旱作水稻抗倒伏新型肥料及其制造工艺*

陈 岩 ，王东超 ，吴美康 ，白晨阳 ，孟 欣 ，窦 墁

（1.辉南县团林镇综合服务中心，吉林 通化 135124；2.吉林农业大学，吉林 长春 130118）

0 引言

水稻是我国重要的口粮作物之一，其稳产高产对保障我国粮食安全至关重要。随着社会经济的快速发展，大量农村优质劳动力向城镇转移，机械化、轻简化的水稻种植方式深受农民青睐[1]。旱作水稻以其节约淡水资源、合理利用土地资源、便于机械化生产、降低农民劳动强度和减肥减药利于绿色生产的优势得到大范围推广。推广旱作水稻是积极响应国家号召，落实“节约用水、造福人类，利在当代、功在千秋”理念的重要举措。旱作水稻在旱整地条件下直接播种，全生育期主要依靠自然降水，仅在需水关键时期或遇旱时适当补给水分。水稻常规栽培一般用水量为12 000 m3/hm2～15 000 m3/hm2，生产1 kg稻谷需要灌水2 m3，而旱作时生产1 kg 稻谷仅需补水0.5 m3，水分利用率提高4倍左右[2]。

旱作水稻有利于合理利用土地资源，大面积进行旱作水稻更适合现代大型机械化作业，基于当前智慧农业、现代农业的发展大背景，采用旱作水稻栽培模式不仅可以降低人工劳动强度，还节省了肥料和秧田[3]。一直以来，低洼易涝、山间浸润田未能合理利用，常年种植玉米等旱作物，产量低下，甚至绝收。如果发展旱作水稻生产，不但能使低产变高产，较大幅度地提高经济效益，而且在夏季能发挥以蓄代排的作用，有利于保护地下水资源。此外，各地都有相当一部分无灌溉保证的水稻望天田，产量低且不稳定，而改种旱稻不但能提高稻谷产量，还能降低成本，提高经济效益[4-5]。旱作水稻还能与多种旱作物（粮、饲、经、果、蔬、木等）间作、套作，提高单位面积产量和土地利用率，建立旱地立体种植结构，拓展稻作空间，为细粮生产增加了一条新途径。

旱作水稻过程中，病虫害发生减少，施药量显著减少，可提高米质，优化口感。随着农业供给侧结构性改革和乡村振兴战略的实施，市场对优质米的需求将激增，现在优质米的概念不仅要求米质好，而且还要求农药残留符合要求，因此要求栽培过程中病虫害的防治尽量少用农药或不用农药。传统在水作条件下的种稻方式病虫草害发生严重，农民生产过程中过度用药，造成品质优良但农药残留严重，目前市场上开始对销售的大米进行农药残留检测并出具报告，这要求生产过程中要严格管控农药的施用。旱作水稻因为全生育时期无水层，有效减少了病虫害的发生，同时也降低了化学药物的使用量，具有较大的市场前景。

旱作水稻有利于增加农民效益和收入。旱作水稻相比于移栽水稻减少育秧成本约800 元/hm2，纯收益与移栽水稻相近。玉米高产田亩产可达到1 850 斤左右，市场价格按0.86 元/斤计算，每公顷收益1 591 元。旱作水稻在常规管理下亩产可达到800～1 000 斤，每公顷收益约2 400 元，较玉米增收约51%。另外，旱作稻的稻草是牲畜的良好饲草，也可以做草帘、草绳等，从而增加副业收入。在水稻生产实际中常常会出现倒伏现象，尤其是在大风、大雨作用下，更易导致茎秆倒伏，一般减产10%～30%。同时也给收割脱粒带来不便，增加了稻谷损失率，限制了产量的提高[6-7]。因此，倒伏是水稻高产、稳产的重要限制因子。目前，市场上也存在一些水稻抗倒伏肥料，其组分中包含的化学试剂种类较多，生产成本较高，且容易在土壤中积累残留，造成土壤污染。

鉴于上述问题，课题组旨在解决现有旱作水稻抗倒伏肥料生产成本高、抗倒伏效果不佳的技术问题，设计发明了一种旱作水稻抗倒伏新型肥料，该旱作水稻抗倒伏新型肥料组分包含：γ-氨基丁酸；海藻酸；山梨糖醇；赤藓糖醇；甘露糖醇；麦芽糖醇；1%水杨酸甲酯溶液；磺胺二甲嘧啶；木质素磺酸钾；β-1，3-葡聚寡糖；柠檬酸；磷酸二氢钾；复合EDTA 螯合铁、锰、铜、锌、钙；吐温（80）、水等。除此之外，课题组详细阐述了该新型肥料的制造工艺及制造步骤，设计了7 组不同处理的肥料，并开展了旱作水稻抗倒伏的田间试验，同时分析了不同处理的肥料对旱作水稻抗倒伏性、抗病性及产量的影响。

