水稻缺氮的症状、有效诊断方法及科学应对措施论述
作者: 陈红
氮作为水稻生长期间较为关键的一种营养元素,其使用量、使用方式、水稻对氮肥的吸收利用率等均会对水稻的产量、品质造成影响。当水稻出现缺氮时,会表现出生理病害症状,出现叶片黄化、成穗率低、生长停滞等情况,造成水稻减产。基于此,本文将结合氮肥进行概述,并对氮肥对水稻的影响、水稻缺氮的症状、诊断方法、应对措施逐一论述,以期为水稻栽培期间科学使用氮肥提供相应的理论依据。
一、氮肥概述简析
1、常见的氮肥品种
目前在我国农作物生产期间常见的氮肥品种主要包含尿素、硫酸铵、硝酸铵、碳酸氢铵、氯化铵、氨水等,其中尿素中氮含量≥46%、硫酸铵氮含量≥21%、硝酸铵氮含量≥35%、碳酸氢铵氮含量≥17%、氯化铵氮含量24%~26%、氨水氮含量40%左右,此类肥料中氮元素的含量相对较高,因此可统称为氮肥。
2、氮肥对水稻生长的影响
氮肥施用量对水稻叶片的生长影响最为直接,在水稻栽培期间,提升田间氮肥施用量可以显著增加水稻叶面积。观察施氮量较高的水稻植株外观,除叶面积增加之外,其叶片的颜色更加浓绿、深厚,可提升水稻植株的光合作用,增加干物质产量。水稻植株上不同器官对氮肥的敏感度存在着差异性。因此,在使用氮肥时,会对水稻不同器官的促进作用存在一定的差异性。研究试验表明,氮肥的使用对水稻的营养生长促进最为显著,特别是水稻的根系、叶片部位。在施入氮肥及未施入氮肥的水稻植株中,施入氮肥的水稻植株生长量、生长速度均显著高于未施入氮肥的水稻植株。虽然,氮肥的施入可以提升水稻植株叶面积,促进光合产物的积累。但是过量施入氮肥会影响水稻生殖生长,从而致使水稻的产量出现下降。而生殖生长作为水稻增产增收的重要过程,在水稻生殖生长与营养生长并进阶段,需合理调控氮肥的使用量,在确保获取较高的产量的同时,保障水稻产品品质。在水稻生长中后期,施入氮肥的同时可搭配一定量的磷钾肥,增强植株长势,减少病虫害影响,提升植株生殖生长,增产增收。
二、水稻缺氮的症状
水稻植株生长期间,其对各种营养元素的需求有一个合理的界限,当施入过多或过少的情况下均会造成植株出现生长发育不良,从而引发各种不同症状的生理病害。有时在部分土壤营养物质匮乏、缺失多种元素的情况下,水稻植株还会同时表现出两种或两种以上的生理病害特征,需注重甄别。
水稻缺氮时,表现出植株黄化、矮小、分蘖数量少、叶片细、小,且多为黄绿色,植株成熟期较早、易早衰;水稻成穗率较低、有效穗数少、穗短、籽粒少、籽粒充实度差,产量低。水稻缺氮症时,下部叶片先出现变化,随着缺氮症状的加重往上发展。叶片先从叶尖的部位逐渐往上由绿变黄,沿叶片中心叶脉呈倒“V”状向叶片基部发展,最终整个叶片全部黄化,植株顶端有少量绿叶,叶片发育不良,多为小、窄、直立状,植株分蘖少或不分蘖,植株下部枯叶增多,全田封行时间延后或不封行。对缺氮症的水稻植株拔起观察其根系,可见根系生长发育缓慢,毛细根数量少,发育差,白根少、黄根多。
三、水稻缺氮症发生原因
1、土壤肥力水平差
新开垦的土地或板结、有机质含量低的土壤中实施水稻的种植,由于其土壤的质地较差,即便补充充足的营养元素,土壤保肥性差,受大量降雨冲淋后,土壤中养分流失快。在此类田块中种植水稻,植物根系伸展困难,根系少,无法充分吸收与利用土壤中的肥料,从而易造成水稻缺氮症。
2、氮肥施入不足
