本文摘要：摘要 綜述了我國水稻生產上水肥施用與利用現狀，南方稻作區節水灌溉和控制排水研究狀況，從新施肥模式的運用、新型高效肥料的推廣應用和用地與養地相結合的培肥模式論述施肥技術研究新進展。提出合理的水肥耦合調控技術、水資源的循環利用與合理的灌排管理和
摘要 綜述了我國水稻生產上水肥施用與利用現狀，南方稻作區節水灌溉和控制排水研究狀況，從新施肥模式的運用、新型高效肥料的推廣應用和用地與養地相結合的培肥模式論述施肥技術研究新進展。提出合理的水肥耦合調控技術、水資源的循環利用與合理的灌排管理和耕作制度與種植結構調整成為今后南方地區水稻優質高產高效生產的發展趨勢。
關鍵詞 南方稻作區;水稻;水肥調控;可持續發展
水稻是我國最主要的糧食作物，在我國糧食生產中占有極其重要的地位。我國水稻生產的大頭在南方，面積和總產分別占全國水稻的81.6%和79.4%[1]。水稻是一種喜溫、喜濕的作物，我國秦嶺—淮河以南的南方集中了全國80%左右的水資源，高溫期與多雨期一致，水熱資源豐富，比北方更適宜發展水稻生產[2]。農業生產上水和肥是影響作物產量與生態環境的重要因素，水稻是農業灌溉用水和氮磷養分消耗最多的作物之一，生長期的養分管理和灌排水管理是非常重要的環節。近年來，南方地區水稻生產上如今也面臨諸多矛盾，一方面，不科學的養分管理極易導致水稻種植區氮磷養分流失，帶來嚴重環境問題的同時，使水稻當季氮磷養分利用率下降;另一方面，由于降水時空分布不均和年際水文差異，而旱澇同季、同年現象極為普遍，因此，如何調控水稻種植中的水肥管理措施是一項緊急而艱巨的任務。
多年來，國內外稻作科學工作者圍繞高產、優質、高效、生態、安全的目標，針對我國南方地區的水文氣象要素、水稻各生育期水分和養分需求以及各區域的農作模式與地勢環境，就稻田水肥調控技術進行了大量的研究，創建了“淺、濕、曬”灌溉、干濕交替灌溉、濕潤灌溉、蓄雨型灌溉和控制灌排等多種節水灌溉技術，以及有機無機肥配施、秸稈還田與化肥配施、冬閑期綠肥種植與生物炭等有機添加劑的養地培肥措施，緩/控釋肥或添加氮抑制劑等新型高效肥料、氮肥實時實地管理、減量優化施肥等施肥模式，或是水肥耦合調控技術，為推動稻作科學的進步和發展做出了重要貢獻。筆者就我國水稻水肥利用現狀、南方稻區水肥調控研究進展及未來發展趨勢提出了以下看法。
1 我國稻田水肥利用現狀
21世紀全球農業面臨兩大挑戰：一是為滿足人口的增長需要不斷增加糧食產量，二是在不斷增加糧食產量的同時需要應對水資源的日益減少。我國水稻年種植面積達3 100萬hm2，占總耕地面積的 30% 左右，水稻總產量達到 1.8×1011 kg，占總糧食產量的40% 左右[3-4]。水稻是我國灌溉用水量最大、化肥消費量最多的農作物，其用水量占農業用水量的70%，消耗全國總用水量約50%，目前用于灌溉的水資源愈來愈匱乏，嚴重制約了水稻的生產。
1961—2011年，綠色革命使得我國農業生產加速，糧食產量增長了3.9倍，這種高投入、高產出的體系意味著糧食供應的增加，但同時也意味著資源消耗和環境成本的增加[5]。特別是化肥的消耗，2011年我國氮磷鉀肥(N+P2O5+K2O)消費總量為5 050萬t，占世界化肥總消費量的30%[6]，正是由于化肥在水稻增產中的不可替代性，我國化肥使用量不斷增加，方克明等[7]調查表明2005和2015年水稻化肥用量分別為951.45和978.75 kg/hm2，而同期農作物化肥用量分別為533.85和579.3 kg/hm2，水稻化肥單位面積用量均明顯高于相應年份的農作物化肥使用量平均水平。由此可見，我國稻田氮肥施用量已經處于相當高的水平，朱兆良[8]研究指出在中國稻田碳銨的氮肥吸收利用率低于30%，尿素為30%～40%，李慶逵等[9]研究指出中國稻田氮肥吸收利用率為30%～35%，彭少兵等[10-11]研究指出隨著我國水稻氮肥用量的增加，其農學利用率可能會持續繼續下降。
磷是作物正常生長發育所必需營養元素之一，水稻的磷肥施用量高達180～200 kg/hm2，但是由于磷在土壤中移動性較差、易被土壤吸附固定等原因，磷肥當季利用率僅為7.0%～20.0%[12-14]。當前的水稻生產中，磷肥施用存在很大的盲目性和不合理性，主要表現為磷肥施用量普遍偏高[15]，生產上多表現為底肥一次性施入。但是，龔海青等[16]研究表明水稻施用磷肥量后移30%的磷肥貢獻率、農學利用率、偏生產力和吸收利用率提高了27.7%、33.6%、8.2% 和273%。而不同類型水稻對磷肥投入的反應不同，王偉妮等[17]研究表明早、中、晚稻的磷肥(P2O5)農學利用率平均分別為13.3、13.3和11.6 kg/kg，偏生產力分別為116.4、148.0和157.5 kg/kg，吸收利用率分別為14.2%、13.7%和11.3%，生理利用率分別為85.2、110.4和65.4 kg/kg。不同栽培方式下水稻對磷素利用率也不相同，郭鑫年等[18]研究表明插秧處理水稻磷肥利用效率、偏生產力、農學利用效率、生理利用效率較直播處理分別提高了 17.4%、8.6%、38.4%、4.6%。在水稻-油菜輪作體系中，卜容燕等[19]研究表明水稻季施磷(P2O5)60 kg/hm2時水稻產量最高，磷肥當季利用率最大，而油菜季合理施用磷肥，則顯著地增加油菜的產量和磷素吸收量，這是因為水稻季施用的磷肥殘留在土壤中可以被后季油菜吸收利用，具有明顯的后效作用。
