《双季稻水肥协同高产高效调控技术规程》

——PAGE15—《双季稻水肥协同高产高效调控技术规程》编写说明（一）项目背景1.任务来源根据湖南省市场监督管理局文件《湖南省市场监督管理局关于下达2020年地方标准制修订项目计划的通知》（湘市监标函〔2020〕21号），拟在2021年完成《双季稻水肥协同高产高效调控技术规程》地方标准的制定工作。制定标准的目的、意义湖南位于长江中游南部，是我国著名的双季稻主产区，水稻种植面积和稻谷产量居全国之首。水稻是高耗水、高耗肥作物，发展水稻产区节水节肥丰产技术、提高资源利用效率，实现农业节约用水、节肥已迫在眉睫。水稻是耗水耗肥大的作物，随着我国水资源的紧缺和化肥施用带来的土壤环境问题，节约用水、减少化肥用量都是迫切要解决的难题。水肥耦合技术应用，对节省灌溉用水，减少化肥用量，提高灌溉水和化肥利用效率，改善土壤通气条件，提高土壤供肥能力，减少水稻灌溉用水和化肥施用量有明显作用。保护农田生态环境，迫切需要加强节肥技术的研究和推广应用，促进养分资源循环利用，减少对化肥的依赖，提高化肥利用率，发展水稻节水节肥丰产技术，促进水肥耦合，提高耕地质量与水肥资源利用效率，构建湖南双季稻水肥协同高产、高效技术体系，对促进农业综合开发，建设资源节约型农业，对确保国家粮食生产安全，实现粮食增产、农民增收，农业可持续发展，具有重要的现实意义。（二）工作简况1.项目主要参加单位及人员分工湖南省土壤肥料研究所是该标准编制的承担单位，负责起草，湖南省农业农村厅归口。项目参加人员具有多年的植物营养与耕作种植工作经历。主要参加人员及分工见表1。表1项目参加单位及人员分工序号姓名工作单位专业职称分工1彭志红湖南省土壤肥料研究所植物营养副研究员项目负责2石丽红湖南省土壤肥料研究所植物营养学副研究员数据分析3褚飞湖南省土壤肥料研究所农业推广实验师数据采集4杨威湖南省土壤肥料研究所农业资源利用实研数据采集5郭立君湖南省土壤肥料研究所土作物栽培副研究员技术指导6汤文光湖南省土壤肥料研究所稻田培肥与耕作生态研究员项目指导2.主要工作过程2017年至2020年，在标准立项之前，项目主持单位湖南省土壤肥料研究所，依托国家重点研发计划《长江中下游南部双季稻周年水肥高效协同与灾害绿色防控丰产节本增效关键技术研究与模式构建》(2017YFD0301500)，连续开展了超级双季稻化肥减量、高产稳产的高效施肥技术，双季超级稻水肥耦合高效灌溉技术，双季超级稻水肥高效协同机制与调控技术田间试验以及双季超级稻超高产攻关示范基地建设，为标准的制定奠定了坚实的基础。2020年7月至2019年8月，承担单位与参与单位协同会商，形成标准编制小组，收集、查阅了大量国内相关标准、文献等技术资料，完成并递交标准申报书。2020年9月至2020年11月，在标准项目的任务下达后，标准起草小组明确了工作指导思想，制定了工作原则，确定了起草小组人员的分工。2020年10月至12月，基于前期科研试验数据分析与生产实践经验，起草小组总结专家咨询与实际调查，并内部多次研讨修改，形成了标准征求意见稿（三）标准编制原则依据和确定地方标准主要内容（如技术指标、参数、公式、性能要求、试验方法、检验规则等）的依据，地方标准修订项目，还应当列出和原标准主要差异情况本标准编写原则：叙述正确无误，文字表达准确易懂，技术内容科学合理，具有较强的指导性和可操作性。标准的构成严谨合理，内容编排、层次划分等符合逻辑与规定。本标准的格式符合GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准的结构和起草规则》的规定。一是科学性原则：针对目前湖南省双季稻区域生态特点和生产问题存在的问题，依托多年的田间试验研究，提出了水肥耦合的技术方案，理论与实际结合。二是先进性原则：在试验基础上，充分吸收和利用现有科研成果和成熟技术，在双季超级稻现有施肥水平上减少氮、磷肥施用量和灌溉用水，提高化肥利用率的高效施肥技术和高效灌溉技术。三是可操作性则：技术易学易操作，易推广应用，标准所有技术参数均在生产中进行了验证熟化，效果稳定，可操作性强，在生产中具有实用性。本标准主要内容的依据：1.