水稻“三控”施肥技术在南方稻区的推广应用

胡香玉，钟旭华，林 绿，胡学应，黄农荣，文喜贤，徐世宏，吕仲贤，梁开明，潘俊峰，刘彦卓，傅友强

（1.广东省农业科学院水稻研究所/广东省水稻育种新技术重点实验室/广东省水稻工程实验室，广东 广州 510640；2.广东省农业技术推广中心，广东 广州 510520；3.广东省农业面源污染治理项目管理办公室，广东 广州 510500；4.江西省农业技术推广中心，江西 南昌 330046；5.广西壮族自治区农业技术推广总站，广西 南宁 530022；6.浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所，浙江 杭州 310021）

水稻是我国三大粮食作物之一，占我国粮食总产量的31.6%。南方稻区水稻播种面积2 300多万hm2，占全国的78.0%［1］，在保障国家粮食安全中举足轻重。长期以来，由于片面追求产量，氮肥过量施用、基蘖肥占比过高成为我国水稻生产中普遍存在的重要问题［2］。在南方稻区，除氮肥不合理施用外，降雨量大、高温多湿，尤其沿海台风频繁，水稻无效分蘖多、氮肥利用率低、病虫多、易倒伏等问题突出，导致产量不高不稳、环境污染严重、种稻效益差。针对这些问题，广东省农业科学院水稻研究所主持研制了以控肥、控苗、控病虫（简称“三控”）为主要内容的水稻“三控”施肥技术。“控肥”即控制总施氮量和基蘖肥施氮量，提高氮肥利用率，减少环境污染；“控苗”即控制无效分蘖和最高苗数，提高成穗率和群体质量，实现高产稳产；“控病虫”即优化群体结构，控制病虫害的发生，减少农药用量，提升稻米食用安全性［3］。得益于合理的肥料运筹，水稻“三控”施肥技术在增加水稻产量的同时，可以减少化肥、农药用量，提高茎秆抗倒伏能力，协调了高产与氮高效、控病虫、抗倒伏的关系，实现了水稻绿色丰产增效。

水稻“三控”施肥技术于2007 年1 月通过广东省科技成果鉴定，先后入选农业部主推技术（2012、2021），广东省农业主推技术（2008、2010—2021）、江西省农业主推技术（2017—2021）、海南省农业主推技术（2011、2017—2018），广东省农业面源污染治理重点推广技术，在广东、广西、江西、海南、浙江等省区进行示范推广。同时作为关键技术支撑，水稻“三控”施肥技术被广泛用于农业部超级稻“双增一百”科技行动，广东、江西、浙江等省粮食高产创建、超级稻示范、农业面源污染治理，江西省“四控一减”提质增效工程，浙江省农药减量控害工程，国家重点研发计划“华南及西南水稻化肥农药减施增效技术集成研究与示范”“长江中下游水稻化学肥料和农药减施增效综合技术集成研究与示范”等国家重大项目（工程、行动）中。自该技术通过科技成果鉴定以来，广东、广西、江西、浙江、江苏、福建等多个省区开展了大量对比试验和示范，先后在不同学术期刊上发表试验示范类论文47 篇［4-50］。本研究以这些试验示范结果为数据来源，整合分析了水稻“三控”施肥技术在南方稻区的应用效果，阐述了各地行之有效的技术推广方法，展望了该技术的应用前景，以期为该技术的进一步推广应用提供参考。

1 材料与方法

1.1 数据来源

分析数据来源于2008—2018 年水稻“三控”施肥技术在广东、广西、江西、浙江、江苏、福建等6 个省区开展的对比试验示范论文（不含技术研发团队发表论文），所引用文献的试验地区、试验年份如表1 所示。

表1 农民习惯栽培与水稻“三控”施肥技术处理在不同省区多年多点对比试验情况Table 1 Details of the tests between farmer’s practice and“Three Controls”technology in various pilot area of different provinces in different years

1.2 研究方法

通过比较农民习惯栽培和水稻“三控”施肥技术的施肥量、产量、肥料利用率、分蘖成穗、病虫害发生和节本增收情况等指标，分析了水稻“三控”施肥技术的减肥、增产、增效、控苗、控害和节本增收效果。肥料利用率计算公式如下：

