時(shí)間:2020年09月21日 分類:農(nóng)業(yè)論文 次數(shù):
摘 要:在保障水稻穩(wěn)產(chǎn)的條件下,集成了長(zhǎng)江中下游地區(qū)單季稻區(qū)水稻化肥和農(nóng)藥減施技術(shù)。 通過田間試驗(yàn),研究了施用硅肥、減施氮肥、施用微生物菌肥以及不同病蟲害防治技術(shù)的配合對(duì)長(zhǎng)江中下游地區(qū)單季稻產(chǎn)量及病蟲害防控效果的影響。 結(jié)果表明,當(dāng)施氮量由現(xiàn)有農(nóng)民習(xí)慣施氮量(純N)300 kg/hm2減量至240 kg/hm2時(shí),對(duì)水稻產(chǎn)量影響不大,且產(chǎn)量在與其他幾種不同技術(shù)配合下表現(xiàn)也最為穩(wěn)定。 在施氮量為180 kg/hm2或240 kg/hm2條件下,通過配施硅肥和“三防兩控”技術(shù)配套,均可達(dá)到與農(nóng)民習(xí)慣氮肥施用量(300 kg/hm2)和病蟲害常規(guī)防治方式下的產(chǎn)量水平。 此外,氮肥減施配施硅肥結(jié)合“三防兩控”的技術(shù)集成,可以在產(chǎn)量不降低的條件下,減少1次用藥、52.8%固體劑型農(nóng)藥用量和61.0%液體劑型農(nóng)藥用量,同時(shí)達(dá)到與常規(guī)施肥和防治措施下的同等防控效果。 說(shuō)明該技術(shù)適宜在長(zhǎng)江中下游地區(qū)單季稻區(qū)推廣應(yīng)用,是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提升和肥藥減施的有效途徑之一。
關(guān)鍵詞:氮肥減施; 農(nóng)藥減施; 施用硅肥; 水稻產(chǎn)量; 病蟲害防治
上世紀(jì)50年代以來(lái),以增加化肥、殺蟲劑和除草劑投入等為特征的綠色革命,為我國(guó)乃至世界糧食的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)做出了巨大貢獻(xiàn)。 據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織統(tǒng)計(jì),化肥對(duì)全球糧食產(chǎn)量的貢獻(xiàn)率達(dá)50%~60%[1]; 每年因病蟲鼠害造成的糧食損失約占世界糧食總產(chǎn)的20%~35%。 因此,據(jù)測(cè)算,通過防治病蟲鼠害等植保措施,每年可挽回糧食損失1億t左右,約相當(dāng)于增加667萬(wàn)hm2耕地。 然而,隨著時(shí)間的推移,化肥和農(nóng)藥長(zhǎng)期的高投入對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的負(fù)面影響也逐漸凸顯,成為農(nóng)業(yè)面源污染的重要誘因[2]。
在我國(guó),部分主要湖泊水域、庫(kù)區(qū)、南方河網(wǎng)水系和近海海域,農(nóng)業(yè)面源污染已上升為第一位污染源[3]。 為此,科技部及其與農(nóng)業(yè)農(nóng)村部聯(lián)合先后啟動(dòng)了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“長(zhǎng)江中下游水稻化學(xué)肥料和農(nóng)藥減施增效綜合技術(shù)集成研究與示范”和“化肥農(nóng)藥減施增效的環(huán)境效應(yīng)評(píng)價(jià)”等項(xiàng)目,逐步通過化肥減量減損增效和養(yǎng)分替代、病蟲害非化學(xué)防治、精準(zhǔn)高效農(nóng)藥使用、肥藥協(xié)同增效等技術(shù)的突破,結(jié)合現(xiàn)有成熟技術(shù),集成和創(chuàng)新不同種植制度下的綜合技術(shù)模式,走質(zhì)量興農(nóng)之路。 本文通過比較研究施用硅肥和微生物菌肥、減氮以及“三防兩控”病蟲害防治技術(shù)集成對(duì)單季稻產(chǎn)量和病蟲害發(fā)生情況等的影響,以期為長(zhǎng)江中下游稻區(qū)水稻化肥農(nóng)藥減施增效技術(shù)的深入推進(jìn)和示范推廣提供參考。
1 材料與方法
1.1 供試材料