2 南方稻作區水管理現狀
灌溉對農業生產十分重要，水稻是需水量最多的作物之一，我國南方地區年降雨量豐富，特別是每年的梅雨期，但也存在時空分布不均的問題，季節性干旱地區的總面積逐年增加，且干旱多發生在夏、秋季節，正是水稻生長的關鍵需水期[20]，使得水稻生產中灌溉水量較大，同時由于稻田化肥用量過高，加之不合理的灌排管理，大量的氮磷等營養元素從稻田進入周邊水體，加劇了農業面源污染。因此，因地制宜地實施科學的灌排管理，合理利用梅雨期降雨，既能減少農業用水，緩解水資源短缺，又能減少稻田排水，控制面源污染，有效緩解農用水資源短缺問題、實現農業水資源的持續、高效利用以及農業的可持續發展，是一舉多得的舉措。
2.1 稻田節水灌溉研究進展
水稻節水灌溉模式是指為充分利用降雨，優化水稻的生理需水，減少水稻的生態需水，人為控制減少無效用水，從而實施的高效水分管理和稻田土壤水分狀況調節的灌水方法。根據水稻不同生育期的需水要求，選用不同的水層控制標準，不同灌水定額、灌水次數、灌水時間和灌溉定額，即不同的灌溉制度，從而形成不同的水稻灌溉模式[21]。稻田節水主要的兩個途徑是減少消耗量和增加蓄雨量，減少消耗主要是減少葉面蒸騰、棵間蒸發量和稻田滲漏量這3部分[22]。
近年來，學者們開展了大量稻田節水灌溉試驗研究，一系列的節水灌溉措施被不斷測試、改進和推廣應用，并逐漸總結出了“淺、濕、曬”灌溉、濕潤灌溉、干濕交替灌溉和蓄雨型灌溉等多種節水增效的灌溉模式[23-27]，但是，這些灌溉技術并不是所有地區都能適用，針對不同地形地貌、土壤類型、氣候條件等特點來做研究才是關鍵。據報道，“淺、濕、曬”灌溉可節水40%左右[28]，增加產量1.1%[29]。張自常等[27]研究表明干濕交替灌溉相較農民習慣灌溉的灌溉水利用效率(產量/灌溉水量)2.5%，產量增加6.16%～11.6%，同時還可改善稻米品質。
晏軍等[30]在江漢平原地區研究表明，淺灌深蓄的蓄雨型灌溉技術較常規淹灌處理，田間灌溉水量、總用水量、徑流量、滲漏量和降雨利用率分別降低41.7%，18.5%，45.8%，21.9%和增加16.2%，TN和TP徑流流失量分別降低32.6%～35.9%和36.4%～53.1%，TN和TP滲漏流失量分別降低22.8%～32.0%和16.2%～33.3%。潘樂[31]研究表明“淺、濕、曬”灌溉比常規淹灌排水量減少10.3%，TN流失量減少19.1%，TP流失量減少11.3%。間歇灌溉比常規淹灌排水量減少15.0%，TN流失量減少3.6%，TP流失量減少19.5%，姜萍等[32]研究表明與常規淹灌處理相比，濕潤灌溉處理可減少8.9%的灌水量， 6.0%的徑流排水量以及17.3%的滲漏排水量，同時整個水稻季，減少了38.2%的TN徑流流失，以及42.1%的TN滲漏流失。
2.2 稻田控制排水研究進展
稻田排水對水稻生長發育具有十分重要作用，合理排水可調節田間水、肥、氣、熱。控制排水有利于保持作物適宜的土壤水分條件、可減少排水流失量以及排水中的污染物[21]。然而，排水本身具有因地制宜的特點，合理的排水管理將會為水稻用水需求提供穩定的用水供給與安全保障。Drury等[33]研究比較了傳統排水和控制排水對排水水質的影響，研究表明控制排水的氮和磷的減少30%到50%。Ayars等[34]報道了控制排水是改善灌溉農業用水管理的下一個合理步驟，和玉璞等[35-37]研究表明節水灌溉技術與控制排水技術有機結合，可以有效減少稻田排水中氮、磷養分含量。喬欣等[38]研究指出節灌控排模式較非節灌控排明顯減少了農田排水量和氮磷流失量，同時提高了養分利用率。
稻田控制排水除了影響稻田排水水量、水質外，還會影響稻田田間耗水量。Wesstrm等[39]2年試驗研究表明，暗管排水田塊蒸發蒸騰量分別較不排水田塊增加16%和7%;Tan等[40]3年的試驗研究表明，在較干旱年份，暗管控制排水田塊蒸發蒸騰量較自由排水田塊顯著增加。俞雙恩等[41]、高世凱等[42-43]和Djaman K等[44]在太湖流域研究表明，控制排水通過對稻田水位的調控，排水量顯著減少，同時能有效地削減稻田地表排水中氮磷負荷，提高水稻水氮利用效率。
推薦閱讀：《北方水稻》(雙月刊)創刊于1971年，是遼寧省鹽堿地利用研究所主辦的以水稻為主的專業技術期刊。主要宣傳報道水稻研究最新成果、交流各地水稻豐產經驗。
轉載請注明來自發表學術論文網：http://www.zpfmc.com/nylw/19380.html
