氮高效利用水稻品種桂育11號病蟲害發(fā)生效應(yīng)研究

吳碧球，黃所生，覃麗莎，李 成，陳傳華，劉廣林，凌 炎，黃 芊，羅群昌，黃鳳寬*，龍麗萍

(1.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所/廣西農(nóng)作物病蟲害生物學(xué)重點實驗室，廣西 南寧 530007；2.馬山縣喬利鄉(xiāng)農(nóng)業(yè)和林業(yè)站，廣西 馬山 530600；3.廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所，廣西 南寧 530007)

【研究意義】我國水稻生產(chǎn)所消耗的氮肥約占世界水稻氮肥總消耗量的37 %[1-2]，但氮肥利用率僅30 %～35 %，低于世界平均水平[3]。在水稻生產(chǎn)過程中過量施用氮肥不僅增加生產(chǎn)成本，還會造成環(huán)境污染，導(dǎo)致米質(zhì)下降和病蟲害發(fā)生。稻飛虱、稻縱卷葉螟、稻瘟病和紋枯病等是水稻的重要病蟲害，過量施用氮肥常誘發(fā)其發(fā)生為害，且發(fā)生頻率增加[4-7]，從而導(dǎo)致化學(xué)農(nóng)藥用量增加、種稻成本提高及環(huán)境污染等，嚴重威脅我國水稻生產(chǎn)和糧食安全。已有研究表明，選育氮高效利用水稻品種是提高氮素利用率的有效途徑[8]。桂育11號是廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所采用常規(guī)育種方法與分子標記輔助育種手段相結(jié)合育成的早晚兼用型氮高效利用優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻新品種[9-10]，但該品種在田間對水稻病蟲害發(fā)生的效應(yīng)尚不清楚。因此，分析桂育11號對水稻病蟲害發(fā)生的效應(yīng)，對水稻生產(chǎn)上氮肥減施及氮高效利用水稻品種病蟲害防控意義重大。【前人研究進展】近年來，國內(nèi)外專家相繼開展了水稻氮高效利用研究，發(fā)現(xiàn)水稻品種對氮素利用率存在明顯的基因型差異[11]，并篩選出一批氮高效利用水稻品種資源[12-13]。已有研究表明，氮高效利用水稻通常具有較高的根系活力和根系總吸收面積[14-15]、合理的根冠比及較高的氮素轉(zhuǎn)運和分配能力[16]、較高的凈光合速率[17-18]，使氮素得到合理高效利用，即使在低氮條件下也能獲得較高產(chǎn)量[19]。部分學(xué)者進一步對氮高效利用水稻相關(guān)基因進行了鑒定和分類[20]。上述研究主要集中在水稻氮高效利用資源篩選評價利用、氮高效吸收利用生理機制、氮高效利用相關(guān)基因鑒定和分類等方面，均未涉及氮高效利用水稻品種對病蟲為害發(fā)生效應(yīng)方面的內(nèi)容。據(jù)報道，過量施用氮肥除會導(dǎo)致水稻貪青徒長、無效分蘗和低效分蘗增多及影響其產(chǎn)量構(gòu)成因素的協(xié)調(diào)發(fā)展外[21]，還會引起寄主植株發(fā)生形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和生物化學(xué)上的變化[4]，為病蟲害提供更多的營養(yǎng)和入侵條件[22-23]，從而誘導(dǎo)水稻植株更易受到病蟲為害[24-25]，降低品種的抗性，增加病蟲害發(fā)生頻率和發(fā)生程度[26-27]，導(dǎo)致產(chǎn)量損失或防治成本增加?！颈狙芯壳腥朦c】桂育11號是廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所育成的優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)常規(guī)稻品種[9]，于2019年4月在農(nóng)業(yè)農(nóng)村部舉辦的第二屆優(yōu)質(zhì)稻品種食味品鑒鑒評會上獲得秈稻組金獎第一名[10]。前期研究結(jié)果表明該品種在施氮量減少20 %(與廣西田間稻農(nóng)施氮量相比)的情況下，其氮肥農(nóng)學(xué)利用率(AE)、生理利用率(PE)和偏生產(chǎn)力均較高，屬于氮高效利用品種[28]，苗期和成株期抗褐飛虱。但至今關(guān)于氮高效利用水稻品種桂育11號在田間對水稻病蟲害發(fā)生效應(yīng)的研究未見報道?！緮M解決的關(guān)鍵問題】調(diào)查高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、氮高效利用及抗褐飛虱常規(guī)稻品種桂育11號和兩個非氮高效利用、褐飛虱感蟲水稻品種(柳沙油占202和雜交稻百香優(yōu)9978)田間病蟲的發(fā)生為害情況及稻谷產(chǎn)量狀況，明確桂育11號對水稻病蟲害發(fā)生的效應(yīng)，為水稻生產(chǎn)上氮肥減施及氮高效利用水稻品種病蟲害防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗在廣西馬山縣喬利鄉(xiāng)喬利村長屯人工移栽水稻田進行。該田塊平整、排灌方便，pH 6.0，土壤有機質(zhì)含量31.5 g/kg，全氮含量1.59 g/kg，水解性氮含量136.2 mg/kg，有效磷含量88.4 mg/kg，速效鉀含量110.5 mg/kg。