供試地點(diǎn)位于安徽省合肥市廬江縣郭河鎮(zhèn)北圩村試驗(yàn)田(117°25'E,31°48'N)。 試驗(yàn)田土壤為河流沖積物母質(zhì)發(fā)育形成的潴育型水稻土亞類沙泥田土屬沙泥田土種,耕層土壤質(zhì)地為中壤,肥力水平中上等,前茬作物為小麥。
供試水稻品種為秈粳雜交稻甬優(yōu)1540。 供試氮、磷、鉀肥分別選用優(yōu)質(zhì)品牌的尿素(N,46%)、普通過磷酸鈣(P2O5,12%)和氯化鉀(K2O,60%)。 硅肥為深圳市中農(nóng)綠禾硅肥廠生產(chǎn)的水溶性粉末硅肥(SiO2,31%); 微生物菌肥是以有機(jī)肥和生物炭為載體,介入巴西固氮螺菌、熒光假單胞菌、圓褐固氮菌等研制的微生物肥料,由中國(guó)水稻研究所提供。
1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)
試驗(yàn)采用4因素(氮肥用量、硅肥用量、微生物菌肥用量和病蟲害防治方式)不完全試驗(yàn)設(shè)計(jì)。 其中,氮肥用量設(shè)置3個(gè)施用水平,分別為180 kg/hm2(N180)、240 kg/hm2(N240)和300 kg/hm2(N300); 硅肥用量設(shè)置2個(gè)施用水平,分別為0 kg/hm2(Si0)和60 kg/hm2(Si60); 微生物菌肥用量設(shè)置2個(gè)施用水平,分別為0 kg/hm2(M0)和1 500 kg/hm2(M1500); 病害防治方式設(shè)置3種,分別為不防治、常規(guī)防治和“三防兩控”方式。 4個(gè)因素代表不同的技術(shù),其技術(shù)集成(各因素設(shè)置的不同水平的組合),共計(jì)8個(gè)處理(T1~T8),其中T4設(shè)置6個(gè)重復(fù),其余7個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù)。
試驗(yàn)方法采用條狀設(shè)計(jì),各處理設(shè)置為不同條區(qū)(處理T4設(shè)置2個(gè)條區(qū),分別為T4-1和T4-2)。 處理?xiàng)l區(qū)長(zhǎng)×寬為50.00 m×6.11 m,面積為305.5 m2。 條區(qū)內(nèi)栽插3個(gè)機(jī)幅共18行,邊行距為25 cm。
在肥料運(yùn)籌方式中,氮肥按基肥∶分蘗期∶穗肥為4∶3∶3比例施用,其中,穗肥分2次施用,40%在主莖拔節(jié)后7 d作壯稈促花肥、60%在主莖穗長(zhǎng)1.5 cm時(shí)作保花肥。 磷、鉀肥用量根據(jù)試驗(yàn)田土壤養(yǎng)分狀況足量施用。 其中,磷肥用量為90 kg/hm2; 鉀肥用量為255 kg/hm2,并按基肥∶壯稈促花肥∶保花肥為2∶1∶1的比例施用; 磷肥、菌肥和硅肥則全部作基肥。
三防兩控:第1防,每1 kg種子用25%咪鮮胺AS 0.6 g、10%吡蟲啉WP 2.5 g和0.136%赤·吲乙·酸蕓苔WP 0.25 mL進(jìn)行浸種; 第2防,每hm2大田用10%吡蟲啉WP 750 g和0.136%赤·吲乙·酸蕓苔WP 67.5 g均勻噴霧; 第1控,達(dá)到防治指標(biāo)時(shí)每hm2大田用20%氯蟲苯甲酰胺SC 225 mL和24%噻呋酰胺SC 300 mL噴霧,未達(dá)標(biāo)不防治; 第3防,每hm2大田用75%三環(huán)唑WP 450 g、24%噻呋酰胺SC 300 mL、20%氯蟲苯甲酰胺SC 225 mL、25%吡蚜酮SC 375 g和 0.136%赤·吲乙·酸蕓苔WP 75 g均勻噴霧,本試驗(yàn)中針對(duì)該品種特性進(jìn)行第2次預(yù)防,每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g噴霧; 第2控,達(dá)到防治指標(biāo)時(shí)每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、40%稻瘟靈EC 1 500 mL和25%吡蚜酮SC 375 g噴霧,未達(dá)標(biāo)不防治。
