“雙季稻+綠肥”種植 節(jié)肥增效又環(huán)保

編者按：種雙季稻是江西等地水田的主要栽培模式，雙季稻種植面積比較大，這對保障我國糧食安全、促進國民經(jīng)濟發(fā)展具有重要作用。長期以來，為滿足“一年兩熟”的生產(chǎn)經(jīng)營模式要求，雙季稻生產(chǎn)普遍存在化肥投入量高、養(yǎng)分利用率低、農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重、溫室氣體排放量大等突出問題，不但增加了生產(chǎn)成本，還造成了資源浪費和環(huán)境污染，嚴(yán)重威脅我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展與區(qū)域生態(tài)環(huán)境。《“十四五”全國農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃》明確提出，要加強耕地質(zhì)量建設(shè)、推進化肥減量增效、防治農(nóng)業(yè)面源污染、推動農(nóng)業(yè)固碳減排，為守住綠水青山、建設(shè)美麗中國提供重要支撐。為了實現(xiàn)雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污的目標(biāo)，自2008年起，由江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所副所長、副研究員劉佳負(fù)責(zé)的科研團隊就開展了聯(lián)合攻關(guān)研究，最終研發(fā)集成了“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”，并大面積推廣應(yīng)用，取得了顯著的經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益，為助力實施藏糧于地、藏糧于技戰(zhàn)略，保證我國飯碗端穩(wěn)端牢，貢獻(xiàn)了科研人員的一份力量。

記者：劉所長，您好！請介紹一下你們這些年來研發(fā)“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”的情況，好嗎？

劉佳：江西省是我國重要的水稻種植區(qū)之一，2022年水稻種植面積和產(chǎn)量分別達(dá)到340.3萬公頃和2036.5萬噸，分別占全國水稻種植總面積和總產(chǎn)量的11.6％和9.8％。種雙季稻是江西省最主要的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)模式，種植面積占比常年穩(wěn)定在72％以上，位居全國第一。但是，江西省三分之二的稻田屬于中低產(chǎn)田，雙季稻生產(chǎn)過程中普遍存在化肥投入量大、施用不合理的情況，且長期以來重?zé)o機肥、輕有機肥。這種生產(chǎn)經(jīng)營方式不僅不利于維持和提升土壤肥力，還加劇了農(nóng)業(yè)面源污染和溫室氣體排放。如何實現(xiàn)雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污的協(xié)同目標(biāo)，一直是我們科研人員的追求。

江西省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料與資源環(huán)境研究所綠肥科研團隊自2008年起，在國家公益性行業(yè)綠肥專項、國家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)綠肥產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系、國家重點研發(fā)計劃綠肥項目、國家自然科學(xué)基金、江西省科技計劃的支持下，開展了長達(dá)16年的攻關(guān)研究，以構(gòu)建和優(yōu)化“雙季稻+綠肥”種植模式為核心，以實現(xiàn)雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污協(xié)同為目標(biāo)，針對雙季稻田冬季綠肥生長穩(wěn)定性差、環(huán)境養(yǎng)分截獲能力弱、節(jié)肥增產(chǎn)效果不明顯等問題，研發(fā)出“綠肥多科屬配置”“晚稻留高茬+稻草覆蓋種綠肥”等技術(shù)；針對綠肥翻壓后養(yǎng)分釋放快、損失大、利用率低，研發(fā)出“綠肥—稻秸聯(lián)合還田技術(shù)”，優(yōu)化了雙季稻田周年肥料運籌；針對綠肥翻壓后面源污染嚴(yán)重、溫室氣體排放量大，研發(fā)出“綠肥干耕濕漚還田技術(shù)”，篩選出安全高效的減排產(chǎn)品；結(jié)合區(qū)域7P0YiWRFe8MXuzJip4/Um9na3YHA+UPDxcy3u7WPpEA=氣候特征、水稻種植管理情況，構(gòu)建了合理的“田—溝—塘”生態(tài)系統(tǒng)。我們通過集成上述關(guān)鍵技術(shù)，改進傳統(tǒng)配套技術(shù)，最終形成了“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”。

記者：請您以江西省為例，介紹一下應(yīng)用“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”的提質(zhì)增效情況。

