎn)29%～35%，稻米品質(zhì)也變劣，這與張自常等[10]、呂銀斐等[13]等的結(jié)論一致。陳婷婷等[14]、徐云姬等[15]研究發(fā)現(xiàn)，花后進(jìn)行干濕交替灌溉可以促進(jìn)水稻弱勢粒的籽粒灌漿速率，提高粒質(zhì)量、結(jié)實(shí)率，進(jìn)而提高產(chǎn)量。綜上，在水稻生長發(fā)育過程中，適宜的干濕交替灌溉可以明顯提高水稻產(chǎn)量并改善稻米品質(zhì)；同時，應(yīng)注意土壤落干的程度，避免因過度落干導(dǎo)致水稻減產(chǎn)和稻米品質(zhì)變劣。

1.2 覆蓋旱種

水稻覆蓋旱種技術(shù)是指將水稻移栽至有作物秸稈覆蓋或地膜覆蓋的田塊上，主要依靠自然降雨，必要時輔以人工灌溉，該技術(shù)節(jié)水、增產(chǎn)效果明顯。目前，生產(chǎn)中常用覆蓋旱種技術(shù)為覆膜旱種和覆草旱種，相比常規(guī)灌溉，水稻覆膜旱種和覆草旱種的灌溉用水量分別減少78%和76%，水分利用效率分別提高267%～367%和278%～321%，節(jié)水效果顯著[16]。

目前，有關(guān)覆蓋旱種對水稻產(chǎn)量的影響研究較多[17-22]，但結(jié)論有所差異。有研究發(fā)現(xiàn)，相比傳統(tǒng)灌溉，覆蓋旱種條件下水稻的分蘗數(shù)較多，但不同覆蓋方式對水稻分蘗的影響程度不同[17-18]。其中，覆膜旱種條件下水稻分蘗數(shù)多于覆草旱種，且降低了秕谷率，有利于水稻增產(chǎn)[17-18]。但張自常等[19]研究發(fā)現(xiàn)，覆膜旱種條件下水稻產(chǎn)量較常規(guī)灌溉降低9.8%～17.4%，而覆草旱種條件下水稻產(chǎn)量較常規(guī)灌溉無明顯變化，但改善了稻米的品質(zhì)，這與徐國偉等[20]、邱愈紅[21]的研究結(jié)論一致。前人研究結(jié)果的不同可能是因?yàn)樵囼?yàn)環(huán)境和試驗(yàn)品種的差異，相較于常規(guī)旱作，覆膜旱作可以提高土壤的水分和溫度，在中、高海拔低溫和水分嚴(yán)重不足的地區(qū)，覆膜條件下水稻抗逆性增強(qiáng)，水稻的分蘗增多，有利于增產(chǎn)[22]。

1.3 強(qiáng)化栽培體系

水稻強(qiáng)化栽培體系是一種高產(chǎn)栽培技術(shù)，可以在降低生產(chǎn)成本的同時顯著提高水稻產(chǎn)量。該技術(shù)要點(diǎn)：幼苗早插（8～12 d 秧齡）、每穴栽1 苗、正方形稀植、不連續(xù)建立水層等。研究表明，相比傳統(tǒng)栽培技術(shù)，水稻強(qiáng)化栽培體系下，灌溉水量減少25%～50%，產(chǎn)量提高25%～50%，節(jié)水增產(chǎn)效果顯著[23-24]。水稻的需水量受移栽日期的影響，水稻強(qiáng)化栽培體系的早期移栽在水稻增產(chǎn)、節(jié)水方面效果顯著，早期種植減少了晝夜熱脅迫，保證了水稻關(guān)鍵生育時期適宜的溫度[25-27]。研究者根據(jù)四川省的氣候條件和種植制度提出了水稻三角形強(qiáng)化栽培體系，該技術(shù)在增產(chǎn)、節(jié)水方面效果顯著[28]。施氮量、栽插密度以及移栽秧齡會影響水稻的生理特性，進(jìn)而影響水稻產(chǎn)量。研究發(fā)現(xiàn)，三角形強(qiáng)化栽培條件下，施氮量150 kg/hm2、移栽秧齡二葉一心、栽植密度40 cm×40 cm 有利于提高水稻葉面積指數(shù)，增強(qiáng)水稻的抗逆性，實(shí)現(xiàn)水稻增產(chǎn)[29-30]。許鳳英等[31]研究發(fā)現(xiàn)，水稻強(qiáng)化栽培體系可以提高稻米的精米率、整精米率，降低堊白度和堊白粒率，從而改善稻米品質(zhì)。原因可能在于強(qiáng)化栽培體系改善了稻田的通透性，增加了葉片葉綠素含量，提高了水稻抽穗后物質(zhì)向穗部轉(zhuǎn)運(yùn)的速率[32]。

