減肥控制病蟲害技術(shù)在浙江省不同稻區(qū)的實踐

鄭許松，鐘列權(quán)，王會福，陳方景，成麗萍，徐啟強，李 陽，鐘旭華，呂仲賢，*

(1.浙江省農(nóng)業(yè)科學院 植物保護與微生物研究所，浙江 杭州 310021； 2.臺州市植物保護檢疫站，浙江 臺州 318000； 3.臺州市農(nóng)業(yè)科學研究院 生態(tài)環(huán)境研究所，浙江 臺州 317000； 4.景寧縣植保站，浙江 景寧 323500； 5.余姚市梨洲街道，浙江 余姚 315402； 6.龍泉市土肥植保站，浙江 龍泉 323700； 7.麗水市土肥植保站，浙江 麗水 323300； 8.廣東省農(nóng)業(yè)科學院 水稻研究所，廣東 廣州 510640)

我國水稻生產(chǎn)中化肥施用過量、肥料利用率低、環(huán)境污染嚴重等問題日益突出。我國水稻種植面積占全世界總面積的20%，但我國水稻氮肥用量占全球水稻氮肥總用量的37%[1]。稻田平均施氮量180 kg·hm-2，比世界平均水平高75%[2]。同時，水稻生產(chǎn)中還存在著肥料比例、施肥時期不合理的問題，導致氮肥嚴重損失，利用率相對偏低[3]。據(jù)統(tǒng)計，我國稻田的氮肥吸收利用率為30%～35%，不到日本的一半[2]。我國水稻種植面積中50%以上是雜交水稻，為了達到高產(chǎn)所需要的穗數(shù)，生產(chǎn)中多采用增大氮肥施用量的方法來促進分蘗，然而水稻前期對氮素的吸收利用效果較差，氨揮發(fā)也比較嚴重。而且雜交稻對氮肥反應的敏感性較低，往往要使用比常規(guī)品種更大量的氮肥才能取得成效。隨著高產(chǎn)雜交水稻品種的推廣，我國稻田施氮量不斷加大[4]。

高氮能改善水稻害蟲的營養(yǎng)條件，對水稻害蟲的存活、生存、發(fā)育和繁殖等均有促進作用，因而會提高其種群數(shù)量和危害水平[5-7]。我國水稻由于長期施肥量過大，常導致病蟲害猖獗，不得不大量施用農(nóng)藥，嚴重威脅稻米食用安全和稻田生態(tài)安全[8]。近年來，研究人員在華南稻區(qū)的雙季稻上實施“三控”(控肥、控苗、控病蟲)施肥技術(shù)，減氮、控制病蟲害的效果比較明顯[9-11]。長三角地區(qū)是我國稻田用氮量水平最高的地區(qū)，部分地區(qū)甚至超過300 kg·hm-2[12]。為了探明減氮技術(shù)在長三角地區(qū)對有效控制水稻病蟲害發(fā)生和水稻產(chǎn)量的影響，特在浙江省內(nèi)選擇位于不同地型(平原、丘陵、山區(qū)盆地、山區(qū)梯田)的稻田進行水稻減肥試驗，以期探明在不同地域、不同肥力水平下的水稻減肥策略，在穩(wěn)產(chǎn)的前提下提高化肥的利用率，并有效控制水稻害蟲為害。

1 材料與方法

1.1 試驗地點

選擇余姚市梨洲街道(平原)、臨海市汛橋鎮(zhèn)(丘陵)、龍泉縣小梅鎮(zhèn)(山區(qū)盆地)和景寧澄照鄉(xiāng)(山區(qū)梯田)進行單季稻減肥試驗。試驗田塊肥力中等，均勻一致，排灌方便，種植水平與當?shù)氐钠骄a(chǎn)水平相當。

1.2 試驗材料

余姚、臨海、龍泉和景寧試驗點的單季稻品種分別為浙粳88、甬優(yōu)18、甬優(yōu)1540和中浙優(yōu)2838。

所用肥料包括：碳銨(N 17.1%)，簡記為AB，湖南衡陽縣氮肥廠；過磷酸鈣(P2O512%)，簡記為CS，廣西西江化工有限責任公司；尿素(N 46%)，簡記為Ur，湖南宜化化工有限責任公司；氯化鉀(K2O 60%)，加拿大紅色氯化鉀，簡記為PC，中化化肥有限公司經(jīng)銷；復合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)，簡記為CF，山東金正大生態(tài)工程股份有限公司；配方肥(N 13%，P2O55%，K2O 7%)，水稻專用配方肥，簡記為SF，中鹽安徽紅四方肥業(yè)股份有限公司。