劉佳：在江西雙季稻田應(yīng)用該技術(shù)，平均每年增產(chǎn)稻谷50～70公斤/畝，新增收益100～150元/畝，新增利潤60～100元/畝；平均節(jié)省化學(xué)氮肥（N）2.5～4.0公斤/畝、磷肥（P2O5）1.2～2.0公斤/畝、鉀肥（K2O）2.5～4.0公斤/畝，提高氮、磷、鉀肥利用率15％～30％；使雙季稻田溫室氣體減排20％以上，明顯降低全球增溫潛勢（GWP）和溫室氣體排放強度（GHGI）；使雙季稻田氮、磷流失量減少 20％～50％，明顯提高了農(nóng)田氮、磷養(yǎng)分循環(huán)再利用效率。另外，應(yīng)用該技術(shù)還改善了雙季稻田土壤肥力，實現(xiàn)了土地用養(yǎng)結(jié)合。該技術(shù)的應(yīng)用，有力地支撐了耕地質(zhì)量提升、農(nóng)田固碳減排、農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展等國家戰(zhàn)略的落地實施。

記者：據(jù)我了解，“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”2023年和2024年都入選了江西省農(nóng)業(yè)主推技術(shù)名單。目前該技術(shù)的推廣應(yīng)用情況如何？

劉佳：“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”不但入選了2023年和2024年江西省農(nóng)業(yè)主推技術(shù)名單，其主要技術(shù)內(nèi)容還曾入選2020年中國農(nóng)業(yè)農(nóng)村重大新技術(shù)新產(chǎn)品新裝備——十大新技術(shù) “稻秸—綠肥輕簡化利用及高效節(jié)肥技術(shù)”，2021年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)“南方稻田豆科綠肥與稻草聯(lián)合利用養(yǎng)地減肥技術(shù)”，2022年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)“南方水稻節(jié)肥養(yǎng)地型綠肥種植利用技術(shù)”，2023年農(nóng)業(yè)農(nóng)村部主推技術(shù)“南方稻田綠肥輕簡高效節(jié)肥增效技術(shù)”。該技術(shù)也是2012—2013年度中華農(nóng)業(yè)科技獎一等獎“稻田綠肥—水稻高產(chǎn)高效清潔生產(chǎn)體系集成及示范”的主要創(chuàng)新技術(shù)內(nèi)容。

自2012年以來，該技術(shù)成果在江西省大面積推廣應(yīng)用，累計推廣面積達(dá)926萬畝，共增產(chǎn)稻谷64.75萬噸，節(jié)省化肥氮（N）1.85萬噸、磷（P2O5）0.93萬噸、鉀（K2O）1.39萬噸，新增銷售額 13.95億元，新增利潤9.83億元，還實現(xiàn)了良好的生態(tài)效益。累計培訓(xùn)農(nóng)技人員和新型農(nóng)民3000余人次，發(fā)放技術(shù)手冊超2萬份。

記者：請您詳細(xì)介紹一下綠肥栽培的技術(shù)要點。

劉佳：我們優(yōu)化了傳統(tǒng)的綠肥栽培技術(shù)，其目的主要是解決雙季稻田冬季綠肥生長穩(wěn)定性差、環(huán)境養(yǎng)分截獲能力弱等問題。其關(guān)鍵技術(shù)包括：

（1）磷肥前移拌種。在晚稻收割前7～15天，排空田面水，準(zhǔn)備播種綠肥。播種前，選擇晴天曬種5～6小時，然后用鈣鎂磷肥拌勻綠肥種子（折算成P2O5用量為1.0～1.5公斤/畝），此處使用的磷肥是將次年早稻季的常規(guī)磷肥用量（折算成P2O5為5公斤/畝）的20％～30％前移至綠肥季施用。這樣一來可以促進綠肥的出苗和生長，實現(xiàn)“以小肥換大肥”目的；二來可以減少次年早稻季的磷肥用量，避免一次性大量基施磷肥所導(dǎo)致的磷素流失。

（2）綠肥多科屬配置。雙季稻田種植的綠肥品種一般為紫云英，每畝播種量為1.5～2.0公斤。根據(jù)不同田塊的土壤性質(zhì)，可進行綠肥多科屬配置種植，以增強綠肥生長的穩(wěn)定性，提高綠肥還田效果。肥力較低的田塊可進一步混播0.5～1.0公斤/畝的毛葉苕子或0.3～0.5公斤/畝的肥用油菜，以加速土壤培肥過程；耕層較薄的田塊可進一步混播0.5～1.0公斤/畝的肥田蘿卜，通過“生物耕作”，構(gòu)建厚沃耕層；質(zhì)地黏重的田塊可進一步混播0.3～0.5公斤/畝的黑麥草，通過其發(fā)達(dá)的須根來疏松土壤。

（3）晚稻留高茬收獲。晚稻收獲時，調(diào)整聯(lián)合收割機的割臺高度，使稻茬留高30～40厘米，刈割的稻草切碎后均勻拋撒、覆蓋還田。切碎的稻草腐解后可為綠肥生長提供礦質(zhì)營養(yǎng)元素，并且覆蓋地表，配合留高茬，能為綠肥前期生長提供保護，在秋旱情況下有利于保水保墑，在冬季可擋風(fēng)保溫。