氮肥偏生产力（kg/kg）=稻谷产量/施氮量

磷肥偏生产力（kg/kg）=稻谷产量/施磷量

钾肥偏生产力（kg/kg）=稻谷产量/施钾量

肥料偏生产力（kg/kg）=稻谷产量/（施氮量+施磷量+施钾量）

采用Microsoft Excel 2016 进行数据汇总和计算，本文不同省区各个指标数据为其地区内所开展的对比试验点次中农民习惯栽培或水稻“三控”施肥技术处理的平均值，各个指标的最终平均值则由7 个省区所有对比试验点次的数值平均所得。采用Statistix 8.0 软件进行数据分析，用成对比较分析方法进行差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 肥料用量显著减少

由表2 可知，水稻“三控”施肥技术氮肥（以纯N 计，下同）、磷肥（以P2O5计，下同）、钾肥（以K2O 计，下同）、总施肥量（以N+P2O5+K2O 计，下同）比农民习惯栽培平均减少42.1 kg/hm2，平均减幅为11.6%，差异达显著水平，但氮肥、磷肥和钾肥用量的减少幅度有差异。在66 组对比试验中，有62 组“三控”施肥技术处理减少了氮肥用量、41 组减少了磷肥用量；29 组“三控”施肥技术处理的钾肥用量有所增加，11组中两种施肥方式钾肥用量持平，钾肥减少的组数约占1/3。可见，“三控”施肥技术处理之所以能减少水稻总施肥量，主要是因为能减少氮肥和磷肥用量。农民习惯栽培的氮、磷、钾施用量比例为1∶0.38∶0.59，而“三控”施肥技术处理的氮、磷、钾施用量比例为1∶0.33∶0.74，其钾肥所占比例增加。重氮肥、轻钾肥现象在南方稻区水稻生产中较为普遍，“三控”施肥技术的推广有助于解决这一问题。

表2 不同省区农民习惯栽培与水稻“三控”施肥技术处理的施肥量比较Table 2 Comparison of fertilizer application rates under farmer’s practice（FP）and“ Three Controls”technology（TC）in different provinces

具体而言，与农民习惯栽培相比，“三控”施肥技术氮肥用量减少-17.0～95.6 kg/hm2、平均减少29.5 kg/hm2，减幅为-12.0%～41.5%、平均减幅16.0%；“三控”施肥技术磷肥用量较农民习惯栽培减少-27.0～77.4 kg/hm2、平均减少22.0 kg/hm2、平均减少26.7%。“三控”施肥技术钾肥用量减少-67.5～94.1 kg/hm2，平均值较农民习惯栽培略有增加，平均增加5.0 kg/hm2、增幅4.6%。

不同省区“三控”施肥技术与农民习惯栽培的施肥量以及“三控”施肥技术的施肥量减少幅度有所不同。与农民习惯栽培相比，各省区“三控”施肥技术的氮肥和磷肥用量均减少。氮肥用量以广东减量幅度最大，其次为浙苏闽，可见，经济发达的沿海地区氮肥施用过量现象更为严重。磷肥用量则以江西和浙苏闽的减量幅度较大。“三控”施肥技术钾肥用量仅广东比农民习惯栽培减少，其他省区均有所增加，说明这些省区轻施钾肥现象严重。整体而言，“三控”施肥技术的施肥量减少幅度以广东最大。

2.2 水稻产量与氮肥利用率显著提高

在各省区所有对比试验中，水稻“三控”施肥技术的产量均高于农民习惯栽培，增产达到显著水平（图1）。“三控”施肥技术处理稻谷产量为3 618.0～9 525.0 kg/hm2、平均7 782.6 kg/hm2，农民习惯栽培稻谷产量为3 460.5～9 180.0 kg/hm2、平均7 156.3 kg/hm2。“三控”施肥技术比农民习惯栽培增产76.5～1 581.0 kg/hm2、平均增产626.3 kg/hm2，增产幅度为1.2%～24.9%、平均增幅8.8%。

图1 不同省区农民习惯栽培与水稻“三控”施肥技术处理的稻谷产量比较Fig.1 Comparison of grain yield between farmer’s practice (FP) and“ Three Controls”technology (TC)in different provinces

