“这多亏了水稻‘三控’施肥技术，不仅降低化肥用量，增加产量，还让村里环境好起来。”陈符玉在墨园村种植水稻多年，目睹了整个变化过程。他口中的水稻“三控”施肥技术，是针对我国水稻生产中的化肥过量使用、病虫害多、易倒伏等突出问题而研制的技术。

        在常规经验中，化肥用量越多，产量越高；产量高的植株也相对较高，倒伏的可能性也增大；产量高的稻田里禾苗密度也大，生物量大的时候，发生病虫害的概率也随之提升……要实现高产，这些矛盾似乎无法回避，但“三控”施肥技术正是能实现在控肥、控苗、控病虫的基础上，实现增产增收，实现环保、粮食安全和收入提高三保障。

这技术的核心，一言以蔽之，减“氮”。

▌传统种植经验致化肥利用率偏低

　　广东省农业科学院水稻研究副所长钟旭华是“三控”施肥技术主创人，回想当初，他感慨万分。“这个课题其实是在20年前提出的，当时学术界都在研究如何提高产量，我们所自然也要参与其中。”钟旭华说，当时为了增产，出现了化肥、农药滥用等情况，而他判断这是不可持续的，所以提出要降低化肥使用量，同时提升粮食产量的想法。

这个想法源自当时的多地走访。“我们走访多个县共500多名农民，其中涉及他们最想我们解决的三个问题。”钟旭华介绍，这三个问题即氮肥过量使用、病虫害多、倒伏。“经过深入分析发现，这三个问题与在实地走访时发现的无效分蘖（注：分蘖即日常中说的‘苗’，早期生出的能抽穗结实的分蘖称为有效分蘖，晚期生出的不能抽穗或抽穗而不结实的称为无效分蘖）多是相关的，而这些问题最终都指向了氮肥使用不当。”

　　氮肥使用不当，最直接的表现是氮肥利用率低。研究初期，钟旭华团队便根据调研结果进行测算，发现调研农户的氮肥利用率在23%-25%之间，而省土壤肥料总站的数据也是25%。“氮肥利用率即施加的氮肥有多少被植物吸收，如果没有提升利用率，单纯增加氮肥投入也是事倍功半。”钟旭华说。

　　2003年有学者指出，中国每年有1500万吨纯氮被排入环境，直接经济损失300亿元，也带来了严重的污染问题。“据我们测算，当时仅广东的水稻生产，每年损失的氮肥折合尿素就达1.8亿千克，直接经济损失超过3.5亿元。”钟旭华补充道。

　　根据国际经验，达到40%氮肥利用率便是先进水平，这其中的空间便是当时钟旭华团队的主攻方向。

　　水稻施肥可分为基肥、分蘖肥、穗肥、粒肥4个时期，钟旭华团队自行实验时，首先得确定哪个时期的吸收利用率是多少。“我们用了2年4造来做实验，设置不同时期施肥处理，然后取样带回实验室来测定植株氮含量，最终实测出基肥平均吸收利用率为31%，分蘖肥为18%，穗肥和粒肥为71%。”

　　而在广东农民的传统种植经验中，他们基本上只施基肥和分蘖肥，为广东氮肥利用率低找到了解释。”钟旭华说，经过试验，“三控”施肥技术确定了4个阶段分别施用40%、20%、30%、10%的肥料，实际吸收利用率稳定达到40%以上，可节省氮肥20%左右，而稻谷产量不减反增，平均增产超过8%。

▌水稻“少生优育”减少病虫害

　　“病虫害多，有一部分客观原因。广东冬天不冷，害虫卵越冬比北方容易很多，而湿度大，植物发病概率也增加。”钟旭华表示，调研时曾遇到农户抱怨连续买到假农药，超量使用都解决不了问题。“但我觉得种植品种的抗病性弱是罪魁祸首，所以我希望通过抑制导致病虫害的因素，从而减少农药使用。”

　　经过研究，钟旭华团队认为，有6个因素与病虫害发生密切相关——拔节期的水稻叶片含氮量和分蘖数，抽穗期的水稻叶片含氮量和叶片面积大小，还有温度和湿度。“温度和湿度是难以人为控制的，如果减少抽穗期的水稻叶片含氮量和叶片面积，则可能导致产量减少，所以决定在拔节期的水稻叶片含氮量和分蘖数上做文章。”

