葛 君， 孟自力， 任德超

(商丘市農(nóng)林科學(xué)院，河南商丘 476000)

農(nóng)田污染給人類生存造成了嚴(yán)重的威脅，農(nóng)田環(huán)境污染主要與農(nóng)藥等的過(guò)度使用有關(guān)。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，國(guó)內(nèi)農(nóng)藥年產(chǎn)量達(dá)到了370萬(wàn)t，在土壤中有很多農(nóng)藥流入，引發(fā)了嚴(yán)重的土壤和河水污染問(wèn)題，危害了農(nóng)田生態(tài)環(huán)境，對(duì)于食品安全產(chǎn)生諸多不利的影響。2017、2019年中共中央一號(hào)文件要求，深入推進(jìn)化肥農(nóng)藥零增長(zhǎng)和負(fù)增長(zhǎng)行動(dòng)。河南省是我國(guó)小麥的主要產(chǎn)區(qū)，小麥常年種植面積為546.67萬(wàn)hm，平均單產(chǎn)約為433 kg。該區(qū)域小麥生產(chǎn)存在病蟲草害發(fā)生嚴(yán)重、農(nóng)藥施用過(guò)量、土壤污染等共性問(wèn)題。因此如何在保證產(chǎn)量的前提下，提高農(nóng)藥利用率，減少農(nóng)藥造成的麥田環(huán)境污染，保證糧食安全生產(chǎn)，已成為我國(guó)農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。因此，本試驗(yàn)立足豫東糧食主產(chǎn)區(qū)，在復(fù)配拌種下通過(guò)設(shè)置小麥不同施藥時(shí)期和施藥量進(jìn)行小麥減少施藥次數(shù)試驗(yàn)，探尋小麥減少施藥的最佳時(shí)期和用量，并探討不同施藥對(duì)小麥旗葉光合作用、根際土壤酶活性及產(chǎn)量的影響，為小麥綠色豐產(chǎn)提供理論依據(jù)，該技術(shù)的推廣應(yīng)用可以顯著降低農(nóng)藥造成的田間污染，改善生態(tài)環(huán)境和人居環(huán)境，提高種植者的收益，產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)和生態(tài)效益。

1 材料與方法

1.1 供試材料

小麥品種為商麥188(偏弱筋、半冬性)，由商丘市農(nóng)林科學(xué)院提供；殺菌劑選用百菌清·戊唑醇，由江蘇邦盛生物科技有限責(zé)任公司提供；除草劑選用炔草酯乳劑、氯氟吡氧乙酸異辛酯乳油、雙氟磺草胺懸浮劑，由河南農(nóng)科植?？萍加邢薰咎峁?；殺蟲劑選用吡蟲啉，由山東百農(nóng)思達(dá)生物科技有限公司提供；拌種劑選用苯醚甲環(huán)唑+咯菌腈+噻蟲嗪+阿維菌素+澳佳生態(tài)壤動(dòng)FT復(fù)配劑，由商丘市農(nóng)林科學(xué)院筆者所在課題組提供。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2019年10月至2020年6月在河南省商丘市城鄉(xiāng)一體化示范區(qū)賈寨鎮(zhèn)保衛(wèi)村進(jìn)行，此地區(qū)屬于暖溫帶亞濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，年平均氣溫為14 ℃，年降水量達(dá)到700 mm，供試土壤為兩合土。試驗(yàn)地0～20 cm土層有機(jī)質(zhì)含量為2.2%、速效鉀含量為93.37 mg/kg、全氮含量為778 mg/kg、速效磷含量為35.31 mg/kg。試驗(yàn)設(shè)置21個(gè)小區(qū)，每小區(qū)面積為13.5 m，寬為1.5 m、長(zhǎng)為9 m，在小區(qū)周圍埋50 cm的塑料膜用于隔離土壤，小區(qū)間走道 30 cm 寬，小麥播種時(shí)間為10月6日。在小麥揚(yáng)花期時(shí)試驗(yàn)設(shè)置分為4個(gè)處理，分別是不施病害用藥(CK)、病害用藥方案b(Y1) 、病害用藥方案c(Y2) 、病害用藥方案d(Y3)；在病害用藥方案b時(shí)試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)處理，分別是起身拔節(jié)期用藥(Q1) 、揚(yáng)花期用藥(Q2) 、灌漿期用藥(Q3)，詳見(jiàn)表1、表2。以下為具體施藥方案：(a)15%炔草酯乳劑50 g/667 m+200 g/L氯氟吡氧乙酸異辛酯乳油30 g/667 m+50 g/L雙氟磺草胺懸浮劑10 g/667 m；(b)75%百菌清·戊唑醇可濕性粉劑40 g/667 m；(c)75%百菌清·戊唑醇可濕性粉劑80 g/667 m；(d)75%百菌清·戊唑醇可濕性粉劑120 g/667 m；(e)10%吡蟲啉可濕性粉劑20 g/667 m；(f)2.2%苯醚甲環(huán)唑+2.2%咯菌腈+22.6%噻蟲嗪+0.15%阿維菌素+壤動(dòng)FT(1 ∶100)復(fù)配拌種劑定量拌種。

