茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成創(chuàng)新與應(yīng)用

陳建明，張玨鋒，王強，王新，王艷麗，何圣米，鐘海英，李芳

(浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 a 植物保護(hù)與微生物研究所，b 環(huán)境資源與土壤肥料研究所，c 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

茭白是我國特有的水生蔬菜，因經(jīng)濟(jì)價值高，已成為我國農(nóng)村經(jīng)濟(jì)收入的重要來源。全國茭白種植面積約7萬hm2，主要分布在淮河以南，其中長江中下游地區(qū)種植面積最大，如浙江、安徽、湖南、上海、臺灣、江西等。茭白種植從平原推廣到高山，從灌溉區(qū)推廣到缺水區(qū)[1]。近十年來，由于經(jīng)濟(jì)效益的驅(qū)動，浙江省茭白的面積不斷擴(kuò)大，茭白種植技術(shù)頻頻向我國東北部、西部、西南省份區(qū)域輸出，在當(dāng)?shù)匦纬闪艘欢ㄒ?guī)模的種植面積，促進(jìn)了當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，增加了農(nóng)民收入。浙江省茭白面積約3萬hm2，占全國總面積的40%以上，總產(chǎn)值達(dá)40億元以上，全省11個地市均有分布，主要集中在縉云、黃巖、桐鄉(xiāng)、德清、景寧、磐安、溫嶺、嵊州、余姚等產(chǎn)區(qū)[2-3]。茭白產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)健發(fā)展，有利于推進(jìn)浙江省高效生態(tài)農(nóng)業(yè)，促進(jìn)農(nóng)業(yè)增效、農(nóng)民增收、農(nóng)村增綠，豐富蔬菜產(chǎn)品，保障“菜籃子”高效供給，符合國家鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)扶貧政策。世界茭白看中國，中國茭白看浙江，浙江已成為展示我國茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展的“重要窗口”。

隨著茭白產(chǎn)業(yè)發(fā)展，茭白品種種性退化明顯，殺菌劑用量大，化肥使用量過多，肥料利用率低，茭白秸稈利用滯后、茭白田種植尾水局部污染嚴(yán)重等，已成為當(dāng)前茭白產(chǎn)業(yè)發(fā)展中亟待解決的“卡脖子”問題。已有研究在茭白新品種選育與應(yīng)用、病蟲害綠色防控、高效施肥、作物秸稈利用、河道水體污染生態(tài)治理等單項技術(shù)方面已取得較大進(jìn)展[4-12]，但如何進(jìn)行綠色生產(chǎn)技術(shù)的集成創(chuàng)新是茭白產(chǎn)業(yè)提升的一個關(guān)鍵節(jié)點。以綠色投入品、節(jié)本增效技術(shù)、生態(tài)循環(huán)模式、綠色標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范為主攻目標(biāo)，形成可復(fù)制推廣的技術(shù)模式，是農(nóng)產(chǎn)品研究的重要方向。為了有效推廣茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，促進(jìn)茭白產(chǎn)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展，在浙江省茭白主產(chǎn)區(qū)建立“茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成應(yīng)用”示范基地并推廣到省內(nèi)主要茭白產(chǎn)區(qū)，為提升浙江省茭白產(chǎn)業(yè)綠色發(fā)展的質(zhì)量效益和競爭力、助力共同富裕示范區(qū)建設(shè)提供理論依據(jù)和技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

生石灰、誘蟲植物(香根草)、蜜源植物(硫磺菊、波斯菊、向日葵等)、昆蟲性誘劑、殺蟲燈、寄生蜂、雛鴨、中華鱉、殺菌劑、殺蟲劑、茭白專用肥、復(fù)合肥、緩釋肥、氮肥、水生植物(再力花、美人蕉、鳶尾、水蕹菜)等。

1.2 方法

試驗于2020—2021年在縉云縣新建鎮(zhèn)昊禾茭白專業(yè)合作社和黃巖區(qū)頭陀鎮(zhèn)良軍茭白專業(yè)合作社的雙季茭白生產(chǎn)基地中進(jìn)行。

