許 星, 張 鋒, 王林萍

(1. 福建農(nóng)林大學(xué)植物保護學(xué)院, 福州 350002; 2. 福建農(nóng)林大學(xué)經(jīng)濟學(xué)院, 福州 350002)

水稻是福建省種植面積最大的糧食作物,其產(chǎn)量構(gòu)成因素主要由有效穗數(shù)、穗粒數(shù)和千粒重等性狀組成。水稻細菌性條斑病Xanthomonascampestrispv.oryzicola是福建省水稻主要病害之一,屬國內(nèi)植物檢疫對象,對水稻產(chǎn)量可造成重要影響。而水稻品種差別、施肥量等不但影響水稻產(chǎn)量,還可以影響其發(fā)病率,對水稻產(chǎn)量間接造成影響[1-2]。例如,施肥量越大,分蘗及每穗枝梗數(shù)往往也隨之增加[3];但是施肥量過大,水稻的抗病性便會降低,同時會造成植株徒長,株高增加,倒伏概率升高,進而導(dǎo)致水稻減產(chǎn)[4-5]。過量的施肥通過硝化反硝化、揮發(fā)、徑流、淋洗等一系列過程進入環(huán)境, 不僅會帶來諸如富營養(yǎng)化等環(huán)境問題,而且降低了肥料的增產(chǎn)率與經(jīng)濟效益[6-10]。目前, 已有許多學(xué)者對不同施肥量對水稻產(chǎn)量、經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境效益以及施肥增產(chǎn)率的影響做了大量研究[11-13], 但關(guān)于品種間作條件下施肥量對水稻性狀、細菌性條斑病抗性和經(jīng)濟效益的研究鮮見報道。近年來國內(nèi)外學(xué)者在水稻品種間(混)作方面展開研究,發(fā)現(xiàn)水稻品種混合種植不僅能夠控制病蟲害發(fā)展[14-17],還能使水稻產(chǎn)量提高8.9%～14.9%[18]。本試驗在水稻品種單作、間作條件下,利用不同施肥量對水稻性狀、細菌性條斑病抗性以及經(jīng)濟效益的影響進行研究,為水稻增產(chǎn)、抗病,獲得更高效益提供理論依據(jù)和農(nóng)業(yè)技術(shù)實踐措施[19]。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地點設(shè)在福建福清水稻種植實驗基地,位置約119°25′37″E,25°33′21″N,海拔約4.6 m。本區(qū)域年活動積溫在6 000～6 600℃,年均降雨量1 050～1 500 mm,雨熱同季,屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,春夏濕潤多雨日照短, 7-9月多臺風(fēng)雷陣雨天氣, 極有利于細菌性條斑病的發(fā)生流行[20-21]。試驗地供試土壤為典型壤土,耕層土壤有機質(zhì)18.875 g/kg,全氮1.155 g/kg,全磷0.672 g/kg,全鉀9.225 g/kg,堿解氮107.15 mg/kg,有效磷58.425 mg/kg,速效鉀167.5 mg/kg,pH 5.05,土壤容重為1.23 g/cm3。

1.2 試驗材料

供試水稻品種:抗病品種‘甬優(yōu)15’,感病品種‘D優(yōu)151’。

供試肥料:基肥采用六國化工硫酸鉀型復(fù)合肥(安徽六國化工股份有限公司生產(chǎn); 氮、磷、鉀比例為16∶16∶16);追肥采用芭田樵夫硫酸鉀型復(fù)合肥(深圳市芭田生態(tài)工程股份有限公司生產(chǎn);氮、磷、鉀比例為20∶10∶20)。