（4）稻田開溝。晚稻收獲后及時開好畦溝、腰溝和圍溝，溝寬、溝深均為15～20厘米。做到“三溝”配套，即環(huán)田開圍溝，每隔5～8米開“井”字形溝，田塊較小的開“十”字形溝，溝應(yīng)與排水口相通。

記者：綠肥栽培后，怎樣利用才能達(dá)到節(jié)肥增效與減排控污的目標(biāo)呢？

劉佳：綠肥栽培后，還要合理利用，這樣才能更好地發(fā)揮節(jié)肥增產(chǎn)效果，提高生態(tài)效益，避免綠肥利用不當(dāng)產(chǎn)生新的環(huán)境污染風(fēng)險。其主要技術(shù)要點如下：

（1）綠肥、稻秸聯(lián)合還田。在次年早稻移栽前10～15天，將綠肥（紫云英、紫云英+毛葉苕子、紫云英+肥用油菜、紫云英+肥田蘿卜、紫云英+黑麥草等）與田間殘留稻秸（包括直立的稻茬和覆蓋地表的秸稈）一起翻壓還田。其中，低肥力稻田應(yīng)全部還田，中高肥力稻田綠肥翻壓量應(yīng)控制在1.5～2.5噸/畝，多余的綠肥可移至其他田塊利用，翻壓深度為15～20厘米。根據(jù)田塊的pH情況，建議翻壓時配施生石灰25～50公斤/畝。

（2）干耕濕漚。綠肥翻壓還田時，應(yīng)盡量選擇無降雨天氣，采用粉碎翻壓復(fù)式作業(yè)機將綠肥干耕還田，還田后曬垡5～10天，再灌淺水漚肥，漚田5天以上，再進行秧苗移栽。

（3）施用減排產(chǎn)品。若綠肥翻壓期恰逢連續(xù)降雨，無條件開展干耕曬垡，可在綠肥翻壓時施用減排產(chǎn)品。根據(jù)綠肥翻壓量的大小，每畝施用1～2公斤乙烯利或2-氯乙基磺酸鈉。施用時先溶于水，再均勻地噴施地表。

記者：“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”的水稻種植技術(shù)要點有哪些？

劉佳：“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”改進了綠肥的栽培技術(shù)，獲得了更高的綠肥生物量，也優(yōu)化了綠肥的利用方式，使綠肥的“肥料效應(yīng)”和“生態(tài)效應(yīng)”得以更好地發(fā)揮，但對整套技術(shù)來說還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，還要相應(yīng)地調(diào)整水稻的種植管理措施，從而建立完整的雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)體系。該項技術(shù)的水稻種植技術(shù)要點有：

（1）化肥減施。綠肥翻壓量為1.5～2.5噸/畝時，可減少早稻季20％～40％的化肥施用量；或者按照每翻壓1000公斤綠肥鮮草減施氮肥（N）2公斤、磷肥（P2O5）1公斤、鉀肥（K2O）2公斤。常年種植綠肥、肥力較高的田塊，也可酌情減少晚稻季化肥施用量10％～20％。

（2）優(yōu)化肥料運籌。除了前移至綠肥季施用的部分磷肥外，早稻季剩余磷肥正?；筛鶕?jù)綠肥翻壓量適當(dāng)減少早稻季氮肥和鉀肥的基施比例，后移至分蘗期和抽穗期施用。晚稻季化肥運籌方式按各地習(xí)慣進行。

（3）稻田精準(zhǔn)控水?dāng)U容和溝塘攔蓄凈化技術(shù)。合理構(gòu)建“田—溝—塘”生態(tài)系統(tǒng)，溝、塘面積宜占系統(tǒng)總面積的5％～10％。早、晚稻生育期實行節(jié)水灌溉，稻田低水位運行，減少徑流；降水期間，在水稻耐淹能力范圍內(nèi)高水位運行，充分蓄水。每次施肥后的前7天是防控氮、磷流失的關(guān)鍵時期，應(yīng)將排水口排水高度調(diào)至最高，在不影響水稻正常生長的前提下，不排水或少排水。稻田庫容不足確需排水時，優(yōu)先排入溝渠，其次才排入塘。在氮、磷養(yǎng)分流失高峰期，當(dāng)溝、塘剩余庫容不足時，應(yīng)提前1～2天排掉養(yǎng)分濃度低的溝、塘存水，騰出庫容。當(dāng)?shù)咎镄枰a水時，優(yōu)先泵取溝、塘存水進行農(nóng)田循環(huán)灌溉。通過稻田精準(zhǔn)控水?dāng)U容和溝塘攔蓄凈化，可延長“田—溝—塘”水的停留時間，實現(xiàn)攔蓄凈化和養(yǎng)分的循環(huán)利用，進而有效防控雙季稻田的氮、磷流失。