表1 冬小麥減少施藥次數(shù)不同用藥試驗(yàn)方案

1.3 樣品采集與測(cè)定

1.3.1 光合指標(biāo)的測(cè)定 待商麥188生長(zhǎng)到揚(yáng)花期，對(duì)3個(gè)處理Y1、Y2、Y3小麥的旗葉分別進(jìn)行掛牌標(biāo)記。選擇1個(gè)溫度適宜且無(wú)風(fēng)的晴朗時(shí)段，使用LI-6400便攜式光合儀(LI-6400，LI-COR，Lincoln，NE，美國(guó))進(jìn)行測(cè)定，選取掛牌標(biāo)記的小麥，測(cè)定不同品種小麥灌漿期的旗葉凈光合速率、氣孔導(dǎo)度、蒸騰速率，每個(gè)處理測(cè)3株，交叉測(cè)量，間隔 2 d 連測(cè)6次。

表2 冬小麥減少施藥次數(shù)不同時(shí)期試驗(yàn)方案

1.3.3 考種及成熟期測(cè)產(chǎn) 于成熟期數(shù)1 m雙行的穗數(shù)，取20株小麥進(jìn)行考種，數(shù)穗粒數(shù)，稱千粒重，計(jì)算理論產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用Excel 2007進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和作圖，采用DPS 7.02軟件進(jìn)行方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同用藥量對(duì)小麥旗葉凈光合速率的影響

由表3可知，對(duì)照處理的凈光合速率整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與病蟲害的發(fā)生有直接關(guān)系；在第1天，Y1、Y2、Y3等3個(gè)處理小麥旗葉的凈光合速率與對(duì)照相比差異不顯著，處于穩(wěn)定狀態(tài)，Y1處理的凈光合速率略高于Y2和Y3；在第3天，3個(gè)處理小麥旗葉的凈光合速率呈下降趨勢(shì)，下降程度為Y3(11.3%)>Y2(5.6%)>Y1(0.2%)；在第5天，3個(gè)處理小麥旗葉的凈光合速率總體呈下降趨勢(shì)，下降程度為Y3(17.3%)>Y2(10.4%)>Y1(8.0%)，其中Y1的凈光合速率在第5天停止下降，趨于穩(wěn)定狀態(tài)，在第7天時(shí)，3個(gè)處理中Y1呈上升趨勢(shì)，Y2和Y3還是呈下降趨勢(shì)，其中Y2停止下降，趨于穩(wěn)定狀態(tài)；在第9天時(shí)，3個(gè)處理中Y1和Y2呈上升趨勢(shì)，Y3停止下降，趨于穩(wěn)定狀態(tài)。3個(gè)處理小麥的凈光合速率從第1天至第5天，總體呈下降趨勢(shì)，下降程度為Y3>Y2>Y1，第3天時(shí)Y1處理的凈光合速率與其他2個(gè)處理具有顯著性差異(<0.05)；Y1、Y2、Y3處理的凈光合速率變化趨勢(shì)分別在第5、7、9天出現(xiàn)轉(zhuǎn)折，第11天小麥旗葉凈光合速率均有不同程度的恢復(fù)。

