林挺銳，孫 鄭，盧日輝，劉可星，徐漢虹

(1華南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，廣東廣州510642；2華南農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護學(xué)院，廣東廣州510642)

隨著農(nóng)業(yè)的發(fā)展，化肥和化學(xué)農(nóng)藥作為必不可少的農(nóng)業(yè)投入品被過量施用、盲目施用，并且?guī)砹说亓ο陆?、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)成本增加、農(nóng)產(chǎn)品殘留超標、作物藥害、環(huán)境污染等問題[1]。為此，我國農(nóng)業(yè)部制定了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥和農(nóng)藥零增長的行動方案，以推進化肥和農(nóng)藥施用量雙減計劃的實施。尋找合適的技術(shù)和產(chǎn)品，減少化肥與農(nóng)藥的用量，是解決該問題的方向。而化肥、農(nóng)藥使用技術(shù)的要求不盡相同，對化肥與農(nóng)藥減量施用的研究也有各自的技術(shù)方法[2]。將促進植物生長的肥料和保護植物生長的農(nóng)藥結(jié)合在一起制成藥肥，既能實現(xiàn)肥效和藥效的提高，又具有相互增效、促進生長、省時省工、節(jié)約成本等優(yōu)點[3]，是實現(xiàn)減施化肥與農(nóng)藥的重要技術(shù)途徑之一。目前，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較多的是將化學(xué)農(nóng)藥、化肥按一定工藝混合成具有農(nóng)藥、化肥雙重功能的制劑。許多研究報道指出，肥料與殺蟲劑、除草劑、殺菌劑等化學(xué)農(nóng)藥通過合理配施對害蟲的毒殺與防治、雜草的防治、病害的抑制有明顯的效果，還能促進農(nóng)作物生長，增加產(chǎn)量[4-6]。由化肥與農(nóng)藥混配的藥肥具有兩者的特性，能互作增效，但是也必然會同時存在著兩者的一些缺點，比如施用此類藥肥對土壤的結(jié)構(gòu)、肥力改良作用不大，存在污染、殘留等問題[7]。

在降低環(huán)境污染，促進農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展過程中，有機肥和植物源農(nóng)藥分別發(fā)揮著重要的作用。有機肥替代化肥的應(yīng)用研究均表明，有機肥的有機質(zhì)含量高、養(yǎng)分全面，施用后有利于土壤肥力的保持，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量[8-10]。在開發(fā)新型植物源農(nóng)藥的研究中發(fā)現(xiàn)，藥用植物中存在大量的具有殺蟲、抑菌等功效的生物活性化合物[11]。這些植物活性物質(zhì)制成的植物源農(nóng)藥具有高效、低毒、對環(huán)境友好等優(yōu)點[12]。在此基礎(chǔ)上，以工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的廢棄物或植物殘渣經(jīng)無害化處理后，與具有生物活性的植物類物料組配成具有營養(yǎng)、防蟲抗病雙重功效的植物源有機藥肥[13]，不僅可以作為有機肥替代化肥，還因其含有植物源活性成分，而具有殺蟲功效，能減少害蟲的發(fā)生?；谥参镌从袡C藥肥在作物控害增產(chǎn)效果上的明顯優(yōu)點，其在辣椒、黃瓜、馬鈴薯、花生等瓜果蔬菜類經(jīng)濟作物種植上得到了較多的研究[14-17]。水稻作為我國重要的糧食作物，因其種植面積廣和對化肥和農(nóng)藥依賴度高而產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境和食品安全問題迫切需要解決[17]，植物源有機藥肥作為化肥與化學(xué)農(nóng)藥的綠色替代品在此能發(fā)揮巨大的作用并產(chǎn)生更大的生態(tài)效益。目前，僅有報道水稻種植過程中施用植物源有機藥肥提高了水稻經(jīng)濟性狀和水稻產(chǎn)量等肥效方面的研究[18]，對于水稻害蟲防治方面的藥效研究則鮮見報道。本研究通過水稻大田試驗，用2種分別含生物活性成分煙堿和茶皂素的植物源有機藥肥(煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥)替代部分化肥，分析其在水稻上的肥效與藥效，以期為在水稻生產(chǎn)中實現(xiàn)化肥、農(nóng)藥雙減目標提供技術(shù)支持，推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 供試材料

