减肥控制病虫害技术在浙江省不同稻区的实践

郑许松，钟列权，王会福，陈方景，成丽萍，徐启强，李 阳，钟旭华，吕仲贤，*

(1.浙江省农业科学院 植物保护与微生物研究所，浙江 杭州 310021； 2.台州市植物保护检疫站，浙江 台州 318000； 3.台州市农业科学研究院 生态环境研究所，浙江 台州 317000； 4.景宁县植保站，浙江 景宁 323500； 5.余姚市梨洲街道，浙江 余姚 315402； 6.龙泉市土肥植保站，浙江 龙泉 323700； 7.丽水市土肥植保站，浙江 丽水 323300； 8.广东省农业科学院 水稻研究所，广东 广州 510640)

我国水稻生产中化肥施用过量、肥料利用率低、环境污染严重等问题日益突出。我国水稻种植面积占全世界总面积的20%，但我国水稻氮肥用量占全球水稻氮肥总用量的37%[1]。稻田平均施氮量180 kg·hm-2，比世界平均水平高75%[2]。同时，水稻生产中还存在着肥料比例、施肥时期不合理的问题，导致氮肥严重损失，利用率相对偏低[3]。据统计，我国稻田的氮肥吸收利用率为30%～35%，不到日本的一半[2]。我国水稻种植面积中50%以上是杂交水稻，为了达到高产所需要的穗数，生产中多采用增大氮肥施用量的方法来促进分蘖，然而水稻前期对氮素的吸收利用效果较差，氨挥发也比较严重。而且杂交稻对氮肥反应的敏感性较低，往往要使用比常规品种更大量的氮肥才能取得成效。随着高产杂交水稻品种的推广，我国稻田施氮量不断加大[4]。

高氮能改善水稻害虫的营养条件，对水稻害虫的存活、生存、发育和繁殖等均有促进作用，因而会提高其种群数量和危害水平[5-7]。我国水稻由于长期施肥量过大，常导致病虫害猖獗，不得不大量施用农药，严重威胁稻米食用安全和稻田生态安全[8]。近年来，研究人员在华南稻区的双季稻上实施“三控”(控肥、控苗、控病虫)施肥技术，减氮、控制病虫害的效果比较明显[9-11]。长三角地区是我国稻田用氮量水平最高的地区，部分地区甚至超过300 kg·hm-2[12]。为了探明减氮技术在长三角地区对有效控制水稻病虫害发生和水稻产量的影响，特在浙江省内选择位于不同地型(平原、丘陵、山区盆地、山区梯田)的稻田进行水稻减肥试验，以期探明在不同地域、不同肥力水平下的水稻减肥策略，在稳产的前提下提高化肥的利用率，并有效控制水稻害虫为害。

1 材料与方法

1.1 试验地点

选择余姚市梨洲街道(平原)、临海市汛桥镇(丘陵)、龙泉县小梅镇(山区盆地)和景宁澄照乡(山区梯田)进行单季稻减肥试验。试验田块肥力中等，均匀一致，排灌方便，种植水平与当地的平均生产水平相当。

1.2 试验材料

余姚、临海、龙泉和景宁试验点的单季稻品种分别为浙粳88、甬优18、甬优1540和中浙优2838。

所用肥料包括：碳铵(N 17.1%)，简记为AB，湖南衡阳县氮肥厂；过磷酸钙(P2O512%)，简记为CS，广西西江化工有限责任公司；尿素(N 46%)，简记为Ur，湖南宜化化工有限责任公司；氯化钾(K2O 60%)，加拿大红色氯化钾，简记为PC，中化化肥有限公司经销；复合肥(N 15%，P2O515%，K2O 15%)，简记为CF，山东金正大生态工程股份有限公司；配方肥(N 13%，P2O55%，K2O 7%)，水稻专用配方肥，简记为SF，中盐安徽红四方肥业股份有限公司。