1.3 試驗方法

1.3.1 試驗設(shè)計

施肥技術(shù)參考鐘旭華等[12]，概述如下。首先，根據(jù)當?shù)赝寥婪柿?、品種特性確定水稻目標產(chǎn)量。余姚、臨海、龍泉和景寧的目標產(chǎn)量分別定為9.75、9.75、9.75、6.75 t·hm-2。然后，按照目標產(chǎn)量估計施氮總量。對照區(qū)(CK)按當?shù)亓晳T施肥，與之相比，減肥區(qū)(T)氮肥后移，降低基蘗肥比重，增加穗粒肥比重，減施磷肥，增施鉀肥。其中，景寧試驗點又設(shè)2個子處理：T1，常規(guī)苗數(shù)減肥處理；T2，增苗減肥處理，苗數(shù)在常規(guī)基礎(chǔ)上增加20%。T1和T2處理均以常規(guī)苗數(shù)習慣施肥為對照。

各地試驗田減肥區(qū)和對照區(qū)面積均為3 334 m2，減肥區(qū)和對照區(qū)在同一田塊中，減肥區(qū)按試驗設(shè)計施肥，對照區(qū)按習慣施肥。供試水稻均按其栽培要求播種、移栽，減肥區(qū)和對照區(qū)管理一致。各試驗點減肥和對照處理的施肥時間、施肥量和施肥結(jié)構(gòu)具體見表1～4。

表1 余姚試驗點不同處理的肥料運籌Table 1 Fertilizers application of different treatments in Yuyaokg·hm-2

如表5所示，經(jīng)測算，4個試驗點對照區(qū)的平均施氮量(折N，下同)在139.05～288.00 kg·hm-2，減肥區(qū)的施氮量在137.40～209.70 kg·hm-2，較對照區(qū)減施1.19%～28.93%，平均減施19.31%；對照區(qū)平均施磷量(折P2O5，下同)在56.25～101.25 kg·hm-2，減肥區(qū)平均施磷量在40.50～63.00 kg·hm-2，較對照區(qū)減施25.11%～37.78%，平均減施31.80%；對照區(qū)平均施鉀量(折K2O，下同)56.25～105.00 kg·hm-2，減肥區(qū)平均施鉀量108.00～180.00 kg·hm-2，較對照區(qū)增施42.76%～220.00%，平均增施106.08%。

表2 臨海試驗點不同處理的肥料運籌Table 2 Fertilizers application of different treatments in Linhaikg·hm-2

表3 龍泉試驗點不同處理的肥料運籌Table 3 Fertilizers application of different treatments in Longquankg·hm-2

表4 景寧試驗點不同處理的肥料運籌Table 4 Fertilizers application of different treatments in Jingningkg·hm-2

表5 不同處理的施肥結(jié)構(gòu)比較Table 5 Comparison of fertilization structure of different treatments

試驗點當?shù)剞r(nóng)民習慣將絕大多數(shù)氮肥施在水稻生長前期，而后期的穗粒肥施用很少甚至不施。4個試驗點的氮肥運籌中穗料肥所占比例僅為0～26.14%，平均占比10.98%，而減肥區(qū)的這一比例在29.61%～32.88%，平均占比30.55%。另外，當?shù)剞r(nóng)民施肥習慣中氮、磷、鉀肥比例也不合理，鉀肥比例偏低，對照區(qū)中施鉀量僅為施氮量的25%～40%，而減肥區(qū)的這一比例為79%～86%。

1.3.2 田間管理

在減肥區(qū)和對照區(qū)之間筑田基，田基用塑料薄膜包裹，以防止串水串肥。各處理單獨排灌。

減肥區(qū)水稻移栽后到分蘗期保持淺水層，當全田苗數(shù)達到目標有效穗數(shù)80%左右時開始露曬田，倒二葉抽出期(移栽后40 d左右)停止曬田，此后保持淺水層至抽穗，抽穗后田間保持干干濕濕，收割前7 d左右斷水。對照區(qū)按常年的灌溉方法進行管理，與減肥區(qū)比，對照區(qū)中期曬田重，后期斷水早。

減肥區(qū)和對照區(qū)的施藥操作一致。

1.3.3 調(diào)查方法

于水稻病蟲害的發(fā)生盛期，調(diào)查田間稻縱卷葉螟卷葉率、稻飛虱種群密度、紋枯病和稻曲病的病株率。水稻成熟時考種，實割測產(chǎn)。對于稻飛虱和稻縱卷葉螟，均采用5點取樣法，點內(nèi)按雙行平行跳躍法進行，每次調(diào)查100叢。稻飛虱采用盤拍法進行調(diào)查；稻縱卷葉螟通過調(diào)查卷葉數(shù)計算卷葉率；紋枯病和稻曲病病株率調(diào)查均按每小區(qū)5點取樣，每點調(diào)查20叢?？挤N時每塊田取5個樣點，每個點調(diào)查10叢有效穗數(shù)，每個點按平均有效穗數(shù)取樣2叢考種。小區(qū)收割測產(chǎn)，獲取各小區(qū)產(chǎn)量，并折成單位面積產(chǎn)量。