水稻品種為‘華航11’，由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)航天航空育種國家工程技術(shù)研究中心提供。

常規(guī)施肥所用的尿素(N 質(zhì)量分數(shù)為46%)、氯化鉀(K2O質(zhì)量分數(shù)為60%)以及藍芭田復(fù)合肥(N、K2O、P2O5質(zhì)量配比為15∶6∶8)均為商品肥料。

供試的煙渣有機藥肥是由煙葉廢棄物和枯枝落葉按照體積比1∶1堆制而成，其含有的植物活性成分是煙堿等；茶皂素有機藥肥是含0.5%(w)茶皂素的枯枝落葉腐熟堆肥。以上2種有機藥肥均由華南農(nóng)業(yè)大學(xué)自主研發(fā)，廣州市綠風(fēng)生物技術(shù)有限公司生產(chǎn)，2種肥料的基本性質(zhì)如表1所示。

水稻田間試驗在華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城教學(xué)科研基地(北緯N23°14′22.02″東經(jīng)E113°37′56.62″)進行，試驗地的土壤養(yǎng)分狀況為：堿解氮67.39 mg/kg、有效磷6.83 mg/kg、速效鉀44.12 mg/kg。

表1 供試有機藥肥基本成分Table1 Basic composition of tested organic fertilizers w/%

1.2 試驗設(shè)計與方法

試驗設(shè)3個處理，每處理3次重復(fù)，每個試驗小區(qū)為1個重復(fù)，小區(qū)面積為90 m2。具體處理如下：1)常規(guī)施肥(對照)；2)煙渣有機藥肥+80%(w)常規(guī)施肥(以下簡稱煙渣有機藥肥)；3)茶皂素有機藥肥+80%(w)常規(guī)施肥(以下簡稱茶皂素有機藥肥)。

2018年8月9日犁耙田并同時施入有機藥肥，施用量均為3 000 kg/hm2，充分犁耙均勻。8月12日移栽秧苗。常規(guī)施肥的情況如下：水稻移栽后7 d 第1次追肥(返青期)，尿素225 kg/hm2，氯化鉀120 kg/hm2；移栽后21 d 第2次追肥(分蘗期)，尿素150 kg/hm2，氯化鉀105 kg/hm2；第3次追肥(攻穗肥)在10月3日，藍芭田復(fù)合肥60 kg/hm2。在每次追肥中，2個有機藥肥處理的常規(guī)施肥量減少20%(w)。在水稻分蘗期進行藥效調(diào)查，之后按農(nóng)民經(jīng)驗進行病蟲害管理。11月2日，各處理小區(qū)隨機抽取3點采集1 m2的水稻(避免邊際效應(yīng))，自然風(fēng)干后，進行稱質(zhì)量測產(chǎn)，同時取秸稈樣、土壤樣，用于養(yǎng)分的分析。

稻谷、秸稈以及土壤樣品的養(yǎng)分測定方法如下：全氮用凱氏定氮法測定，全磷用鉬銻抗比色法測定，全鉀用火焰光度計法測定，堿解氮用堿解擴散法測定，有效磷用碳酸氫鈉浸提?鉬銻抗比色法測定，速效鉀用乙酸銨浸提?火焰光度法測定[19]。

1.3 藥效調(diào)查

根據(jù)中華人民共和國國家標準《農(nóng)藥田間藥效試驗準則》[20-21]的方法，對稻縱卷葉螟Cnaphalocrocis medinalis和水稻白背飛虱Sogatella furcifera的發(fā)生情況進行田間調(diào)查。采用平行跳躍式取樣，每小區(qū)五點取樣，每點20穴，在水稻分蘗期調(diào)查記錄各小區(qū)稻縱卷葉螟、白背飛虱蟲量、卷葉數(shù)，計算防治效果。

