江波 吳小文 吳晨陽 潘志軍 金千瑜 張均華*

（1安徽省廬江縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心，安徽 廬江231500；2 中國水稻研究所/水稻生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，杭州310006；

第一作者：826974599@qq.com；*通訊作者：zhangjunhua@caas.cn）

上世紀(jì)50 年代以來，以增加化肥、殺蟲劑和除草劑投入等為特征的綠色革命，為我國乃至世界糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì)，化肥對全球糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)50%～60%[1]；每年因病蟲鼠害造成的糧食損失約占世界糧食總產(chǎn)的20%～35%。因此，據(jù)測算，通過防治病蟲鼠害等植保措施，每年可挽回糧食損失1 億t 左右，約相當(dāng)于增加667 萬hm2耕地。然而，隨著時(shí)間的推移，化肥和農(nóng)藥長期的高投入對環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響也逐漸凸顯，成為農(nóng)業(yè)面源污染的重要誘因[2]。在我國，部分主要湖泊水域、庫區(qū)、南方河網(wǎng)水系和近海海域，農(nóng)業(yè)面源污染已上升為第一位污染源[3]。為此，科技部及其與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合先后啟動(dòng)了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“長江中下游水稻化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)集成研究與示范”和“化肥農(nóng)藥減施增效的環(huán)境效應(yīng)評價(jià)”等項(xiàng)目，逐步通過化肥減量減損增效和養(yǎng)分替代、病蟲害非化學(xué)防治、精準(zhǔn)高效農(nóng)藥使用、肥藥協(xié)同增效等技術(shù)的突破，結(jié)合現(xiàn)有成熟技術(shù)，集成和創(chuàng)新不同種植制度下的綜合技術(shù)模式，走質(zhì)量興農(nóng)之路。本文通過比較研究施用硅肥和微生物菌肥、減氮以及“三防兩控”病蟲害防治技術(shù)集成對單季稻產(chǎn)量和病蟲害發(fā)生情況等的影響，以期為長江中下游稻區(qū)水稻化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)的深入推進(jìn)和示范推廣提供參考。

1 材料與方法

1.1 供試材料

供試地點(diǎn)位于安徽省合肥市廬江縣郭河鎮(zhèn)北圩村試驗(yàn)田（117°25'E，31°48'N）。試驗(yàn)田土壤為河流沖積物母質(zhì)發(fā)育形成的潴育型水稻土亞類沙泥田土屬沙泥田土種，耕層土壤質(zhì)地為中壤，肥力水平中上等，前茬作物為小麥。

供試水稻品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)1540。供試氮、磷、鉀肥分別選用優(yōu)質(zhì)品牌的尿素（N，46%）、普通過磷酸鈣（P2O5，12%）和氯化鉀（K2O，60%）。硅肥為深圳市中農(nóng)綠禾硅肥廠生產(chǎn)的水溶性粉末硅肥（SiO2，31%）；微生物菌肥是以有機(jī)肥和生物炭為載體，介入巴西固氮螺菌、熒光假單胞菌、圓褐固氮菌等研制的微生物肥料，由中國水稻研究所提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用4 因素（氮肥用量、硅肥用量、微生物菌肥用量和病蟲害防治方式）不完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)。其中，氮肥用量設(shè)置3 個(gè)施用水平，分別為180 kg/hm2（N180）、240 kg/hm2（N240）和300 kg/hm2（N300）；硅肥用量設(shè)置2個(gè)施用水平，分別為0 kg/hm2（Si0）和60 kg/hm2（Si60）；微生物菌肥用量設(shè)置2 個(gè)施用水平，分別為0 kg/hm2（M0）和1 500 kg/hm2（M1500）；病害防治方式設(shè)置3 種，分別為不防治、常規(guī)防治和“三防兩控”方式。4 個(gè)因素代表不同的技術(shù)，其技術(shù)集成（各因素設(shè)置的不同水平的組合）如表1 所示，共計(jì)8 個(gè)處理（T1～T8），其中T4設(shè)置6 個(gè)重復(fù)，其余7 個(gè)處理設(shè)置3 個(gè)重復(fù)。