1.2 試驗材料

供試品種為桂育11號(優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻)、百香優(yōu)9978(雜交稻)和柳沙油占(區(qū)試常規(guī)稻對照品種)。其中，桂育11號由廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所提供，百香優(yōu)9978和柳沙油占購自當?shù)厥袌?。尿?總氮含量≥46.4 %)由陜西陜化煤化工集團有限公司生產(chǎn)；鈣鎂磷肥(五氧化二磷≥18.0 %)由云南昆陽磷肥廠有限公司生產(chǎn)；氯化鉀(氧化鉀≥60.0 %)由中化化肥有限公司生產(chǎn)。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計 施氮量設(shè)高氮(純N 225 kg/hm2，施尿素489.15 kg/hm2)、中氮(純N 150 kg/hm2，施尿素326.10 kg/hm2)和低氮(純N 75 kg/hm2，施尿素162.90 kg/hm2)3個處理。每處理設(shè)3個重復(fù)，每重復(fù)28 m2。水稻秧苗于2019年4月1日移栽，整個生長期共施肥4次，施肥時間、肥料種類及數(shù)量見表1。其余管理按常規(guī)進行，期間不對水稻噴施任何農(nóng)藥。

表1 水稻施肥種類、時期及施用量

1.3.2 稻飛虱種群調(diào)查 在水稻分蘗期(稻飛虱發(fā)生時期，5月20日)采用盆拍法調(diào)查稻飛虱的種群數(shù)量，每周調(diào)查1次，從2019年5月7日開始調(diào)查，至6月3日結(jié)束，共調(diào)查6次。每個施氮處理區(qū)平行跳躍10點取樣，每點取2叢，共調(diào)查20叢。

1.3.3 稻縱卷葉螟調(diào)查 分別在水稻分蘗期(5月20日)和灌漿期(6月3日)調(diào)查各水稻品種的卷葉數(shù)。每個施氮處理區(qū)平行跳躍10點取樣，每點取2叢，共調(diào)查20叢，計算水稻卷葉率。卷葉率(%)=卷葉數(shù)/調(diào)查總?cè)~片×100。

1.3.4 水稻紋枯病調(diào)查 于2019年7月1日水稻灌漿后期調(diào)查紋枯病發(fā)病情況，計算病情指數(shù)。每處理區(qū)隨機取樣10點，每點取2叢，共調(diào)查20叢，記錄總株數(shù)、病株數(shù)和病級數(shù)。根據(jù)水稻葉鞘和葉片為害癥狀程度、參考李彪等[29]的分級標準進行分級，以株為單位，全株無病葉為0級；第4葉(頂葉為第1葉)及其以下葉鞘、葉片發(fā)病為1級；第3葉及其以下葉鞘、葉片發(fā)病為3級；第2葉及其以下葉鞘、葉片發(fā)病為5級；劍葉及其以下葉鞘、葉片發(fā)病為7級；全株發(fā)病、提早枯死為9級。

病情指數(shù)=∑(病級×發(fā)病株數(shù))/調(diào)查總株數(shù)×9×100

1.4 統(tǒng)計分析

試驗數(shù)據(jù)采用Excel 2019進行整理，以SPSS 22.0進行單因素方差分析，采用多元方差分析明確施氮量和水稻品種對病蟲害發(fā)生及產(chǎn)量的影響，并分析施氮量與水稻品種間的交互作用。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施氮量對稻飛虱種群數(shù)量的影響

由表2可知，在低氮處理下，柳沙油占202和百香優(yōu)9978的稻飛虱數(shù)量分別為3564和3069頭/20叢，是桂育11號(2182頭/20叢)的1.63和1.41倍，且均顯著高于桂育11號(P<0.05，下同)；在中氮處理下，柳沙油占202和百香優(yōu)9978的稻飛虱數(shù)量分別為3752和5177頭/20叢，是桂育11號(2709頭/20叢)的1.39和1.91倍，且均顯著高于后者；在高氮處理下，柳沙油占202和百香優(yōu)9978的稻飛虱數(shù)量分別為5677和4534頭/20叢，是桂育11號(2953頭/20叢)的1.92和1.54倍，且均顯著高于后者?？梢?，氮高效利用水稻品種桂育11號在大田表現(xiàn)出對稻飛虱種群數(shù)量具有顯著控制作用。