由图2 可知，水稻“三控”施肥技术提高了各省区水稻的肥料利用效率。与农民习惯栽培相比，“三控”施肥技术的氮肥偏生产力平均提高27.3%，其中广东省氮肥偏生产力增幅最高，主要是因为该省氮肥用量减幅最大；其次，“三控”施肥技术的磷肥偏生产力也得到大幅提升，较农民习惯栽培平均提高36.8%，其中浙苏闽地区增幅最大。在广东、广西和江西，两种栽培方式的钾肥偏生产力均无显著差异，浙苏闽“三控”施肥技术的钾肥偏生产力则出现下降。这主要是因为浙江、江苏、福建3 省对比试验中钾肥平均施用量比农民习惯栽培有所增加。整体而言，与农民习惯栽培相比，“三控”施肥技术的肥料偏生产力平均提高22.2%，其中广东增幅最大、其次为江西，这与各省区施肥量减少幅度趋势一致。由此可见，在南方稻区，水稻“三控”施肥技术可减少施肥量，稳定提高稻谷产量和肥料利用率。

图2 不同省区农民习惯栽培与水稻“三控”施肥技术处理的肥料利用率比较Fig.2 Comparison of fertilizer utilization efficiency between farmer’s practice and“ Three Controls”technology in different provinces

2.3 无效分蘖减少，成穗率提高

水稻分蘖和成穗率与群体质量、产量息息相关。从表3 可以看出，与农民习惯栽培相比，水稻“三控”施肥技术减少了无效分蘖数和最高苗数，但由于成穗率提高，其有效穗数并不降反增。“三控”施肥技术处理的无效分蘖数较农民习惯栽培减少-3.4 万～468.3 万，平均减少89.0 万，平均减幅为37.7%。“三控”施肥技术的最高苗数为253.5 万～667.2 万条/ hm2，比农民习惯栽培的最高苗数减少-33.2 万～470.6 万/ hm2，平均减少81.3 万/hm2，平均减幅为15.3%。“三控”施肥技术的成穗率为42.9%～86.2%、平均65.7%，比农民习惯栽培（56.0%）提高9.7 个百分点。就不同省区而言，“三控”施肥技术在广东的无效分蘖数和最高苗数减量最大，有效穗数和成穗率增幅最大。水稻“三控”施肥技术通过控制前期氮肥用量、减少无效分蘖数和最高苗数，提高了成穗率，保证了高产所需的有效穗数。

表3 不同省区农民习惯栽培与水稻“三控”施肥技术处理的分蘖成穗情况比较Table 3 Comparison of tillering and panicle formation between farmer’s practice（FP）and“ Three Controls”technology（TC）in different provinces

2.4 病虫害减轻，抗倒性增强

农民习惯栽培中，往往过量施用基蘖肥，使得水稻产生大量无效分蘖，导致群体结构恶化，易滋生病虫害，增加倒伏风险。水稻“三控”施肥技术通过减少前期氮肥用量，控制了无效分蘖和最高苗数，群体结构得以优化。因此，“三控”施肥技术处理的纹枯病、稻飞虱和稻纵卷叶螟发生率均显著低于农民习惯栽培（图3），三者分别平均减少50.7%、28.6%和46.6%。在本研究的47 篇示范应用文章中，分别有33 篇和17 篇调查了病虫害和倒伏情况，结果表明“三控”施肥技术的水稻病虫害和倒伏情况均比农民习惯栽培有所减轻。

图3 不同省区农民习惯栽培与水稻“三控”施肥技术处理的病虫害发生情况比较Fig.3 Comparison of occurrence of diseases and insect pests between farmer’s practice（FP）and“ Three Controls”technology（TC）in different provinces

2.5 节本增收效果明显

种稻成本高、经济效益低一直是水稻产业面临的重要问题。水稻“三控”施肥技术可以减少肥料用量，同时由于病虫害减少，打药次数和农药用量也随之减少。这意味着种稻成本下降，而水稻产量又比农民习惯栽培处理增加，因而最终表现为经济效益提高。根据广东、广西、江西、浙江、江苏和福建的55 组对比试验数据统计分析结果，农民习惯栽培的化肥、农药、劳动力等成本平均为7 625.5 元/hm2，稻谷产值平均为17 787.0 元/hm2；“三控”施肥技术的成本平均为7 193.5 元/hm2，稻谷产值平均为19 257.1 元/hm2，较农民习惯栽培平均减少成本 431.9 元/hm2，平均增加稻谷产值1 470.1 元/hm2，平均节本增收1 902.0 元/hm2。