表1 肥料施用及病蟲害防治方式方案

試驗(yàn)方法采用條狀設(shè)計(jì)，各處理設(shè)置為不同條區(qū)（處理T4 設(shè)置2 個(gè)條區(qū)，分別為T4-1 和T4-2）。處理?xiàng)l區(qū)長×寬為50.00 m×6.11 m，面積為305.5 m2。條區(qū)內(nèi)栽插3 個(gè)機(jī)幅共18 行，邊行距為25 cm。

在肥料運(yùn)籌方式中，氮肥按基肥∶分蘗期∶穗肥為4∶3∶3 比例施用，其中，穗肥分2 次施用，40%在主莖拔節(jié)后7 d 作壯稈促花肥、60%在主莖穗長1.5 cm 時(shí)作?；ǚ?。磷、鉀肥用量根據(jù)試驗(yàn)田土壤養(yǎng)分狀況足量施用。其中，磷肥用量為90 kg/hm2；鉀肥用量為255 kg/hm2，并按基肥∶壯稈促花肥∶?；ǚ蕿?∶1∶1 的比例施用；磷肥、菌肥和硅肥則全部作基肥。

三防兩控：第1 防，每1 kg 種子用25%咪鮮胺AS 0.6 g、10%吡蟲啉WP 2.5 g 和0.136%赤·吲乙·酸蕓苔WP 0.25 mL 進(jìn)行浸種；第2 防，每hm2大田用10%吡蟲啉WP 750 g 和0.136%赤·吲乙·酸蕓苔WP 67.5 g均勻噴霧；第1 控，達(dá)到防治指標(biāo)時(shí)每hm2大田用20%氯蟲苯甲酰胺SC 225 mL 和24%噻呋酰胺SC 300 mL噴霧，未達(dá)標(biāo)不防治；第3 防，每hm2大田用75%三環(huán)唑WP 450 g、24%噻呋酰胺SC 300 mL、20%氯蟲苯甲酰胺SC 225 mL、25%吡蚜酮SC 375 g 和0.136%赤·吲乙·酸蕓苔WP 75 g 均勻噴霧，本試驗(yàn)中針對該品種特性進(jìn)行第2 次預(yù)防，每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g 噴霧；第2 控，達(dá)到防治指標(biāo)時(shí)每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、40%稻瘟靈EC 1 500 mL 和25%吡蚜酮SC 375 g 噴霧，未達(dá)標(biāo)不防治。

常規(guī)防治：種子處理用25%咪鮮胺AS 2000 倍液浸種；苗期預(yù)防每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 225 g 和10%吡蟲啉WP 750 g 噴霧；本田期第2 次病蟲害防治每hm2用35%氯蟲苯甲酰胺SC 90 g、75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g 和25%吡蚜酮SC 375 g 噴霧；本田期第2 次和第3 次病蟲害防治每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、35%氯蟲苯甲酰胺SC 90 g 和25%吡蚜酮SC 375 g 均勻噴霧；本田期第4 次防治每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、40%稻瘟靈EC 1 500 mL 和25%吡蚜酮SC 375 g 噴霧。

水稻采用缽苗機(jī)插方式種植。參試處理均于5 月15 日按照不同病蟲害防治方式浸種催芽（見表1），5月19 日播種，6 月10 日移栽。栽插行株距33.0 cm×12.4 cm。移栽前2 d 將小區(qū)水層調(diào)至大部分田面無水，少量凹塘處有少量薄水層后撒施基肥，然后在各處理的條區(qū)內(nèi)，分別用小型旋耕機(jī)旋耕、耥平，再人工精細(xì)整平，整平后沉淀1 d 以上即進(jìn)行機(jī)械栽插。水稻于10月25 日收獲。秧田期及本田期病蟲害防治方式按照表2 所示實(shí)施，農(nóng)藥用量見表2。其他田間管理同常規(guī)。