常規(guī)防治:種子處理用25%咪鮮胺AS 2000倍液浸種; 苗期預(yù)防每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 225 g和10%吡蟲啉WP 750 g噴霧; 本田期第2次病蟲害防治每hm2用35%氯蟲苯甲酰胺SC 90 g、 75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g和25%吡蚜酮SC 375 g噴霧; 本田期第2次和第3次病蟲害防治每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、35%氯蟲苯甲酰胺SC 90 g和25%吡蚜酮SC 375 g均勻噴霧; 本田期第4次防治每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、40%稻瘟靈EC 1 500 mL和25%吡蚜酮SC 375 g噴霧。
水稻采用缽苗機(jī)插方式種植。 參試處理均于5月15日按照不同病蟲害防治方式浸種催芽,5月19日播種,6月10日移栽。 栽插行株距33.0 cm×12.4 cm。 移栽前2 d將小區(qū)水層調(diào)至大部分田面無(wú)水,少量凹塘處有少量薄水層后撒施基肥,然后在各處理的條區(qū)內(nèi),分別用小型旋耕機(jī)旋耕、耥平,再人工精細(xì)整平,整平后沉淀1 d以上即進(jìn)行機(jī)械栽插。 水稻于10月25日收獲。
1.3 測(cè)定項(xiàng)目及方法
1.3.1 水稻產(chǎn)量
分小區(qū)收獲測(cè)產(chǎn),隨機(jī)取樣稱重脫粒,70℃~80℃烘至恒質(zhì)量后計(jì)算含水量,經(jīng)換算獲得實(shí)際產(chǎn)量。
1.3.2 水稻病蟲害發(fā)生情況
在每個(gè)條區(qū)內(nèi),隨機(jī)選取10叢稻株調(diào)查病蟲害發(fā)生情況。 于分蘗期調(diào)查卷葉螟、稻飛虱和病害發(fā)生情況,并統(tǒng)計(jì)卷葉數(shù)和天敵(蜘蛛)數(shù)量; 于成熟期調(diào)查病害發(fā)生情況,計(jì)算病株率和病情指數(shù)。
病株率(%)=發(fā)病株數(shù)/調(diào)查總株數(shù)×100;
病情指數(shù)(嚴(yán)重度)=Σ(各級(jí)發(fā)病數(shù)×各級(jí)代表值)/(調(diào)查總株數(shù)×最高級(jí)代表值)×100。
1.4 數(shù)據(jù)處理
采用Excel 2007和SPSS 19.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行制圖及統(tǒng)計(jì)分析。
2 結(jié)果與分析
2.1 肥藥減施技術(shù)集成對(duì)水稻產(chǎn)量的影響
2.1.1 氮肥減量對(duì)產(chǎn)量的影響
在本試驗(yàn)中,條區(qū)T4-1和T4-2為同一個(gè)處理,其條區(qū)位置不同,但產(chǎn)量相當(dāng),差異不顯著,說(shuō)明供試稻田的土壤肥力相對(duì)較一致。 而T5、T3與T4-1相比,隨著施氮量的增加,產(chǎn)量呈增加趨勢(shì)。 其中,與T5相比,T3和T4的產(chǎn)量分別增加4.3%和5.5%; 但3個(gè)施氮處理的產(chǎn)量差異未達(dá)顯著水平,即與農(nóng)民習(xí)慣施氮量300 kg/hm2相比,當(dāng)?shù)蕼p量不超過40%(180 kg/hm2)時(shí),對(duì)水稻產(chǎn)量影響不大。
2.1.2 施硅和病蟲害防治方式對(duì)產(chǎn)量的影響
在施氮量為180 kg/hm2的條件下,與不施硅加常規(guī)病蟲害防治處理(T5)相比,施硅加采用“三防兩控”的病蟲害防治的處理(T1)顯著提高了水稻產(chǎn)量(P<0.05),增幅為6.7%; 但在施氮量升至240 kg/hm2時(shí),與不施硅加常規(guī)病蟲害防治處理(T3)相比,施硅加采用“三防兩控”病蟲害防治的處理(T2)產(chǎn)量?jī)H提高了2.2%,且差異未達(dá)顯著水平。 這說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下,施硅和采用“三防兩控”病蟲害防治技術(shù)可降低氮肥減量對(duì)水稻產(chǎn)量造成的不利影響。
此外,在不施用硅肥的高施氮量(300 kg/hm2)條件下,與未進(jìn)行防治處理(T8)相比,常規(guī)病蟲害防治方式(T4-1和T4-2)下水稻產(chǎn)量顯著提高了16.0%。 T8處理水稻產(chǎn)量顯著低于其他幾個(gè)處理,說(shuō)明在本試驗(yàn)條件下,病蟲害是水稻產(chǎn)量提高的限制因素,而進(jìn)行氮肥減量和病蟲害防治技術(shù)集成則是保障水稻產(chǎn)量的有效措施。
