宿迁市杂交籼稻“炸壳”现象研究

李萨利 单红宝

（江苏省宿城现代农业产业园区管理委员会，宿迁 223800）

水稻“炸壳”指的是水稻颖壳开裂不闭颖、畸形，结实率下降，部分颖花退化甚至在枝梗上表现缺位的情况。目前，水稻“炸壳”在江苏省宿迁市部分杂交籼稻种植区时有发生，而当地群众往往不明所以。鉴于此，笔者对宿迁市杂交籼稻“炸壳”现象进行了研究，以期有效避免此现象的发生，进而提高当地水稻生产水平。

1 发生情况

1.1 发生历史及规律

20世纪70年代，宿迁市在推广杂交水稻后就有水稻“炸壳”现象出现，表现为局部零星发生，且时有时无、时多时少、时轻时重，有时连续多年发生，有时隔年或隔数年发生1次，但该现象在宿迁市一直未断绝，且近几年来有加重发生的趋势。同时，历史上曾出现过水稻“炸壳”现象的田块，再次出现的概率高，而未发生过水稻“炸壳”现象的田块，出现的概率低。

1.2 发生情况统计

1.2.1 水稻品种

水稻“炸壳”现象在不同水稻类型品种间的表现有所差异。例如，出现“炸壳”的皆为杂交籼稻，宿迁市尚未发现粳稻有“炸壳”现象发生；而且，不同杂交籼稻品种间的表现也有所差异，据统计，2020年宿迁市多个杂交籼稻品种发生“炸壳”现象，尤以“徽两优898”的“炸壳”现象发生相对较重。

1.2.2 植株表现

水稻植株在抽穗前未见异常，但在抽穗后开始显现异常，“炸壳”水稻表现为抽穗迟缓，穗颈节短，部分穗有包颈，畸形粒、空瘪粒多，稻穗直立不沉头，严重时整穗空瘪，与正常水稻形成明显对比。

1.2.3 田间分布

水稻“炸壳”现象在水稻田间的分布不规则，或块状，或条状，或点状，或跳跃式出现，或大或小，或轻或重，或轻重相间，与正常水稻的交会处一般有数十厘米的过渡中间类型，偶有陡然变化、边界清晰、区别明显的情况出现。同时，水稻“炸壳”现象多发生于长期积水的稻田和田间低洼处。此外，田埂边1～2行的水稻一般不会发生“炸壳”，或表现轻微。

1.2.4 发生区域

水稻“炸壳”现象在宿城区、宿豫区、沭阳县、泗阳县皆有出现，均发生在土壤较黏的淤土地区，而在沙土地区未见发生。

1.2.5 栽种方式

据调查，2020年，宿豫区关庙乡太山村的秧板田移栽水稻生长一切正常，而麦茬田移栽水稻却严重发生“炸壳”现象，反差极大。

1.3 危害性

水稻“炸壳”会造成水稻大幅减产，例如，2019年宿迁市湖滨新区井头乡、晓店乡的水稻“炸壳”现象发生面积达数千亩，平均减产幅度超过60%；2020年宿豫区东北冈淤土地区数个乡镇的水稻“炸壳”现象发生面积超过万亩，减产幅度约30%。

2 原因分析

水稻“炸壳”现象与一般农业生产事故不同，其没有预兆、突然出现、无可挽救。同时，因其发生难以预测，再加上基层缺少检测手段，导致对水稻“炸壳”现象的发生原因未能甚解，难下定论。因此，鲜有相关论文对水稻“炸壳”现象做出令人信服的完美诠释。现笔者将对水稻“炸壳”现象的发生原因进行分析，以期找出合理解释。

