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如何数水稻叶龄-如何进行前氮后移施肥新技术
发布日期:2014-08-06 17:58:11 作者:刘元英 彭显龙 罗盛国

黑龙江省是优质粳稻主产区,近两年栽培面积已达到3600万亩左右,稻米商品率高,水稻生产对黑龙江省农业经济发展具有十分重要的作用。目前黑龙江省水稻生产中存在单产波动大,稻瘟病和倒伏严重、结实率低等问题。其中一个重要原因就是氮肥用量过高,施肥时期不合理,氮、磷、钾比例失调。因此,根据水稻需氮规律进行氮素营养调控,均衡施用各种营养元素,是水稻优质高产栽培中必须解决的关键问题。
针对这一问题,从研究水稻百公斤籽粒需氮量这一关键问题入手,项目组经过8年时间,调整优化了寒地水稻氮肥施用时期,首次获得了定量调控寒地水稻生产氮肥用量的SPAD和叶色卡阈值,能依据水稻不同生育期对氮素的需要定量调控氮肥,衡量监控磷、钾,以及因缺补充中、微量元素,形成了寒地水稻,打破了寒地水稻后期不能施用氮肥的“禁区”,开创了寒地水稻后期施氮创高产的先河。。
8年100多个点次的试验证明,该技术能显著地防止水稻倒伏,促进水稻活秆成熟,减少病害发生,使水稻结实率提高5个百分点左右,千粒重增加0.6g~1.8g,产量平均提高10%以上;氮肥用量降低了20%以上,氮肥利用率平均提高近18个百分点;明显提高出米率和稻米品质。通过增产和节本,可使每亩增收100元以上。
该技术和传统的施肥技术相比,具有稳定的增产效果,是寒地水稻施肥技术上的一次重要改革,具有普遍的推广意义。
1、施肥技术方面创新
寒地传统施肥方法中前期氮肥比例过高,造成水稻无效分蘖过多,群体质量恶化,极易发生倒伏和稻瘟病。该技术根据水稻不同生育期对氮素的需要定量调控氮肥,减少前期氮肥用量,将适宜氮肥后易,打破了寒地水稻生育后期不能施用氮肥的“禁区”,可有效的控制无效分蘖,防止水稻倒伏和病害,提高水稻结实率,增加千粒重,显著提高水稻产量和品质。开创了寒地水稻后期施氮创高产的先河。该技术达到了国内领先水平。
2、提出了寒地水稻减氮减磷增钾的施肥策略
我们对全省水稻主产区500个典型土壤测定结果表明,土壤中有效氮和有效磷的含量均较高,而60%左右的土壤有效钾含量处于中低水平。依据试验区的测试结果、调查数据和其他资料估算,寒地稻田氮磷钾的平衡为:氮素有48.4 kg/ha的盈余,磷素有9.5 kg/ha的盈余,而钾素亏缺46.4kg/ha。寒地水稻氮、钾肥施用比例严重失调。据此,短期内我们提出了减氮减磷增钾的施肥策略。在土壤肥力中等偏上的稻田,要达到600 kg/亩的产量,推荐每亩施用6~7 kg N、2~3 kg P2O5和3~5 kg K2O。这与传统施肥相比,氮肥减少20%左右,磷肥减少30%左右,钾肥增加20%左右。
3、示范推广技术路线的创新
本着边研究,边示范,边开发的快速成果转化的原则,成果鉴定后就与黑龙江倍丰农资集团公司合作,建立了“倍丰肥料东北农大研发中心”,使部分成果直接物化成肥料产品。共同研制出粒径、比重基本相同,不同比例的氮磷、氮钾复合粒及硅和中微量元素的复合粒,可根据土壤和水稻养分状况,灵活调配这些养分,克服了以往施肥时肥料分层,施肥不匀的问题,真正做到配方施肥。最终形成以配套肥料施用促进技术辐射的推广模式,该模式具有明显创新。
二、项目预期效益分析
寒地水稻优化施肥技术可使示范区稻田氮肥利用率达40%~50%,氮肥用量较示范前减少20%左右,使水稻增产10%以上,平均每亩增收节支100元以上,在项目实施期间,试验、示范、推广总面积如达500万亩以上,可创造5亿左右的经济效益。同时,由于能使氮肥利用率显著提高,可减轻环境污染问题,环境和生态效益显著。随着世界人口增长和生态环境的日益恶化,粮食安全和生态安全受到各国政府和人民的高度重视。因此该项技术会受到人们的青睐,具有广阔的市场前景。
三、项目实施方案
1、根据叶龄确定水稻生育期
氮肥施用量和施用时期对水稻产量和品质影响很大。由于水稻品种繁多,不同品种的生育期有着明显的特殊性,确切掌握水稻的生育期是一个技术难点。在优化施肥技术中,根据水稻叶龄确定其生育进程,克服了以往无法找准水稻生育期的问题,为不同水稻品种按生长发育阶段进行氮肥调控提供了科学依据。
2、水稻叶龄的确定及标记方法
水稻叶龄是以主茎上长出的叶数来表示的。除掉芽鞘外,与稻壳同侧的叶片为第1叶。当第1片叶完全抽出,第2叶露尖时,叶龄值为1;如第2片叶已出完,第3叶正在抽出时,则将第3叶的长度和第2叶长比较,如果第3叶长度是第2叶长的10%,叶龄值为2.1,如果是第2叶长的50%,则叶龄值为2.5,其余叶龄计算以此类推。叶龄期,是指某叶抽出期,上述2.5叶龄恰处于第3叶抽出期,叶龄期是3。
叶龄标记必须在插秧前开始,选10株具有平均叶龄的水稻,用记号笔或墨水做好标记。移栽时,将标记好的秧苗插在定点的观测田(在田块相对的两个角上各选1点,每点5株,排成1行),并做好标志。插秧后每隔5~7天观察1次叶龄,应每隔1个片叶做1个标记,并记在记录本上。标记方法由标记者自定,以自己能确切辨认每一叶的具体叶位为原则。按照下表确定水稻生育期。
 