2.1.3 微生物菌肥的施用對(duì)產(chǎn)量的影響
在施氮量為180 kg/hm2的條件下,與未施用微生物菌肥(T5)相比,施用微生物菌肥處理(T6)的水稻產(chǎn)量降低了3.4%,但差異不顯著; 而在施氮量為240 kg/hm2的條件下,與未施用微生物菌肥處理(T3)相比,施用微生物菌肥處理(T7)使水稻產(chǎn)量提高了2.6%,差異也未達(dá)顯著水平。 表明在本試驗(yàn)條件下,施用微生物菌肥并未表現(xiàn)出明顯的增產(chǎn)效應(yīng),可能與其肥效作用表現(xiàn)較緩慢,及需要適宜的氮肥施用量調(diào)節(jié)其碳氮比有關(guān),此技術(shù)尚有待進(jìn)一步的研究?jī)?yōu)化。
2.2 肥藥減施技術(shù)集成對(duì)病蟲害發(fā)生的影響
2.2.1 施硅和“三防兩控”病蟲害防治方式對(duì)水稻病蟲害發(fā)生的影響
在施氮量為180 kg/hm2的條件下,與不施用硅肥處理(T5)相比,施用硅肥處理(T1)具有降低稻曲病發(fā)病指數(shù)、增加稻飛虱天敵數(shù)和減少稻飛虱數(shù)量的效應(yīng); 而在施氮量為240 kg/hm2的條件下,與不施硅肥處理(T3)相比,施用硅肥處理(T2)僅具有增加稻飛虱天敵數(shù)量的效應(yīng)。 因此,在本試驗(yàn)條件下,施硅和采用“三防兩控”病蟲害防治技術(shù)可能主要通過增加稻飛虱的天敵數(shù)量減輕病蟲害發(fā)生,以降低氮肥減量對(duì)產(chǎn)量造成的不利影響。
2.2.2 施微生物菌肥對(duì)水稻病蟲害發(fā)生的影響
在本試驗(yàn)的240 kg/hm2、180 kg/hm2兩個(gè)氮肥施用水平下,與未施用微生物菌肥處理(T5、T3)相比,施用微生物菌肥處理(T6、T7)僅降低了稻曲病的發(fā)病指數(shù),但卻加重了卷葉螟和稻飛虱的蟲害發(fā)生程度。 這可能也是本試驗(yàn)中水稻施用微生物菌肥未增產(chǎn)的原因之一,目前尚不清楚其內(nèi)在的機(jī)制,有待進(jìn)一步研究。
2.2.3 病蟲害防治方式對(duì)水稻病蟲害發(fā)生情況的影響
與不使用任何農(nóng)藥的T8處理相比,其等施氮水平下的常規(guī)病蟲害防治處理(T4)降低了水稻卷葉螟、稻飛虱和稻曲病等病蟲害的發(fā)生。 此外,T8處理的病蟲害發(fā)生情況也明顯較其他處理嚴(yán)重,這與水稻的產(chǎn)量表現(xiàn)趨勢(shì)基本一致。 進(jìn)一步分析水稻病蟲害發(fā)生情況與其產(chǎn)量的相關(guān)關(guān)系發(fā)現(xiàn),稻飛虱數(shù)量和稻曲病發(fā)病指數(shù)與水稻產(chǎn)量呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系; 而卷葉螟數(shù)量及卷葉率與水稻產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)雖然也為負(fù)值,但均未達(dá)顯著水平。 此外,天敵百叢頭數(shù)與水稻產(chǎn)量的相關(guān)系數(shù)也為負(fù)值,則可能與稻飛虱數(shù)量增加對(duì)其所產(chǎn)生的誘導(dǎo)效應(yīng)有關(guān)。
3 討論與結(jié)論
有研究表明,在當(dāng)前農(nóng)民習(xí)慣施肥水平下,通過肥料優(yōu)化管理以及有機(jī)肥料替代等途徑在水稻不減產(chǎn)、甚至增產(chǎn)的前提下,實(shí)現(xiàn)水稻化肥用量減量20%,提高了水稻氮肥利用率[5]、氮肥農(nóng)學(xué)效率、氮肥回收效率及偏生產(chǎn)力。 吳良泉等[7]根據(jù)區(qū)域和生產(chǎn)布局將我國(guó)水稻主產(chǎn)區(qū)分為5個(gè)大區(qū),其中,長(zhǎng)江流域單雙季稻區(qū)單季稻的氮肥推薦用量為240 kg/hm2,可以顯著提高水稻產(chǎn)量和氮素利用率。 已有研究認(rèn)為,通過施肥可調(diào)節(jié)作物營(yíng)養(yǎng)、控制病害,但其實(shí)際效果取決于作物和病原菌的特性[8]。