1.2.1 病蟲害綠色防控技術(shù)試驗

對連續(xù)多年種植的茭白田塊，種植前7～10 d每667 m2施用生石灰50～75 kg，施用后翻耕混勻；4月上旬開始用性誘劑誘殺越冬代二化螟成蟲，4—5月茭白田埂種植誘蟲植物，分批種植蜜源植物，5月上旬開始用殺蟲燈誘殺茭白害蟲，在二化螟產(chǎn)卵高峰期，利用放蜂器分批釋放稻螟赤眼蜂寄生二化螟卵；在做好防逃設(shè)施基礎(chǔ)上，在茭白分蘗中后期每667 m2放養(yǎng)雛鴨4～5羽或中華鱉80～100只。同時，在病害發(fā)生初期選用茭白上登記的對口殺菌劑或生產(chǎn)上使用安全的高效低毒殺菌劑進(jìn)行防治。以當(dāng)?shù)剞r(nóng)戶的病蟲害防治作為對照。比較綠色防控示范區(qū)和農(nóng)戶防治區(qū)的農(nóng)藥減量、病蟲防效和經(jīng)濟(jì)效益差異。

1.2.2 高效施肥

基于測土配方施肥原理，針對茭白長期施用等養(yǎng)分復(fù)合肥、土壤中磷、鉀養(yǎng)分累積明顯，提出適宜于浙江省茭白主產(chǎn)區(qū)的專用肥配方、篩選出適宜緩釋肥產(chǎn)品，制定茭白高效施肥技術(shù)模式2套，不同生育期肥料運籌技術(shù)如表1。2020年在縉云縣新建鎮(zhèn)昊禾茭白專業(yè)合作社開展模式應(yīng)用效果研究，在施肥后不同時間取樣調(diào)查茭白田水體中氮濃度，茭白采收期調(diào)查茭白產(chǎn)量。

表1 茭白高效施肥技術(shù)模式(每667 m2用量)

1.2.3 茭白秸稈利用技術(shù)試驗

通過三種形式利用茭白秸稈：(1)利用中國水稻研究所和浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)與微生物研究所研制的有機廢棄物再生系統(tǒng)的“秸稈兩步纖維化同步制肥+物理滅害”秸稈促腐肥料化加工茭白秸混顆粒肥，并進(jìn)行秸混顆粒肥的養(yǎng)分質(zhì)量和物理表征指標(biāo)測定；(2)利用茭白秸稈堆肥發(fā)酵技術(shù)生產(chǎn)有機肥料，并作基肥使用。

1.2.4 茭白種植尾水治理技術(shù)

優(yōu)化茭白田排水系統(tǒng)，在茭白田水匯流溝渠設(shè)施生態(tài)攔截系統(tǒng)，種植水生植物；在種植區(qū)域污水匯流尾端設(shè)置濕地處理系統(tǒng)，濕地面積占茭白種植區(qū)域的1%～1.5%，濕地系統(tǒng)前段種植茭白為主，中后段種植再力花、美人蕉、鳶尾、水蕹菜等水生植物，并分層次種植；試驗期間在茭白田進(jìn)出系統(tǒng)設(shè)置采樣點，在實施前期、中期和后期，定期采集水樣。監(jiān)測化學(xué)需氧量(COD)、氨氮、總磷等主要指標(biāo)，評估水體中污染物的處理效果。

1.2.5 茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成應(yīng)用

于2020年、2021年在縉云縣新建鎮(zhèn)昊禾茭白專業(yè)合作社、臺州市黃巖區(qū)頭陀鎮(zhèn)良軍茭白專業(yè)合作社的雙季茭白產(chǎn)區(qū)推廣應(yīng)用基于“病蟲害綠色防控、肥料高效利用、茭白秸稈綜合利用及茭白田水體治理”的茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成體系，并綜合評價農(nóng)藥減量、化肥減量、秸稈利用率和水體污染物治理效果等指標(biāo)。

1.3 數(shù)據(jù)分析

利用Excel軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析并作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 茭白病蟲害綠色防控效果

表2表明，示范基地病蟲防效為90.5%～93.5%，明顯高于常規(guī)防治區(qū)。全年夏秋茭二季化學(xué)農(nóng)藥減施3次，化學(xué)農(nóng)藥用量減少46.6%；每667 m2節(jié)省藥本和工本65.3元，養(yǎng)鴨田每667 m2效益多增收450元，養(yǎng)鱉田每667 m2多增收4 580元(表3)。

