王丹英 陳松 劉侃誠 韋君杭 章秀福*

（1中國水稻研究所，杭州 310006；2浙江森井農(nóng)業(yè)生物技術(shù)有限公司 微生物研究中心，杭州 310006；*通訊作者：zhangxiufu@caas.cn）

水稻是我國最主要的糧食作物之一，肥料作為決定水稻產(chǎn)量的一個關(guān)鍵因素，是水稻生產(chǎn)投入的主要部分?；蕬?yīng)用為水稻增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用，但由于農(nóng)戶對化肥增產(chǎn)的深度依賴和期望，存在寧多勿少的盲目性，導(dǎo)致當(dāng)前化肥施用量偏高而利用率則明顯偏低。不合理的化肥施用，不僅造成資源浪費(fèi)、土壤結(jié)構(gòu)惡化，還導(dǎo)致水體富營養(yǎng)化等農(nóng)業(yè)面源污染問題[1]。微生物肥料系由一種或若干種有益微生物經(jīng)工業(yè)化培養(yǎng)發(fā)酵而成，通過其所含微生物的生命活動及其產(chǎn)生的次生代謝物質(zhì)作用于植物，具有提高土壤肥力、刺激植物生長、防治有害微生物等普通化肥不具備的作用[2-3]。用微生物產(chǎn)品替代或部分替代化肥，抑制有害病菌降低農(nóng)藥用量，在理論上是完全可行的。但由于技術(shù)、成本等種種原因，未見到微生物產(chǎn)品在水稻生產(chǎn)中大面積應(yīng)用，也未形成基于微生物產(chǎn)品的水稻綠色生產(chǎn)技術(shù)。從2020年開始，中國水稻研究所和浙江森井農(nóng)業(yè)生物技術(shù)有限公司合作，開展基于微生物產(chǎn)品的水稻綠色生產(chǎn)技術(shù)研究，通過研發(fā)復(fù)合微生物產(chǎn)品，探索不同微生物產(chǎn)品功效及使用方法，分析評估了微生物肥料及菌劑替代或部分替代化肥和農(nóng)藥的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，于2021年集成了基于微生物產(chǎn)品（肥料及菌劑）的水稻綠色生產(chǎn)技術(shù)，并在浙江平湖的單季稻上進(jìn)行了應(yīng)用。

1 基于微生物產(chǎn)品的水稻綠色生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用效果

2021年5—11月在浙江嘉興平湖曹橋街道野馬村的“稻-麥”輪作田塊上，以常規(guī)粳稻蘇香粳100為材料，運(yùn)用多種微生物菌劑、微生物肥料產(chǎn)品部分替代化肥和農(nóng)藥，進(jìn)行了基于微生物產(chǎn)品的綠色生產(chǎn)示范。與農(nóng)戶對照相比，示范田在化肥減量66%（表1）、殺菌劑減量65%（表2）的情況下，水稻單產(chǎn)603.6 kg/667 m2，產(chǎn)量與當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶持平。說明基于微生物產(chǎn)品的水稻綠色生產(chǎn)技術(shù)可以在確保水稻穩(wěn)產(chǎn)的前提下實(shí)現(xiàn)水稻的減肥減藥綠色生產(chǎn)。

表1 不同種植方式的施肥情況

表2 不同種植方式的殺菌劑用量

2 基于微生物產(chǎn)品的水稻綠色生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用基礎(chǔ)