2 稻作生產(chǎn)中氮肥的高效利用及對水稻的影響

肥料是作物增產(chǎn)的基礎(chǔ)，根據(jù)作物的養(yǎng)分需求合理施肥是保證水稻產(chǎn)量、提高肥料利用率最有效的手段[33-34]。稻田氮肥投入過多，大量的氮素通過氨揮發(fā)、淋溶與徑流等方式損失，導(dǎo)致氮肥利用率低，且加重了環(huán)境污染。因此，提高氮肥利用率、減少氮肥施用量對水稻增產(chǎn)和緩解環(huán)境污染有重大意義。近年來，稻作生產(chǎn)中采用了較多的提高氮肥利用率的方法，如改進(jìn)施肥方法、改變肥料形態(tài)、確定氮肥的最佳施用時期以及最佳施肥量等，對減少肥料損失、提高肥料利用率具有指導(dǎo)意義。

2.1 改進(jìn)施肥方法

在稻作施肥過程中，農(nóng)民大多采取表面撒施的方法，施肥量多，但由于肥料利用率低，導(dǎo)致肥料損失嚴(yán)重。研究表明，與表面撒施處理相比，氮肥深施處理水稻產(chǎn)量提高2.7%～11.6%，氮肥利用率提高7.2%～12.8%[35-36]。這是因?yàn)榈噬钍┠苊黠@增加植株根系的長度和數(shù)量，增強(qiáng)植株對養(yǎng)分和水分的吸收，減少氮肥損失。劉海東等[37]研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施肥深度為8 cm 時，水稻的氮素吸收效率明顯提高。機(jī)插秧側(cè)深施肥技術(shù)能同時完成插秧與施肥工作，在插秧的同時將肥料施于秧苗根系側(cè)邊土壤中，具有省時省工、增產(chǎn)高效的特點(diǎn)[38]。傅國海等[39]研究發(fā)現(xiàn)，水稻機(jī)插秧同步側(cè)深施肥技術(shù)比傳統(tǒng)施肥方式減少14.0%的氮肥用量，且氮肥的利用效率也提高。另外，與人工撒施肥料相比，精量穴直播同步深施肥技術(shù)可以有效優(yōu)化水稻群體質(zhì)量，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量[40]；可以節(jié)省肥料用量約30%，明顯提高肥料利用率[41]。此外，機(jī)械深施緩釋肥增強(qiáng)了水稻的光合能力，提高了水稻產(chǎn)量，并改善了稻米品質(zhì)[42-43]。

2.2 改變肥料形態(tài)

