梁天鋒　莫潤秀　曾　可　江立庚

摘要：水稻免耕栽培技術是水稻栽培技術的重大革新，闡述了免耕水稻的發(fā)展現(xiàn)狀、氮素利用和栽培調控方面的有關問題，探討了免耕水稻栽培調控的研究方向。

關鍵詞：水稻；免耕；氮素利用；栽培調控

中圖分類號：S511；S143.1文獻標識碼：A文章編號：0439-8114(2009)02-0478-03

水稻是我國主要糧食作物，承擔著糧食安全的第一重任，隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和城市化進程的推進，單位土地面積上投入的人力和物力呈現(xiàn)下降趨勢：同時人口不斷增加，土地資源減少，生態(tài)環(huán)境惡化，人們對糧食需求壓力越來越大；水稻是施肥水平較高的作物之一，隨著施氮水平的提高，氮素利用效率下降生產(chǎn)成本提高，水土污染等問題日趨嚴重，近幾年迅速發(fā)展起來的水稻免耕技術，體現(xiàn)了當今農(nóng)業(yè)優(yōu)質、高產(chǎn)、高效、生態(tài)、安全、可持續(xù)發(fā)展的需要，是水稻栽培技術的一項重大革命和創(chuàng)新，本文就免耕水稻氮素利用及栽培調控的部分理論問題進行評述與討論。

1水稻免耕栽培發(fā)展狀況

免耕(no-tillage)，又稱零耕(zero tillage)，指在作物播種前不用農(nóng)具或機器整理土地，直接在原茬地上播種，播種以后在作物生長期間不使用農(nóng)具進行土壤管理的一種耕作方法。由于免耕能利用前茬殘留物覆蓋地表，借以減少水土流失和保護農(nóng)田，因而被稱之為保護性耕作。在1935年，一場沙塵暴從美國西部刮起，橫掃美國2/3的國土，毀掉300萬hm²耕地，把3億多噸土壤卷入大西洋，這場沙塵暴的罪魁禍首就是土地耕作，從此推動了各種保水保土耕種方法的研究，免耕法就是在這一基礎上逐步興起發(fā)展起來的。到目前為止，世界上已有近30個國家開展了這項研究工作，比較成功的有英國的冬小麥和油菜免耕栽培，巴西的大豆免耕栽培等。國外的免耕栽培主要是旱地免耕栽培，水稻的免耕栽培近些年來才逐漸得到重視和發(fā)展，國際水稻所于1998年開始進行水稻免耕栽培的長期定位試驗。我國水稻免耕始于20世紀70年代，主要有自然免耕和免耕直播兩種形式。1996年，廣東農(nóng)科院水稻所將免耕與拋秧技術有機的結合起來，創(chuàng)造性地提出了具有鮮明中國特色的水稻免耕拋秧栽培技術。與常耕拋秧栽培比較，水稻免耕拋秧更省工、更節(jié)本、更高效、更安全，因而被認為是水稻栽培技術上的重大革命。水稻免耕拋秧栽培于2000年開始在南方稻區(qū)個別省份進行示范和推廣，2001年發(fā)展到廣東、廣西、四川、汁西、湖北等省，2003年全國推廣水稻免耕拋秧33萬hm²，尤其在廣西，水稻免耕拋秧栽培的發(fā)展速度和應用面積均處于全國領先水平。2001年，廣西水稻免耕拋秧栽培面積僅為0.13萬hm²，2004年為33萬hm²，2006年全區(qū)推廣水稻免耕拋秧87.02萬hm²。

2免耕水稻氮素利用特性研究

免耕技術在水稻生產(chǎn)上推廣應用后，前人已從免耕稻的生長發(fā)育、產(chǎn)量形成以及免耕對土壤物理、化學及生物學特征的影響等進行了一些研究，在氮素利用方面，定位試驗結果表明，免耕使土壤有機質和氮素向土壤表層富集，免耕水稻植株前期氮素含量較高，后期較低，易出現(xiàn)早衰現(xiàn)象。免耕水稻的氮肥利用率比常耕水稻的低，這可能與免耕稻田水層養(yǎng)分含量較高有關。英國早在20世紀60年代對免耕和翻耕進行了大量的比較試驗，結果表明只有當?shù)使渥銜r產(chǎn)量才沒有差異，其原因也可能是免耕影響了氮素的吸收。江立庚等對免耕拋秧水稻和常耕拋秧水稻的產(chǎn)量進行了比較，結果表明，在相同施氮量條件下，免耕拋秧水稻產(chǎn)量比常耕拋秧水稻略低(差異不顯著)，要使免耕拋秧水稻產(chǎn)量達到或超過常耕拋秧的產(chǎn)量，其施氮量必須增加10％～15％，試驗也證實了免耕拋秧水稻必須要有充足的氮肥作基礎。

3免耕與常耕稻田氮素損失差異研究

3．1氨的揮發(fā)損失

國內(nèi)有研究證實氨揮發(fā)損失占總施氮量的9％～40％。在相同施氮量情況下，水稻生長初期表層土壤和水層中肥料氮的含量免耕顯著高于傳統(tǒng)耕種，但在分蘗末期，免耕水稻含氮總量及其吸收肥料氮量都顯著低于傳統(tǒng)耕作，而對土壤氮的吸收則差異不顯著。原因在于免耕沒有耕作，當?shù)拭媸┖螅咎锉砻嫠袖@態(tài)氮濃度增加，pH值上升，從而導致氨的揮發(fā)損失，但免耕3～5年導致表層土壤酸化，廣西大學江立庚課題組研究結果顯示，30cm表土層內(nèi)土壤pH值免耕明顯低于常耕。