表3 揚(yáng)花期不同用藥量小麥旗葉的凈光合速率

2.2 不同用藥量對(duì)小麥旗葉氣孔導(dǎo)度的影響

由表4可知，在第1天時(shí)，3個(gè)處理小麥旗葉起始的氣孔導(dǎo)度較對(duì)照趨于一致；在第3天，Y1、Y2、Y3處理氣孔導(dǎo)度較第1天時(shí)變化不顯著，Y2和Y3等2個(gè)處理小麥旗葉的氣孔導(dǎo)度都呈下降的趨勢(shì)，且分別在第7天和第9天時(shí)達(dá)到氣孔導(dǎo)度的最小值，而Y1的氣孔導(dǎo)度變化是緩慢下降然后在第5天趨于穩(wěn)定；在第11天時(shí)，3個(gè)處理小麥旗葉的氣孔導(dǎo)度相較于該處理最低氣孔導(dǎo)度出現(xiàn)不同程度的上升，其變化分別為：Y1上升3.7%、Y2上升15.7%、Y3上升42.8%，此時(shí)，Y1和Y2處理的氣孔導(dǎo)度變化不顯著，Y3處理較最低氣孔導(dǎo)度時(shí)具有顯著性差異(<0.05)，說(shuō)明Y3處理對(duì)小麥旗葉的氣孔導(dǎo)度影響較大；對(duì)照處理的氣孔導(dǎo)度整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與病蟲害的發(fā)生有直接關(guān)系。

表4 揚(yáng)花期不同用藥量小麥旗葉的氣孔導(dǎo)度

2.3 不同用藥量對(duì)小麥旗葉蒸騰速率的影響

由表5可知，在第1天時(shí)，3個(gè)處理小麥旗葉的起始蒸騰速率關(guān)系為Y1>Y2>Y3；在第1～5天期間，3個(gè)處理小麥旗葉的蒸騰速率都呈下降趨勢(shì)，下降程度為Y3(22.0%)>Y2(18.2%)>Y1(16.0%)；在第5天后，Y1處理的蒸騰速率開(kāi)始上升，而Y2處理的蒸騰速率持續(xù)下降到第7天，Y3處理的蒸騰速率持續(xù)下降到第9天；在第5～9天期間，Y1蒸騰速率持續(xù)上升，在第11天恢復(fù)到對(duì)照處理水平，而Y2處理的蒸騰速率在第5～7天期間下降，在第7～11天上升，Y3在第11天才出現(xiàn)上升；在第11天時(shí)，3種小麥旗葉的蒸騰速率大小關(guān)系為Y1>Y2>Y3，Y1處理的蒸騰速率與其他2個(gè)處理有顯著性差異(P<0.05)；對(duì)照處理的蒸騰速率整體呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，與病蟲害的發(fā)生有直接關(guān)系。

表5 揚(yáng)花期不同用藥小麥旗葉的蒸騰速率

2.4 不同用藥量對(duì)小麥根際土壤過(guò)氧化氫酶活性的影響

由圖1可知，在處理28 d內(nèi)，不同用量百菌清·戊唑醇處理的過(guò)氧化氫酶活性均隨用藥量增加呈逐漸降低后逐漸上升的趨勢(shì)，1 d時(shí)為最小值，之后過(guò)氧化氫酶活性開(kāi)始上升。在7 d時(shí)，Y1、Y2、Y3較對(duì)照分別降低了38.20%、47.75%、60.11%，說(shuō)明 7 d 內(nèi)百菌清·戊唑醇對(duì)過(guò)氧化氫酶活性有抑制作用；在14 d時(shí)，Y2、Y3高于對(duì)照水平，Y1過(guò)氧化氫酶活性略高于對(duì)照，說(shuō)明低濃度百菌清·戊唑醇處理只能夠適度激活過(guò)氧化氫酶活性；在21 d時(shí)，Y1、Y2、Y3均顯著高于對(duì)照，此時(shí)過(guò)氧化氫酶活性表現(xiàn)為Y3>Y2>Y1，說(shuō)明 21 d 時(shí)百菌清·戊唑醇對(duì)氧化氫酶活性刺激性最為明顯，且濃度越高表現(xiàn)的更為明顯，21 d后各處理過(guò)氧化氫酶的活性降低速度均逐步加大。表明百菌清·戊唑醇對(duì)過(guò)氧化氫酶活性的抑制作用是短暫的，很快可以得到恢復(fù)；同時(shí)，還可以看出14～21 d期間有明顯的刺激作用，且百菌清·戊唑醇施用濃度越高對(duì)小麥根際土壤酶活性的刺激越強(qiáng)。