1.3 試驗設(shè)計

試驗采用裂區(qū)處理,主處理區(qū)設(shè)3種栽培方式,分別為‘甬優(yōu)15’單作、‘D優(yōu)151’單作和品種間作(‘甬優(yōu)15’與‘D優(yōu)151’間作比例為5∶1)。副處理區(qū)設(shè)置3個施肥水平,基肥施用六國化工復(fù)合肥,用量225 kg/hm2。除基肥外,使用芭田樵夫復(fù)合肥在苗期、分蘗期、孕穗期追肥3次,追肥總施用量分別為375、450、675 kg/hm2,分別表示為施肥量1水平、2水平、3水平,各時期追肥量具體見表1。試驗共12個處理,其中間作條件下,分別將兩個品種單獨作為處理,分別為間作‘甬優(yōu)15’、間作‘D優(yōu)151’。每個處理設(shè)置3次重復(fù),處理區(qū)面積共1.8 hm2,每個小區(qū)面積66.7m2。排布如圖1。

圖1 各處理區(qū)分布圖Fig.1 Distribution of different treatment areas

水平Level基肥Base fertilizer苗肥Seedling fertilizer分蘗肥Tillering fertilizer穗肥Panicle fertilizer總量Total amount122591.25192.591.256002225112.50225.0112.506753225168.75337.5168.75900

1.4 栽培管理方式

水稻于2015年5月17日浸種,5月20日下種,6月10日插秧,10月10日-12日收獲,水分管理、用藥等田間管理均按當?shù)爻Ｒ?guī)栽培措施進行,2～3株/穴,株行距30 cm×20 cm?！畠?yōu)15’與‘D優(yōu)151’間作比例為5∶1,其間作方式如圖2。

圖2 水稻品種間作示意圖Fig.2 Schematic diagram of intercropping manner of rice cultivars

1.5 采樣時間與測定方法

分蘗期連續(xù)選擇5穴調(diào)查記錄分蘗數(shù),成熟期每小區(qū)采用五點取樣法,測定株高、穗長,每點選1 m2測定實際產(chǎn)量,取回后進行考種,并按葉、莖鞘、穗洗凈后置于烘箱中,在105℃下殺青30 min后,75℃烘干至恒重,利用電子天平過稱測定樣品干物重。

福建農(nóng)林大學(xué)植物保護學(xué)院綠色水稻栽培研究課題組于2015年5月—10月調(diào)查水稻細菌性條斑病發(fā)病情況,水稻細菌性條斑病的發(fā)病率和病情指數(shù)均參考全國農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣服務(wù)中心編著的《農(nóng)作物有害生物測報技術(shù)手冊》中的測報調(diào)查方法進行。病害嚴重度分級標準:0級,無病斑;1級,病斑面積占葉面積的1/5以下;2級,病斑面積占葉面積的1/5～1/3;3級,病斑面積占葉面積的1/3～1/2;4級,病斑面積占葉面積的1/2以上。

1.6 數(shù)據(jù)分析與處理

運用SPSS 20.0和EXCEL 2013進行數(shù)據(jù)處理。方差分析采用單因素方差分析(One-way ANOVA)(P=0.05),計算均值,均值差異顯著性分析采用LSD 法(P=0.05)進行多重比較。

施肥增產(chǎn)率為處理區(qū)與對照區(qū)(品種單作,1水平施肥量)作物產(chǎn)量之差與對照區(qū)作物產(chǎn)量之比; 邊際產(chǎn)量為增加單位施肥用量所增加的糧食產(chǎn)量;收益=產(chǎn)值-(勞動力成本+物質(zhì)成本);新增純收益率 =[(處理區(qū)收益-對照區(qū)收益)/對照區(qū)收益]×100%; 邊際成本報酬率=(處理區(qū)產(chǎn)值-對照區(qū)產(chǎn)值)/(處理區(qū)成本-對照區(qū)成本)[22]。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同栽培條件對水稻性狀的影響

2.1.1 不同栽培條件對‘甬優(yōu)15’性狀的影響

施肥量對‘甬優(yōu)15’的性狀有不同程度的影響。從表2中可以看出,無論是間作還是單作,隨施肥量增加,‘甬優(yōu)15’的分蘗數(shù)、株高、穗長等性狀均有改善與增加,在施肥量達到3水平時達到最大值;有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重、結(jié)實率等性狀先升高后降低,但在施肥量達到2水平后,數(shù)值變化較小?！畠?yōu)15’在2水平施肥量時,有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重及結(jié)實率等性狀最優(yōu),間作條件下比單作條件下性狀更優(yōu),有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重及結(jié)實率分別高出0.48%、1.09%、0.28%、2.69%。