当开展水稻生产管理期间,不注重对土壤肥力的补充,水稻田中未施基肥、种肥、追肥或土壤中肥力水平差,易造成水稻植株对氮肥的吸收利用率下降,从而引发缺氮症。或当水稻栽培期间施肥管理不科学,施肥比例不均,抑制作物对氮肥的吸收,从而造成水稻缺氮症。
3、不同阶段的水位影响
水稻种植期间,在不同的阶段,田间持水量有一定的差异性。当无法科学地调控田间持水量,导致水位过高,土壤中氧气含量不足,会降低根系对氮元素的吸收与利用;而水位过低则会增加土壤中氮肥的淋溶、挥发性,氮元素的挥发速度快,即便施入充足可供应水稻植株生长的氮肥,也会造成土壤中氮肥流失过快,从而影响水稻的氮肥吸收与利用,造成缺氮症。
四、水稻缺氮诊断识别措施
1、水稻生理病害观察区分
依据上文中对水稻缺氮症状的表现,可对水稻生理病害进行初步鉴别诊断。在外观形态诊断时注意与其他生理病害的鉴别,避免出现错误判断,影响防治措施的应用。
区分于水稻氮过剩症:水稻氮肥施入过多叶片深绿、墨绿、肥厚宽大,整个水稻植株较为高大、茎叶快速生长,其对比水稻缺氮症叶片黄化、植株瘦弱、生长缓慢不同。同时,氮肥施入过多后水稻植株分蘖增多、叶片下披、田间封行早、倒伏多,对比水稻缺氮症分蘖少、叶片直立、封行迟或不封行差别较大。
区分于水稻缺锌症:水稻出现缺锌症时,水稻植株同缺氮症相似,也会出现黄化、叶片细小、抽穗少等情况,但是缺锌症下水稻植株的新叶褪绿、黄化时,先由叶中脉、两侧叶片基部开始,严重时叶鞘脊部也会出现黄化,后期黄化部位会转变为棕红色条斑、有时还会出现紫褐色小斑,外观类似火烧苗状。并且,水稻缺锌时,植株矮化显著、叶鞘比叶片长、分蘖较为松散为草丛状、成熟期延后,抽出稻穗瘦小、不结实或结实少。
区分于水稻缺钾症:水稻缺钾症的表现多集中在秧苗移栽后的2~3周,而水稻缺氮症在水稻整个生长发育期均会表现,其中以营养生长阶段发病最多。水稻缺钾后,同缺氮症较为相似的是植株矮小、叶片自下向上逐渐病变变化,只有少数新叶为绿色。不同点为缺钾症发生后植株叶片黄化后上方有红褐色斑点,当大面积发生时,远观田间水稻似火烧状。对出现缺钾症的水稻拔出观察根系,可见主根、毛细根短、瘦弱,根系为黄褐色、暗褐色,新根较少。水稻缺钾症通常发生在锈水田、烂泥田、冷浸田中。
2、土壤氮元素含量分析
对水稻田中的有效氮进行测定,可以借助土壤中的硝态氮、铵态氮、水解性氮的含量判断,来分析水稻植株是否存在缺氮的情况。硝态氮是指硝酸盐中所含的氮元素,水、土壤中的有机物在分解期间,会生成铵盐,而铵盐在被氧化后会转变为硝态氮,供应作物吸收利用。水稻田分蘖期土壤中硝态氮正常含量为10~15mg/kg,当低于此标准的情况下极易引发水稻缺氮症。
铵态氮是在土壤中氮元素的一种存在形态,其常以铵根离子的形态在土壤、植物、肥料、大气中流通,其能够与其他形式的氮元素之间相互转化。铵态氮具有较强的溶解度,能够快速被水稻吸收利用,但铵根离子具有酸性,在碱性土壤中易挥发,同时还易被水分冲淋。水稻田分蘖期土壤中铵态氮的含量以20~20mg/kg时最为充足、高于30mg/kg时为含量过高、低于10~20mg/kg时为潜在缺氮、低于10mg/kg时为缺氮。
水解氮作为土壤中有效氮含量的重要测定指标,其能够对土壤中近期的氮元素供应状况进行分析,对水稻植株氮元素的吸收量与生长发育影响较大。水稻田分蘖期土壤中水解氮的含量指标以150~200mg/kg为充足、高于200mg/kg为偏高过量、100~150mg/kg时为潜在性缺乏、低于100mg/kg时为缺氮。
