施肥方式對水稻病蟲害發(fā)生的影響研究進(jìn)展

滕 青，劉 維，許啟東，吳慧帆，王運(yùn)淇，陳 坤

（廣東石油化工學(xué)院環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院/廣東省石油化工污染過程與控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/廣東高校石油化工污染控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東茂名 525000）

水稻是重要的糧食作物，我國為世界第二大水稻種植國，2021 年我國稻谷播種面積達(dá)3.0×107hm2，僅次于玉米，稻谷總產(chǎn)量為2.13×1011kg，占中國糧食生產(chǎn)總量的31.17%[1]。

在水稻種植過程中，合理施用化肥可以提高肥料利用率，增加水稻產(chǎn)量[2]。目前，農(nóng)戶為控制水稻病蟲害和提升水稻產(chǎn)量，往往會(huì)大量施用農(nóng)藥和化肥。2021 年，我國農(nóng)用化肥施用量為5.19×1010kg，其中氮肥利用率為30%～35%，而磷肥利用率僅為10%～20%[3]。Teng 等以上海市青浦區(qū)金澤鎮(zhèn)為例，通過對鎮(zhèn)內(nèi)21 個(gè)典型農(nóng)戶的走訪，持續(xù)5 年對常規(guī)水稻生產(chǎn)過程進(jìn)行問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該研究區(qū)域常規(guī)稻作N、P2O5、K2O 年度平均使用量分別為336.6、76.9、46.7 kg·hm-2，N、P2O5、K2O 投入比例為100∶23∶14，存在氮肥過度投入而磷肥和鉀肥投入比例較低的問題，氮肥投入量遠(yuǎn)高于該地區(qū)推薦施用基準(zhǔn)210 kg·hm-2[4]。這就意味著施入土壤的N、P 絕大部分將通過不同途徑流失到環(huán)境中，進(jìn)而引起一系列的環(huán)境問題。長期不合理地大量使用化肥，會(huì)造成嚴(yán)重的農(nóng)業(yè)面源污染，使土壤質(zhì)量下降[5-6]。在水稻生長周期中，病蟲害的發(fā)生與肥料的不合理施用也有較大關(guān)系[7]。合理選擇和搭配施用肥料，能提高肥料利用率，避免過量施肥，有效減緩水稻病蟲的危害，促進(jìn)水稻產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，從而減少農(nóng)業(yè)面源污染，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

1 氮肥過量施用對水稻病蟲害發(fā)生的影響

1.1 氮素積累會(huì)導(dǎo)致作物病蟲害加劇

研究表明，不合理的施肥與水稻病蟲害的發(fā)生有較大關(guān)系，過量施用氮肥會(huì)使水稻徒長、貪青，影響田間透光性和通風(fēng)性，加劇水稻病蟲害的發(fā)生[8]。

張舒等研究化肥和農(nóng)藥減量施用對水稻病蟲害發(fā)生及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明減少肥料施用可以顯著影響水稻紋枯病、稻飛虱、稻縱卷葉螟發(fā)生程度，當(dāng)肥料用量減少10%～30%時(shí)，紋枯病的病情指數(shù)下降10%[9]。常越亞等研究不同施肥方式對水稻抗病蟲害能力的影響，結(jié)果表明：在水稻生長后期，化肥處理的水稻稻飛虱、稻縱卷葉螟和紋枯病的發(fā)生率顯著高于對照和有機(jī)肥處理。其中，在稻苗生長后期，化肥處理的稻縱卷葉螟發(fā)生率分別是空白、綠肥、餅肥的80倍、40倍、26倍[10]。筆者連續(xù)兩年研究不同施肥方式對水稻病蟲害發(fā)生的影響，在不施農(nóng)藥的條件下，發(fā)現(xiàn)化肥處理的稻苗高、分蘗多，但病蟲害發(fā)生率均遠(yuǎn)高于有機(jī)肥和空白處理。2014 年，化肥處理的稻飛虱數(shù)量顯著高于其他處理，導(dǎo)致水稻在生長后期大面積枯死；化肥處理的水稻卷葉螟、二化螟和紋枯病等發(fā)生率都顯著高于有機(jī)肥處理和空白處理。特別是在2013 年，盡管水稻病蟲害總體發(fā)生率很低，但差異仍然顯著；化肥處理的二化螟發(fā)生率是有機(jī)肥處理和空白處理的10倍，且稻飛虱數(shù)量是有機(jī)肥處理和空白處理的1.5～3倍[11]。