表2 不同施氮量水稻品種的稻飛虱蟲口密度比較

2.2 不同施氮量對稻縱卷葉螟發(fā)生為害的影響

由表3可知，在低氮處理下，桂育11號分蘗期的卷葉率為14.33 %，分別是柳沙油占202(8.29 %)和百香優(yōu)9978(13.17 %)的1.73和1.09倍，顯著高于柳沙油占202，但與百香優(yōu)9978差異不顯著(P<0.05，下同)；桂育11號孕穗抽穗期的卷葉率為10.40 %，分別是柳沙油占202(10.11 %)和百香優(yōu)9978(14.01 %)的1.03倍和74 %，與柳沙油占202差異不顯著，但顯著低于百香優(yōu)9978。在中氮處理下，桂育11號分蘗期的卷葉率為5.97 %，分別是柳沙油占202(12.00 %)和百香優(yōu)9978(14.20 %)的50 %和42 %，顯著低于后兩者；孕穗抽穗期的卷葉率為13.50 %，分別是柳沙油占202(16.62 %)和百香優(yōu)9978(23.86 %)的81 %和57 %，且顯著低于后兩者。在高氮處理下，桂育11號分蘗期的卷葉率為12.01 %，分別是柳沙油占202(15.37 %)和百香優(yōu)9978(14.00 %)的78 %和86 %，但與后兩者均無顯著差異；孕穗抽穗期的卷葉率為14.73 %，分別是柳沙油占202(16.50 %)和百香優(yōu)9978(18.81 %)的89 %和78 %，與柳沙油占202差異不顯著，但顯著低于百香優(yōu)9978(表3)?？梢姡鹩?1號在大田低氮條件下生長后期(孕穗抽穗期之后)對稻縱卷葉螟的抑制作用與常規(guī)稻柳沙油占202相近，而顯著大于雜交稻百香優(yōu)9978；在大田中、高氮條件下對稻縱卷葉螟的抑制作用明顯大于柳沙油占202和百香優(yōu)9978。

表3 不同施氮量水稻品種的稻縱卷葉螟卷葉率比較

2.3 不同施氮量對稻紋枯病發(fā)生為害的影響

由表4可知，在低氮處理下，桂育11號的紋枯病病情指數(shù)為2.75，顯著高于柳沙油占202(2.07)，但與百香優(yōu)9978(2.40)差異不顯著，而柳沙油占202的紋枯病病情指數(shù)與百香優(yōu)9978差異也不顯著；在中氮處理下，桂育11號的紋枯病病情指數(shù)為2.95，均顯著高于柳沙油占202(2.20)和百香優(yōu)9978(2.53)，而柳沙油占202的紋枯病病情指數(shù)與百香優(yōu)9978差異不顯著；在高氮處理下，桂育11號的紋枯病病情指數(shù)為2.97，顯著高于柳沙油占202(2.19)，但與百香優(yōu)9978(2.81)差異不顯著?？梢姡鹩?1號大田紋枯病的發(fā)生情況與雜交稻百香優(yōu)9978相近，而二者在大田的紋枯病發(fā)生程度均重于柳沙油占202。

表4 不同施氮量水稻品種的紋枯病病情指數(shù)比較

2.4 不同施氮量對水稻產(chǎn)量的影響

由表5可知，隨著施氮量的增加，桂育11號的稻谷產(chǎn)量呈下降趨勢；柳沙油占202和百香優(yōu)9978的稻谷產(chǎn)量在3個施氮量處理中排序為中氮>低氮>高氮，桂育11號在低氮、中氮和高氮處理的產(chǎn)量分別為6679.20、6669.75和6146.70 kg/hm2，均顯著高于柳沙油占202，但與百香優(yōu)9978差異不顯著?？梢姡鹩?1號在高、中和低氮條件下的稻谷產(chǎn)量與雜交稻百香優(yōu)9978較一致，遠高于常規(guī)稻柳沙油占202。

表5 不同施氮量的水稻產(chǎn)量比較

2.5 施氮量和水稻品種單作、互作對病蟲害發(fā)生及產(chǎn)量的影響

由表6可知，施氮量和水稻品種單作及二者間的互作極顯著影響稻飛虱和稻縱卷葉螟的發(fā)生(P<0.01，下同)；水稻品種單作極顯著影響水稻紋枯病的發(fā)生，而施氮量單作及其與水稻品種互作對水稻紋枯病發(fā)生無顯著影響；施氮量和水稻品種單作顯著影響水稻產(chǎn)量，而二者的互作對產(chǎn)量影響不顯著。可見，稻飛虱和稻縱卷葉螟發(fā)生為害及水稻產(chǎn)量與施氮量和水稻品種密切相關(guān)，紋枯病發(fā)生僅與水稻品種密切相關(guān)。