稻田水肥指数依据1）数据来源于《长江中下游南部双季稻周年水肥高效协同与灾害绿色防控丰产节本增效关键技术研究与模式构建》(2017YFD0301500)课题总结与分析。2）通过实地走访、调查，了解当地施肥习惯和灌溉方式，确定常规施肥用量和常规灌溉方式。3）在常规施肥和灌溉方式的基础上，通过科学的研究、探讨确定系统的水肥指数。2.试验方法1）超级双季稻化肥减量、高产稳产的高效施肥技术采取田间小区试验，研究双季超级稻在现有施肥水平上减少氮、磷肥施用量，提高化肥利用率的高效施肥技术。2）双季超级稻水肥耦合高效灌溉技术采取田间小区试验，研究最佳水肥耦合方式，提高水肥利用效率，探索双季超级稻高效节水灌溉技术。3）双季超级稻水肥高效协同机制与调控技术选用高产超级稻品种，采取高效施肥和高效灌溉等措施，建设超高产示范片的形式开展试验。（四）主要试验（或验证）分析报告、相关技术和经济影响论证情况主要分析报告各项技术参数是根据湖南省土壤肥料研究所等完成的有关试验研究及近几年来生产实践经验总结确定的。相关技术参数分别通过了研究、验证。1、高效灌溉技术对产量的影响2017-2018年连续在益阳市赫山区笔架山乡中塘村亩开展水肥耦合高效灌溉技术。试验设定3种灌溉模式耦合3种施肥方式，共组合9个试验处理，每处理小区面积66.7m2(不含田埂、排水沟)，不设重复。3种灌溉方式分别是：浅露灌溉（Ⅰ）：稻田灌薄水层，适时落干露田。“薄”是指灌溉水层一般为20mm以下。“露”是指田面表土要经常露出来，表层土面不要长期淹盖一层水。湿润灌溉（Ⅱ）：薄水插秧，浅水返青、分蘖前期湿润，分蘖后期晒田，孕穗期灌薄水，抽穗期保持薄水，乳熟湿润，黄熟湿润落干。淹水灌溉（Ⅲ）：针对地下水位低、土壤渗透大，水资源条件差的水田，为利用雨水而采取的一种灌溉模式。即在插秧到成熟期进行浅灌、水层30-50mm，下限为10mm，上限为60mm，遇雨适当田间蓄水，蓄水上限90mm，在分蘖后期落干晒田5-10d。3种施肥方式分别是（P、K肥均为P2O55kg/亩，K2O10kg/亩。）：常规化肥（1）：N10kg/亩，有机肥0kg/亩；适量化肥+适量有机肥（2）：化肥N8.4kg/亩，有机肥早稻紫云英500kg/亩，晚稻稻草200kg/亩；减量化肥+增量有机肥（3）：化肥N6.8kg/亩，有机肥早稻紫云英1000kg/亩，晚稻稻草400kg/亩。表2：不同施肥与灌溉耦合方式表处理施肥方案灌溉方式作物品种Ⅰ-1常规化肥浅露灌溉杂交稻Ⅰ-2适量化肥+适量有机肥浅露灌溉杂交稻Ⅰ-3减量化肥+增量有机肥浅露灌溉杂交稻Ⅱ-1常规化肥湿润灌溉杂交稻Ⅱ-2适量化肥+适量有机肥湿润灌溉杂交稻Ⅱ-3减量化肥+增量有机肥湿润灌溉杂交稻Ⅲ-1常规化肥淹水灌溉杂交稻Ⅲ-2适量化肥+适量有机肥淹水灌溉杂交稻Ⅲ-3减量化肥+增量有机肥淹水灌溉杂交稻从表3可以看出，通过连续2年试验，3个水肥耦合方案，9个田块样本，湿润灌溉条件下减N+紫云英的处理模式平均早晚稻耗水621.3m3/亩，比浅露灌溉条件下适N(8.4kg)+紫云英500kg处理模式平均耗水641.7m3/亩少20.4m3/亩，节水3.3%；比淹水灌溉条件下常规施肥平均耗水708.3m3/亩少87m3/亩，节水14%，现行的灌溉定额节水10.6%表3：各田块双季稻耗水量（未含育秧用水）单位：m3/亩水肥组合模式田块编号早稻晚稻合计Ⅰ-21-1266.4381.8648.21-3265.1370.1635.2平均265.8376.0641.7Ⅱ-32-1262.2366.4628.62-3258.8355.1613.9平均260.5360.8621.3Ⅲ-13-1306.3408.5714.83-3297.6404.2701.8平均302.0406.4708.3从表4可以看出，三种灌溉方式下以湿润灌溉方式的水稻产量最高，2017-2018年平均达到465.5kg/亩、465.1kg/亩，分别比浅露灌溉和淹水灌溉高2%、7%和1.5%、2.9%；而同一灌溉条件不同施肥方式下以适N紫云英500kg的处理水稻产量最高，2017年平均为459.7kg/亩，2018年平均达到467.6kg/亩，分别比常规施肥和减N紫云英1000kg的处理高2%、2.7%和0.8%、5.1%；说明在湿润灌溉的条件下施用化肥加适量有机肥能实现高产稳产，有机肥在减氮条件下能替代部分氮肥。