1.3 測定項(xiàng)目及方法

1.3.1 水稻產(chǎn)量

分小區(qū)收獲測產(chǎn)，隨機(jī)取樣稱重脫粒，70℃～80℃烘至恒質(zhì)量后計(jì)算含水量，經(jīng)換算獲得實(shí)際產(chǎn)量。

1.3.2 水稻病蟲害發(fā)生情況

在每個(gè)條區(qū)內(nèi)，隨機(jī)選取10 叢稻株調(diào)查病蟲害發(fā)生情況。于分蘗期調(diào)查卷葉螟、稻飛虱和病害發(fā)生情況，并統(tǒng)計(jì)卷葉數(shù)和天敵（蜘蛛）數(shù)量；于成熟期調(diào)查病害發(fā)生情況，計(jì)算病株率和病情指數(shù)。

病株率（%）=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100；

病情指數(shù)（嚴(yán)重度）=Σ（各級發(fā)病數(shù)×各級代表值）/（調(diào)查總株數(shù)×最高級代表值）×100。

1.4 數(shù)據(jù)處理

表2 不同處理農(nóng)藥用量

圖1 不同處理對水稻產(chǎn)量的影響

采用Excel 2007 和SPSS 19.0 軟件對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖及統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 肥藥減施技術(shù)集成對水稻產(chǎn)量的影響

2.1.1 氮肥減量對產(chǎn)量的影響

由圖1 可以看出，在本試驗(yàn)中，條區(qū)T4-1 和T4-2為同一個(gè)處理，其條區(qū)位置不同，但產(chǎn)量相當(dāng)，差異不顯著，說明供試稻田的土壤肥力相對較一致。而T5、T3與T4-1 相比，隨著施氮量的增加，產(chǎn)量呈增加趨勢。其中，與T5 相比，T3 和T4 的產(chǎn)量分別增加4.3%和5.5%；但3 個(gè)施氮處理的產(chǎn)量差異未達(dá)顯著水平，即與農(nóng)民習(xí)慣施氮量300 kg/hm2相比，當(dāng)?shù)蕼p量不超過40%（180 kg/hm2）時(shí)，對水稻產(chǎn)量影響不大。

2.1.2 施硅和病蟲害防治方式對產(chǎn)量的影響

從圖1 可見，在施氮量為180 kg/hm2的條件下，與不施硅加常規(guī)病蟲害防治處理（T5）相比，施硅加采用“三防兩控”的病蟲害防治的處理（T1）顯著提高了水稻產(chǎn)量（P＜0.05），增幅為6.7%；但在施氮量升至240 kg/hm2時(shí)，與不施硅加常規(guī)病蟲害防治處理（T3）相比，施硅加采用“三防兩控”病蟲害防治的處理（T2）產(chǎn)量僅提高了2.2%，且差異未達(dá)顯著水平。這說明在本試驗(yàn)條件下，施硅和采用“三防兩控”病蟲害防治技術(shù)可降低氮肥減量對水稻產(chǎn)量造成的不利影響。此外，在不施用硅肥的高施氮量（300 kg/hm2）條件下，與未進(jìn)行防治處理（T8）相比，常規(guī)病蟲害防治方式（T4-1 和T4-2）下水稻產(chǎn)量顯著提高了16.0%。T8 處理水稻產(chǎn)量顯著低于其他幾個(gè)處理，說明在本試驗(yàn)條件下，病蟲害是水稻產(chǎn)量提高的限制因素，而進(jìn)行氮肥減量和病蟲害防治技術(shù)集成則是保障水稻產(chǎn)量的有效措施。