表6 施氮量和水稻品種單作或互作對病蟲害發(fā)生及產(chǎn)量的影響

3 討 論

氮素是作物生長發(fā)育所需的最重要元素之一，其含量既是衡量作物品質(zhì)的指標，也是植食性昆蟲發(fā)生最重要的限制因素[30]。氮素也是誘發(fā)稻飛虱、稻縱卷葉螟和水稻紋枯病等病蟲害發(fā)生為害的主要因子[4]，隨著施氮量的增加，病蟲對水稻的危害頻率和程度增加[6，27]。本研究發(fā)現(xiàn)，隨著施氮量的增加，常規(guī)稻桂育11號和柳沙油占202的稻飛虱、稻縱卷葉螟和水稻紋枯病發(fā)生呈上升趨勢，與黃炳超等[4]的研究結(jié)果相似；而雜交稻百香優(yōu)9978的稻飛虱和稻縱卷葉螟發(fā)生為害在中氮處理最嚴重，在低氮處理最輕，與黃炳超等[4]、陳俠樺等[6]的研究結(jié)果存在差異，可能與試驗所用水稻品種不同有關(guān)。本研究中的方差分析結(jié)果表明，施氮量顯著影響3個水稻品種稻飛虱和稻縱卷葉螟的發(fā)生為害程度和產(chǎn)量，但對水稻紋枯病的發(fā)生沒有明顯影響；而水稻品種極顯著影響稻飛虱、稻縱卷葉螟和紋枯病的發(fā)生為害程度和產(chǎn)量，施氮量與水稻品種互作顯著影響稻飛虱和稻縱卷葉螟的發(fā)生為害程度，但對紋枯病的發(fā)生為害程度和水稻產(chǎn)量影響不顯著。

本研究發(fā)現(xiàn)，桂育11號田間表現(xiàn)出對稻飛虱種群數(shù)量具有顯著控制作用；在低氮條件下的生長后期(孕穗抽穗期后)受稻縱卷葉螟的為害與柳沙油占202差異不顯著，而顯著輕于百香優(yōu)9978，但在中、高氮條件下受稻縱卷葉螟的為害輕于柳沙油占202和百香優(yōu)9978；桂育11號與百香優(yōu)9978相似，均較柳沙油占202易感水稻紋枯病。說明桂育11號對稻飛虱和稻縱卷葉螟可能具有一定的抗蟲性，但桂育11號對白背飛虱和稻縱卷葉螟的抗性有待進一步研究證實；桂育11號在高、中和低氮條件下的產(chǎn)量與百香優(yōu)9978差異不顯著，但顯著高于柳沙油占202；在高氮條件下的產(chǎn)量低于中、低氮條件，可能是由于氮肥施用量過高造成水稻生育后期稻縱卷葉螟、褐飛虱和水稻紋枯病等病蟲發(fā)生危害加重[26]，從而使產(chǎn)量損失增加[4]所致。

綜上所述，優(yōu)質(zhì)常規(guī)稻品種桂育11號與雜交稻百香優(yōu)9978同樣表現(xiàn)高產(chǎn)，但比百香優(yōu)9978更抗褐飛虱和稻縱卷葉螟，特別是在中低氮條件下更能突出氮高效利用水稻品種的抗蟲和高產(chǎn)特性。因此，與目前廣西水稻田間農(nóng)戶正常的施肥量(施氮量187.5 kg/hm2)相比，在保證不減產(chǎn)的前提下，若推廣使用氮高效利用品種桂育11號，可降低氮肥使用量20 %以上，在種植過程中氮肥的施用量以每公頃施氮75～150 kg為宜，同時注意加強對水稻紋枯病等病害的防控。

2019年早造試驗期間試驗田未發(fā)生稻瘟病、水稻白葉枯病和細條病，稻曲病發(fā)生也很輕微，因此桂育11號對上述病害的為害效應(yīng)有待進一步探究。

4 結(jié) 論

桂育11號對稻飛虱種群數(shù)量具有顯著的控制作用，對稻縱卷葉螟具有一定的抑制作用，與雜交稻百香優(yōu)9978相似均易感水稻紋枯病。生產(chǎn)上推廣氮高效利用水稻品種桂育11號可減輕稻飛虱和稻縱卷葉螟危害，但要注意加強對水稻紋枯病的防控，在考慮病蟲害發(fā)生及產(chǎn)量的前提下，建議每公頃施氮量為75～150 kg。