1 水稻叶龄对应的主要生育期

总叶片数
(N)
主茎节数
(n)
有效分蘖临界叶龄期
(N-n)
穗分化期叶龄值
(N-n+0.5)
拔节叶龄期
(N-n+3)
减数分裂叶龄期
(N)
11
4
7.0
7.5
10.0
11.0
12
4
8.0
8.5
11.0
12.0
13
4
9.0
9.5
12.0
13.0
14
4
10.0
10.5
13.0
14.0

 
如果农户不会或没标记叶龄,可以按移栽后天数确定生育期,表2列出了插秧后天数和水稻生育期的对应关系。
 
2 插秧后天数与水稻生育期

插秧后天数
总叶片数
有效分蘖临界期
穗分化期
拔节期
减数分裂期
110-120
11-12
25-35
30-40
45~55
55~65
120-130
13-14
35-45
40~50
55-65
65~75

 
3、以前氮后移为核心的寒地水稻氮素管理
1)基于地力产量和目标产量确定寒地水稻氮肥用量
根据我们多年试验结果,应用空白区产量和目标产量确定寒地水稻氮肥总量见表2,由于不同品种吸肥特性存在差异,这一结果仅供参考。我省水稻无氮区产量在5.5~6.5 吨/公顷范围内,可获得的产量大都在9吨/公顷左右,氮肥用量多数在90~100kg/ha。如果没有无氮区产量,可依据土壤养分测定结果确定施肥量。如无氮区产量较低,可获得的产量也低,追求更高产量将有较大的风险。同时,水稻目标产量受许多因素影响,只有在水分管理良好,基本苗数保证的条件下才能稳产,穗数型品种一般每平米25~33穴,每公顷收获穗数550~650万;大穗型品种每平米15~20穴,每公顷收获穗数350~450万。
 
 3 寒地水稻氮肥总推荐用量( N kg/ha )

空白产量 (kg/ha)
水稻目标产量(kg/ha)
8250
9000
9750
4500
95
125
-
5000
85
115
-
5500
75
100
125
6000
-
90
110
6500
-
80
100