（4）其他配套技術(shù)。①品種選擇：綠肥宜選擇抗逆性強、生物量大的中晚熟品種；水稻宜選擇抗病蟲害能力強、耐水淹、養(yǎng)分利用效率高的中早熟品種。②緩控釋肥應(yīng)用：有條件時，可選用含氮量高、釋放期為80～90天的緩控釋氮肥產(chǎn)品，肥料施用方式可采用一次性側(cè)深施肥。③早稻秸稈接菌調(diào)氮促腐還田：早稻秸稈還田后腐解慢、茬口短，會對晚稻秧苗生長及養(yǎng)分吸收產(chǎn)生不利影響，可在還田時噴施促腐菌劑，同時根據(jù)土壤肥力狀況，將部分晚稻基肥中的氮肥前移至早稻秸稈還田時一起施用，以促進早稻秸稈腐解，增加土壤腐殖質(zhì)含量，增強土壤對碳、氮、磷等養(yǎng)分的保蓄能力。

記者：“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”的核心在哪些方面？

劉佳：“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”的核心在于：

（1）種好綠肥。足夠的綠肥生物量是其發(fā)揮環(huán)境養(yǎng)分截獲能力、替代化肥用量、提高養(yǎng)分利用效率、培肥稻田土壤、促進水稻增產(chǎn)的重要基礎(chǔ)。由于紫云英等綠肥不耐漬，南方冬季較多的雨水往往會導(dǎo)致綠肥出苗差、長勢弱，因此綠肥播種前后田塊要及時開溝，以保障綠肥生長。另外，還要合理運用磷肥前移拌種、綠肥多科屬配置、晚稻留高茬收獲等技術(shù)措施，在不增加物質(zhì)投入的基礎(chǔ)上，利用好稻田的現(xiàn)有資源，改善綠肥的生長環(huán)境，促進綠肥生長。

（2）用好綠肥。綠肥翻壓時一般處于盛花期，此時植株鮮嫩多汁、養(yǎng)分含量高，翻壓后極易腐解并快速釋放養(yǎng)分，在淹水的情況下會明顯增加稻田甲烷排放量，另外也會增加田面水氮、磷濃度，加劇面源污染風(fēng)險，因此要注重與稻秸聯(lián)合還田，并盡量做到干耕曬垡，必要時施用減排產(chǎn)品。綠肥翻壓后還要根據(jù)翻壓量合理減少水稻化肥施用量，并調(diào)整肥料運籌。

記者：您覺得“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”還存在哪些不足？下一步，你們準(zhǔn)備從哪些方面來完善和推廣該項綜合技術(shù)？

劉佳：當(dāng)前國家高度重視糧食安全。2024年中央一號文件提出，要把糧食增產(chǎn)的重心放到大面積提高單產(chǎn)上，實施糧食單產(chǎn)提升工程。聚焦良田、良種、良法、良機、良制的“五良”集成，是實現(xiàn)我國糧食單產(chǎn)提升、保障國家糧食安全、推進農(nóng)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的必由之路。

就“雙季稻田節(jié)肥增效與減排控污綜合技術(shù)”而言，我們涉及了打造良田、創(chuàng)建良法、建立良制，但是在良種和良機方面還有待提升。首先，需培育抗逆性強、生物量大、養(yǎng)分含量高的綠肥新品種，增強綠肥的抗旱、抗?jié)场⒛偷蜏?、耐貧瘠能力，提升綠肥的固氮能力和對環(huán)境養(yǎng)分的截獲吸收能力，從育種的角度進一步穩(wěn)定和提升綠肥的生產(chǎn)性能，從而更好地服務(wù)“雙季稻+綠肥”種植模式。其次，要研制更加輕便、高效、節(jié)能且適宜南方雙季稻田的綠肥播種、施肥、收種、翻壓農(nóng)機裝備，進一步解放人力資源，降低勞動成本。再次，要繼續(xù)加強對該項技術(shù)的宣傳和推廣應(yīng)用，讓廣大農(nóng)民、生產(chǎn)經(jīng)營主體及社會大眾加深對綠肥的認(rèn)識，加強對“雙季稻+綠肥”模式的理解，使他們對該技術(shù)從被動接受發(fā)展為主動應(yīng)用。最后，要繼續(xù)加大相關(guān)政策的支持和補貼力度，鼓勵發(fā)展統(tǒng)一化的綠肥播種、綠肥翻壓等社會化服務(wù)。