目前，稻作生產(chǎn)中施用的普通化肥肥效期較短，一次性基施前期養(yǎng)分過多，中后期養(yǎng)分不足，多次施用才可以滿足水稻不同生育時期對養(yǎng)分的需求，工作量大，且由于肥料利用率較低，導(dǎo)致化肥流失嚴(yán)重，加重了稻田土壤和河流的污染[44]。因此，研究人員開發(fā)了調(diào)控養(yǎng)分釋放速率的新型高效氮肥。新型高效氮肥一般分為緩控釋肥和添加氮肥增效劑（脲酶抑制劑、硝化抑制劑、銨穩(wěn)定劑等）的新型高效肥料。緩控釋肥是一種肥料利用率高、環(huán)境友好型肥料，可以有效控制養(yǎng)分的釋放速度和時間，一次施肥便可以滿足作物生長發(fā)育所需要的養(yǎng)分[45]。XIA 等[46]研究發(fā)現(xiàn)，緩控釋肥比普通肥料提高氮肥利用率30.0%～37.2%，減少氮肥損失。控釋氮肥可以通過包膜材料控制養(yǎng)分的釋放，實(shí)現(xiàn)養(yǎng)分供需均衡，增加有效穗數(shù)和穗粒數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)[47]；同時還可適當(dāng)減少施氮量，提高氮肥利用效率[48]。硝化抑制劑能通過抑制銨態(tài)氮向硝態(tài)氮轉(zhuǎn)化，進(jìn)而降低氮肥的損失。褚光等[49]研究發(fā)現(xiàn)，與施用普通尿素處理相比，施用含有硝化抑制劑的尿素處理水稻產(chǎn)量增加10.7%，氮肥利用效率提高7%～10%。

2.3 氮肥的最佳施用量和施用時期

氮素是水稻高產(chǎn)必不可少的營養(yǎng)元素，在一定范圍內(nèi)，水稻的產(chǎn)量隨著施氮量的增加而增加；但施氮過量時，水稻容易出現(xiàn)倒伏、晚熟等現(xiàn)象，導(dǎo)致減產(chǎn)。因此，確定適宜的施氮量可以有效提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率，減少氮肥的損失。實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)根據(jù)稻田土壤肥力狀況和水稻的生長發(fā)育規(guī)律來確定氮肥施用總量及分期調(diào)控情況。王道中等[50]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤肥力為中高水平時，可以減施30%氮肥，中低水平時，減施10%氮肥，此時并不會造成水稻產(chǎn)量的顯著減少，且氮素利用率也會提高13.55%和6.00%。不同水稻品種最佳的施氮量也有所不同。李向輝等[51]進(jìn)行施氮量比較研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)?shù)适┯昧繛?35～180 kg/hm2時，水稻有效穗數(shù)、千粒質(zhì)量和結(jié)實(shí)率增加，產(chǎn)量提高。黃璐璐等[52]進(jìn)行不同氮、磷、鉀施用量研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)施氮量為225 kg/hm2，磷、鉀肥施用量均為30 kg/hm2時，肥料的利用率最高，且水稻產(chǎn)量較高。這是因?yàn)榍罢咚酒贩N為秈稻，后者為粳稻，而100 kg 粳稻稻谷吸氮量比同等質(zhì)量的秈稻高0.2 kg[53]。我國水稻主產(chǎn)區(qū)一般會施3～4 次的氮肥，施肥關(guān)鍵時期分別為移栽前（基肥35%～40%）、分蘗期（蘗肥20%～25%）、幼穗分化期（穗肥25%～30%）和抽穗期（粒肥0～10%），且隨著不斷的發(fā)展追肥次數(shù)、時期在不斷調(diào)整，越來越注重后期（如開花、灌漿等關(guān)鍵生育時期）追肥[54]，其增產(chǎn)節(jié)肥效果明顯。目前，常用的確定施肥量和分期調(diào)控相結(jié)合的氮肥施用技術(shù)有測土配方施肥技術(shù)[55]，實(shí)時、實(shí)地氮肥管理技術(shù)[56-57]，精確定量施氮技術(shù)[58]等，可以有效提高氮肥利用效率，減少氮肥的損失，有利于實(shí)現(xiàn)水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培。