 
2)氮肥施用时期
根据寒地水稻需氮规律和土壤供氮规律,虽然稻田有机氮含量较高,穗分化期以后能释放较多的氮素,但远远不能满足水稻高产的需要。我们通过前氮后移,按基肥∶蘖肥(插秧后5~7天)∶促花肥(倒3.5叶)∶保花肥(剑叶露尖)为4.5∶2∶1.5∶2的方式施肥,使施氮与水稻需氮规律相一致,能够充分满足水稻需氮关键期对氮素的需求。
3)氮素穗肥用量的确定
由于年际间气候差异较大,施用同样氮肥,水稻长相长势可能相差很大,因此必须根据水稻实际生长情况,诊断氮素营养状况,确定追施氮肥的数量。近年来,我们在寒地用便携式叶绿素仪(SPAD-502)和叶色卡(LCC)方法来诊断水稻氮素营养状况,获得很好的效果。在寒地,诊断水稻氮素营养状况的SPAD阈值为SPAD=38,LCC阈值为LCC=3.5,该阈值适合于多数寒地水稻品种。
穗分化期(倒3.5叶),选择最上面完全抽出的水稻主茎叶片,将叶片的中间部分放在叶色卡上(如右图所示),用身体挡住阳光,仔细比较叶片和叶色卡的颜色,找到与叶片颜色相近的叶色级(叶色卡上颜色共分4级,颜色由浅到深分别为2、3、4、5色级)。如果叶片颜色处在色卡3~4色级中间,读作3.5,如果叶色接近于3并比3稍深读3.2,接近于4并比4稍浅读3.8,其余读数以此类推。
在每个地块里选有代表性的1个点,随机选取10株水稻,将水稻叶片与叶色卡比较,记下叶色值。如果有6片或更多的叶片读数处在某一临界范围内,依据表3来调整氮肥的用量。如果可能的话,在每次测量时,都由同一个人在同一时间(例如上午10点)读数。
在水稻叶色退淡,叶片挺立的情况下,根据比色结果按表4施用促花肥。到减数分裂期(剑叶露尖),水稻叶色退淡,叶片挺立,根据比色结果按表5施用保花肥。
 
 4 寒地水稻穗分化期(促花肥)推荐氮肥用量
目标产量
(kg/ha)
SPAD值*
LCC值**
施肥量
( N kg /ha )
8250
<38
<3.5
16
38-40
3.5-4.0
12
>40
>4.0
8
9000
<38
<3.5
20
38-40
3.5-4.0
15
>40
>4.0
10
9750
<38
<3.5
23
38-40
3.5-4.0
17
>40
>4.0
13
*用叶绿素仪测定的上数第一片完全展开叶片的SPAD值,10株的平均值,下同。
**用LCC测定的上数第一片完全展开叶片的读数,10株的平均值,下同。
 
 5 寒地水稻减数分裂期(保花肥)推荐氮肥用量( N kg /ha )
目标产量
(kg/ha)
SPAD值
LCC值
施肥量
( N kg /ha )
8250
<38
<3.5
25
38-40
3.5-4.0
18
>40
>4.0
10
9000
<38
<3.5
30
38-40
3.5-4.0
20
>40
>4.0
10
9750
<38
<3.5
35
38-40
3.5-4.0
25
>40
>4.0
15
 
特别注意:如果穗分化期水稻叶色过深,叶片披垂,则不施促花肥。到拔节期(倒2叶),如水稻叶色退淡,叶片挺立,可施氮肥,则根据SPAD或LCC值按表6施用,此后不再施用氮肥。如果拔节期水稻叶色仍然过深,叶片披垂,一直到收获期不施氮肥。
 6 寒地水稻拔节期(穗肥)推荐氮肥用量( N kg /ha )
目标产量
(kg/ha)
SPAD值
LCC值
施肥量
( N kg /ha )
8250
<38
<3.5
33
38-40
3.5-4.0
25
>40
>4.0
18
9000
<38
<3.5
40
38-40
3.5-4.0
30
>40
>4.0
20
9750
<38
<3.5
45
38-40
3.5-4.0
35
>40
>4.0
25
注:如果穗分化期水稻叶色过深,叶片披垂,不能施用促花肥,并且在倒2叶期水稻叶色退淡,叶片挺立,可参照该表施用氮肥
4、寒地水稻磷钾肥恒量监控
1)寒地水稻磷肥用量的确定
Olsen法测定的土壤磷素含量与作物生长具有很好的相关性,考虑到磷肥移动性差,不易损失的特点,可以根据土壤有效磷含量确定磷肥用量。不同地力、不同产量水平下,磷肥推荐量见表7。
 