2.1 已知解释分析

2.1.1 天气异常

已知解释表明，天气异常会导致水稻“炸壳”，例如，水稻穗分化期遇不良环境条件（如异常高温、异常低温、雨涝等），会出现水稻颖壳畸形、结实不良等现象；抽穗扬花期遇35 ℃以上高温会产生热害，日平均气温低于20 ℃或日最低气温小于17 ℃，也可造成谷粒畸形和形成空壳。但是，据笔者分析，天气异常变化明显有征兆，同时持续高温或低温损害水稻，一般表现为同品种、同时期、全田均匀发生，且籽粒结实率虽然低，但是畸形粒少，而且高温时稻穗有时会出现发育不完全的白化稻粒，这些均与水稻“炸壳”现象的局部、突然、多点、多变、多品种、发生时间段长等特点不匹配。因此，天气异常与水稻“炸壳”不能建立直接的因果关系。

2.1.2 管水失误

已知解释表明，管水失误会导致水稻“炸壳”，例如，土壤先旱后涝、水分供应急剧变化时，淹水条件下会造成水稻“炸壳”。但是，据笔者分析，一般情况下，淹水会直接造成水稻僵苗，该症状容易辨认，而“炸壳”水稻未见僵苗；同时，从水稻“炸壳”的田间实际发生情况来看，大多数水稻“炸壳”现象的发生与地势低洼、长期积水、耕地不平确实有很强的关联性，但水稻“炸壳”现象在沙土田块的类似地区却不发生，这就表明管水失误极有可能是引起水稻“炸壳”现象的重要因素，但非决定因素。

2.1.3 青立病

已知解释表明，水稻青立病会导致水稻“炸壳”。水稻青立病属生理性病害，病状为稻株青立，根系发育不良，地下节间拔长，茎秆伸长受阻，部分产生地上分枝，植株稍矮，叶色较深，病株在孕穗期前与健株没有显著差异，至近抽穗时，病株的茎叶往往突然呈浓绿色，稻穗迟迟不抽出，成为包穗或半包穗，或穗短粒少，穗轴、枝梗弯曲，病株穗上间生少数健粒，多数颖壳虽形状正常，但不能正常授粉而成空壳，或内外颖开张不闭合，少数颖壳由于护颖增大或内外颖增生而成为畸形多瓣的颖花，该病多发生于新开垦或旱改水的稻田，经常实行水旱轮作的砂性土壤田也有发生。但是，据笔者分析，水稻青立病的发病条件、发病症状与通常所说的水稻“炸壳”症状并不吻合，故可排除该因素。

2.1.4 药 害

已知解释表明，药害会导致水稻“炸壳”，例如，在水稻拔节后高温条件下，高浓度、过量、重复施用2甲4氯钠盐、2，4-D丁酯、二氯喹啉酸等除草剂，多效唑、烯效唑等化控药剂，唑类杀菌剂，砷制剂等，易造成水稻颖壳畸形。但是，据笔者分析，宿迁市稻田喷药一般很科学，且水稻在发生药害时大多有征兆，如叶片出现灼伤斑点、枯尖、叶色变化、植株畸形、生长不正常等，而“炸壳”水稻无此征兆，且“炸壳”现象出现既无征兆又分布极不均匀，故可排除该因素。

2.1.5 污 染

已知解释表明，稻田受污染会导致水稻“炸壳”，例如，工业或生活污染物随灌溉水进入农田，会造成水稻颖壳畸形和结实率降低。但是，据笔者分析，宿迁市稻田灌溉水大多来自骆马湖、大运河，水质达标，同时水污染一般表现为田间全部水稻受害，且因渠、埂边土质相对疏松，离子交换能力强，污染物吸附的多，渠、埂边的水稻受损应更重；而水稻“炸壳”现象出现的稻田却表现为埂边水稻表现正常，故可排除该因素。

2.1.6 土壤缺素

已知解释表明，土壤缺素会导致水稻“炸壳”，例如，重化肥轻有机肥，重氮、磷、钾元素轻其他元素肥料，会造成土壤养分失调而导致水稻颖壳畸形、炸壳。但是，据笔者分析，土壤缺素在某一年份能解释水稻“炸壳”现象，但在土壤缺素且无补充情况下，水稻多年种植将逐年加重土壤缺素程度，水稻“炸壳”现象也应逐年加重，而现实中宿迁市水稻“炸壳”现象的发生时多时少、时轻时重、时有时无，有的间隔期甚至达数年之久，故可排除该因素。