3 稻作生產(chǎn)中農(nóng)藥的高效利用及對水稻的影響

病蟲草害的頻發(fā)不利于作物的生產(chǎn)，適量噴灑化學(xué)農(nóng)藥可以有效防治病蟲草害，每年為農(nóng)作物生產(chǎn)挽回30%的損失[59]，但由于農(nóng)民缺少相關(guān)的病蟲害防治知識，未根據(jù)病蟲害發(fā)生類型、發(fā)生規(guī)律、發(fā)生規(guī)模進(jìn)行有針對性地防治，長期不規(guī)范的施藥方式不僅造成了農(nóng)藥流失，還提高了作物藥害發(fā)生的可能性和害蟲的抗藥性。據(jù)統(tǒng)計，2020 年我國水稻、玉米、小麥的農(nóng)藥沉積率為40.6%[60]。規(guī)范的施藥方式和綠色高效的農(nóng)藥產(chǎn)品可以提高農(nóng)藥利用效率，緩解環(huán)境污染。

3.1 改進(jìn)噴藥方式

病蟲害種類不同，其危害水稻植株的部位不同。因此，噴施農(nóng)藥時，必須根據(jù)病蟲害種類及危害程度，進(jìn)行精準(zhǔn)施藥，有利于提高病蟲害的防治效果。農(nóng)藥在植株上沉積分布的均勻性會影響農(nóng)藥利用率。目前，我國多采用手動噴霧器Z字形擺動噴霧，但這種擺動噴霧的霧滴沉積分布變異系數(shù)較大，約為48.6%，容易造成農(nóng)藥在植株上分布不均勻，影響農(nóng)藥的防治效果[61]。研究表明，與常用的背負(fù)的噴霧器和手動的擺動噴霧器相比，采用自走式噴桿噴霧機(jī)進(jìn)行噴霧，農(nóng)藥霧滴沉積分布變異系數(shù)為27%，改善了農(nóng)藥分布不均勻的問題，提高了水稻病蟲害的防治效率，進(jìn)而減少了農(nóng)藥噴施量[62-63]。另外，施藥液量和噴頭類型也會影響農(nóng)藥利用率和分布均勻性。徐德進(jìn)等[64]研究發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用扇形噴頭ST11002噴霧，水稻植株上農(nóng)藥分布更均勻，稻飛虱和稻縱卷葉螟的防治效果也較好，且隨著施藥液量的增加，藥劑在水稻基部分布更加均勻，但不同的噴頭之間差異不明顯。此外，施藥方式對農(nóng)藥沉積量和稻飛虱防治效果有一定影響。董玉軒[65]研究發(fā)現(xiàn)，在田間采用側(cè)向噴霧施藥后1 d 和5 d，稻飛虱防治效果分別為50.05%～72.77% 和67.82%～77.54%，顯著高于漂移噴霧，這是因?yàn)椴扇?cè)向噴霧時，水稻基部較易獲得高密度霧滴，有利于防治稻飛虱。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，植保無人機(jī)低容量噴霧技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于稻作生產(chǎn)中，其可以明顯提高農(nóng)藥的沉積量，減少農(nóng)藥的流失，實(shí)現(xiàn)精確減量施藥的目的[66]。因此，要設(shè)法增加農(nóng)藥沉積量、霧滴密度，降低藥液沉積分布變異系數(shù)，提高農(nóng)藥利用率，減少農(nóng)藥施用量。