　　“减少含氮量比较容易，只要减少氮肥投入即可。在实地调研中，农民种的稻田无效分蘖比较多，只要想办法减少无效分蘖，病虫害自然就减少了。”钟旭华介绍，无效分蘖白白浪费肥料，还导致群体郁蔽，加重病虫害风险，同时分蘖个体恶性竞争，会使有效分蘖长得瘦弱，降低产量。

　　钟旭华团队专门开展了一项实验，希望精准减少无效分蘖，“我们平时开玩笑说，这是要对水稻进行‘计划生育’，达到‘少生优育’的目的。”

他们研究发现，可以通过控制叶片含氮量达到减少无效分蘖的目标。“水稻分蘖速率由已有苗数、叶片含氮量和叶面积指数三个因素决定，前期通过控肥等措施控制分蘖总量，然后再施肥保住已有分蘖，提高成穗率，从而保证产量稳定。”

　　“以前种植时病虫害特别多，每造种植都要用3次以上农药，现在每造只打一次农药，村里有的种植户甚至几造都没打农药了。”陈符玉说。

　　“所以说，要控制拔节期的水稻叶片含氮量和分蘖数，是可以通过控制氮肥投入量来达到目的，重点要减少分蘖肥，刚好分蘖肥吸收效率也不高，我们也需要对它进行缩减，一举多得。”钟旭华总结道，采用“三控”施肥技术后，纹枯病、稻纵卷叶螟和稻飞虱等病虫害减少，可少打农药1-3次，有利于稻米食用安全。

▌力学思维助推抗倒伏研究

　　水稻产量对农民来说多多益善，但如果栽培技术不当，又一味追求高产，实际中水稻倒伏的概率增加，总体产量反而不高。特别是沿海地区，台风多，倒伏情况更为严重。

而对于抑制倒伏问题，钟旭华团队的研究并不顺畅。

　　“通过降低株高解决倒伏问题，是一种行之有效的方法，我们开始也是遵循这个思路去研究抗倒伏。”但实践证明这种思路并不可行，“水稻的收获指数为0.5左右，这是水稻的生物学特性决定的，即要有100斤谷，就得有近100斤稻草，而矮化植株，生物量上不去，谷的产量就难提升。”钟旭华说。

　　几经周折，钟旭华团队决定改取缩短基部节间的技术路线。“有学者提到，基部伸长节间短的，抗倒性就强，这是从力学角度考虑的。”钟旭华说，广东水稻一般有五个左右伸长节间，水稻拔节在分蘖高峰期前后开始，直到抽穗才停止节间伸长，这一时期生产上称拔节长穗期，水稻拔节时，自下而上从基部第一个节间到第五个节间依次伸长。

而实地观测中，凡是倒伏的水稻，几乎都是断了基部的2个节间。“所以我们猜想，可以从力学出发，增粗基部节间茎秆、缩短基部节间长度、拉长上端3个节间长度，从而在增强基部节间的抗压能力的同时，还能不降低甚至增加株高，保证产量。”

　　“我们研究发现，基部节间的长度和光有关，基部节间伸长期间群体透光越多，基部节间长得越短。而我们通过降低分蘖肥使用，减少无效分蘖，透光性就变强了。适当减少分蘖肥用量，增加穗肥用量，既能促进大穗形成，又能保证整体株高和生物量不下降。”钟旭华说，从实际上看，使用了“三控”施肥技术的植株还会比普通植株高10厘米左右，产量也得到一定提升。

　　据测定，使用了“三控”施肥技术的水稻茎秆比较粗壮，单茎重比常规栽培高20%左右，而基部节间长度要相对缩短14.8%-42.9%，抗台风能力大大增强。“雷州受台风影响大，以前水稻大面积倒伏时有发生，自从‘三控’施肥技术得到推广后，成片的倒伏已经很少见了。”钟旭华说。

         资料显示，“三控”施肥技术已入选农业部和广东省农业主推技术，被广泛应用于粮食高产创建、农业面源污染治理、科技扶贫等活动中。近年来广东省每年应用面积均超1000万亩，并辐射到江西、广西、海南等省（自治区），取得了显著的增产增收效果。