1.3.1防治稻縱卷葉螟藥效計算方法 防治稻縱卷葉螟藥效按下式計算：

式中：Jck為空白對照區(qū)卷葉率，Jt為有機藥肥處理區(qū)卷葉率。

1.3.2防治水稻白背飛虱藥效計算方法 防治水稻白背飛虱藥效按下式計算：

1.4 數(shù)據(jù)分析與處理

試驗數(shù)據(jù)采用Microsoft Excel 2010軟件進行處理并繪制圖表，采用SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)間多重比較(Duncan’s法)。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機藥肥對水稻產(chǎn)量的影響

田間條件下，不同施肥處理對水稻產(chǎn)量的影響如圖1所示。與對照相比，煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥處理分別提高水稻產(chǎn)量22.29%和18.58%，其中，煙渣有機藥肥處理與對照的差異達到顯著水平，有機藥肥處理間的產(chǎn)量則差異不顯著。由以上結(jié)果可知，施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥對水稻均有增產(chǎn)的效果，而且施用煙渣有機藥肥的增產(chǎn)效果更明顯。

圖1 不同處理的水稻產(chǎn)量Fig.1 Rice yieldsof different treatments

2.2 有機藥肥對水稻養(yǎng)分吸收的影響

由表2可知，在田間條件下，煙渣有機藥肥處理和茶皂素有機藥肥處理的水稻稻谷N、P、K 吸收量均大于對照，且煙渣有機藥肥大于茶皂素有機藥肥處理，但差異不顯著；與對照相比，2種有機藥肥處理水稻稻谷的N、P吸收差異達到顯著水平，且煙渣有機藥肥處理的K 吸收也達顯著水平。從不同處理的水稻秸稈養(yǎng)分吸收量來看，2種有機藥肥處理的水稻秸稈K 吸收量與對照相比均有提高且差異顯著，N、P吸收量雖有提高但無顯著差異，同時煙渣有機藥肥處理比茶皂素有機藥肥處理的水稻秸稈N、P、K 吸收量高，但差異不顯著。以上結(jié)果表明，施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥后，能提高水稻稻谷和秸稈養(yǎng)分吸收量，施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥對增加水稻稻谷N、P吸收量和秸稈K 吸收量有顯著作用，且施用煙渣有機藥肥對增加水稻稻谷的K 吸收量也有顯著作用。

表 2不同處理的水稻養(yǎng)分吸收量1)Table 2 Nutrient uptakeof rice in different treatments kg?hm?2

2.3 水稻收獲后土壤速效養(yǎng)分含量的變化

不同處理的水稻田土壤速效養(yǎng)分含量變化如表3所示。煙渣有機藥肥處理的土壤速效養(yǎng)分含量均高于茶皂素有機藥肥處理和對照，但差異不顯著，煙渣有機藥肥處理對提高土壤速效K 含量有顯著作用。茶皂素有機藥肥處理的土壤速效N 和K 含量高于對照，而土壤速效P含量低于對照，但是差異不顯著。整體而言，有機肥部分替代化肥，收獲后水稻土壤的速效養(yǎng)分與常規(guī)施肥差異不明顯?？梢姡┯脽熢袡C藥肥和茶皂素有機藥肥，在減少化肥施用量的同時水稻土的肥力沒有降低。

表3 水稻收獲后土壤速效養(yǎng)分含量1)Table 3 Content of soil available nutrients after rice harvest w/(mg?kg?1)

2.4 有機藥肥的藥效調(diào)查結(jié)果

在水稻分蘗期對稻縱卷葉螟的調(diào)查結(jié)果見表4。施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥的水稻比對照水稻的卷葉率分別減少3.34%和2.10%，對稻縱卷葉螟的防治效果分別達到81.27%和51.09%。由此可知，施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥對稻縱卷葉螟具有較好的防治效果，而且施用煙渣有機藥肥的防治效果更明顯。

田間條件下有機藥肥對白背飛虱的防治效果見表5，施用煙渣有機藥肥與茶皂素有機藥肥的小區(qū)平均蟲數(shù)均小于對照，其中，施用煙渣有機藥肥處理的小區(qū)平均蟲數(shù)與對照差異顯著，2種有機藥肥處理之間無明顯差異。施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥水稻的蟲口減退率分別達到55.74%和37.70%?？梢姡┯脽熢袡C藥肥和茶皂素有機藥肥均能提高對白背飛虱的防治效果，能明顯減少白背飛虱的蟲數(shù)，施用煙渣有機藥肥對白背飛虱的防治效果更好。