3 讨论

3.1 水稻“三控”施肥技术的优越性

水稻“三控”施肥技术在南方稻区的应用效果汇总结果表明，该技术显著减少了肥料尤其是氮肥用量、提高了稻谷产量和肥料利用效率，并通过氮肥优化运筹，有效减少了病虫害发生，并提高了抗倒性，最终实现水稻的节本增收。这与该技术研发团队研究和示范结果［51-53］相一致。国内外现有水稻栽培技术研究多以高产为目标，部分兼顾了肥料高效利用。相比之下，水稻“三控”施肥技术同时实现了既减肥、高产、肥料高效，又能控制病虫害发生和增强抗倒伏能力，且在高产稳产、病虫害少、抗倒性强、节本增收方面具有突出优势。综合而言，水稻“三控”施肥技术在粮食增产和农民增收、环境保护、稻米安全方面均发挥了重要作用。此外，水稻“三控”施肥技术操作简便、便于农民掌握，这也积极促进了该技术的大面积推广应用。

3.2 水稻“三控”施肥技术的推广方法

3.2.1建立技术示范推广协作网 首先由技术研发单位、各省区农业主管部门及农业技术推广部门和有关专家组成技术推广团队，制定总体推广方案。根据推广方案，各省区举办不同层次的专题示范推广会议、技术培训班、现场观摩会和推广经验交流会等，及时发现典型，总结好的推广经验和做法，以此供其他地区学习和借鉴。同时，技术研发单位每年派团队成员到各协作省区开展水稻“三控”施肥技术培训和实地指导。通过研发单位与协作省区的合作、交流和学习，建立覆盖南方稻区的技术示范推广协作网。

3.2.2发挥政策引导和激励作用 技术研发单位利用各种项目和平台，整合多方资源，推动水稻“三控”施肥技术的示范和推广。例如，各省区农业主管部门将水稻“三控”技术列入农业主推技术，以及国家和省级粮食高产创建、超级稻示范、农业面源污染治理（广东）、“四控一减”（江西）、农药减量控害（浙江）等项目（行动、工程）的支撑技术。

3.2.3建立稳定示范基地，多措并举助推技术落地 一是建立稳定的示范基地。各省区在水稻主产区建立3～5 个技术示范基地，并以示范基地为依托，多措并举助推技术落地。二是组建示范推广工作组，制定本土化技术方案。工作组由省市专家、县农技人员、村镇干部和示范户代表组成，根据气候、土壤、品种等实际情况，共同制定本土化示范推广方案。三是开展对比试验和连片示范。每个基地均开展严格的对比试验，让农民亲身体会技术效果，并通过亲身实践掌握技术要领。在水稻关键生育期，技术研发单位组织农技人员和农户现场观摩，讲解技术要领。四是加强技术培训和巡回指导。技术研发单位精心编写技术手册、挂图、明白纸、VCD 等技术资料，并将技术要点编写成通俗简明的技术口诀以便用户快速掌握。各地也根据当地实际情况因地制宜编写相关技术资料；通过举办各级技术培训班，对基层农技人员和种植户进行集中培训，并在水稻关键生育期进行巡回指导。五是加大技术宣传。通过设立技术示范牌、召开推广经验交流会以及电视、报纸、网站等媒体宣传报道，宣传和辐射带动本技术，扩大技术影响。通过“一带N”、“老带新”等办法，使应用“三控”技术的农户数量呈“滚雪球”式增长。

3.2.4充分利用现代科技手段 一是建立专门的技术推广网站。技术研发单位建立了水稻三控信息网（www.sankong.org），将技术特征、操作要点、常见问题、注意事项以及技术培训课件、示范推广动态等上传到网上，供用户长期下载和学习。二是开发“三控大师”手机APP。利用手机APP，种植户可根据品种、土壤肥力、气候条件等情况快速获得个性化技术方案。三是积极参与各级各类在线培训活动。水稻“三控”施肥技术先后入选国家和省级教育培训课程，培训课件被广东三农直通车、农村科技信息村村通、农技推广服务驿站、农业面源污染治理网站等采用，供广大用户点播。2020 年新型冠状病毒肺炎疫情期间，项目专家应中国农学会邀请做客专家直播讲堂，面向全国在线讲解《水稻“三控”施肥技术——计划生育让水稻减肥又增产》培训课程。四是建立技术示范群、培训班学员群、种粮大户群等微信群或QQ 群。在水稻关键生育期发布技术要点和注意事项，及时解决技术难题。群友之间交流经验体会，相互学习借鉴，共同提高。