2.1.7 砷中毒

已知解释表明，砷中毒会导致水稻“炸壳”，例如，长期旱作的田块在改种水稻后，土壤中的砷富集到表层土壤，特别是长期种植蔬菜，造成硫元素相对不足，硫、砷比例失调，引起水稻砷中毒；或稻田在淹水条件下，土壤中的砷活性会变强，土壤中砷酸会变成亚砷酸，其具有很强毒性，造成水稻砷中毒。水稻砷中毒后，会导致水稻在开花后出现颖壳畸形、不闭颖、结实率降低。但是，据笔者分析，水稻砷中毒或可解释水稻“炸壳”现象，但仍有部分情况不符，例如，水稻砷中毒有“旱改水或长期种菜导致砷富集”一说，而宿迁市出现水稻“炸壳”现象的田块基本为老稻区；土壤硫、砷比例失调会引起水稻砷中毒仍缺乏检验数据证明。

2.2 试用砷中毒解释水稻“炸壳”现象

天气异常、管水失误、青立病、药害、污染、土壤缺素在水稻种植区均可发生，且不受地域和土壤类型限制，而水稻“炸壳”现象却仅局限在淤土稻田发生，说明上述因素并非决定水稻“炸壳”的主因。仅砷中毒之说比较接近事实真相，也能解释水稻“炸壳”现象。现笔者试用砷中毒解释水稻“炸壳”现象。

2.2.1 试用砷中毒解释水稻“炸壳”现象

具体解释为：（1）砷源自土壤，不同类型土壤的砷含量不一样，且不同类型土壤对砷的吸附能力也不同，淤土的土壤颗粒细，对砷的吸附能力远超沙土，这可解释水稻“炸壳”现象仅局限在淤土稻田发生。（2）土壤中砷的存在状态（分布及含量）本就不均衡，而水利建设、秸秆还田、耕耙平整田地等均会改变稻田土层结构，且因降雨、灌排水的淋溶作用会使稻田土壤中的可溶性砷化物向低洼处富集，再加上施肥、施药、高地土壤氧化反应、低处土壤还原反应等会使土壤中形成不同的砷化物，最终导致稻田不同地区土壤的砷含量、分布和砷化物存在方式不一样，这可解释水稻“炸壳”现象在稻田内发生不均匀。（3）水稻对有毒砷化物的吸收累积是一个渐进过程，吸收量必须达到一定临界值、超过水稻耐受力才造成植株受损，否则植株不表现症状或症状表现轻微，这可以解释水稻“炸壳”现象在不同地区、不同时间的发生轻重不一及间隔发生。（4）天气异常与水稻“炸壳”现象出现具有间接关系的原因在于雨水多时不利于排水搁田，晴热高温、雨水少时因农户惜水、蓄水影响了排水搁田，强化了土壤还原反应，且光辐射量、气温、水温变化亦会对土壤中砷的化学反应及砷在水稻植株体内的积累产生影响。（5）土壤中的砷化物种类、含量常处于动态变化中，会因水稻栽培管理方式的不同及田块的不同而发生变化，这可以解释秧板地移栽水稻生长正常，而麦茬田移栽水稻出现“炸壳”。

2.2.2 水稻“炸壳”现象由砷中毒引发的例证

2014年发表的《水稻砷的吸收机理及阻控对策》一文中明确指出，“稻田淹水导致土壤砷的溶解度和生物有效性大幅度增加”以及“稻田土壤淹水所产生的还原性条件促进了砷的甲基化”，这与长期处于积水条件的稻田和稻田间低洼处水稻“炸壳”现象发生重的表现相吻合，表明砷中毒是水稻“炸壳”现象出现的内因，水浆管理失误是外因。

2020年9月，宿迁市农业技术推广站发布了《2020年水稻“炸壳”不结实成因分析》，其中指出，“长时间阴雨和高温条件下，叶片水分蒸腾加剧，更利于砷等还原性物质在稻株体内富集，这可能是今年水稻‘炸壳’现象发生较重的主要诱因”。这表明，2020年宿迁市水稻“炸壳”现象的出现与水稻砷中毒有直接关系。