多菌種、復(fù)合、高效的微生物產(chǎn)品是技術(shù)的應(yīng)用基礎(chǔ)。采用自主知識產(chǎn)權(quán)的原創(chuàng)性新技術(shù)，研發(fā)出具多菌種復(fù)合、菌群穩(wěn)定性強(qiáng)且高效的森井復(fù)合微生物產(chǎn)品（浙江森井農(nóng)業(yè)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)），含有酸魚乳桿菌、谷氨酸棒狀桿菌以及其他108種難培養(yǎng)微生物。菌群內(nèi)通過糖類、乳酸、短鏈脂肪酸、正己酸等營養(yǎng)物質(zhì)密集的交叉互養(yǎng)網(wǎng)絡(luò)形成穩(wěn)定的共生關(guān)系，同時代謝產(chǎn)生多糖、氨基酸、核酸、維生素等復(fù)合營養(yǎng)物質(zhì)，承擔(dān)起除核心菌群外更多微生物的營養(yǎng)代謝。復(fù)合微生物產(chǎn)品的使用，一方面改變土壤環(huán)境，影響細(xì)菌群落；另一方面帶來了外源益生細(xì)菌的直接輸入，促進(jìn)土壤微生物群落結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定與多樣性的維持，有效地改良土壤微環(huán)境。森井復(fù)合微生物產(chǎn)品類型多樣，包括生物有機(jī)肥、復(fù)合微生物肥料（液態(tài)，簡稱微生物液態(tài)肥）和菌劑（液態(tài)）等3種，其中生物有機(jī)肥的速效N、P、K含量分別為0.74%、0.68%和2.00%，微生物液態(tài)肥的速效N、P、K含量分別為0.84%、0.37%和0.91%，兩者均能夠提供作物生長所需養(yǎng)分并具有改良土壤微生物環(huán)境的作用；菌劑未添加速效養(yǎng)分，其主要功能是加速秸稈腐化，能快速降低秸稈腐解時稻田水體的化學(xué)需氧量（COD）、總氮和總磷濃度，具有清潔水體的作用。

3 基于微生物產(chǎn)品的水稻綠色生產(chǎn)技術(shù)關(guān)鍵措施

3.1 “菌肥+化肥”的水稻綠色施肥套餐設(shè)計(jì)

針對不同的生產(chǎn)需求，我們建立了以微生物肥料部分替代化肥的“菌肥+化肥”施肥方案和全部替代化肥的“純菌肥”施肥方案，前者適用于當(dāng)前水稻生產(chǎn)的肥藥減量綠色栽培，后者則適用于高端有機(jī)大米的生產(chǎn)。

微生物肥料部分替代化肥的“菌肥+化肥”的水稻綠色栽培，以秸稈還田利用和水稻生長過程中微生物肥料與化肥的合理調(diào)配為重點(diǎn)，以減肥、減藥、省本、穩(wěn)產(chǎn)、提質(zhì)為目標(biāo)。

1）微生物菌劑和化學(xué)氮肥結(jié)合促進(jìn)秸稈清潔腐解。秸稈還田作為一項(xiàng)培肥地力的重要措施被普遍采用。但秸稈還田在改良土壤結(jié)構(gòu)的同時，也會導(dǎo)致土壤病菌增加，作物病害加重及缺苗（僵苗）等不良現(xiàn)象[4-5]，特別是在“稻-麥”等多熟制稻田中，頭茬和后季作物的間隔時間非常短，容易發(fā)生土壤中秸稈轉(zhuǎn)化微生物與水稻幼苗爭奪養(yǎng)分的矛盾。經(jīng)過大量研究，我們形成了菌劑和氮肥共同作用促進(jìn)秸稈腐解的方法，即在小麥秸稈翻耕還田前，施入微生物菌劑20 kg/667 m2和碳銨40 kg/667 m2。

2）微生物肥料部分替代化肥實(shí)現(xiàn)水稻生產(chǎn)化肥減量。南方水稻一般采用分次施肥，肥料分基、蘗、穗肥3次施用。根據(jù)水稻生產(chǎn)的養(yǎng)分需求規(guī)律，綜合考慮不同肥料的功效、養(yǎng)分釋放特點(diǎn)和價格因素，我們建立了用微生物肥料部分取代化肥，有機(jī)、無機(jī)配施，速效、長效兼顧的施肥方法，在水稻生長的不同階段施用不同形態(tài)的微生物肥料和化肥，形成“菌肥+化肥”的水稻綠色施肥套餐，即：在水稻種植之前，每667 m2施入生物有機(jī)肥75 kg作基肥，分蘗期施尿素10 kg促分蘗發(fā)生，孕穗初期施微生物液態(tài)肥50 kg作穗肥。