2.5 不同用藥量對(duì)小麥根際土壤蔗糖酶活性的影響

由圖2可知，1～21 d時(shí)Y1處理蔗糖酶活性高于對(duì)照，Y2、Y3處理較對(duì)照均有不同程度的下降，其中Y3下降較為明顯，另外小麥根際土壤蔗糖酶活性變化趨勢(shì)對(duì)照與各處理相同，均整體呈逐漸升高的態(tài)勢(shì)，至21 d時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)對(duì)照的蔗糖酶活性較1 d時(shí)提高48.48%，Y1處理高于對(duì)照，說(shuō)明Y1處理對(duì)蔗糖酶活有一定的刺激作用；Y2處理出現(xiàn)微弱降低，而Y3處理與對(duì)照相比表現(xiàn)為明顯降低，說(shuō)明Y3處理對(duì)蔗糖酶活性有明顯的抑制現(xiàn)象；28 d時(shí)3個(gè)處理和對(duì)照的蔗糖酶活性均下降到一定水平并趨于穩(wěn)定，說(shuō)明蔗糖酶的活性升降跟其他因素存在某種關(guān)聯(lián)。

2.6 不同用藥量對(duì)小麥根際土壤脲酶活性的影響

由圖3可知，在同一處理期內(nèi)，1、7、14、21 d各時(shí)間段Y2、Y3處理土壤脲酶活性變化規(guī)律相似，對(duì)小麥根際土壤脲酶活性的影響呈先抑制后脲酶活性呈逐漸升高的變化趨勢(shì)，至21 d時(shí)值最大，而后Y1和Y2處理變化不明顯，Y3處理卻繼續(xù)升高至28 d時(shí)值最大。1 d 時(shí)，Y2、Y3處理脲酶活性均受抑制；1、14 d時(shí)只有Y1處理超過(guò)對(duì)照水平，說(shuō)明Y1對(duì)脲酶活性抑制作用不顯著，小麥根際土壤脲酶活性可以快速恢復(fù)，并在14 d時(shí)Y1處理對(duì)脲酶活性有一定的刺激作用；Y2、Y3處理分別在21、28 d時(shí)才恢復(fù)到對(duì)照水平，說(shuō)明Y2和Y3處理能持續(xù)對(duì)脲酶活性產(chǎn)生抑制。可見(jiàn)百菌清·戊唑醇濃度越低越有利于脲酶活性提高。

2.7 不同用藥量和用藥時(shí)期對(duì)小麥產(chǎn)量的影響

由圖4-a可知，揚(yáng)花期不同施藥量在40～120 g/667 m范圍內(nèi)時(shí)，小麥產(chǎn)量呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)且均高于對(duì)照，產(chǎn)量表現(xiàn)為Y1>Y2>Y3>CK，Y1較其他處理增產(chǎn)達(dá)到顯著性差異水平(<0.05)，說(shuō)明Y1處理增產(chǎn)作用最為明顯。由圖4-b可知，在不同時(shí)期施藥，小麥產(chǎn)量表現(xiàn)為Q2>Q1>Q3，3個(gè)處理產(chǎn)量之間均達(dá)到顯著性差異水平(<0.05)，其中Q2處理產(chǎn)量最高，說(shuō)明揚(yáng)花期施藥對(duì)增產(chǎn)最佳。

3 結(jié)論與討論

農(nóng)藥能通過(guò)抑制光合電子鏈的傳遞、光合磷酸化和光合色素的形成來(lái)抑制植物的光合作用。有相關(guān)報(bào)道表明，農(nóng)藥能降低水稻營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)期的氣孔開(kāi)度及大豆花莢期的光合速率。研究表明，農(nóng)藥對(duì)小麥旗葉的光合作用有抑制作用。夏玉榮等進(jìn)行殺蟲劑對(duì)小麥旗葉光合特性的影響試驗(yàn)時(shí)，指出殺蟲劑處理會(huì)改變小麥旗葉的光合速率且劑量越高越明顯；王正貴等進(jìn)行除草劑對(duì)小麥光合特性的影響試驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)除草劑會(huì)不同程度地降低小麥凈光合速率、蒸騰速率和氣孔導(dǎo)度，且表現(xiàn)出不同的劑量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。本試驗(yàn)結(jié)果表明，小麥在不同濃度的殺菌劑百菌清·戊唑醇噴施藥劑后的旗葉凈光合速率5 d內(nèi)總體呈下降趨勢(shì)，且單位面積施劑量越高影響越大，Y1、Y2、Y3處理的凈光合速率分別在第5、7、9天出現(xiàn)恢復(fù)；蒸騰速率變化趨勢(shì)與氣孔導(dǎo)度基本一致，低劑量Y1處理的氣孔導(dǎo)度和蒸騰速率受影響相對(duì)較小，與其他2個(gè)處理具有顯著性差異，Y2和Y3等2個(gè)處理對(duì)小麥旗葉氣孔導(dǎo)度的影響較大。試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)一步支持了前人在農(nóng)藥對(duì)小麥光合特性影響方面的研究，補(bǔ)充了殺菌劑對(duì)小麥旗葉光合作用的抑制規(guī)律。