表2 雙季茭白示范區(qū)和常規(guī)防治區(qū)病蟲害防效比較

表3 全年雙季茭白示范區(qū)和常規(guī)防治區(qū)每667 m2成本效益比較

2.2 茭白高效施肥模式應(yīng)用效果

應(yīng)用茭白配方肥和緩釋肥的2套茭白高效施肥模式化肥投入量比基地常規(guī)施肥減少15.7%～18.2%，田面水總氮和銨態(tài)氮濃度分別比常規(guī)施肥減少13.5%～23.5%和15.0%～38.5%，有效降低了茭白田氮素徑流損失風(fēng)險。高效施肥模式茭白產(chǎn)量比常規(guī)施肥平均增產(chǎn)4.99%～7.37%，按當(dāng)季肥料和茭白收購價計算，施用配方肥節(jié)本每667 m2增收371～578元(圖1、圖2)。

圖1 高效施肥對茭田水面氮濃度影響

圖2 高效施肥對茭白每667 m2產(chǎn)量的影響

2.3 茭白秸稈利用效果

試驗表明，生產(chǎn)的秸混顆粒肥有機質(zhì)含量為(595.00～619.80)g·kg-1、總氮(26.80～30.80)g·kg-1、全磷(13.50～13.90)g·kg-1、全鉀(46.30～47.80)g·kg-1、pH(7.48～7.86)，總養(yǎng)分符合農(nóng)業(yè)部有機肥料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(NY 525—2012有機肥料)，秸混顆粒肥的物理表征指標(biāo)參數(shù)如下：粒徑(5.29～6.97)mm、粒度(82.27～99.75)%、抗壓強度(13.19～16.57)N·mm-2、保水率(61.7～64.84)%、膨脹率(20.31～32.99)%，符合顆粒肥生產(chǎn)、儲運和施用的一般要求。茭白秸稈經(jīng)高溫加工物理滅菌處理20 min后，微生物存活率≤100%。通過秸稈發(fā)酵返田，離田茭白秸稈利用率100%，茭白秸稈總體利用率90%以上。施用茭白秸稈堆肥對雙季茭白的夏茭和秋茭產(chǎn)量的影響不同，與復(fù)合肥(N-P2O5-K2O質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15-15-15)比較，夏茭有所減產(chǎn)，秋茭有所增產(chǎn)，在秋茭上應(yīng)用化肥減量效果明顯(表4)。

表4 茭白秸稈堆肥對雙季茭白產(chǎn)量的影響

2.4 茭白種植尾水處理效果

經(jīng)過一個半月處理后，茭白田終端出水污染物COD、氨氮、總磷分別降低60.89%、81.91%、86.78%，出水水質(zhì)達(dá)到國家污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)(表5)。以面積比100∶1配置茭白田與濕地系統(tǒng)(茭白-再力花-美人蕉-鳶尾-水蕹菜)，即能達(dá)到顯著減輕茭白種植區(qū)水質(zhì)污染狀況，實現(xiàn)了功能和景觀的一體化，形成靚麗的鄉(xiāng)村景觀，為美麗鄉(xiāng)村建設(shè)提供基礎(chǔ)，社會和生態(tài)效益顯著。

表5 縉云茭白種植基地終端濕地和應(yīng)急裝置水質(zhì)處理結(jié)果

2.5 茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成應(yīng)用

2.5.1 示范基地

2020年在浙江省縉云縣新建鎮(zhèn)溪南村昊禾茭白專業(yè)合作社的茭白生產(chǎn)基地，建立了基于“病蟲綠色防控、肥料高效利用、秸稈肥料化利用、水體生態(tài)治理”的茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成應(yīng)用示范基地(圖3)，現(xiàn)已成為麗水山區(qū)茭白綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成示范模式、茭白產(chǎn)業(yè)發(fā)展新技術(shù)研發(fā)基地和成果示范推廣平臺。

圖3 茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成應(yīng)用基地濕地系統(tǒng)、肥藥雙減和秸稈利用(縉云)

2021年在臺州市黃巖區(qū)頭陀鎮(zhèn)下岙村良軍茭白專業(yè)合作社的茭白生產(chǎn)基地，建立了基于“優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)品種、農(nóng)藥減量、化肥減量、秸稈綜合利用、水體生態(tài)治理”的茭白產(chǎn)業(yè)綠色健康發(fā)展技術(shù)集成應(yīng)用示范基地(圖4)。

圖4 茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)集成應(yīng)用基地生態(tài)溝、肥藥雙減和秸稈利用(黃巖)

2.5.2 集成創(chuàng)新技術(shù)