表4：早稻产量结果（kg/亩）年度施肥方式/灌溉方式浅露灌溉湿润灌溉淹水灌溉平均2017年常规化肥455.6461.7435.1450.8适量化肥+适量有机肥466.7469.5441459.7减量化肥+增量有机肥447.8465.2429.2447.5平均456.7465.5435.22018年常规化肥462.6471.8457.3463.9适量化肥+适量有机肥466.7474.3461.8467.6减量化肥+增量有机肥445.3449.2436.3443.6平均458.2465.1451.82、高效施肥技术对土壤养分及产量的影响2017-2019年连续在益阳市赫山区笔架山乡中塘村开展双季超级稻化肥减量、高产稳产的高效施肥技术。试验设定7个处理，每处理小区面积30m2(不含田埂、排水沟)，设3次重复。T1：CK（不施肥）T2：常规施化肥（早稻施N肥11kg/亩（施肥比例5:3:2）,N:P2O5:K2O为1:0.5:0.6；晚稻施N肥13kg/亩（施肥比例5:3:2），N:P2O5:K2O为1:0.3:0.7）。T3：在T2基础上N肥减量20%T4：在T2基础上P肥减量20%T5：在T2基础上N肥减量20%+有机肥200kg/亩T6：在T2基础上N肥减量20%+调理剂T7：在T2基础上N肥减量20%+P肥减量20%+有机肥200kg/亩从图1可以看出，T1处理土壤碱解氮与常规处理T2间无明显差异，表明该地地力基础较好；2017-2018年T3处理土壤碱解氮较常规处理分别增加了15.7%、6.2%，2019年相较于T3处理下降了0.6%；2017-2019年T5处理的土壤碱解氮含量最高，较常规处理分别增加了15.7%、11.7%、6.3%，相比较T3处理，2018年土壤碱解氮含量增加5.2%，2019年增加了6.9%；2019年T4-T7处理土壤碱解氮比2017年分别增加了3.3%、5.1%、5.0%、4.4%。表明就土壤碱解氮含量看，在不减氮或者减氮20%配施有机肥和土壤调理剂能有效增加土壤碱解氮含量，从而保持土壤肥力；其中用200kg/亩商品有机肥可替代20%的氮肥的效果最好。图1:2017-2019年土壤碱解氮含量（mg/kg）从图2可以看出，2017-2019年T2-T7处理土壤有效磷含量均有所增加，分别增加了95.8%、64.4%、62.4%、103.2%、61.7%、91.3%，表明减磷20%或减磷20%配施有机肥与土壤调理剂不会降低土壤中有效磷含量。T4处理与常规施肥处理土壤有效磷相比，2018年、2019年分别下降了25.8%、16.3%；2017-2019年T7处理土壤有效磷含量都高于常规处理，表明减磷20%配施土壤调理剂与有机肥都能有效补充土壤中的有效磷，且能够保持有效磷含量的逐年增加。图2:2017-2019年土壤有效磷含量（mg/kg）从图3可以看出，2017-2018年T2-T7处理土壤有机质含量均有所增加，分别增加了8.7%、6.6%、5.7%、9.8%、17.5%、12.8%，其中配施有机肥与土壤调理剂有机质增加比率高于其他处理；2018年T5-T6处理比T1处理有机质含量增加了10.7%、12.1%、9.3%，表明配施有机肥与土壤调理剂有机质能够有效增加土壤有机质含量。表3:2017-2018年土壤有机质含量（g/kg）从图4可以看出，各施肥处理稻谷产量均明显高于T1处理，其中T5处理的产量最高，2017-2019年分别达到了621.3kg/亩、525.2kg/亩、483.0kg/亩，比常规处理分别增加了5.3%、2.3%、2.0%，比T3处理增加13.4%、7.6%、5.0%；结果表明有机肥替代20%的氮肥可以达到高产稳产的效果。图4:2017-2018年早稻稻谷产量（kg/亩）3、高效灌溉、施肥技术对土壤养分及产量的影响2018-2020年在益阳市赫山区笔架山乡中塘村使用高产超级稻品种，采取高效施肥和高效灌溉措施，主攻多穗创双季稻超高产，建设双季稻超高产示范片。