1.2 氮素積累對水稻病蟲害的誘發(fā)機(jī)理

過量施用氮肥會(huì)導(dǎo)致水稻植株中氮素增加，水稻病蟲害發(fā)生率與氮肥使用量呈線性正相關(guān)[12]。植株中硝態(tài)氮含量是水稻病蟲害暴發(fā)的重要影響因素，當(dāng)大量施用氮肥時(shí)，水稻植株吸收的硝態(tài)氮會(huì)大量增加，一部分存儲在植株液泡中，大部分會(huì)跨膜運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)參與代謝形成可溶性蛋白[13]；短時(shí)間內(nèi)會(huì)在水稻植株中積累大量的游離態(tài)氮和蛋白質(zhì)，一方面造成水稻葉色濃綠，會(huì)促進(jìn)植株體內(nèi)氨基酸含量并分泌汁液，吸引以吸食水稻植株汁液為生的稻飛虱和刺葉蟬，造成水稻蟲害暴發(fā)[14]；另一方面，水稻植株氮量過度累積會(huì)造成水稻徒長和貪青，使田間蔭蔽度大，通風(fēng)和透光性下降，同時(shí)會(huì)改變水稻細(xì)胞壁形體，利于水稻病菌侵入和發(fā)展[15-16]。

2 增施磷鉀肥可減輕水稻病蟲害發(fā)生

氮肥施用能快速促進(jìn)水稻生長，提高水稻產(chǎn)量，在實(shí)際種植過程中，農(nóng)戶重視氮素投入，而忽視磷、鉀和其他元素肥料施用，往往會(huì)造成土壤中磷、鉀及微量元素不夠[17]。磷肥施用能有效促進(jìn)水稻植株吸收養(yǎng)分并參與轉(zhuǎn)運(yùn)，增強(qiáng)水稻生理性狀，可有效減輕病菌侵入感染[18]。鉀肥施用能促進(jìn)水稻光合作用，提升水稻植株活力，增加細(xì)胞壁的厚度，進(jìn)一步提高水稻抵抗病蟲害的能力[19]。

鄭許松等通過連續(xù)3 年的水稻控肥試驗(yàn)研究其對水稻病蟲害發(fā)生的影響，與常規(guī)施肥相比，控肥處理每667 m2減少復(fù)合肥（N 15%，P2O515%，K2O 15%）10 kg，增加氯化鉀（K2O 60%）10 kg。結(jié)果表明，減少復(fù)合肥施用、增加鉀肥用量能降低水稻病蟲害發(fā)生，水稻稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病和稻曲病發(fā)生率分別降低26.1%～64.5%、16.0%～66.7%、9.1%～46.1% 和7.5%～93.5%，水稻產(chǎn)量增加5.3%～12.6%[20]。王國榮等研究調(diào)節(jié)施肥對水稻病蟲害發(fā)生的影響，通過增施磷鉀肥，并將氮肥后移可顯著降低水稻稻縱卷葉螟、稻飛虱、稻曲病和紋枯病的發(fā)生[21]。徐啟強(qiáng)等通過減少氮肥施用，增加鉀肥施用可顯著減輕水稻稻縱卷葉螟、稻飛虱和紋枯病的發(fā)生，實(shí)現(xiàn)少施殺蟲劑3次，且水稻產(chǎn)量增加2.5%[22]。

3 配方施肥對水稻病蟲害發(fā)生的影響

肥料施用不均衡不利于水稻植株吸收養(yǎng)分，導(dǎo)致水稻生長過程中營養(yǎng)元素失調(diào)，引起水稻徒長，病蟲害更易發(fā)生，造成水稻產(chǎn)量下降[23-24]。配方施肥是根據(jù)土壤理化性狀、作物生長規(guī)律和需肥效應(yīng)，將各種所需元素肥料按一定比例施用的一種科學(xué)施肥方法。水稻測土配方施肥控減氮肥用量，可有效減輕或推遲紋枯病、稻縱卷葉螟、稻飛虱的發(fā)生，減小危害，增加水稻產(chǎn)量[25-27]。

研究發(fā)現(xiàn)適量增施鉀肥(K2O)，當(dāng)鉀肥施用量為223～239 kg·hm-2，且氮、磷、鉀肥施用比例為1∶0.35∶0.9 時(shí)，可以增加水稻抗性[28]。盧一科等研究配方施肥對水稻病蟲害的影響表明，當(dāng)配方施肥和常規(guī)施肥的氮、磷、鉀肥配比分別為12∶5∶8 和14∶4.5∶5.5 時(shí)，配方施肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)的水稻紋枯病平均發(fā)病率分別為44.8%和90%，配方施肥區(qū)的水稻稻飛虱田間平均蟲口密度1 835 頭/百叢，顯著低于常規(guī)施肥區(qū)的4 285頭/百叢[29]。李鴻昌研究不同施肥方式對水稻病蟲害的影響表明，當(dāng)?shù)租浥浔仁?∶0.3∶0.7 時(shí)，水稻病蟲害發(fā)生率最低，產(chǎn)量最高[30]。張俊喜等發(fā)現(xiàn)增加有機(jī)肥用量，磷肥作基肥，氮肥分2～3 次施用，鉀肥作基肥和追肥施用，在氮、磷、鉀配合施用下可以提高水稻抗病蟲害的能力[31]。