1.3 试验方法

1.3.1 试验设计

施肥技术参考钟旭华等[12]，概述如下。首先，根据当地土壤肥力、品种特性确定水稻目标产量。余姚、临海、龙泉和景宁的目标产量分别定为9.75、9.75、9.75、6.75 t·hm-2。然后，按照目标产量估计施氮总量。对照区(CK)按当地习惯施肥，与之相比，减肥区(T)氮肥后移，降低基蘖肥比重，增加穗粒肥比重，减施磷肥，增施钾肥。其中，景宁试验点又设2个子处理：T1，常规苗数减肥处理；T2，增苗减肥处理，苗数在常规基础上增加20%。T1和T2处理均以常规苗数习惯施肥为对照。

各地试验田减肥区和对照区面积均为3 334 m2，减肥区和对照区在同一田块中，减肥区按试验设计施肥，对照区按习惯施肥。供试水稻均按其栽培要求播种、移栽，减肥区和对照区管理一致。各试验点减肥和对照处理的施肥时间、施肥量和施肥结构具体见表1～4。

表1 余姚试验点不同处理的肥料运筹Table 1 Fertilizers application of different treatments in Yuyaokg·hm-2

如表5所示，经测算，4个试验点对照区的平均施氮量(折N，下同)在139.05～288.00 kg·hm-2，减肥区的施氮量在137.40～209.70 kg·hm-2，较对照区减施1.19%～28.93%，平均减施19.31%；对照区平均施磷量(折P2O5，下同)在56.25～101.25 kg·hm-2，减肥区平均施磷量在40.50～63.00 kg·hm-2，较对照区减施25.11%～37.78%，平均减施31.80%；对照区平均施钾量(折K2O，下同)56.25～105.00 kg·hm-2，减肥区平均施钾量108.00～180.00 kg·hm-2，较对照区增施42.76%～220.00%，平均增施106.08%。

表2 临海试验点不同处理的肥料运筹Table 2 Fertilizers application of different treatments in Linhaikg·hm-2

表3 龙泉试验点不同处理的肥料运筹Table 3 Fertilizers application of different treatments in Longquankg·hm-2

表4 景宁试验点不同处理的肥料运筹Table 4 Fertilizers application of different treatments in Jingningkg·hm-2

表5 不同处理的施肥结构比较Table 5 Comparison of fertilization structure of different treatments

试验点当地农民习惯将绝大多数氮肥施在水稻生长前期，而后期的穗粒肥施用很少甚至不施。4个试验点的氮肥运筹中穗料肥所占比例仅为0～26.14%，平均占比10.98%，而减肥区的这一比例在29.61%～32.88%，平均占比30.55%。另外，当地农民施肥习惯中氮、磷、钾肥比例也不合理，钾肥比例偏低，对照区中施钾量仅为施氮量的25%～40%，而减肥区的这一比例为79%～86%。

1.3.2 田间管理

在减肥区和对照区之间筑田基，田基用塑料薄膜包裹，以防止串水串肥。各处理单独排灌。

减肥区水稻移栽后到分蘖期保持浅水层，当全田苗数达到目标有效穗数80%左右时开始露晒田，倒二叶抽出期(移栽后40 d左右)停止晒田，此后保持浅水层至抽穗，抽穗后田间保持干干湿湿，收割前7 d左右断水。对照区按常年的灌溉方法进行管理，与减肥区比，对照区中期晒田重，后期断水早。

减肥区和对照区的施药操作一致。

1.3.3 调查方法

于水稻病虫害的发生盛期，调查田间稻纵卷叶螟卷叶率、稻飞虱种群密度、纹枯病和稻曲病的病株率。水稻成熟时考种，实割测产。对于稻飞虱和稻纵卷叶螟，均采用5点取样法，点内按双行平行跳跃法进行，每次调查100丛。稻飞虱采用盘拍法进行调查；稻纵卷叶螟通过调查卷叶数计算卷叶率；纹枯病和稻曲病病株率调查均按每小区5点取样，每点调查20丛。考种时每块田取5个样点，每个点调查10丛有效穗数，每个点按平均有效穗数取样2丛考种。小区收割测产，获取各小区产量，并折成单位面积产量。