7 寒地稻田土壤速效磷分级及对应的磷肥用量

产量水平(kg/ha)
速效磷分级
Olsen-P(P mg/kg)
磷肥用量( P2O5 kg /ha )
8250
极低
<10
50
10-25
40
25-35
30
35-45
20
极高
>45
10
9000
极低
<10
55
10-25
45
25-35
35
35-45
25
极高
>45
15
9750
极低
<10
75
10-25
60
25-35
45
35-45
35
极高
>45
25

注:磷肥全部作基肥施用
 
2)寒地水稻钾肥用量的确定
关于土壤供钾能力的测定,目前采用的方法有生物方法、化学方法、物理化学方法和电化学方法。一般来讲,用生物耗竭试验方法了解土壤供钾状况直接而有效,但周期长,工作量大。因此常以速效钾作为当季土壤供钾能力的指标。根据我们的研究结果,参考有关资料,确定了寒地稻田土壤有效钾的分级指标及对应钾肥用量,见表7。当秸秆大部分还田时,水稻目标产量在8250~9000 kg/ha时,施肥时钾肥用量减少一半,可只在基肥中施钾。当目标产量为9750 kg/ha,钾肥用量可以减少30~40 kg/ha。
 
7 寒地稻田土壤速效钾分级及对应的钾肥用量

产量水平(kg/ha)
速效钾分级
速效钾(K mg/kg)
钾肥用量( K2O kg/ha )
8250
极低
<60
75
60-90
60
90-120
45
120-150
30
极高
>150
10
9000
极低
<60
90
60-90
75
90-120
60
120-150
45
极高
>150
30
9750
极低
<60
105
60-90
90
90-120
75
120-150
60
极高
>150
45

注:钾肥50%作基肥施用,在穗分化期施另50%的钾肥
 
5、实施方案
按照核心区、示范区和辐射区模式进行示范推广,核心区面积30亩左右,示范区连片的300亩以上,辐射区面积3000亩以上。选择交通方便的稻田,作为核心区,设农民习惯施肥、前氮后移和不施N处理(N0)3个处理,试验处理如下:
 
? 农民习惯:根据黑龙江省600个农户的施肥调查情况确定,即N135~150kg/ha、P2O560~75kg/ha、K2O 40~50kg/ha,氮肥全部做基蘖肥施用,磷肥和钾肥做基肥一次使用;
? 前氮后移:按前述方法,根据土壤养分情况确定施肥方案,通常N 100kg/ha、P2O5 25kg/ha、K2O 60kg/ha。
基肥:45%的氮肥、全部磷肥和50%的钾肥作基肥,干施肥然后旋耕土壤。
蘖肥:花哒水插秧,插秧5~7天后施分蘖肥,下午5点左右撒施,第二天清晨灌水,水深2-3cm(最浅水层),这样既能防止肥料被水冲到一起,又能使肥料溶解在水中,随水渗入土壤。
穗肥:穗分化期、减数分裂期和抽穗后10天,每次施肥前,均和分蘖期相同,先晒田2~3天,然后在傍晚施肥,第二天早晨灌水2~3cm,以水带氮提高肥料利用率。
灌水:返青~有效分蘖临界叶龄期采用间歇湿润灌溉方式,每次灌水2~3cm;N-n叶龄期~N-n+1叶龄期,进行排水搁田;拔节叶龄期~出穗后10天,间歇湿润灌溉;从抽穗后11天~抽穗后45天,进行干湿交替灌溉。
? N0:在翻地施基肥前,在前氮后移的试验区中,先留出25平方米小区,磷钾肥用量同前氮后移,不施氮肥,进行正常的整地,然后,用土埂和前氮后移示范区分隔开。前氮后移示范区再进行施肥、整地。
 
 
 
N0
习惯施肥
前氮后移
 
图1 大田对比示范图
 
主要测试指标:4月5日采集核心区和示范区土样,测定土壤基础肥力。穗分化期(6月25日左右)和减数分裂期(7月15日左右)测定叶色卡读数,根据水稻长相长势施用穗肥;收获期测产,计算不同施肥方式水稻氮肥利用率。
6、注意事项
首先,在每次施肥前均应该出现落黄,如果不落黄,则6月25日一定不要施肥。其次,前期田间分蘖不如习惯施肥多,但不要担心,收获时穗数不少,穗大。第三,水分管理很重要,一定不能长期淹水,灌水应该后水不见前水,保持干干湿湿。
刘元英 彭显龙 罗盛国
东北农业大学资环学院