4 启示与展望

4.1 启示

4.1.1推广技术必须先进实用 在当前条件下，一项好的农业技术必须同时具备“有效、可靠、简单”的特点，才能得到较好地推广应用。“有效”指比现有技术具备明显优势，能切实解决生产上亟需解决的技术难题。水稻“三控”施肥技术节本增产增收显著，而且解决了倒伏问题，因而受到农民热烈欢迎，连年被评为广东省最受欢迎的农业主推技术，该技术在提高产量、保障粮食安全的同时，能减肥减药、保护环境，因而得到政府的高度重视和公众的高度关注。“可靠”指技术性能要稳定、适应性好。农业技术推广往往“好事不出门、坏事传千里”，技术的稳定性、可靠性是技术推广的生命。“三控”施肥技术性能稳定可靠，因而拥有很好的口碑。无论品种类型、种植季节、种植方式、种植区域、土壤类型，均能取得显著而稳定的效果，给使用者以稳定的预期。基层干部、农技人员、农民等一传十、十传百、“一带N”、亲带亲，成为技术传播的关键力量。“简单”指操作简单、易学易用。目前我国稻农科技水平普遍不高，如果技术太复杂，即使技术效果好也难以大面积推广或难以持续推广，甚至出现“示范效果好得很、示范结束推广也结束”的尴尬局面。因此，先进实用的技术更能被社会认可。

4.1.2各级领导高度重视并勇于担当作为 由于认识的局限性等原因，一项新的技术，起初很大可能得不到多数人的认同，水稻“三控”施肥技术也是如此。由于“三控”施肥技术大幅减少了分蘖肥施用量，导致水稻前期生长较为缓慢。在该技术示范推广之初，被很多人误认为是长势较差的“三类禾苗”，担心会降低稻谷产量，示范推广工作一时陷入困境。但有关部门领导在充分调研论证后，排除各类干扰，果断决策，通过整合各类资源，强力推进该技术的示范推广，打开了推广局面，并形成了良好的推广氛围。因此，对于一项先进实用、效果稳定的新技术，领导要敢于决策、敢于担当，助力技术的推广应用。

4.1.3推广方法得当，解决“最后一公里”问题 首先，群众相信“眼见为实”。研发和推广团队分区域建立稳定的示范推广基地，并在基地长年树立示范牌，使之成为群众身边的技术展示窗口和“搬不走的广告牌”，让基层农技人员和农户看得见、摸得着、学得到。农户通过示范田现场观摩和相互交流，增强了使用新技术的信心，掌握了技术操作要领，解决了技术应用“最后一公里”难题。此外，技术推广要与时俱进，充分发挥网络、微信、手机APP 等现代科技手段的优势，这对提升推广效率、加快推广进程具有独特的作用。

4.2 展望

水稻“三控”施肥技术在我国华南稻区、长江流域等地广泛推广应用，取得了良好的减肥减药、增产增收效果，仅在广东省内每年应用面积就稳定在67 万hm2以上，为保障国家粮食安全、增加农民收入和生态环境保护作出了应有贡献，有力推动了我国水稻栽培技术的转型升级和水稻产业的绿色发展。

粮食安全是治国安邦的头等大事，而大力推动农业可持续发展是建设美丽中国的必然选择。当前，我国已迈入“十四五”建设时期，“三农”工作重心转向全面推进乡村振兴，全力保障国家粮食安全、深入推进农业绿色发展、持续改善农业生态环境，是农业农村的重点工作内容。水稻“三控”施肥技术作为一项粮食增产、农民增收、环境友好的先进技术，必将在我国水稻产区农业可持续发展和全面乡村振兴中发挥更大作用。

经过几十年的发展，我国已由“吃饱”向“吃好”转变，人民群众对品质优良、绿色健康的水稻品种和栽培技术需求越来越高。但是，优质品种的产量往往不高、抗性也较差，优质与高产存在一定的矛盾。因此，要进一步将水稻“三控”施肥技术与优质稻生产相结合，实现优质与高产的高水平协调。随着我国社会经济的发展，劳动力短缺、用工成本高已成为影响种稻效益的重要因素［51］。要加强水稻“三控”施肥技术与机械化、智能化技术及装备的融合，提高科学种田水平和种稻经济效益。近年来，水稻“三控”施肥技术与新型高效肥料、机插秧侧深施肥、无人机追肥施药、化肥绿色替代等技术结合，进一步提升了水稻“三控”施肥的技术效果，并在广东丝苗米产业园的科技示范中应用，为广东丝苗米产业振兴和水稻产业提质增效发挥了积极作用，展现了“三控”施肥技术在新的历史条件下的良好前景。