湖南省龙舟农机股份有限公司研发的插秧同步精量施肥机
日前正在汨罗市红花乡石仓村作业。狄玄佳摄
李德辉告诉记者，水稻一个生长季除了要施一次基肥，还需要在分蘖和壮籽时各追一次肥。一个人一天可以撒20亩，每次施肥他需要雇两三个人干好几天，每天工钱是160元，加上管饭给烟，算下来一天接近200元。加上近年来化肥价格不断上涨，用肥算得上是水稻种植成本中一笔不小的支出。
能不能让水稻施肥也可以实现机械化？能不能把肥料用量和成本减下来？今年开始，一项插秧同步精量施肥技术的应用，让李德辉的这个愿望变成了现实。
水稻真的需要这么多化肥吗?
“这几年感觉化肥好像没以前管用了。”李德辉向记者感慨说，前几年水稻基肥一般用50斤就差不多了，这两年开始，他把量加到了六七十斤。一方面因为下雨多会把肥料冲走一部分，李德辉觉得多施一点保险，另一方面，为了保障高产量，肥料用量只能增不敢往下减。
不光是李德辉，当地不少农民都存在这样的心理。“农民往往有个误区，想产量高就要多用化肥，这种想法是不对的。”南京农业大学教授郭世伟连续做了几年调研发现，很多地区农民施肥量过多，每亩水稻用肥量都在20公斤以上，这还是一个保守数字。
而我们的水稻真的需要这么多化肥吗？郭世伟告诉记者，水稻的平均用肥量是每亩10公斤，像日本和菲律宾等，这样的用肥量足以保证水稻高产。当前我国水稻的当季利用率仅为35%左右，施肥量过大、施肥方式不科学是重要原因。
“农民给水稻施肥都是表施和撒施，很多肥料是水溶性的，稻田经常灌水放水，养分容易随水流失，特别是六七月份下雨比较多，大部分肥料被雨水冲走了。不但影响了养分利用率，导致增肥不增产，而且过量肥料的投入还导致了氮磷等对水体的污染。”从小在泥田里摸爬滚打的湖南龙舟农机股份有限公司董事长王术平对这一点体会颇深。看到这些年因水的富营养化导致太湖蓝藻暴发，肥料流失成为农村水体面源污染的主要来源，王术平觉得，该为解决这一问题做点什么了。
少用肥照样能让水稻“吃饱吃好”
水稻生长过程中到底需要多少肥料就可以“吃饱吃好”？怎样施肥能减少肥料流失、把肥料都用在“刀刃”上？从2013年开始，王术平在汨罗市红花乡的一块稻田开始了试验和摸索。
要提高肥料利用率，改进施肥方式、化肥深施是一项有效措施。在很多欧美，粮食作物以化肥机械化深施为主。有文献指出，碳酸氢铵表施时氮的平均利用率为30%，深施时平均利用率可达到47%。循着这一思路，在天气、灌溉、施药等条件完全一致的情况下，4块试验田分别按照常规肥料用量的55%、59%、60%、80%来施用，只不过施肥方式有所不同——用人工把肥料球放置到4~6厘米深、距秧苗4厘米处的土壤中。最后试验结果表明，四个试验区的产量和常规施肥方法的产量非常接近，也就是说，减少肥料用量、改进施肥方式是完全可以保证水稻产量的，这让王术平心里有了底。
到了2015年，试验区扩展为7个，肥料品种又加入了缓控释肥作对比，最终结果显示，采用距水稻植株4cm、深度5cm的穴施肥的方式，在节肥三分之一的情况下仍增产4.5%，节肥14%的情况下实现增产9.5%，这让王术平的信心更足了。
那接下来，就是研究怎样把化肥深施到水田的问题了，农民不可能靠人工一棵苗一棵苗地去点穴施肥，要实现这一目标，配套农机的研发是关键。
施肥量和施肥位置实现精准控制
在北方小麦区，通过机械化肥深施、种肥同播，可以有效提高肥料利用率，实现一次施肥、后续不用追肥。那么在水稻田是不是也可以实现呢？
答案可没那么简单。湖南省农机鉴定总站副站长吴文科告诉记者，化肥深施在北方旱作地区比较容易实现，在南方水田地区比较难解决。旱地只需开沟、撒肥再覆上土就可以了，但水田里有水，仅靠肥料的自身重力进不到泥土里去，而且肥料遇水易溶解，管道出口很容易形成堵塞。
必须要给肥料一个向下的推动力，把肥料打进土壤中才行，这个动力怎么给呢？王术平带领他的团队反复研究、不断尝试。一开始模拟打针的原理做了一个样机，这对液体是可以有效推出去的，但肥料是固体的，一株秧苗只需要1.2克的量，细小的管子在作业中很容易堵住。而且电机需要带动活塞反复上下运动，高速运转情况下，也容易出现故障。
此路不通就推倒重来。左思右想、苦苦思索，一天，爆米花筒靠螺杆转动升温挤压形成动力给了王术平很大的启发，根据这个原理，王术平团队成功地研发出了螺杆动力系统，可以持续、均匀地将肥料推送入土壤中。
不光要把肥料深施到水田里，还要做到精准控制施肥量和施肥位置。通过固定施肥管和插秧爪的距离，实现施肥位置定点；通过调节螺旋电机转速，实现肥料输送定量。终于，与插秧机搭载联动的同步精量施肥机研发成功，并获得专利。
每亩可为农民节省肥料近百元
三年前，李德辉试着买回一台施肥机，虽然不用再人工撒肥了，但是有个的问题是撒不均匀，有的禾苗到了收稻的时候还是青的，一亩地少收了快200斤，之后再也没用过。今年，李德辉在自家的两块早稻田用上了湖南龙舟农机股份有限公司的插秧同步精量施肥机。3亩试验田每亩只用了30公斤复合肥作基肥，后期并没有再追肥，而同一田块的3亩多对比田还是按照传统的施肥方法用了25公斤基肥，又追了7.5公斤氯化钾和10公斤尿素。水稻收获后的测产结果让李德辉喜出望外，两块试验田中一块产量与对比田相差无几，另一块还每亩增产了11公斤。
“这肥料施进土里，就不用担心被冲走了。肥料少用了30%，还省去了两次追肥，一亩地仅肥料和人工成本就能节省近百块。”看到效果这么明显，李德辉又接着在中稻和晚稻田用了20多亩。
“70%的肥料用量还有下探的空间，可以把氮肥的量再减一点。”湖南龙舟农机股份有限公司新品项目部负责人狄玄佳告诉记者，公司不断优化技术，攻克了防碰撞结构、防挂草、配合插秧机行走速度、智能化监控等技术难点，使得机械在水田作业环境中更可靠，更耐用。目前，这款水稻插秧同步精量施肥机已经通过了农机具质量监督检验中心的农机鉴定，今年下半年将投入市场。
“龙舟的插秧同步精量施肥机结构和原理比较科学，解决了市场上同类产品不能精准控制施肥量和施肥位置的难题，定位、定量施肥实现水稻需要多少施多少，有效地提高了肥料的利用率，减少了肥料流失和浪费。”吴文科评价说。
王术平表示，如果能将这一机械和技术大面积推广，按5亿亩水稻（考虑复种指数）计算，每年可少生产肥料1100万吨，大大减少资源消耗和环境污染。