1.4 數(shù)據(jù)分析

對同一試驗點內(nèi)減肥區(qū)和對照區(qū)的稻飛虱種群密度、稻縱卷葉螟卷葉率、紋枯病和稻曲病病株率進行t檢驗。所有數(shù)據(jù)整理與分析工作均在SPSS 17.0軟件中進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 對單季稻病蟲害發(fā)生的影響

如表6所示，各試驗點減肥區(qū)稻飛虱的種群密度均較對照區(qū)顯著(P<0.05)降低，降幅在53.19%～86.82%，平均降幅64.79%。其中稻飛虱發(fā)生較重的龍泉試驗點，對照區(qū)連續(xù)打藥4次，但稻飛虱密度仍然達到25.8頭·叢-1，減肥區(qū)在沒有使用過殺蟲劑的情況下稻飛虱密度僅為3.4頭·叢-1。在臨海、龍泉、景寧試驗點，減肥區(qū)(景寧試驗點僅指T2處理)的稻縱卷葉螟卷葉率顯著(P<0.05)低于對照區(qū)，所有處理區(qū)的稻縱卷葉螟卷葉率比對照區(qū)平均降低30.57%。此外，各試驗點減肥區(qū)的紋枯病發(fā)病率也較對照區(qū)顯著(P<0.05)降低，降幅在48.25%～93.55%，平均降幅64.82%。其中龍泉點對照區(qū)紋枯病發(fā)病率達48.9%，而減肥區(qū)僅為11.6%。所有處理區(qū)的稻曲病株發(fā)病率比對照區(qū)平均降低14.76%，其中余姚試驗點減肥區(qū)的稻曲病發(fā)病率顯著(P<0.05)高于對照區(qū)，而減肥處理在其他試驗點對稻曲病發(fā)病率則無顯著影響。

表6 不同處理下單季稻主要病蟲害的發(fā)生情況Table 6 Occurrence of main diseases and insect pests in single cropping rice under different treatments

2.2 對單季稻農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響

如表7所示，除景寧試驗點外，其他試驗點減肥處理的增產(chǎn)效果明顯，增產(chǎn)幅度在2.48%～9.85%。在景寧的山區(qū)梯田，T1處理較CK減產(chǎn)3.78%，而在增苗的情況下，T2處理較CK增產(chǎn)16.67%。在水稻經(jīng)濟性狀方面，各試驗點減肥處理(景寧試驗點僅指T1處理)的有效穗比對照減少，但是在每穗實粒數(shù)或結(jié)實率上卻高于對照。其中，以余姚點最為典型，減肥處理的有效穗數(shù)比對照減少8.26%，但是每穗總粒數(shù)和每穗實粒數(shù)分別比對照增加21.80%和25.02%。

表7 不同處理對水稻農(nóng)藝性狀和產(chǎn)量的影響Table 7 Effects of different treatments on agronomic characters and yield of rice

如圖1所示，余姚、臨海和龍泉減肥區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力比對照分別提高50.26%、28.93%、44.29%。景寧的山區(qū)梯田在不增苗情況下，減肥區(qū)的氮肥偏生產(chǎn)力比對照降低2.62%，而在增苗情況下則提高18.05%。

圖1 不同處理對單季稻氮肥偏生產(chǎn)力的影響Fig.1 Effect of different treatments on nitrogen partial productivity of single cropping rice