表4 有機藥肥對稻縱卷葉螟的防治效果Table 4 Control effect of organic fertilizer on rice leaf roller

表 5有機藥肥對白背飛虱的防治效果Table 5 Control effect of organic fertilizer on white-backed planthopper

3 討論與結(jié)論

3.1 植物源有機藥肥對水稻的產(chǎn)量與養(yǎng)分吸收量的影響

植物源有機藥肥的施用能提高稻谷、秸稈養(yǎng)分吸收量，對水稻品質(zhì)的提高有促進作用，與常規(guī)施肥相比，植物源有機藥肥對水稻增產(chǎn)效果顯著，施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥分別使水稻增產(chǎn)22.29%和18.58%。有研究顯示，對不同農(nóng)作物施用植物源有機藥肥，對產(chǎn)量、養(yǎng)分與品質(zhì)有提高和促進作用，畢軍等[17]研制發(fā)明的植物源藥肥使花生品質(zhì)、花生莢果產(chǎn)量有顯著提高，增強植株抗逆性；吳傳萬等[15]將植物源藥肥施用于黃瓜，使黃瓜顯著增產(chǎn)增收，較常規(guī)施用化肥處理增產(chǎn)11.9%。在植物源有機藥肥對水稻增產(chǎn)效果研究方面，王亞維等[18]在水稻常規(guī)施肥的情況下，增施有機藥肥(以煙葉末和沼渣為配料)750 kg/hm2，提高了水稻經(jīng)濟性狀和水稻產(chǎn)量。這是由于植物源有機藥肥直接來源于植物材料，本身屬于有機質(zhì)，通常富含N、P、K 等大量及微量元素，因而在作物上施用后，能提高根系生理活性，改善葉片光合作用，促進干物質(zhì)積累，增強對病蟲害的抗性，因此表現(xiàn)出促進生長、改良品質(zhì)的效果[22]。

本研究還發(fā)現(xiàn)，不同有機藥肥在水稻上施用的效果也有差異，這是由于水稻生長受到養(yǎng)分供應(yīng)狀況的制約，植物源有機藥肥自身的養(yǎng)分含量不同，導(dǎo)致對水稻的養(yǎng)分供給量不同。煙渣有機藥肥的養(yǎng)分含量比茶皂素有機藥肥高，在相同施用量下，煙渣有機藥肥的有機質(zhì)、N、P2O5和K2O含量比茶皂素有機藥肥分別高15.41%、28.26%、30.20%和92.23%，養(yǎng)分含量更高對農(nóng)作物的生長與養(yǎng)分吸收具有更好的促進效果，因此增產(chǎn)效果更加顯著。通過不同有機藥肥的施用，了解其原料、養(yǎng)分的差異性，能幫助我們制定更加科學(xué)、合理的施肥方案。

有機肥與無機肥配施是科學(xué)增產(chǎn)的方法，維持作物產(chǎn)量需要適當?shù)奶娲壤?，若有機肥施用超過一定比例可能會降低水稻產(chǎn)量。目前，有研究發(fā)現(xiàn)，用有機肥完全替代化肥會導(dǎo)致農(nóng)作物少量的減產(chǎn)，而有機肥部分替代則會起增產(chǎn)效果[23]。也有研究發(fā)現(xiàn)，有機肥最佳替代比例是15%～30%或20%～40%[24-25]。本研究的有機肥替代比例是20%，屬于最佳替代范圍內(nèi)，既保證了養(yǎng)分的速效性，又減輕了施肥的環(huán)境負荷[26]。因此，通過對施用植物源有機藥肥與化肥的比較，能為植物源有機藥肥的施用量與施用方式提供一個既能促進農(nóng)作物增產(chǎn)又能減少有機肥和化肥的投入量、降低成本的方案。