早稻施N肥11kg/亩，N:P2O5:K2O为1:0.5:1；晚稻施N肥15kg/亩，N:P2O5:K2O为1:0.4:1；N肥施肥比例早稻为5:3:2，晚稻为5：2.5:2.5，磷肥全部作基肥，钾肥50%作分蘖肥、50%作穗肥。增施商品有机肥,早稻150kg/亩，晚稻200kg/亩作基肥。除施肥后保持4天不排水外，移栽活蔸后至孕穗期采用湿润灌溉（田面不见水，田面开択或7cm土层不见水后灌跑马水），抽穗杨花期保持2-3cm水层，齐穗钩头后立即排干，保持田间湿润。在水稻生长阶段注意防治稻瘟病、纹枯病和螟虫、卷叶虫及稻飞虱等，特别重视螟虫防治。采用赤眼蜂+诱蛾灯+性诱剂绿色防控技术，并按当地植保部门布置，统防统治，结合分治的方法，以提高防治效果。表5：2018-2019年超高产攻关田土壤养分碱解氮（mg/kg）有效磷（mg/kg）速效钾（mg/kg）有机质（g/kg）2018基础土壤801.2712715.9攻关田成熟期2245.231192019早稻分蘖期三斗丘2195.8179腰鼓丘2356.1214对照1622.4972019晚稻分蘖期三斗丘2614.723944.9腰鼓丘2342.914343.0对照2341.113538.22018年攻关田在经过高效施肥措施后，至早稻成熟时土壤平均碱解氮由80mg/kg上升到224mg/kg，有效磷由1.27mg/kg上升到5.23mg/kg，而速效钾由有小幅下降。2019年早、晚稻分蘖期的土壤碱解氮平均为205.3mg/kg和243mg/kg，是2018年基础土壤碱解氮含量的2.6倍和3倍；早、晚稻分蘖期的土壤有效磷平均为4.76mg/kg和2.9mg/kg，是2018年基础土壤有效磷含量的3.7倍和2.3倍；早、晚稻分蘖期的土壤速效钾平均为163mg/kg和172mg/kg，比2018年基础土壤速效钾增加了28.3%和35.4%；晚稻分蘖期土壤有机质含量平均为42.0g/kg，为2018年基础土壤有机质的2.6倍。通过高效施肥和灌溉技术，极大的提高了土壤的肥力。2018年经实测示范片早稻产量，株两优819平均551.8kg/亩，最高569.6kg/亩；陵两优268平均548.9kg/亩，最高555.9kg/亩。晚稻产量，天优华占平均612.5kg/亩，最高615.7kg/亩，Y两优911平均628kg/亩，最高659.0kg/亩。双季产量最高达1228.6kg/亩。2019年经实测示范片早稻产量，陵两优942平均596.7kg/亩；晚稻Y两优911平均655.3kg/亩，双季平均产量1252.0kg/亩。实现了1250kg/亩的高产目标。2020年经实测示范片早稻产量，株两优39平均588.9kg/亩；晚稻Y两优911平均622.9kg/亩，双季平均产量1251.8kg/亩。实现了1250kg/亩的高产目标。技术论证1、确定了高产高效的水肥协同技术目前湖南双季稻区农业生产任然以传统的施肥、灌溉方式为主，不但耗水耗肥，还造成了严重的农田面源污染，施肥、灌溉技术没有进一步提高。本标准在传统的施肥、灌溉技术上，探索出了高效的施肥和灌溉技术，通过水肥耦合协同调控，提高了肥料利用率和降低灌溉用水，同时具有增产效果。2、标准应用价值的适应性水肥协同高产、高效技术具有较强的适应，在我省双季稻地区都能实施，湖南地区近年双季稻种植面积逐渐增加。水肥协同高产、高效技术能够有效减少灌溉水的用量和减少化肥的使用，同时能够保持土壤肥力和增加水稻产量的效果，具有良好的稳定性和适应性。3、可操作性较强标准中详细的描述了各项技术流程，易学易操作，基层农技人员和农民均能熟练掌握，具有较强的可操作性。经济影响论证1、具有节本增效的现实意义通过实施本标准，能够避免过度依赖化肥、过量使用化肥，消耗水资源，造成资源浪费、破坏耕地质量加剧面源污染的问题，推进水肥协同高产高效技术，可以减少化肥的使用和降低灌溉水用量，促进农业节本增效、节能减排的现实需要；多年试验结果表明，水肥耦合技术能够维持土壤肥力，提高了化肥利用率、节约水资源，且具有高产、稳产的效果，对推