農(nóng)藥只有10%左右作用于植株表面，其中一大部分落入土壤，通過(guò)直接或者間接影響微生物的組成來(lái)抑制或者激活酶活性。目前研究農(nóng)藥對(duì)土壤酶的影響多集中在過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和脫氫酶等方面，其中過(guò)氧化氫酶、蔗糖酶及脲酶研究更為深入。本研究試驗(yàn)結(jié)果顯示，不同劑量的百菌清·戊唑醇對(duì)過(guò)氧化氫酶的影響總體表現(xiàn)出抑制-激活-恢復(fù)的現(xiàn)象，不同農(nóng)藥對(duì)過(guò)氧化氫酶的影響不一樣，魯赫鳴等發(fā)現(xiàn)多菌靈和氯氰菊酯低劑量條件下對(duì)過(guò)氧化氫酶影響不明顯，而高劑量的情況下與本試驗(yàn)結(jié)論一致；有關(guān)農(nóng)藥對(duì)蔗糖酶活性影響方面，閆穎等研究發(fā)現(xiàn)，百菌清等殺菌劑可以明顯抑制土壤蔗糖酶活性，這與本研究Y2和Y3處理結(jié)果一致，但本研究發(fā)現(xiàn)低劑量的Y1處理對(duì)土壤蔗糖酶有一定激活作用，尚需進(jìn)一步研究考證；在對(duì)土壤脲酶的研究中，徐珍指出，土壤脲酶活性在高濃度的農(nóng)藥條件下表現(xiàn)為長(zhǎng)時(shí)間的抑制作用，低濃度的處理則表現(xiàn)出抑制-激活-抑制的狀態(tài)，與本研究結(jié)論一致，進(jìn)一步證明了低濃度的農(nóng)藥更有利于土壤脲酶的恢復(fù)。由此可以看出適度使用農(nóng)藥更有利于保護(hù)小麥根系周圍蔗糖酶和脲酶活性。

本研究結(jié)果顯示，在揚(yáng)花期不同施藥量在40～120 g/667 m范圍內(nèi)時(shí)，小麥產(chǎn)量呈現(xiàn)不斷降低的趨勢(shì)且均高于對(duì)照，表現(xiàn)為Y1>Y2>Y3>CK，Y1較其他處理增產(chǎn)達(dá)到顯著性差異水平(<0.05)，說(shuō)明Y1處理增產(chǎn)作用最為明顯，是由于低劑量的百菌清·戊唑醇對(duì)小麥旗葉光合作用和土壤酶活性抑制作用不大，反而低劑量的百菌清·戊唑醇在施藥后的不同時(shí)間段都有激活作用；在不同施藥時(shí)期下，小麥產(chǎn)量表現(xiàn)為Q2>Q1>Q3，3個(gè)處理產(chǎn)量之間均達(dá)到顯著性差異(<0.05)，其中Q2產(chǎn)量最高，說(shuō)明揚(yáng)花期施藥對(duì)增產(chǎn)最佳，這是因?yàn)樵趶?fù)配拌種的條件下起身拔節(jié)期小麥的病害僅紋枯病有輕微表現(xiàn)，而此時(shí)施藥后再等到揚(yáng)花期銹病、白粉病和赤霉病暴發(fā)的時(shí)候已不能夠起到防病的作用，同樣，灌漿期施藥錯(cuò)過(guò)了赤霉病的防治時(shí)期也錯(cuò)過(guò)了防治銹病和白粉病的關(guān)鍵時(shí)期，這也是在復(fù)配拌種條件下?lián)P花期施藥增產(chǎn)顯著的根本原因。