在水稻缺氮症诊断期间,可借助对水稻田中土壤氮元素含量分析的方式进行判断是否存在缺氮的情况。
3、水稻营养诊断分析
水稻植株组织全氮含量数据与缺氮症之间有较为显著的联系。在常规生长条件下,水稻在不同生长发育阶段的含氮量具有一定的差异性。例如在水稻分蘖期,收集新鲜功能叶片,将其送至实验室开展光谱仪测量法对水稻叶片中氮元素的含量测定,通过对水稻叶片的近红外光谱扫描,分析叶片中物质的组成及含量,从而获得水稻叶片中氮含量的数值,并判断是否存在缺氮症。正常功能叶的全氮含量低于16mg/g时为严重缺氮、在16~25mg/g时为含氮量缺乏、25~35mg/g时为含氮量正常、35~45mg/g时为含氮量偏高、高于45mg/g时为含氮量过量。
五、水稻缺氮症的应对措施
1、提升水稻对氮肥的利用率
目前,在我国多数的水稻种植区内,存在着氮肥田间施入量充足或过多,但是植株对氮肥的利用率却较低,无法正常吸收利用,最终引发缺氮症。相关数据研究显示,部分水稻种植区内水稻种植当季氮肥的利用率仅为30%,而世界平均水平在50%以上。氮肥的不良利用,不仅会影响水稻的产量与品质,同时还会造成土壤、水源的污染,进一步恶化土壤,形成恶性循环,降低水稻种植效益。目前,氮元素的损失主要途径为氨挥发、硝态氮的流失及反硝化脱氮。因此,想要缓解水稻缺氮症,提升氮肥施入后水稻的吸收与利用率,可从以下几个方面入手。
①水稻移栽定植前深施底肥
在水稻移栽定植前,施肥以底肥为主,水稻在此时期氮肥的分配比例为35%~40%。在春季水稻插秧播种前,对水稻移栽大田进行旋耕整地灭茬,整地的同时撒施底肥,底肥施入尿素150kg/hm2、磷酸二铵或磷酸一铵112.5kg/hm2、氯化钾75kg/hm2,确保耕作层土壤与肥料均匀融合,提升土壤肥力水平,为水稻秧苗提供充足的养分。当水稻种植地块土壤质地较为黏重时,需将施入的肥料深松带入至土层6cm以下,便于水稻吸收利用;而当水稻种植地块土壤质地为沙土时,底肥需配施有机肥,施入充分腐熟有机肥15~30t/hm2,可显著提升土壤有机质含量,提升沙土的保肥性,稳定、长期为水稻植株提供充足的营养元素,避免出现缺氮症。
②水稻秧苗移栽时配施种肥
依据近年来笔者对水稻农田的土壤养分测试结果分析可见,在水稻秧苗移栽时配施种肥,可有效缩短水稻植株的缓苗时间,提升植株生长。特别是在土壤肥力水平不均衡的地区,配施种肥能够平衡土壤养分基础,使其满足水稻植株的生长发育需求,从而增加氮肥的吸收利用率。在部分含磷量较低的水稻田中,可施含氮量18%、五氧化二磷含量46%的磷酸二铵或含氮量11%、五氧化二磷44%的磷酸一铵112.5kg/hm2,同时添加45%(氮磷钾)配方肥112.5kg/hm2,随水稻秧苗移栽时实施侧深施肥的方式施入,肥料施入位置为水稻秧苗根系侧下方5~8cm处,可有效提升水稻植株的长势。在含磷量中等的水稻田中,种肥施入45%(氮磷钾)复合肥225kg/hm2即可。
③水稻生长期间巧施追肥