表2的數(shù)據(jù)表明,同樣的施肥量,‘甬優(yōu)15’在間作條件下比單作條件下各項性狀更優(yōu),在3水平施肥量時,分蘗數(shù)、株高、穗長等性狀呈最大值;而在2水平施肥量時,有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重及結(jié)實率等性狀最優(yōu)。

2.1.2 不同栽培條件對‘D優(yōu)151’性狀的影響

施肥量對‘D優(yōu)151’的性狀有不同程度的影響。從表2中可以看出,無論是單作還是間作,隨施肥量增加,‘D優(yōu)151’的分蘗數(shù)、株高、穗長等性狀均有改善與增加,在施肥量達到3水平時達到最大值;有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重、結(jié)實率等性狀先增加后降低,但在施肥量達到2水平后,數(shù)值變化較小。‘D優(yōu)151’在2水平施肥量時,有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重及結(jié)實率等性狀最優(yōu),間作條件下比單作條件下性狀更優(yōu),有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重及結(jié)實率分別高出0.18%、0.03%、0.47%、0.44%。

表2的數(shù)據(jù)表明,同樣的施肥量,‘D優(yōu)151’在間作條件下比單作條件下各項性狀更優(yōu),在3水平施肥量時,分蘗數(shù)、株高、穗長等性狀呈最大值;而在2水平施肥量時,有效穗數(shù)、每穗實粒數(shù)、千粒重及結(jié)實率等性狀最優(yōu)。

表2不同栽培條件對‘甬優(yōu)15’、‘D優(yōu)151’性狀的影響1)

Table2Theeffectsofdifferentcultivationconditionsonthetraitsofthe‘Yongyou15’and‘D-you151’ricecultivars

品種Variety單間作Monoculture orintercropping施肥量水平Fertilizerlevel分蘗數(shù)/個Number oftillers株高/cmPlantheight穗長/cmSpikelength有效穗數(shù)/萬穗·(hm2)-1Effective spike number每穗實粒數(shù)/粒The number ofgrains per panicle千粒重/gThousand-grainweight結(jié)實率/%Seed-settingrate 甬優(yōu)15Yongyou 15單作 Monoculture117.54 c118.34 b25.34 a154.24 b310.50 c28.38 a78.04 b單作 Monoculture218.42 b119.60 a25.40 a156.82 a314.20 b28.88 a78.12 b單作 Monoculture319.32 b120.12 a25.98 a156.10 ab314.14 b28.76 a78.10 b間作 Intercropping117.80 bc118.74 ab25.35 a156.68 a317.10 a28.62 a79.72 a間作 Intercropping218.88 b119.62 a25.74 a157.58 a317.64 a28.96 a80.22 a間作 Intercropping323.08 a120.44 a26.04 a156.74 a317.50 a28.78 a79.98 aD優(yōu)151D-you 151單作 Monoculture118.28 b110.06 b25.18 a252.98 c267.54 a29.64 a79.84 a單作 Monoculture219.94 ab110.50 ab25.34 a256.38 a268.88 a29.90 a79.89 a單作 Monoculture320.12 a112.28 a25.40 a254.52 b267.72 a29.80 a79.86 a間作 Intercropping118.98 b109.80 b25.24 a254.76 b267.66 a29.92 a80.18 a間作 Intercropping220.28 a111.08 ab25.54 a256.84 a268.96 a30.04 a80.24 a間作 Intercropping321.00 a112.40 a25.62 a254.94 b268.28 a29.98 a80.14 a

1) 不同處理中各變量平均值后面不同的字母表示該平均值之間有顯著性差異(P<0.05)。下同。

Statistically significant differences (P<0.05) in the average of the variables between different treatments are indicated by different letters. The same below.