3.2 植物源有機藥肥對大田土壤速效養(yǎng)分的影響

本研究施用植物源有機藥肥對土壤的速效養(yǎng)分的損耗較少，這對土壤肥力的保持，促進農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。這是由于植物源有機藥肥能改良、培肥土壤，平衡土壤養(yǎng)分，例如將印楝素提取后的印楝渣制成有機肥料應(yīng)用于秋葵Abelmoschus esculentus種植上，能夠改良土壤、平衡土壤養(yǎng)分、調(diào)節(jié)土壤有益微生物菌群[27]；苦豆子Sophora alopecuroides和牛心樸子Cynanchum komarovii殘渣混配而成的藥肥也具有相似功能[13]?，F(xiàn)有研究發(fā)現(xiàn)，施用有機肥短期內(nèi)對土壤N、P、K 速效養(yǎng)分提升作用不明顯[28]，長期施用則會促使N、P、K 速效態(tài)養(yǎng)分得到明顯增加[29]。本研究施用植物源有機藥肥在土壤的改良上與有機肥表現(xiàn)出相同的效果，今后需要在土壤結(jié)構(gòu)、微生物活性、養(yǎng)分轉(zhuǎn)化等方面進行長期深入的研究,希望植物源有機藥肥在土壤保護與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展方面能發(fā)揮重要作用。

3.3 植物源有機藥肥的藥效研究

以水稻種植過程中常見的2種害蟲稻縱卷葉螟和白背飛虱作為藥肥的防治對象，在水稻生產(chǎn)上主要是噴施不同化學(xué)殺蟲劑來防治這2種水稻害蟲。參考不同化學(xué)殺蟲劑在稻縱卷葉螟和白背飛虱的藥效試驗結(jié)果[30-32]，化學(xué)殺蟲劑施用后對稻縱卷葉螟的防治效果在25%～90%之間，平均在80%以上，對白背飛虱防治效果均在90%以上。其他植物源農(nóng)藥在水稻應(yīng)用上，葉龔靈等[33]在田間試驗中噴施不同濃度的藜蘆堿和印楝素，對水稻縱卷葉螟的防治效果在56.20%～68.66%。在對白背飛虱的防治研究上，噴施φ為1%～5%的印楝素后，對白背飛虱的防治效果在62.1%～93.2%[34]。本研究中的2種植物源有機藥肥分別含有生物活性成分煙堿和茶皂素，施用后對稻縱卷葉螟的防治效果分別為81.27%和51.09%，對白背飛虱的防治效果(蟲口減退率)分別為55.74%和37.70%，施用煙渣有機藥肥對水稻害蟲的防治效果優(yōu)于茶皂素藥肥。從化學(xué)農(nóng)藥對稻縱卷葉螟和白背飛虱的防治效果可看出其高效性，且由于其易于制造與配制而被廣泛使用[35]，但是植物源農(nóng)藥和植物源有機藥肥具有以下優(yōu)點是化學(xué)農(nóng)藥不具備的：環(huán)境相容性好、生物活性多樣、對高等動物及害蟲天敵安全、藥效較為緩和、持效期較長[12]。與噴施其他植物源農(nóng)藥相比，施用煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥對稻縱卷葉螟的防治效果相似，對白背飛虱的防治效果則稍微偏低。這是由于煙渣有機藥肥和茶皂素有機藥肥中活性成分濃度低于其他植物源農(nóng)藥，且與其他植物源農(nóng)藥的施用方式不同也會造成結(jié)果的差異，但它們對水稻害蟲均有明顯的防治效果。因此，在施用植物源有機藥肥后，可以減少普通化學(xué)農(nóng)藥的施用量，起到保護環(huán)境的作用。

3.4 結(jié)論

在本試驗條件下，新型植物源有機藥肥的部分替代常規(guī)肥施用均明顯提高了水稻的產(chǎn)量，提高了稻谷養(yǎng)分吸收量，且能保持土壤肥力。對水稻害蟲稻縱卷葉螟和白背飛虱的防治有明顯效果，能減少化學(xué)農(nóng)藥施用量，減少環(huán)境污染。其中，煙渣有機藥肥替代施用后的肥效與藥效均優(yōu)于茶皂素有機藥肥，這可能與植物源有機藥肥自身養(yǎng)分含量和生物活性成分(煙堿和茶皂素)含量有關(guān)。用植物源有機藥肥部分替代化肥施用于水稻，為水稻栽培過程實現(xiàn)化肥農(nóng)藥的雙減提供了新的技術(shù)途徑，有利于農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。