3．2硝化－反硝化損失

硝化－反硝化損失是土壤中氮素損失的一條重要途徑，它是微生物在特定條件下進行的。高云超等研究發(fā)現(xiàn)：多年連續(xù)秸稈覆蓋免耕對土壤細菌群落影響很大，免耕可提高0～10cm土層土壤細菌總數(shù)、放線菌數(shù)和棒狀細菌數(shù)量，蔡貴信等認為即使在較為適宜的氮肥用量和施用技術下，氮素的反硝化損失仍達16％～41％。

4免耕水稻氮素利用的調控研究

4．1免耕水稻氮素利用與稻草還田的關系

稻草還田有稻草覆蓋還田(面施)和稻草深埋還田(深施)兩種方式。在常規(guī)耕作條件下，稻草往往深施還田，在免耕條件下，稻草只能面施還田。稻草中氮素的80％以上以有機氮的形式存在，因此，稻草中的氮素必須在稻草分解、氮素釋放之后才能被水稻吸收利用。稻草面施還田時，稻草在氧氣充足的條件下分解，稻草深施還田時，稻草在氧氣相對較少條件下分解。由此推斷，在不同的耕作方式下，稻草的氮素釋放特性是不相同的。

已有研究表明，當?shù)静菝媸r，其秸稈中的殘留較多。另一方面，面施稻草釋放的氮素主要處于土壤表層，與深施稻草釋放的氮素處于土壤深層不同。因此，面施稻草氮素利用與深施稻草氮素的利用理論上也存在一定的差異。Scowcroft等研究表明，土壤微生物是無機氮的強烈競爭者，無論是NH⁺₄還是NO^-₃在中短期內(nèi)都會迅速被微生物固持而使植物無法利用。Ocio的研究結果顯示，施人標記¹⁵N的氮肥在培養(yǎng)5d時，微生物固持的N量占施肥量的40％左右。稻草在微生物強烈分解的過程中消耗較多的土壤氮素，從而導致植株氮素的供應相對不足，即大量的稻草在分解時，使部分土壤礦質態(tài)氮變?yōu)橛袡C態(tài)氮，致使可供給態(tài)氮量下降，并且產(chǎn)生較多的Fe²⁺和有機酸等有毒物質。

4．2免耕水稻氮素利用與水分關系

生產(chǎn)上，由于免除了犁耙田，一些田塊漏水較嚴重，水分利用率較低。水稻對淹水和旱地環(huán)境均有很強的適應性，表現(xiàn)出明顯的兩棲性，節(jié)水栽培的潛力很大。研究表明，水稻受水分脅迫時，稻植株體內(nèi)的自由水／束縛水比值下降，ABA含量上升，脯

氨酸等滲透調節(jié)物質積累增加，SOD活性明顯增強，并誘導逆境蛋白的形成和積累等。節(jié)水栽培改變了稻田土壤長期淹水的狀態(tài)，土壤的氧化還原電位和通透性提高，有利于好氣微生物的活動，從而促進土壤有機質的分解和養(yǎng)分的有效性，有研究表明，間歇灌溉條件下，土壤的速效氮含量比淺水灌溉提高25.30％，氮素利用率提高5.17％，但磷的吸收受到一定抑制。

4．3免耕水稻氮素利用與根系的關系

根系是水稻從稻田中吸收氮素的重要器官，然而，免耕對拋栽水稻根系的生長是不利的。江立庚等的研究表明，免耕對拋栽水稻根系生長的不利主要表現(xiàn)在兩個方面，一是免耕水稻根系生長量下降，導致根系吸收面積和吸收能力可下降；二是免耕水稻根系更多的分布在稻田表層，分布在深層的根系明顯減少。由此可推斷，免耕水稻對土壤氮素尤其是深層氮素的吸收能力較差，根系生長受阻可能是免耕拋秧水稻氮素利用率低的最主要原因之一。進一步的研究表明，稻草還田能有效地促進免耕拋栽水稻根系的生長。這是因為稻草在稻田表層腐爛后，形成了一個疏松、肥沃、氧氣充足的“表土層”。此外，一些科學研究者發(fā)現(xiàn)，NO^-₃可以有效促進水稻側根的伸長、增加對氮素的吸收。也有研究表明，水稻根系對供氮量和供氮方式具有適應性反應，不同的生育階段、不同的供氮濃度對根系的生長量、不定根長和根粗的影響不一。

節(jié)水栽培條件下，水稻根系的生長也會發(fā)生顯著的變化，其生長量下降，但根系向縱深方向發(fā)展，深層根系分布比率隨土壤含水量的下降而增加。因此，節(jié)水條件下，水稻對土壤深層的養(yǎng)分與水分的利用能力往往會增強，但是，節(jié)水栽培對土壤水分的控制必須在一定的范圍之內(nèi)。因為根系生長發(fā)育最適宜的土壤含水量為田間最大持水量的70％～75％。

5結語

綜上所述，根系生長受阻可能是免耕水稻肥料氮素利用率低的最主要原因，通過稻草還田和適當?shù)乃终{節(jié)等調控手段，能有效地促進免耕水稻根系的生長，因此，如何通過稻草還田、水分調節(jié)結合改善施肥方法來優(yōu)化免耕水稻的栽培調控措施，在今后的免耕水稻的基礎性研究中將具有十分重要的意義，

此外，在以下幾個方面的研究還應當進一步深入。

1)施氮后，水面氮素各種形態(tài)的動態(tài)變化關系如何。

2)施氮后，田間滲漏水中各種氮素的變化關系如何。

3)稻草還田對免耕稻田氮肥的去向有何影響。

4)面施稻草氮素利用與深施稻草氮素利用有何差異。

5)水分調節(jié)對免耕水稻氮素利用及其生理基礎的研究。

(責任編輯昌炎新)