2.2 不同栽培條件對水稻產(chǎn)量和細菌性條斑病抗性的影響

本試驗共12種處理,見表3。從表中可以看出,不同栽培條件下水稻產(chǎn)量和細菌性條斑病抗性間存在較為顯著的差異(P<0.05)。

從表3可知,兩個品種無論單作或間作,2水平施肥量處理時產(chǎn)量最高?！畠?yōu)15’單作條件下對比1水平、3水平施肥量處理時分別提高2.43%、1.54%,‘D優(yōu)151’提高3.52%、1.48%;‘甬優(yōu)15’間作條件下對比1水平、3水平施肥量處理時分別提高5.25%、2.34%,‘D優(yōu)151’提高1.96%、0.97%。且均達到顯著性差異(P<0.05)。

隨施肥量增加,發(fā)病率和病情指數(shù)也逐漸提高。試驗表明,‘甬優(yōu)15’和‘D優(yōu)151’兩個品種無論是間作還是單作,在3水平施肥量時發(fā)病率和病情指數(shù)均達到最高(表3)。就發(fā)病率而言,‘甬優(yōu)15’各級施肥量間作與單作相比較,1水平降低0.8百分點,2水平降低0.8百分點,3水平降低0.6百分點;‘D優(yōu)151’各級施肥量間作與單作相比較,1水平降低12.3百分點,2水平降低16.3百分點,3水平降低13百分點。且均達到顯著性差異(P<0.05)。就病情指數(shù)而言,‘甬優(yōu)15’各級施肥量間作與單作相比較,1水平降低0.5,2水平降低0.9,3水平降低0.8;‘D優(yōu)151’各級施肥量間作與單作相比較,1水平降低2.3,2水平降低3.6,3水平降低3.0,且均達到顯著性差異(P<0.05)。

對于‘甬優(yōu)15’的6種處理相比較,產(chǎn)量以間作條件下2水平施肥量時最高,為9.62 t/hm2。對細菌性條斑病的抗性,以間作條件下1水平施肥量時最強,發(fā)病率為4.0%,病情指數(shù)為1.1。對于‘D優(yōu)151’的6種處理相比較,產(chǎn)量以間作條件下2水平施肥量時最高,為8.34 t/hm2。對細菌性條斑病的抗性,以間作條件下1水平施肥量時最強,發(fā)病率為15.3%,病情指數(shù)為4.9。

由表3的數(shù)據(jù)可以看出,無論是單作還是間作,‘甬優(yōu)15’和‘D優(yōu)151’均在2水平施肥量時產(chǎn)量最高,但隨施肥量增加,其發(fā)病率和病情指數(shù)也逐漸提高。相同施肥量下,2個品種間作條件下的產(chǎn)量均高于單作條件,而且間作條件下能顯著降低2個品種細菌性條斑病的發(fā)病率(P<0.05)。

表3不同栽培條件對‘甬優(yōu)15’、‘D優(yōu)151’產(chǎn)量和細菌性條斑病抗性的影響

Table3Theeffectsofdifferentcultivationconditionsontheyieldandbacterialleafstreakresistanceofthe‘Yongyou15’and‘D-you151’ricecultivars

品種Variety單間作Monoculture or intercropping施肥量水平Fertilizer level產(chǎn)量/t·(hm2)-1Yield發(fā)病率/%Incidence病情指數(shù)Disease index甬優(yōu)15單作 Monoculture19.04 e4.8 c1.6 dYongyou 15單作 Monoculture29.26 c7.9 b2.8 b單作 Monoculture39.12 d10.2 a3.0 a間作 Intercropping19.14 d4.0 d1.1 e間作 Intercropping29.62 a7.1 c1.9 d間作 Intercropping39.40 b9.6 b2.2 cD優(yōu)151單作 Monoculture17.96 d27.6 c7.2 cD-you 151單作 Monoculture28.24 b35.9 b8.7 b單作 Monoculture38.12 c40.3 a9.8 a間作 Intercropping18.18 c15.3 e4.9 e間作 Intercropping28.34 a19.6 d5.1 d間作 Intercropping38.26 b28.3 bc6.8 c