3.2 生物農(nóng)藥

由于化學(xué)農(nóng)藥的過量施用和較低的利用率加重了環(huán)境污染，研究者開始研發(fā)生態(tài)環(huán)保的生物農(nóng)藥。生物農(nóng)藥是指利用生物活體及其代謝產(chǎn)物生產(chǎn)的天然農(nóng)藥或人工合成的具有天然化合物結(jié)構(gòu)的產(chǎn)品，具有針對性強(qiáng)、低殘留、降低生態(tài)危害等優(yōu)點(diǎn)。目前，我國主要應(yīng)用的生物農(nóng)藥有蘇云金芽孢桿菌、印楝素等。研究表明，蘇云金芽孢桿菌對二化螟、稻縱卷葉螟等害蟲的防治率超過80%，防治效果明顯[67-68]。金黨琴等[69]研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)蘇云金芽孢桿菌預(yù)處理后，印楝素對二化螟的田間防治效果明顯，施藥后14 d，殺蟲率和保苗率分別為91.20%和94.64%。目前，關(guān)于生物農(nóng)藥與化學(xué)農(nóng)藥的對比研究較少。謝加飛等[70]研究發(fā)現(xiàn)，生物農(nóng)藥處理的農(nóng)藥施用量較化學(xué)農(nóng)藥處理減少48.1%，但二者對病蟲害的防治效果差異不顯著；生物農(nóng)藥處理水稻減產(chǎn)235 kg/hm2。而蔣鵬等[71]研究發(fā)現(xiàn)，施用綠僵菌對螟蟲的防治效果最好，白穗率較施用化學(xué)農(nóng)藥康寬處理減少27.5%，產(chǎn)量增加3.0%。這2 個試驗(yàn)結(jié)果的差異可能是由于試驗(yàn)農(nóng)藥種類、生態(tài)環(huán)境和試驗(yàn)處理不同造成的。

近年來，我國使用的生物農(nóng)藥多為高效、低毒、低殘留的新農(nóng)藥，而且多采用農(nóng)藥混配，擴(kuò)大了農(nóng)藥的防治范圍，增強(qiáng)了防治效果[72]。賈興娜等[73]研究發(fā)現(xiàn)，楝素乳油＋蘇云金芽孢桿菌+井岡霉素+殺蟲雙混配組合病蟲害防治效果較佳，防治率在94%以上，有利于香稻增產(chǎn)。隨著生物技術(shù)的發(fā)展，生物農(nóng)藥的病蟲害防治范圍會繼續(xù)擴(kuò)大，時效性會繼續(xù)增強(qiáng)，且其綠色環(huán)保、高效，發(fā)展前景良好。

4 稻作生產(chǎn)中水、肥、藥協(xié)同高效利用及對水稻的影響

4.1 水肥互作

研究發(fā)現(xiàn)，灌溉模式與氮肥存在相互作用，共同影響水稻產(chǎn)量、水分和養(yǎng)分的吸收利用[74]。李志康等[75]研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)的灌溉或施氮技術(shù)相比，水氮耦合調(diào)控技術(shù)有利于水稻增產(chǎn)，水分利用效率和氮肥利用效率分別提高36.8%～57.8% 和25.9～38.7%。另外，灌溉模式與施氮量在水稻產(chǎn)量、品質(zhì)及水分、養(yǎng)分吸收利用方面也存在明顯的互作效應(yīng)[76-77]。在重度水分脅迫條件下，高氮水平可以彌補(bǔ)水分不足造成的減產(chǎn)和稻米品質(zhì)變劣；輕度水分脅迫和中等氮肥耦合模式下，水稻的結(jié)實(shí)率和千粒質(zhì)量明顯提高，稻米的外觀品質(zhì)、加工品質(zhì)和食味品質(zhì)均有所改善，而且該模式促進(jìn)水稻弱勢粒灌漿，提高弱勢粒的粒質(zhì)量，進(jìn)而提高水稻產(chǎn)量和氮肥利用效率[78]；輕干濕交替灌溉+中氮處理模式有利于實(shí)現(xiàn)水稻的高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高效栽培，該模式下根系形態(tài)好、根系生理活性（根系內(nèi)源激素含量、根系氮代謝酶活性）強(qiáng)，有利于根系對水分和養(yǎng)分的吸收利用以及向地上部轉(zhuǎn)運(yùn)養(yǎng)分[79-80]。武云霞等[81]通過設(shè)置不同灌溉模式和不同施氮比例的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)干濕交替灌溉+基肥∶分蘗肥∶穗肥為3∶3∶4時，可以有效提高水稻的莖蘗成穗率和干物質(zhì)積累量，改善水稻群體質(zhì)量，利于提高水稻產(chǎn)量。此外，灌溉模式與氮素形態(tài)也存在互作效應(yīng)，徐國偉等[82]研究發(fā)現(xiàn)，輕度干濕交替灌溉+50%銨態(tài)氮和50%硝態(tài)氮混合氮肥處理增產(chǎn)效果顯著。水、氮對產(chǎn)量的互作效應(yīng)與水稻品種類型和生育時期緊密相關(guān)。李志康等[75]依據(jù)水、氮耦合量化模型，提出水、氮耦合高產(chǎn)高效的調(diào)控技術(shù)：當(dāng)遭遇重度水分脅迫時，在分蘗期適當(dāng)減少氮肥的用量，在穗分化期適當(dāng)增加氮肥的用量，在雌雄蕊分化期，粳稻增加施氮量，秈稻減少施氮量。但也有不同的觀點(diǎn)，認(rèn)為水、氮互作效應(yīng)沒有明顯影響水稻產(chǎn)量和氮肥利用率[83-84]。