1.4 数据分析

对同一试验点内减肥区和对照区的稻飞虱种群密度、稻纵卷叶螟卷叶率、纹枯病和稻曲病病株率进行t检验。所有数据整理与分析工作均在SPSS 17.0软件中进行。

2 结果与分析

2.1 对单季稻病虫害发生的影响

如表6所示，各试验点减肥区稻飞虱的种群密度均较对照区显著(P<0.05)降低，降幅在53.19%～86.82%，平均降幅64.79%。其中稻飞虱发生较重的龙泉试验点，对照区连续打药4次，但稻飞虱密度仍然达到25.8头·丛-1，减肥区在没有使用过杀虫剂的情况下稻飞虱密度仅为3.4头·丛-1。在临海、龙泉、景宁试验点，减肥区(景宁试验点仅指T2处理)的稻纵卷叶螟卷叶率显著(P<0.05)低于对照区，所有处理区的稻纵卷叶螟卷叶率比对照区平均降低30.57%。此外，各试验点减肥区的纹枯病发病率也较对照区显著(P<0.05)降低，降幅在48.25%～93.55%，平均降幅64.82%。其中龙泉点对照区纹枯病发病率达48.9%，而减肥区仅为11.6%。所有处理区的稻曲病株发病率比对照区平均降低14.76%，其中余姚试验点减肥区的稻曲病发病率显著(P<0.05)高于对照区，而减肥处理在其他试验点对稻曲病发病率则无显著影响。

表6 不同处理下单季稻主要病虫害的发生情况Table 6 Occurrence of main diseases and insect pests in single cropping rice under different treatments

2.2 对单季稻农艺性状和产量的影响

如表7所示，除景宁试验点外，其他试验点减肥处理的增产效果明显，增产幅度在2.48%～9.85%。在景宁的山区梯田，T1处理较CK减产3.78%，而在增苗的情况下，T2处理较CK增产16.67%。在水稻经济性状方面，各试验点减肥处理(景宁试验点仅指T1处理)的有效穗比对照减少，但是在每穗实粒数或结实率上却高于对照。其中，以余姚点最为典型，减肥处理的有效穗数比对照减少8.26%，但是每穗总粒数和每穗实粒数分别比对照增加21.80%和25.02%。

表7 不同处理对水稻农艺性状和产量的影响Table 7 Effects of different treatments on agronomic characters and yield of rice

如图1所示，余姚、临海和龙泉减肥区的氮肥偏生产力比对照分别提高50.26%、28.93%、44.29%。景宁的山区梯田在不增苗情况下，减肥区的氮肥偏生产力比对照降低2.62%，而在增苗情况下则提高18.05%。

图1 不同处理对单季稻氮肥偏生产力的影响Fig.1 Effect of different treatments on nitrogen partial productivity of single cropping rice