另外，試驗中也觀察到，在水稻成熟期，減肥處理的水稻均為青枝蠟稈，而對照有早衰現(xiàn)象。

3 討論

氮含量是反映寄主植物質(zhì)量的重要指標，也是植食性害蟲最重要的限制因子[13]。氮對水稻害蟲的存活、發(fā)育、繁殖和種群數(shù)量等有促進作用[5-6，14]。氮肥通過寄主選擇和生態(tài)適應過程間接地作用于植食性昆蟲的種群，這些作用可能通過改變寄主植物的形態(tài)學和生物化學特性改善昆蟲的營養(yǎng)條件[15]，降低寄主植物對害蟲的抗性[16-17]，同時還可以通過寄主植物-昆蟲-天敵之間的營養(yǎng)關(guān)系間接地影響植食性昆蟲的種群[18]。氮肥的過量施用被認為是誘導水稻害蟲種群增加的主要原因之一，會提高稻縱卷葉螟[19-20]和飛虱、葉蟬等[5]水稻害蟲的田間發(fā)生率和為害水平。De Kraker等[6]發(fā)現(xiàn)，低氮區(qū)的稻縱卷葉螟密度顯著低于高氮區(qū)。在水稻的不同生育期，前期過多施氮對田間褐飛虱種群的促進作用最大[21]。本試驗減少了單季稻總施氮量和生長前期的施氮量，將約30%的氮肥安排在水稻生長中后期的穗粒肥，而在浙江省常規(guī)的單季稻種植上，生長前期所施氮肥常常會占氮肥總量的80%～90%。試驗結(jié)果表明，在平原、山區(qū)、丘陵等不同稻區(qū)應用減肥技術(shù)，單季稻上的主要病蟲——稻飛虱、稻縱卷葉螟和紋枯病的發(fā)生和為害均明顯降低，表明該技術(shù)對控制、減輕水稻病蟲害有較好的效果。同時，本試驗的減肥處理較當?shù)爻Ｒ?guī)施肥增施了鉀肥，這對于減輕水稻病蟲害來說也可能發(fā)揮了作用。有研究表明，增施鉀肥有利于增強植株活力，提高抗病蟲害能力，減輕水稻紋枯病、稻縱卷葉螟等水稻病蟲的發(fā)生為害[22]。

因單季稻種子價格普遍較貴，生產(chǎn)上一般采用稀植的方法來節(jié)省種子成本，并在水稻生長前期重施基肥和分蘗肥來促進水稻分蘗，以達到高產(chǎn)所需要的穗數(shù)。但是水稻前期根系小，對氮素的絕對需求量較小，施用過多的基肥和分蘗肥導致氮素在土壤和灌溉水中損失大、利用率低[3]。在余姚、臨海和龍泉3地，將氮肥后移增加穗粒肥，在總施氮量減少的情況下，水稻增產(chǎn)。這與以往學者們在雙季稻上開展的試驗結(jié)果一致[9，10，23-24]。但在景寧的山區(qū)梯田，水土溫度皆較低，導致肥效欠佳，氮肥后移使得分蘗減少，反而導致減產(chǎn)。在同等施肥量的情況下，只有增加基本苗數(shù)才能增加水稻產(chǎn)量。同時，當?shù)剞r(nóng)民的習慣施肥量較低，減肥的空間很小，因此常規(guī)情況下減肥技術(shù)在山區(qū)梯田并不適用，而在增加基本苗的情況下可以應用。

我國水稻氮肥肥效下降的主要原因之一是偏施氮肥[25]，平衡施用氮、磷、鉀肥和其他必需的營養(yǎng)元素能提高水稻氮肥利用率[26]。據(jù)報道，太湖地區(qū)稻麥農(nóng)田周年施氮肥(折N)在550～650 kg·hm-2，磷素普遍呈盈余狀態(tài)，氮肥利用率不足40%，磷肥的當季利用率更是只有5%～15%[27-29]。這樣勢必導致農(nóng)田周邊水域水體環(huán)境污染風險加劇。本試驗中，減肥技術(shù)可以在浙江單季稻上減施約20%的氮肥、約30%的磷肥，同時顯著提高氮肥利用率，說明浙江省現(xiàn)有的水稻施肥模式有很大的改善空間，大幅度減少氮肥和磷肥仍可滿足水稻生長需求。這與前人研究結(jié)果相符[30]，對降低農(nóng)業(yè)面源污染具有積極意義。本試驗的結(jié)果還表明，在浙江不同稻區(qū)的單季稻上減少氮、磷肥，協(xié)調(diào)氮磷鉀結(jié)構(gòu)，對減輕病蟲害發(fā)生為害、優(yōu)化群體結(jié)構(gòu)的效果明顯，尤其是生長后期植株活力明顯增強，收割時青桿黃熟，對照區(qū)的水稻則呈現(xiàn)早衰現(xiàn)象，水稻的群體質(zhì)量明顯比對照提高。

水稻綠色生產(chǎn)有利于保證稻米安全和生態(tài)環(huán)境安全。減少化肥施用量是水稻綠色發(fā)展的重要內(nèi)容，在耕地面積不斷減少和稻米剛性需求的形勢下，如何在減少化肥施用量的前提下不降低水稻產(chǎn)量十分重要。本試驗表明，減肥控害技術(shù)較傳統(tǒng)的施肥習慣在大幅降低氮、磷肥施用量的同時，還能實現(xiàn)一定程度的增產(chǎn)，對主要的水稻病蟲害也有較好的控制和減輕作用。而且，控肥減害技術(shù)在浙江省的各類型稻區(qū)都較適應，可與其他生態(tài)控制技術(shù)協(xié)調(diào)應用，減少稻田農(nóng)藥和化肥使用，提升稻米食用安全性，值得在全省范圍內(nèi)推廣。