2020年秋，南京农业大学资源与环境科学院取大量水稻“炸壳”植株样本及土壤样品进行检验，结果表明，土壤样品未表现明显异常和缺素，水稻“炸壳”植株样本中的二甲基砷含量明显高出正常水稻植株，且二甲基砷含量与水稻结实率呈负相关。同时，最近的研究结果也表明，植物中的甲基砷来自于土壤或生长介质中的微生物，植物本身很可能不具有将砷甲基化的能力，这进一步证明土壤中的砷会导致水稻砷中毒。

2.2.3 砷中毒解释水稻“炸壳”现象的未来研究重点

水稻砷中毒涉及土壤化学、植物生理、作物栽培、气候因子、品种抗性等多种因素，有时是多因子交互或叠加起作用造成植株受损，有时会因适宜的栽培管理措施或化合物的拮抗作用等减轻和避免植株受损，进而导致水稻“炸壳”现象表现出复杂的多样性。因此，对水稻砷中毒问题应进一步深入研究，了解水稻砷中毒的常发区域，水稻“炸壳”现象出现的土壤的砷含量临界值，以评定其安全等级（如轻发生、中等发生、重发生），从而提高预警水平。同时，还要摸清水稻砷中毒的作用机制，例如，土壤中砷元素在干旱、湿润、有水、长期积水情况下各为何种存在状态，温度高低砷元素会起何变化，导致水稻砷中毒的是无机砷还是有机砷，有机砷中又是哪些种类，这些种类有机砷化合物的生成方式、生成条件是什么，能否干扰生成或进一步转化降解，土壤中砷化物如何进入水稻体内，受哪些条件限制，被吸收后是否再发生新的化学反应，有无干预方法，水稻在哪个生育阶段对砷中毒敏感，外界的影响因素有哪些，不同杂交籼稻品种对砷中毒的抗性如何？

3 生产建议

通过原因分析，笔者认为需采取以下措施来有效避免及减轻宿迁市水稻“炸壳”现象的出现。

3.1 改良生产基础条件

具体措施为：（1）平整土地，确保稻田灌排通畅。（2）对稻田进行深松耕。长期以来，因大量施用化肥和机械作业碾压，造成了稻田土壤板结，许多稻田的土壤耕作层厚度由20世纪80年代的20 cm左右降至目前的15 cm以下，而耕作层下面的犁底层却越来越厚，这不仅导致稻田土壤不透水、不透气和缺乏微生物，还会因土壤理化性状变劣，抑制了氧化反应，增加了还原性物质。而深松耕可以打破犁底层，增厚耕作层，促进稻田平整、土壤疏松和田块蓄水、保肥、耐旱、防涝，进而有助于提高水稻的抗逆性。

3.2 选择抗性品种种植

鉴于不同水稻品种对砷的吸收力及耐受力不同，且2020年“徽两优898”的“炸壳”现象发生相对较重，故在出现过水稻“炸壳”现象的地区，应淘汰该品种。同时，在水稻“炸壳”现象发生严重地区，若发现有不“炸壳”的水稻品种，可优先考虑选择种植。

3.3 加强水浆管理

具体措施为：（1）水稻分蘖期浅水灌溉次次清，短期晾田再上水。（2）水稻封行后及时搁田，水稻拔节后不宜重搁田。（3）水稻进入穗分化期后，坚持干湿交替，切忌长期淹水。（4）宿迁市一直有水稻“鼓苞”灌深水的习惯，应予以改变。

3.4 科学施肥

具体措施为：（1）氮肥前移，水稻拔节后一般不再施尿素。（2）追施水稻穗肥，并改施硫酸铵，宜每667 m2施7.5～10.0 kg，或硫酸钾配合复合肥一起施用。（3）在水稻拔节前后增施硅肥。（4）在水稻抽穗前10 d左右，叶面喷施硫酸锌溶液。