追肥作为水稻生长期间的重要施肥方式之一,在其各生长发育阶段追施肥料以氮肥为主。水稻生长期间通常需要三次追肥,分别为分蘖期、幼穗分化期、抽穗期,其中分蘖期氮肥分配比例为20%~25%、幼穗分化期氮肥分配比例为25%~30%、抽穗期氮肥分配比例为0~10%。水稻进入分蘖期时,观察田间植株长势,依照长势情况追施氮肥150~300kg/hm2。当水稻植株生长瘦弱、发育不良时多施,反之少施。水稻进入幼穗分化期时,此时依照水稻长势追施氮肥150~250kg/hm2。进入抽穗期后,水稻追肥使用尿素75kg/hm2、磷酸二铵75~150kg/hm2,在维护植株长势的同时,施入磷肥,促进籽粒分化,增产增收。在每次追肥前,需在田间保持浅水持水量,约为3cm左右,并堵好出水口,施肥后3~5d后恢复田间常规排灌水,以提升植株对营养元素的吸收,减少挥发、冲淋损失量。
④追施水稻叶面肥
叶面肥的施入具有较强的速效性,在水稻生长后期,由于根系老化,从土壤中获取养分的能力降低,因此无法满足茎叶生长发育需求。为补充水稻氮肥的需求,可在水稻进入籽粒充实期后,叶面喷施尿素200~300倍液,每间隔7~10d喷施1次,连续使用2~3次即可。在叶面氮肥的同时,可同时搭配磷酸二氢钾500倍液、硼肥800倍液茎叶喷雾,能够显著提升水稻产量与品质。
2、施用氮肥增效剂
氮肥增效剂作为一种能够促进农作物对氮肥的吸收利用、提升农作物产量、品质的化学物质。又名硝化抑制剂,使用后可以通过抑制水稻田中土壤微生物的硝化、反硝化作用,从而减少土壤中氮元素的损失。目前市面上常见的氮肥增效剂有氮-吡啶、双氰胺等等。氮肥增效剂在水稻上的使用可以刺激植株的生长,增加水稻植株的叶面积、干物质积累量,促进根系生长,提升水稻对各种营养元素的吸收能力及耐逆性。除此之外,使用氮肥增效剂可显著提升水稻对氮肥的利用率,减少氮肥的流失,从而减少化学肥料对自然生态环境的污染影响。例如,当使用氮-吡啶(CP)氮肥增效剂时,依照氮肥有效成分施入比例的1%同时施入土中,当其在土壤中的浓度保持在1~100ppm时,能够对土壤中氮元素的硝化作用有显著抑制效果,抑制有效期为30d左右,施入后可显著提升水稻对氮肥的吸收利用率;当使用双氰胺(DCD)氮肥增效剂时,可随硫酸铵、硝硫酸铵、尿素、硝铵尿素等含氮肥料同时施入土中,施入比例为肥料中氮含量的5%~10%之间,施入后30d内,可对土壤中的微生物有限制作用,从而提升水稻对氮元素的吸收与利用率,施入后60d左右土壤恢复正常状态。双氰胺在施用后,可以将肥料中的铵稳定6~8周,其稳定时间的长短受土壤温度、湿度及肥料氮元素含量、双氰胺的施入量有密切联系,其可应用在多种农作物种类上。
3、促进土壤熟化、肥力水平
对于部分新开垦、土壤熟化程度较低的水稻田,由于其土质偏硬、有机质含量较少。因此,可在水稻种植前,增加有机肥的使用,促使土壤中的有机质含量提升、改良土壤孔粒结构、培肥地力,确保土壤具有较强的保氮与供氮能力,从而避免水稻缺氮症的发生与影响。对于此类熟化效果差、肥力水平低下的田块,商品有机肥单次施入量通常450~900kg/hm2、农家有机粪肥为单次45~75t/hm2,施肥后充分旋耕均匀,连续施用2~3年,土壤改良效果极佳。但是在选择农家有机肥时需要注意,所选用的有机肥必须经过充分腐熟、发酵,未经发酵有机粪肥在大量使用后会造成水稻秧苗烧苗的现象。
4、及时补充水稻氮肥
当水稻植株表现出缺氮症状初期时,未大面积恶化加重,此时可使用追施尿素的方式补充氮肥,从而缓解病症。可叶面喷施尿素200~300倍液补充氮肥,搭配0.01%芸苔素内酯乳油对水稻植株长势进行调节,提升其对氮肥的吸收与利用率。同时使用尿素150kg/hm2田间撒施,撒施后田间持水层3cm保持3~5d,促使水稻植株快速吸收氮元素,从而缓解缺氮症,避免持续发展,影响水稻最终产量与品质。