2.3 不同栽培條件對‘甬優(yōu)15’、‘D優(yōu)151’經(jīng)濟效益的影響

水稻的經(jīng)濟效益是指水稻收獲銷售后除去生產(chǎn)成本之后獲得的收益。根據(jù)當?shù)貙嶋H市場情況,其中對照區(qū)(品種單作,施肥量水平1區(qū))生產(chǎn)成本為14 175元/hm2,物料費共計7 575元/hm2;人工費共計6 600元/hm2。由于施肥量不同,施肥量水平2區(qū)生產(chǎn)成本為14 325元/hm2,施肥量水平3區(qū)生產(chǎn)成本為14 775元/hm2。水稻價格按照福建省福清市水稻收購價格2.5元/kg計算(2個品種收購價格一致)。

通過計算得到不同栽培條件對‘甬優(yōu)15’、‘D優(yōu)151’的施肥增產(chǎn)率、邊際產(chǎn)量、產(chǎn)值、凈收益、新增純收益率和邊際成本報酬率(表4)。

表4不同栽培條件對‘甬優(yōu)15’、‘D優(yōu)151’經(jīng)濟效益的影響

Table4Theeffectsofdifferentcultivationconditionsontheeconomicbenefitsof‘Yongyou15’and‘D-you151’ricecultivars

品種Variety單間作Monoculture orintercropping施肥量水平Fertilizerlevel施肥增產(chǎn)率/%Yield increase byfertilization邊際產(chǎn)量/kg·kg-1Marginal yield產(chǎn)值/元·(hm2)-1Output value凈收益/元·(hm2)-1Net income新增純收益率/%Increased netbenefit rate邊際成本報酬率/元·元-1Marginal cost rate of return甬優(yōu)15單作 Monoculture1--22 6008 425--Yongyou 15單作 Monoculture22.432.93 b23 1508 8254.75 b3.67 b單作 Monoculture30.880.36 d22 8008 025-4.75 e0.33 d間作 Intercropping11.11-22 8508 6752.97 d-間作 Intercropping26.427.73 a24 0509 72515.43 a9.67 a間作 Intercropping33.981.60 c23 5008 7253.56 c1.5 cD優(yōu)151單作 Monoculture1--19 9005 725--D-you 151單作 Monoculture23.523.73 b20 6006 2759.61 b4.67 b單作 Monoculture32.010.71 d20 3005 525-3.49 d0.67 d間作 Intercropping12.76-20 4506 2759.61 b-間作 Intercropping24.775.07 a20 8506 52513.97 a6.33 a間作 Intercropping33.771.33 c20 6505 8752.62 c1.25 c

兩個品種施肥增產(chǎn)率隨著施肥用量的增加呈先升高后降低的趨勢, 以2水平施肥量為界限, 表明過量施肥會降低施肥的增產(chǎn)效應(yīng),‘甬優(yōu)15’的施肥增產(chǎn)率以間作條件下2水平施肥量最高,為6.42%,比單作條件下相同施肥量高出3.99百分點;‘D優(yōu)151’的施肥增產(chǎn)率以間作條件下2水平施肥量最高,為4.77%,比單作條件下相同施肥量高出1.25百分點,‘甬優(yōu)15’單作和間作情況下最高邊際產(chǎn)量分別為2.93、7.73 kg/kg,‘D優(yōu)151’單作和間作情況下最高邊際產(chǎn)量分別為3.73、5.07 kg/kg。其對應(yīng)施肥量均為2水平,均具有顯著性差異(P<0.05)。

兩個品種水稻的產(chǎn)值和凈收益均隨著施肥量的增加呈先增加后減少的趨勢,均以2水平施肥量最高,表明過量施肥,不僅不能獲得理想的收益, 且?guī)砹司薮蟮馁Y源浪費。

從新增純收益率和邊際成本報酬率可以看出,2水平施肥量處理顯著高于1水平和3水平施肥量處理,表明‘甬優(yōu)15’和‘D優(yōu)151’在間作條件下2水平施肥量處理的新增純收益率均最高,分別為15.43%、13.97%;顯著高于單作同水平施肥量處理,均具有顯著性差異(P<0.05)?！畠?yōu)15’的邊際成本報酬率以間作條件下2水平施肥量處理最高, 為9.67元/元,比單作條件下相同處理高6元/元;‘D優(yōu)151’的邊際成本報酬率以間作條件下2水平施肥量處理最高, 為6.33元/元,比單作條件下相同處理高1.66元/元,均具有顯著性差異(P<0.05)。