4 微量元素對水稻病蟲害發(fā)生的影響

水稻生長過程中，當(dāng)土壤中微量元素如硅、鋅、鎂、鐵等無法滿足水稻需求時(shí)，容易造成秧苗生長緩慢，稻米產(chǎn)量和品質(zhì)明顯下降[32]。微肥施用能夠平衡微量元素與氮、磷、鉀之間的關(guān)系，提高水稻對養(yǎng)分的吸收效率，改善水稻生理狀態(tài)，增加水稻產(chǎn)量，避免因單一化肥過量施用造成的土壤肥力下降，土壤質(zhì)量變差[33]。施用微肥可以提高水稻活力，增加植株物質(zhì)積累量，促進(jìn)根系生長，防止水稻早衰，增加植株抗逆抗病能力[34]。

張佑宏等研究硅肥和鋅肥作基肥對水稻稻瘟病發(fā)生的影響，發(fā)現(xiàn)施用微肥能有效減輕水稻稻穗瘟和稻葉瘟的發(fā)生。在硅肥和鋅肥作基肥施用下，水稻稻穗瘟和稻葉瘟的防控效果分別達(dá)到75.65%和84.98%[35]。張舒等研究硅肥施用量對水稻紋枯病發(fā)生的影響，發(fā)現(xiàn)施用硅肥能顯著降低水稻紋枯病的發(fā)生率，與對照相比，當(dāng)硅肥施用量為240 kg·hm-2時(shí)，水稻紋枯病發(fā)生率減少11.8%[36]。

5 施用有機(jī)肥增強(qiáng)水稻抗病蟲害能力

施用有機(jī)肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機(jī)質(zhì)含量，促進(jìn)肥料吸收，進(jìn)一步提高肥料利用率[37]。有機(jī)肥施用能提升水稻的光合作用能力，延長水稻功能期，增強(qiáng)水稻抗倒伏性能，且能有效減少水稻二化螟、稻飛虱和紋枯病的發(fā)生[38]。

甘艷露等通過精制畜禽有機(jī)肥和化肥配施的水稻褐飛虱和白背飛虱發(fā)生率是純施用化肥的56%和17%，且最終水稻產(chǎn)量增加3%[39]。羅凡通過研究不同施肥方式對水稻抗病蟲害的影響發(fā)現(xiàn)，施用有機(jī)肥肥效緩、時(shí)效長，土壤中氮素含量及被植物吸收的氮素較化肥低，能進(jìn)一步降低植株中硝態(tài)氮含量，顯著降低水稻病蟲害的發(fā)生，特別是稻飛虱的發(fā)生，水稻生長后期，有機(jī)肥處理的稻飛虱數(shù)量約為空白處理的33%～67%[40]。任智強(qiáng)等開展了農(nóng)藥化肥減量化的水稻種植示范工作，采用有機(jī)肥替代部分化肥，增加水稻中后期氮肥追加比例，并聯(lián)合物理-化學(xué)綜合防治蟲害，實(shí)現(xiàn)了化學(xué)農(nóng)藥減量86.63%，氮磷鉀總養(yǎng)分減少10.60%，水稻生長周期中病蟲害發(fā)生率較低，與常規(guī)稻作差異不大，并實(shí)現(xiàn)增產(chǎn)6.26%[41]。易軍等研究不同肥料和農(nóng)藥減量方式對水稻病蟲害的影響，發(fā)現(xiàn)施用水稻專用有機(jī)無機(jī)復(fù)混緩釋肥（含有機(jī)質(zhì)15%，N、P2O5、K2O質(zhì)量比為20∶5∶5）處理的水稻植株平均病穗率較傳統(tǒng)施肥下降8.2%[42]。

6 結(jié)語

施肥方式與水稻病蟲害關(guān)系密切，過量施用化肥會(huì)加劇水稻病蟲害發(fā)生，且造成環(huán)境污染。實(shí)行測土配方施肥，同時(shí)配合施用有機(jī)肥和微肥，對減少水稻病蟲害的發(fā)生起著重要作用。2016—2020 年，我國連續(xù)5 年實(shí)現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量減少、化肥農(nóng)藥利用率明顯提升的目標(biāo)，對促進(jìn)農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展發(fā)揮了重要作用，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)[43]。