1 新型肥料及其制造步骤

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，课题组就以下实施案例对本发明进行进一步详细说明。应当指出的是，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明提供的水稻旱作抗倒伏新型肥料包含的组分以及各组分的质量份配比，具体实施案例中，优选如下：

γ-氨基丁酸100 kg；海藻酸50 kg；山梨糖醇20 kg；赤藓糖醇50 kg；甘露糖醇20 kg；麦芽糖醇20 kg；1%水杨酸甲酯溶液10 kg；磺胺二甲嘧啶2.5 kg；木质素磺酸钾10 kg；β-1，3-葡聚寡糖10 kg；柠檬酸15 kg；磷酸二氢钾150 kg；复合EDTA 螯合铁、锰、铜、锌、钙25 kg（单一组分为5 kg）；吐温（80）5 kg；水，将最终总体积调整到1 000 L。

针对上述水稻旱作抗倒伏新型肥料，本发明还提供了具体的制造方法，所述方法包括下述步骤：

1）将四种糖醇按优选的重量溶于水中，缓慢加入水，至完全溶解，搅拌均匀；

2）按重量要求将氨基丁酸加入上述糖醇水溶液中，搅拌均匀；

3）按重量要求依次加入海藻酸、磷酸二氢钾、EDTA 螯合微量元素，搅拌均匀；

4）加热至80 ℃±5 ℃，匀速搅拌至所有物料完全溶解；

5）待上步制得的溶液冷却后，加入柠檬酸，匀速搅拌，调节pH至5.5～6.5之间，制成溶液A；

6）按重量要求将葡聚寡糖加入一定比例水中，搅拌均匀；

7）依次将1%水杨酸甲酯溶液、磺胺二甲嘧啶按计重加入上步所得葡聚寡糖水溶液中，搅拌均匀；

8）加入柠檬酸，匀速搅拌，调节上述所得溶液pH至5.5～6.5之间，制成溶液B；

9）将溶液A、B 混合，搅拌均匀，再逐次加入木质素磺酸钾及吐温（80），搅拌均匀，最后加入去离子水，将总体积调整至1 000 L，最终得到成品；

10）最终得到的成品为清亮液体制剂，pH 在5.5～6.5之间。

本发明中γ-氨基丁酸、海藻酸、水杨酸甲酯、磺胺二甲嘧啶、葡聚寡糖五种物质协同作用，分别起到调节气孔，提升抗旱能力，促生根壮茎秆，防菌侵染，提升茎秆韧性的作用，缺一不可。

2 试验设计

2.1 田间试验设计

田间试验处理分别为：优选方案产品，对照样品1（不添加海藻酸），对照样品2（不添加1%水杨酸甲酯），对照样品3（不添加磺胺二甲嘧啶），对照样品4（不添加β-1，3-葡聚寡糖），对照样品5（只添加矮立发），空白对照样品（清水），共7 组，三次田间重复。将优选方案及各对照样品，用水调成液体水剂，1 L肥料加水1 000 L。对照样品1～4 包含的组分以及各组分的质量份配比如表1 所示。

表1 对照样品1～4包含的组分以及各组分的质量份配比

选择同一区域的21 片地块，尽量保证各地块土壤成分相同或类似，宜选择离水源较近的区域，有排灌系统；田块平整，无药害，土壤保水保肥性好；避免选择保水性差的沙质地和盐碱地。各个地块水稻种植方法相同，具体如下：

整地以秋翻整地为宜，秋翻深度为15 cm～20 cm，翻后耙平待春播。未秋翻地块采用春旋整地，旋耕深度12 cm～15 cm。应达到土壤细碎平整，上细下粗。

选择比当地主栽品种早10～15 天的品种，且具有较强的低温发芽、抗旱和顶土能力，分蘖能力适中。种子质量应符合GB 4404.1—2008《粮食作物种子 第1 部分：禾谷类》要求。选择在水稻上登记的种子包衣剂进行包衣，应均匀一致，包衣后的种子在阴凉通风处晾干。4 月下旬至5 月上旬，日平均气温稳定在10 ℃以上时播种。播种量为120 kg/hm2～150 kg/hm2，机械条播或穴播。行距20 cm～30 cm，穴距11 cm～13 cm，穴播粒数10～15 粒，播种深度不超过2 cm。播后镇压1～2 次，保证良好的土壤紧实度，以利出苗。播种后7～10 天，0～10 cm 耕层土壤田间持水量不足75%时需进行补水。分蘖期—抽穗期土壤田间持水量应达到65%以上。灌浆期土壤田间持水量应达到80%以上。全生育期施肥量为纯氮（N）140 kg/hm2，纯磷（P2O5）75 kg/hm2，纯钾（K2O）75 kg/hm2，有效硅（SiO2）45 kg/hm2。