農(nóng)藥減量技術(shù)：推廣適合當(dāng)?shù)胤N植的優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)抗性好的茭白新品種，如龍茭2號、浙茭3號、浙茭8號、大洋茭、金茭1號；推廣生石灰改良酸性土壤技術(shù)、茭白免疫調(diào)控與物理防控技術(shù)、天敵昆蟲保護(hù)利用技術(shù)、生態(tài)種養(yǎng)模式、綠色殺菌劑精準(zhǔn)施藥等茭白病蟲害綠色防控技術(shù)。

化肥減量技術(shù)：結(jié)合茭白植株需肥規(guī)律和測土配方施肥技術(shù)，按照“減氮、控磷、穩(wěn)鉀”原則，優(yōu)化養(yǎng)分投入比例，推廣應(yīng)用茭白配方肥(N-P2O5-K2O，20-10-18、23-13-18)、緩釋肥等新型肥料品種。

秸稈利用技術(shù)：推廣有機廢棄物再生系統(tǒng)加工茭白秸混顆粒肥技術(shù)，推廣茭白秸稈發(fā)酵堆肥還田技術(shù)和秸稈直接覆蓋果園林地技術(shù)。

水體生態(tài)治理技術(shù)：優(yōu)化茭白田排水系統(tǒng)，構(gòu)建生態(tài)溝攔截系統(tǒng)，設(shè)置1.0%～1.5%面積的濕地處理系統(tǒng)(茭白-再力花-美人蕉-鳶尾-水翁菜)，有條件的地方配置污水一體化自動處理應(yīng)急裝置。

2.5.3 應(yīng)用效果

示范推廣“茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展集成技術(shù)”后：病蟲害總體防效為90%以上，化學(xué)農(nóng)藥減少2～3次，用量減少40%～50%；茭白產(chǎn)品經(jīng)檢測符合國家綠色農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。每667 m2增收節(jié)支1 000多元，茭鴨共育茭白田效益增收450元以上，茭鱉共育茭白田增收4 500元以上。

化肥投入量比當(dāng)?shù)胤N植戶減少15%以上，田面水氮素濃度降低13.5%以上，茭白平均增產(chǎn)5%以上，按當(dāng)季肥料和茭白收購價計算，每667 m2施用配方肥節(jié)本增收371～578元。

生產(chǎn)秸混顆粒肥的有機質(zhì)、總養(yǎng)分符合農(nóng)業(yè)部有機肥料質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；每小時可處理20 t茭白秸稈，能生產(chǎn)出茭白秸混顆粒肥10 t，增收3 150元。離田茭白秸稈利用率100%，茭白秸稈總體利用率90%以上。

茭白田終端出水主要污染物顯著下降，出水水質(zhì)達(dá)到國家污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)。以面積比100∶1配置茭白田與667～1 001 m2濕地系統(tǒng)(茭白-再力花-美人蕉-鳶尾-水翁菜)，即能達(dá)到顯著減輕茭白種植區(qū)水質(zhì)污染狀況。

3 小結(jié)與討論

通過一系列試驗示范，集成創(chuàng)新了茭白產(chǎn)業(yè)綠色可持續(xù)發(fā)展技術(shù)，并在麗水市縉云縣新建鎮(zhèn)和臺州市黃巖區(qū)頭陀鎮(zhèn)茭白產(chǎn)區(qū)建立2個示范基地，基地內(nèi)病蟲害總體防效達(dá)到90%以上，農(nóng)藥減施2～3次，農(nóng)藥減量45%以上，化肥減量15%以上，茭白質(zhì)量符合國家綠色農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。茭白秸稈綜合利用率90%以上，茭白田水體主要有害物減少60.89～86.78%，出水水質(zhì)達(dá)到國家污水綜合排放一級標(biāo)準(zhǔn)，平均每667 m2增收節(jié)支1 000元以上，同時取得顯著的社會和生態(tài)效益。

目前，該技術(shù)已在縉云、黃巖等茭白主產(chǎn)區(qū)示范推廣，農(nóng)藥化肥減量顯著，經(jīng)濟(jì)效益明顯增加，茭白種植區(qū)尾水水質(zhì)顯著改善，為茭白產(chǎn)區(qū)水體水質(zhì)生態(tài)治理提供可復(fù)制模式，也為茭白產(chǎn)業(yè)綠色高質(zhì)量發(fā)展提供樣板，推廣應(yīng)用前景廣闊。