本研究表明,2個品種均以間作條件下2水平施肥量(675 kg/hm2)經(jīng)濟效益最佳,其中‘甬優(yōu)15’施肥增產(chǎn)率、邊際產(chǎn)量、產(chǎn)值、凈收益、新增純收益率和邊際成本報酬率分別為6.42%、7.73 kg/kg、24 050元/hm2、9 725元/hm2、15.43%、9.67元/元;‘D優(yōu)151’為4.77%、5.07 kg/kg、20 850元/hm2、6 525元/hm2、13.97%、6.33元/元。

3 結(jié)論與討論

水稻的產(chǎn)量及其性狀構(gòu)成因子大多都通過基因型和環(huán)境共同作用表現(xiàn)出來[23]。就單一品種而言,需要根據(jù)產(chǎn)量特性建立合理的栽培技術(shù)體系,協(xié)調(diào)作物性狀、產(chǎn)量與抗病性之間的關(guān)系,達到高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[24-25]。Mew等[26]研究表明,水稻品種間作或混作不需要進行額外育種,其性狀、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子已經(jīng)具有超過多系品種的優(yōu)勢。同時,施肥量也是影響水稻性狀、產(chǎn)量及其構(gòu)成因子重要的因素[27]。探索有效的水稻栽培及生態(tài)防控技術(shù),是植保工作者任務(wù)的重中之重。已有研究表明,大面積種植遺傳單一的水稻品種,在降低了稻田生態(tài)系統(tǒng)多樣性的同時,還導(dǎo)致水稻品種抗性的降低而造成病害流行[28]。理論和實際觀察均表明,作物遺傳上的異質(zhì)性或多樣性布局可以在大面積上抑制病害的發(fā)生[29]。

本試驗表明,施肥量與品種間作對水稻性狀、產(chǎn)量和細菌性條斑病抗性均具有不同程度的影響。兩個水稻品種的分蘗數(shù)、株高、穗長等性狀均隨施肥量增加逐漸增加,產(chǎn)量隨施肥量的增加呈先增加后減少的趨勢,發(fā)病率與病情指數(shù)隨施肥量的增加而增加。試驗數(shù)據(jù)表明,兩個水稻品種在間作條件下產(chǎn)量比單作條件下顯著增高,但產(chǎn)量增幅不同,這與品種的遺傳性狀及植株高度差等因素[30]關(guān)系密切。在水稻品種間作條件下,‘甬優(yōu)15’ 、‘D優(yōu)151’的產(chǎn)量與細菌性條斑病抗性皆有不同程度的提高,這與品種的遺傳性狀、間作比例、間作品種等因素有關(guān)。

從經(jīng)濟效益方面考慮, 隨施肥用量的增加其經(jīng)濟效益呈先增加后降低的趨勢,品種間作比單作經(jīng)濟效益顯著提高。當間作條件施肥量達2水平(追肥施用量450 kg/hm2)時, 兩個水稻品種新增純收益率顯著高于其余各處理, 獲得最大的經(jīng)濟效益。該肥料用量既可以保持較高的水稻產(chǎn)量和較低的發(fā)病率,同時也減輕了農(nóng)田肥料過量投入對環(huán)境帶來的潛在威脅。‘甬優(yōu)15’與‘D優(yōu)151’的間作處理能有效地提高性狀、細菌性條斑病抗性和經(jīng)濟效益,不過應(yīng)通過進一步探討間作比例、間作品種、密度、施肥量等栽培特性制定優(yōu)化栽培方案。水稻品種多樣性混合間栽理論和技術(shù)備受國內(nèi)外專家的高度關(guān)注,它不僅有著重要的社會效益和經(jīng)濟效益,而且有很高的學(xué)術(shù)價值。但多樣性混合間栽與細菌性條斑病控制的機理,最佳品種多樣性搭配以及該技術(shù)的生態(tài)學(xué)效應(yīng)都有待進一步的研究和闡明。