另外，试验中也观察到，在水稻成熟期，减肥处理的水稻均为青枝蜡秆，而对照有早衰现象。

3 讨论

氮含量是反映寄主植物质量的重要指标，也是植食性害虫最重要的限制因子[13]。氮对水稻害虫的存活、发育、繁殖和种群数量等有促进作用[5-6，14]。氮肥通过寄主选择和生态适应过程间接地作用于植食性昆虫的种群，这些作用可能通过改变寄主植物的形态学和生物化学特性改善昆虫的营养条件[15]，降低寄主植物对害虫的抗性[16-17]，同时还可以通过寄主植物-昆虫-天敌之间的营养关系间接地影响植食性昆虫的种群[18]。氮肥的过量施用被认为是诱导水稻害虫种群增加的主要原因之一，会提高稻纵卷叶螟[19-20]和飞虱、叶蝉等[5]水稻害虫的田间发生率和为害水平。De Kraker等[6]发现，低氮区的稻纵卷叶螟密度显著低于高氮区。在水稻的不同生育期，前期过多施氮对田间褐飞虱种群的促进作用最大[21]。本试验减少了单季稻总施氮量和生长前期的施氮量，将约30%的氮肥安排在水稻生长中后期的穗粒肥，而在浙江省常规的单季稻种植上，生长前期所施氮肥常常会占氮肥总量的80%～90%。试验结果表明，在平原、山区、丘陵等不同稻区应用减肥技术，单季稻上的主要病虫——稻飞虱、稻纵卷叶螟和纹枯病的发生和为害均明显降低，表明该技术对控制、减轻水稻病虫害有较好的效果。同时，本试验的减肥处理较当地常规施肥增施了钾肥，这对于减轻水稻病虫害来说也可能发挥了作用。有研究表明，增施钾肥有利于增强植株活力，提高抗病虫害能力，减轻水稻纹枯病、稻纵卷叶螟等水稻病虫的发生为害[22]。

因单季稻种子价格普遍较贵，生产上一般采用稀植的方法来节省种子成本，并在水稻生长前期重施基肥和分蘖肥来促进水稻分蘖，以达到高产所需要的穗数。但是水稻前期根系小，对氮素的绝对需求量较小，施用过多的基肥和分蘖肥导致氮素在土壤和灌溉水中损失大、利用率低[3]。在余姚、临海和龙泉3地，将氮肥后移增加穗粒肥，在总施氮量减少的情况下，水稻增产。这与以往学者们在双季稻上开展的试验结果一致[9，10，23-24]。但在景宁的山区梯田，水土温度皆较低，导致肥效欠佳，氮肥后移使得分蘖减少，反而导致减产。在同等施肥量的情况下，只有增加基本苗数才能增加水稻产量。同时，当地农民的习惯施肥量较低，减肥的空间很小，因此常规情况下减肥技术在山区梯田并不适用，而在增加基本苗的情况下可以应用。

我国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、钾肥和其他必需的营养元素能提高水稻氮肥利用率[26]。据报道，太湖地区稻麦农田周年施氮肥(折N)在550～650 kg·hm-2，磷素普遍呈盈余状态，氮肥利用率不足40%，磷肥的当季利用率更是只有5%～15%[27-29]。这样势必导致农田周边水域水体环境污染风险加剧。本试验中，减肥技术可以在浙江单季稻上减施约20%的氮肥、约30%的磷肥，同时显著提高氮肥利用率，说明浙江省现有的水稻施肥模式有很大的改善空间，大幅度减少氮肥和磷肥仍可满足水稻生长需求。这与前人研究结果相符[30]，对降低农业面源污染具有积极意义。本试验的结果还表明，在浙江不同稻区的单季稻上减少氮、磷肥，协调氮磷钾结构，对减轻病虫害发生为害、优化群体结构的效果明显，尤其是生长后期植株活力明显增强，收割时青杆黄熟，对照区的水稻则呈现早衰现象，水稻的群体质量明显比对照提高。

水稻绿色生产有利于保证稻米安全和生态环境安全。减少化肥施用量是水稻绿色发展的重要内容，在耕地面积不断减少和稻米刚性需求的形势下，如何在减少化肥施用量的前提下不降低水稻产量十分重要。本试验表明，减肥控害技术较传统的施肥习惯在大幅降低氮、磷肥施用量的同时，还能实现一定程度的增产，对主要的水稻病虫害也有较好的控制和减轻作用。而且，控肥减害技术在浙江省的各类型稻区都较适应，可与其他生态控制技术协调应用，减少稻田农药和化肥使用，提升稻米食用安全性，值得在全省范围内推广。