2.1.3 微生物菌肥的施用對產(chǎn)量的影響

在施氮量為180 kg/hm2的條件下，與未施用微生物菌肥（T5）相比，施用微生物菌肥處理（T6）的水稻產(chǎn)量降低了3.4%，但差異不顯著；而在施氮量為240 kg/hm2的條件下，與未施用微生物菌肥處理（T3）相比，施用微生物菌肥處理（T7）使水稻產(chǎn)量提高了2.6%，差異也未達(dá)顯著水平。表明在本試驗(yàn)條件下，施用微生物菌肥并未表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)效應(yīng)，可能與其肥效作用表現(xiàn)較緩慢，及需要適宜的氮肥施用量調(diào)節(jié)其碳氮比有關(guān)，此技術(shù)尚有待進(jìn)一步的研究優(yōu)化。

2.2 肥藥減施技術(shù)集成對病蟲害發(fā)生的影響

2.2.1 施硅和“三防兩控”病蟲害防治方式對水稻病蟲害發(fā)生的影響

在施氮量為180 kg/hm2的條件下，與不施用硅肥處理（T5）相比，施用硅肥處理（T1）具有降低稻曲病發(fā)病指數(shù)、增加稻飛虱天敵數(shù)和減少稻飛虱數(shù)量的效應(yīng)；而在施氮量為240 kg/hm2的條件下，與不施硅肥處理（T3）相比，施用硅肥處理（T2）僅具有增加稻飛虱天敵數(shù)量的效應(yīng)（表3）。因此，在本試驗(yàn)條件下，施硅和采用“三防兩控”病蟲害防治技術(shù)可能主要通過增加稻飛虱的天敵數(shù)量減輕病蟲害發(fā)生，以降低氮肥減量對產(chǎn)量造成的不利影響。

2.2.2 施微生物菌肥對水稻病蟲害發(fā)生的影響

在本試驗(yàn)的240 kg/hm2、180 kg/hm2兩個(gè)氮肥施用水平下，與未施用微生物菌肥處理（T5、T3）相比，施用微生物菌肥處理（T6、T7）僅降低了稻曲病的發(fā)病指數(shù)，但卻加重了卷葉螟和稻飛虱的蟲害發(fā)生程度（表3）。這可能也是本試驗(yàn)中水稻施用微生物菌肥未增產(chǎn)的原因之一，目前尚不清楚其內(nèi)在的機(jī)制，有待進(jìn)一步研究。

2.2.3 病蟲害防治方式對水稻病蟲害發(fā)生情況的影響

與不使用任何農(nóng)藥的T8 處理相比，其等施氮水平下的常規(guī)病蟲害防治處理（T4）降低了水稻卷葉螟、稻飛虱和稻曲病等病蟲害的發(fā)生（表3）。此外，T8 處理的病蟲害發(fā)生情況也明顯較其他處理嚴(yán)重，這與水稻的產(chǎn)量表現(xiàn)趨勢基本一致。進(jìn)一步分析水稻病蟲害發(fā)生情況與其產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn)，稻飛虱數(shù)量和稻曲病發(fā)病指數(shù)與水稻產(chǎn)量呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系；而卷葉螟數(shù)量及卷葉率與水稻產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)雖然也為負(fù)值，但均未達(dá)顯著水平。此外，天敵百叢頭數(shù)與水稻產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)也為負(fù)值，則可能與稻飛虱數(shù)量增加對其所產(chǎn)生的誘導(dǎo)效應(yīng)有關(guān)（表4）。