綜上，“稻-麥”輪作稻田的“菌肥+化肥”水稻綠色施肥套餐的化肥施用量（折純）為11.4 kg/667 m2，與農(nóng)戶施肥方式（基肥為18∶8∶18的復(fù)合肥30 kg/667 m2，第1次追肥施用尿素20 kg/667 m2，第2次追肥施用15∶15∶15的復(fù)合肥25 kg/667 m2）相比，當(dāng)季N素投入量減少32.5%。

3.2 肥料施用方法的改進(jìn)與創(chuàng)新

當(dāng)?shù)胤N糧大戶普遍采用“一基兩追”的3次施肥方法，其中基肥一般是用撒肥機(jī)撒施，追肥通常是用背負(fù)式噴肥機(jī)噴施，也有人工撒施或無人機(jī)追施。微生物綠色施肥方法的不同之處在于：在秸稈翻耕還田之前需要噴施微生物菌劑和碳銨以促進(jìn)秸稈腐解和清潔還田。為減少施肥次數(shù)，降低施肥的人工成本，我們改進(jìn)了基肥和穗肥的施用方法。

1）基肥的固液同步施用技術(shù)：將原來“麥?zhǔn)蘸笙葒娛┚鷦┖腿鍪┨间@，然后秸稈翻耕還田，再撒施基肥，最后整平”的過程，改為“在噴施液態(tài)菌劑同時，同步撒施碳銨和生物有機(jī)肥”。通過在撒肥機(jī)上加裝噴施裝置，實(shí)現(xiàn)固體肥和液體肥的同步施用。此施肥工藝的改進(jìn)，不僅減少了施肥次數(shù)，而且在隨后的秸稈機(jī)械翻耕還田過程，可以使基肥深施于土壤中，減少肥料流失，有利于提高肥料利用效率。

2）穗肥的以水帶肥施用技術(shù)：孕穗初期微生物液態(tài)肥的施用采取“以水帶肥”的方法，在擱田后復(fù)水過程中，讓液態(tài)復(fù)合微生物肥料隨水均勻流入稻田，減少肥料施用的人工成本。在裝置上，采用的是普通的塑料桶，在桶底加裝水龍頭開關(guān)（圖1），可以根據(jù)灌溉水速調(diào)整液態(tài)肥注入速度，簡單、省本、高效。

圖1 “以水帶肥”施肥裝置

3.3 與施肥配套的耕作和灌溉技術(shù)改進(jìn)

已有研究表明，在肥料施用后，田面水體的養(yǎng)分含量會急劇升高，至施肥1周后才降至較低水平[6]，因而施肥后1周之內(nèi)應(yīng)禁止排水。此外，秸稈還田的稻田，在秸稈腐解的過程中會產(chǎn)生大量褐色中間產(chǎn)物，若田水外排會污染周邊水體，導(dǎo)致嚴(yán)重的面源污染。因此，要求第1次施肥后秸稈淺水旋耕還田，或者旱耕還田后再灌水，以浸沒土壤而不高于田面為宜。其優(yōu)點(diǎn)在于一方面減少了肥料流失和秸稈腐解中間產(chǎn)物外排的風(fēng)險，另一方面秸稈腐解過程中會產(chǎn)生大量的還原性物質(zhì)，降低水體的含氧量，而薄水可以使空氣中的氧進(jìn)入稻田土壤，有利于減輕秸稈還田的負(fù)面影響。

水稻生長過程中，實(shí)行干濕交替的好氧灌溉：返青分蘗期每次灌水水位不高于田面3 cm，待落干后再灌第2次水；分蘗末期擱田至田面開裂以減少無效分蘗；孕穗初期復(fù)水，以水帶肥施入微生物液態(tài)肥，此時若氣溫高，可以將水位保持在5 cm左右；灌溉期淺水干濕交替，切忌斷水過早。