4.2 減肥減藥技術(shù)

化學(xué)肥料和農(nóng)藥是保障國家糧食安全不可替代的投入品，我國耕地面積僅占世界的7%，而我國化肥、農(nóng)藥的用量超過世界總量的33%，嚴(yán)重威脅我國環(huán)境和農(nóng)產(chǎn)品的安全，為此政府開展了“兩減”（減肥和減藥）專項計劃，成果顯著[85]。

研究發(fā)現(xiàn)，減肥顯著降低病蟲害的發(fā)生程度，進(jìn)而減少農(nóng)藥施用量，當(dāng)減肥量低于20%時，可以通過生物農(nóng)藥和綠色助劑替代減少的化學(xué)農(nóng)藥[86-87]。王國榮等[88]提出，氮肥后移、增加氮肥中穗粒肥的比例和磷、鉀肥配施處理可顯著減輕水稻稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病的發(fā)生和危害程度，減少農(nóng)藥的施用量。覆膜栽培不僅節(jié)水抗旱效果顯著，還具有節(jié)肥、節(jié)藥的優(yōu)點(diǎn)，為水稻的綠色生態(tài)高效生產(chǎn)提供了思路。研究發(fā)現(xiàn)，稻田覆膜改變了雜草的生存空間，抑制雜草的生長，降低早稻紋枯病的發(fā)生程度，減少肥料的流失，從而達(dá)到節(jié)肥、節(jié)藥的目的[89-90]。

由于現(xiàn)代農(nóng)業(yè)的發(fā)展，單一農(nóng)用化學(xué)品的緩控釋已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代農(nóng)業(yè)需求，將肥料和農(nóng)藥相結(jié)合是解決問題的有效途徑。研究發(fā)現(xiàn)，肥料與殺蟲劑、除草劑、殺菌劑等化學(xué)農(nóng)藥相結(jié)合可以提高病蟲害的防治效果，而且有利于農(nóng)作物生長[91]。除草藥肥中的化肥與化學(xué)除草劑結(jié)合，互作增效明顯，水稻生產(chǎn)中除草藥肥的肥效和藥效分別增加6%～8%和10%以上[92]。魏守輝等[93]表明，0.101%芐嘧磺隆·丁草胺顆粒劑可以有效防除拋秧田內(nèi)稗草、鴨舌草、異型莎草等單雙子葉雜草，持效性較好，施藥后20 d和60 d的雜草防效分別為87.77%～99.18%和87.52%～99.60%。目前，有關(guān)水稻除草藥肥的研究較多，除蟲藥肥的研究較少。胡雅輝等[94]提出，呋蟲胺藥肥施用量360 kg/hm2對水稻二化螟有較好的防治效果，水稻產(chǎn)量也有所增加。