表3 肥藥減施技術(shù)集成對水稻病蟲害的防治效果

表4 水稻病蟲害發(fā)生情況與其產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系

3 討論與結(jié)論

有研究表明，在當(dāng)前農(nóng)民習(xí)慣施肥水平下，通過肥料優(yōu)化管理以及有機(jī)肥料替代等途徑在水稻不減產(chǎn)、甚至增產(chǎn)的前提下，實(shí)現(xiàn)水稻化肥用量減量20%，提高了水稻氮肥利用率[5]、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥回收效率及偏生產(chǎn)力。吳良泉等[7]根據(jù)區(qū)域和生產(chǎn)布局將我國水稻主產(chǎn)區(qū)分為5 個(gè)大區(qū)，其中，長江流域單雙季稻區(qū)單季稻的氮肥推薦用量為240 kg/hm2，可以顯著提高水稻產(chǎn)量和氮素利用率。已有研究認(rèn)為，通過施肥可調(diào)節(jié)作物營養(yǎng)、控制病害，但其實(shí)際效果取決于作物和病原菌的特性[8]。唐旭等[9-10]的研究表明，水稻施氮量增加，葉瘟、穗瘟、紋枯病、稻縱卷葉螟以及三化螟的發(fā)生危害呈加重趨勢。在本試驗(yàn)中，隨著施氮量的增加，稻卷葉螟數(shù)量和水稻卷葉率呈先增加后降低的趨勢，但稻飛虱天敵數(shù)量和稻曲病發(fā)病指數(shù)則呈先降低后增加的趨勢。目前尚不確定這種病蟲害發(fā)生程度隨肥料施用量升高發(fā)生變化的原因。在本試驗(yàn)中，稻飛虱數(shù)量和稻曲病發(fā)病指數(shù)與水稻產(chǎn)量均呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系，說明對病蟲害發(fā)生程度的評價(jià)與其對水稻的危害輕重表現(xiàn)基本一致。這與張舒等[10]的研究中，水稻產(chǎn)量隨施氮量變化的趨勢并未反映出其病蟲害發(fā)生程度的變化趨勢不同，推測可能與2 個(gè)試驗(yàn)中肥料施用水平的設(shè)置、病蟲害的防治措施以及病蟲害檢測時(shí)期和評價(jià)指標(biāo)不同有關(guān)。同時(shí)，氮饑餓也并非與所有引起植物發(fā)病且起決定作用的病原菌基因有關(guān)[8]，通過施肥調(diào)節(jié)作物營養(yǎng)、控制病害的實(shí)際效果要取決于作物和病原菌。由于在單一或與其他養(yǎng)分配合條件下，有關(guān)外源養(yǎng)分供應(yīng)水平和病蟲害發(fā)生程度之間定量關(guān)系的研究尚不多見，故而無法判斷是否存在更多的障礙因子，對病蟲害的發(fā)生產(chǎn)生了影響。因此，通過優(yōu)化氮肥管理提高植物的綜合抗性可能還需考慮與多種栽培技術(shù)措施相結(jié)合。

在本試驗(yàn)的常規(guī)防治條件下，施用微生物菌肥存在降低等氮水平下稻曲病發(fā)病指數(shù)的效應(yīng)，但卻降低了卷葉螟的天敵數(shù)量，且在減氮20%水平下，還存在增加了卷葉螟數(shù)量的現(xiàn)象，對產(chǎn)量提升也無增益作用。可能與其肥效作用表現(xiàn)緩慢及需要適宜的氮肥施用量調(diào)節(jié)其碳氮比有關(guān)，此技術(shù)尚有待進(jìn)一步優(yōu)化。此外，由于施用菌肥的2 個(gè)處理未進(jìn)行化學(xué)除草防處理，故而尚不清楚菌肥肥效未充分發(fā)揮的原因。因此，在大田實(shí)際運(yùn)用該類型的有機(jī)肥進(jìn)行肥藥減施技術(shù)集成，尚需進(jìn)一步的數(shù)據(jù)支撐。

施用硅肥可以降低穗瘟發(fā)病程度[9]。在本試驗(yàn)中，在氮肥減施（240 kg/hm2和180 kg/hm2）條件下，施用硅肥（60 kg/hm2）同時(shí)利用“三防兩控”方式進(jìn)行農(nóng)藥減施。結(jié)果表明，與常規(guī)防治方式下的等氮量處理相比，該集成技術(shù)可以增加稻飛虱的天敵數(shù)量，同時(shí)有提高水稻產(chǎn)量的趨勢，且具有減少52.8%固體劑型農(nóng)藥用量和61.0%液體劑型農(nóng)藥用量的顯著優(yōu)勢。因此，氮肥減施配施硅肥和“三防兩控”技術(shù)配套適宜在長江中下游地區(qū)單季稻區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用，是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提升和肥藥減施的有效途徑之一。