唐旭等[9-10]的研究表明,水稻施氮量增加,葉瘟、穗瘟、紋枯病、稻縱卷葉螟以及三化螟的發(fā)生危害呈加重趨勢(shì)。 在本試驗(yàn)中,隨著施氮量的增加,稻卷葉螟數(shù)量和水稻卷葉率呈先增加后降低的趨勢(shì),但稻飛虱天敵數(shù)量和稻曲病發(fā)病指數(shù)則呈先降低后增加的趨勢(shì)。 目前尚不確定這種病蟲害發(fā)生程度隨肥料施用量升高發(fā)生變化的原因。 在本試驗(yàn)中,稻飛虱數(shù)量和稻曲病發(fā)病指數(shù)與水稻產(chǎn)量均呈極顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系,說(shuō)明對(duì)病蟲害發(fā)生程度的評(píng)價(jià)與其對(duì)水稻的危害輕重表現(xiàn)基本一致。
這與張舒等[10]的研究中,水稻產(chǎn)量隨施氮量變化的趨勢(shì)并未反映出其病蟲害發(fā)生程度的變化趨勢(shì)不同,推測(cè)可能與2個(gè)試驗(yàn)中肥料施用水平的設(shè)置、病蟲害的防治措施以及病蟲害檢測(cè)時(shí)期和評(píng)價(jià)指標(biāo)不同有關(guān)。 同時(shí),氮饑餓也并非與所有引起植物發(fā)病且起決定作用的病原菌基因有關(guān)[8],通過施肥調(diào)節(jié)作物營(yíng)養(yǎng)、控制病害的實(shí)際效果要取決于作物和病原菌。 由于在單一或與其他養(yǎng)分配合條件下,有關(guān)外源養(yǎng)分供應(yīng)水平和病蟲害發(fā)生程度之間定量關(guān)系的研究尚不多見,故而無(wú)法判斷是否存在更多的障礙因子,對(duì)病蟲害的發(fā)生產(chǎn)生了影響。 因此,通過優(yōu)化氮肥管理提高植物的綜合抗性可能還需考慮與多種栽培技術(shù)措施相結(jié)合。
在本試驗(yàn)的常規(guī)防治條件下,施用微生物菌肥存在降低等氮水平下稻曲病發(fā)病指數(shù)的效應(yīng),但卻降低了卷葉螟的天敵數(shù)量,且在減氮20%水平下,還存在增加了卷葉螟數(shù)量的現(xiàn)象,對(duì)產(chǎn)量提升也無(wú)增益作用。 可能與其肥效作用表現(xiàn)緩慢及需要適宜的氮肥施用量調(diào)節(jié)其碳氮比有關(guān),此技術(shù)尚有待進(jìn)一步優(yōu)化。 此外,由于施用菌肥的2個(gè)處理未進(jìn)行化學(xué)除草防處理,故而尚不清楚菌肥肥效未充分發(fā)揮的原因。 因此,在大田實(shí)際運(yùn)用該類型的有機(jī)肥進(jìn)行肥藥減施技術(shù)集成,尚需進(jìn)一步的數(shù)據(jù)支撐。
農(nóng)業(yè)論文投稿刊物:農(nóng)藥科學(xué)與管理(月刊)創(chuàng)刊于1989年,是由農(nóng)業(yè)部農(nóng)藥檢定所主辦的我國(guó)農(nóng)藥管理和科研技術(shù)方面的權(quán)威性期刊,主要發(fā)布農(nóng)藥登記管理方面的法規(guī)和政策,宣傳和介紹有關(guān)農(nóng)藥研究、生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)和管理的知識(shí),具有很強(qiáng)的政策性、科學(xué)性、指導(dǎo)性和實(shí)用性。
施用硅肥可以降低穗瘟發(fā)病程度[9]。 在本試驗(yàn)中,在氮肥減施(240 kg/hm2和180 kg/hm2)條件下,施用硅肥(60 kg/hm2)同時(shí)利用“三防兩控”方式進(jìn)行農(nóng)藥減施。 結(jié)果表明,與常規(guī)防治方式下的等氮量處理相比,該集成技術(shù)可以增加稻飛虱的天敵數(shù)量,同時(shí)有提高水稻產(chǎn)量的趨勢(shì),且具有減少52.8%固體劑型農(nóng)藥用量和61.0%液體劑型農(nóng)藥用量的顯著優(yōu)勢(shì)。 因此,氮肥減施配施硅肥和“三防兩控”技術(shù)配套適宜在長(zhǎng)江中下游地區(qū)單季稻區(qū)進(jìn)行推廣應(yīng)用,是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)量提升和肥藥減施的有效途徑之一。
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作者:江波1 吳小文1 吳晨陽(yáng)1 潘志軍1 金千瑜2 張均華2*