普通的藥肥存在殘留問題，對土壤和環(huán)境有一定的威脅。因此，科研工作者通過創(chuàng)新藥肥原料生產(chǎn)生態(tài)環(huán)保的藥肥產(chǎn)品來緩解環(huán)境污染。目前，我國常用生態(tài)環(huán)保的藥肥是蛋白質(zhì)藥肥、植物源藥肥。研究發(fā)現(xiàn)，施用微生物藥肥提高了水稻育苗床的養(yǎng)分含量和水稻幼苗抗氧化酶活性，促進(jìn)了水稻幼苗的生長發(fā)育[95]。萬強(qiáng)等[96]研究發(fā)現(xiàn)，水稻有機(jī)除草殺蟲藥肥不僅防治稻田1年生雜草和二化螟效果顯著，而且有利于改善稻田土壤的理化性狀。林挺銳等[97]研究發(fā)現(xiàn)，煙渣有機(jī)藥肥和茶皂素有機(jī)藥肥有利于水稻增產(chǎn)和稻米品質(zhì)的改善，可有效防治稻縱卷葉螟和白背稻飛虱，保持土壤肥力，且減少環(huán)境污染。隨著人們環(huán)保意識的增強(qiáng)以及對綠色生態(tài)產(chǎn)品的需求，部分發(fā)達(dá)國家加快研究開發(fā)生物藥肥，復(fù)合功效的生物藥肥越來越受到關(guān)注，其含有保障植物生長發(fā)育的營養(yǎng)元素，針對性強(qiáng)，毒性弱，安全性高，對環(huán)境威脅小，且有利于作物的生長發(fā)育[98]。

5 展望

水稻是我國主要的糧食作物之一，水稻的產(chǎn)量和品質(zhì)不僅受遺傳特性的影響，也受水、肥、藥的影響，水、肥、藥的盲目施用不僅不能使水稻增產(chǎn)，還會產(chǎn)生一系列的問題，例如水、肥、藥資源流失，土壤肥力降低等。目前，有關(guān)水、肥、藥高效利用技術(shù)及對水稻產(chǎn)量、品質(zhì)的影響研究較多，也取得了較好的成果，但該領(lǐng)域仍然存在一些問題和不足。首先，藥肥為作物提供基本的營養(yǎng)元素及土壤中普遍缺乏的中微量營養(yǎng)元素，還可以提高農(nóng)藥與肥料的利用效率。但目前的藥肥產(chǎn)品養(yǎng)分比例是固定的，藥肥的效果會因稻田土壤和水稻品種不同而受到影響，而且藥肥使用范圍受限制，針對某一個水稻品種的病害防治效果顯著，但針對另一個水稻品種效果不明顯。普通的藥肥仍存在殘留、污染環(huán)境的問題。目前，有關(guān)藥肥提高作物產(chǎn)量、改善稻米品質(zhì)、減少化肥農(nóng)藥施用量的研究較多，但有關(guān)不同藥肥對水稻地上部農(nóng)藝性狀以及根際土壤性狀的影響及增產(chǎn)作用機(jī)制研究較少，今后可以加強(qiáng)該方面的研究，為藥肥產(chǎn)品的生產(chǎn)提供借鑒。其次，稻田土壤性狀對水稻的生長發(fā)育有一定的影響，目前的研究多為水、肥、藥對水稻產(chǎn)量、品質(zhì)和利用效率的影響方面，有關(guān)水、肥、藥對稻田土壤養(yǎng)分的影響研究較少。最后，目前大多數(shù)研究都是水、肥、藥單因子效應(yīng)研究或水肥、藥肥雙因子作用研究，藥肥的出現(xiàn)為水稻的水、肥、藥一體化提供了可能，應(yīng)注重加強(qiáng)三因素間的交互作用、高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)水稻相關(guān)生理指標(biāo)的變化以及作用機(jī)制研究，以探究水、肥、藥高效利用技術(shù)，為水稻水、肥、藥的綜合高效利用提供思路。