2.2 测定项目及方法

在水稻成熟前半个月进行考种测产，然后测量平均茎粗以及弯曲力矩和倒伏指数，计算各重复平均值。

其中，倒伏指数越大，茎秆越容易发生倒伏。

2.3 数据分析

采用Microsoft Excel 2019 进行数据整理，利用SPSS 25.0 软件进行数据分析。

3 试验结果

不同肥料对旱作水稻抗倒伏性、抗病性及产量的影响如表2所示。

表2 不同肥料对旱作水稻抗倒伏性、抗病性及产量的影响

根据试验结果可知，采用本发明液体旱作水稻抗倒伏新型肥料得到的水稻茎粗要大于现有普通肥料得到的水稻茎粗，而且倒伏指数明显较小，水稻的抗倒伏效果十分明显，喷施的处理田较对照田增产32.81%。

4 讨论与结论

本产品以互相不拮抗，绿色环保易降解且成本相对较低的多种原料综合配伍而成，制成稳定性高，混配性好，作用于旱稻叶片可被旱稻快速吸收，并可在作物导管及筛管中快速运输，迅速转移至旱稻生长发育所需的特定器官，相对普通化学抗倒伏药剂更安全。本发明既可充分满足水稻对磷钾养分的需求，又可促进旱稻根系下扎，调节气孔开闭，降低蒸腾作用，强化水稻茎、秆、叶片的强度及柔韧性，从而实现节水，并提升水稻抗倒伏能力[8]。

首先，本发明提供的肥料中包含磷钾肥、微量元素，磷钾肥及微量元素有利于增强旱稻的光合作用，提高旱稻的叶绿素含量，使茎叶挺直，促进干物质积累，能增加作物茎秆的机械强度，有利于密植、增产[9]。增加多种糖醇，糖醇可使所得成品更易均匀地覆盖于植物及靶标的表面，提高单位面积叶面肥的置留量，增大对植物的覆盖面，不易被雨水冲刷流失，在雨后仍能保持良好药性，强化成品在作物叶面的展着性及留置量，同时赤藓糖醇可携带多种养分（包括有机和无机养分）在旱稻筛管中快速移动，使养分的转化及移动效率更高。

其次，本产品中还添加水杨酸，水杨酸是一种广泛存在于植物中的一类小分子酚类物质，是苯丙氨酸代谢途径的中间产物[10]。参与植物的蒸腾、种子萌发、开花、结实、气孔关闭、产热等多种生理生化过程，添加水杨酸可使旱稻更易于适应环境变化，可根据气候温度变化，调节气孔开合，从而实现减少蒸腾作用的目的。

再次，葡聚寡糖激发作物体内基因，可诱导旱稻产生几丁酶、葡聚糖酶、保素及PR 蛋白等物质，促进酚类物质转化为酶，以增强作物的抗逆性，特别是提升作物对干旱和低温等不良环境的抵抗力。同时，葡聚寡糖本身含有丰富的C、N 及核苷类物质，可被微生物分解利用并作为植物生长的养分，提升稻粒饱满度。而且，葡聚寡糖也可以增强植物组织、细胞微循环系统，协助植物体内多种微量元素的快速转化运输，均衡旱稻营养。氨基丁酸可诱导植物产生抗病、抗盐、耐冷、抗旱等多种生理性状，还可参与植物细胞线粒体抗氰呼吸和非磷酸化途径，提高植物体内茉莉酸代谢水平，强化水稻茎、秆、叶片的强度及柔韧性，提高水稻抗倒伏能力[11]。

最后，海藻酸则含有丰富的吲哚乙酸、丁酸、萘乙酸、海藻多糖等物质，配合以上各物质可促进旱稻的根系沿重力生长，加长加粗，更有效地利用土壤水[12]。加入磺胺二甲嘧啶可促进预防旱稻移栽时，根系受伤且暴露在非淹水情况下，遭受空气中病菌的侵染。特别是由于秸秆还田的大趋势下，老一茬作物根系及秸秆在腐殖化过程中，会造成大量有害细菌滋生，水稻幼苗移栽时，由于根系受到伤害，极易被细菌侵染，从而造成返青慢，生长慢，茎秆柔弱。因此，选择一款易分解、不对环境造成破坏且对幼苗本身不产生药害的温和杀菌剂就非常必要了。

本肥料为液体制剂，中性偏酸、稳定性好，采用喷雾方式施用水稻叶面，易被水稻所吸收利用，可有效促进旱地水稻根系下扎，扩大根毛截留面积，调节水稻叶片气孔的开合，降低蒸腾作用，同时可增强旱稻茎、秆、叶片的强度及柔韧性，从而提高水稻抗倒伏能力，并可抑制细菌性病害侵染。本肥料通过选择的特定的物质，按一定比例配伍，从而完整实现促生根、壮茎秆、灭菌、防病、提高抗旱能力、调节水分蒸腾等综合功能，最终实现旱稻的节水抗倒伏目标。