栽培方式与氮肥运筹对江西双季晚粳稻稻曲病及产量的影响

吴天琦, 刘浪, 卞传飞, 谭景艾, 石绪根*, 李保同*

(1.江西农业大学国土资源与环境学院, 南昌 330045; 2.江西农业大学农学院, 南昌 330045)

稻曲病是由子囊菌纲移绿核菌[Ustilaginoideavirens(Cooke)Tak.]引起的一种水稻穗部病害，发生后产量轻则损失5%左右，重则损失达30%以上，对水稻产量和品质造成严重影响[1-2]。该病为害穗部，一般每穗病粒数1～5粒，严重的达20粒以上，可造成产量损失20%～30%[3-4]。稻曲病增加水稻空秕粒数量，降低千粒重，不仅影响水稻的高产稳产，而且其厚垣孢子所产生的毒素对植物细胞分裂和生长有抑制作用，可降低稻米外观品质，对人体和家禽都产生毒副作用[5-6]。该病害在全球均有发生，但主要分布在亚洲稻区，中国、菲律宾和日本发生比较严重[7-10]。20世纪70年代，稻曲病在中国属次要病害，随着高产水稻品种特别是籼粳超级杂交稻的大面积推广、稻田氮肥施用水平的提高及耕作制度的不断改变，稻曲病在中国水稻产区的发生日趋严重，许多地区已上升为主要病害[5, 11]。1982年，江西省和湖南省水稻稻曲病大爆发，在江西省发病面积高达6.7×105hm2，水稻减产明显，粮食损失超过3.0×104t[12]。

水稻稻曲病属于气候性病害，与水稻抽穗期和孕穗期的气候条件密切相关，气候因子是影响该病害发生及其严重度的关键因素[13]。水稻播期直接影响其生育期，特别是易感病期的温度、湿度、光照等气候差异。出于对经济成本的考虑，气候因子较难人为调控，所以水稻播栽期与稻曲病的关系研究在一定程度上不易开展。刘晓舟等[14]连续3年研究了不同播期对9个当地水稻品种稻曲病发生的影响，发现播期越推后，病害发生越严重。王疏等[15]连续两年开展了栽培方式对水稻稻曲病发生的影响，发现水稻的播期、插秧期越偏后，田间发病程度越严重。

移栽密度是影响水稻稻曲病发病的重要因素。研究水稻种植密度、产量与稻曲病三者之间的关系，掌握水稻合理密植规律，对减少水稻稻曲病发生和实现高产具有重要意义。王疏等[15]研究发现，插秧密度越大，水稻稻曲病发病程度越严重。刘洋[16]研究发现，直播稻的播种基数大，水稻密度偏大，有利于稻曲病的发生和传播。

肥水平衡也是影响稻曲病病菌繁衍发育的关键因素之一。近年来，农户为了提高水稻产量，施氮肥量不断提高，稻曲病的发病情况也日趋严重。研究施肥水平、稻曲病发生情况及水稻产量三者之间的相互关系，以明确合理的施肥量和施肥方式，有助于减轻稻曲病的发生，提高水稻产量。施用氮肥过迟、量过多，都会导致病害的发生。汪志伟等[17]研究发现，水稻氮肥施用量越高，稻曲病发生越严重。张夕林等[18]研究发现，水稻生育后期施肥量与病穗率呈现正相关，后期氮素施用量过多会加重田间病情。季宏平[19]认为，科学合理施用氮、磷、钾肥，可减轻稻曲病的发生。胡立冬等[20]发现，纯氮用量为0～240 kg·hm-2范围内, 随氮肥用量的增加, 稻曲病的病穗率、病粒率呈现一定量的上升。岑汤校等[21]研究认为，稻曲病的发生与单位面积磷、钾肥的施用量不存在相关性，与氮肥施用量密切相关。

可见，目前大多数研究只考虑影响水稻稻曲病发生的部分甚至一个影响因子，未能从影响稻曲病的多个影响因子进行较为全面的研究，且对于江西省双季晚粳稻的相关研究极少。基于此，本研究选用不同晚粳稻品种，研究不同播栽时间、移栽密度及施氮水平、施氮方式对稻曲病发生及其产量的影响，探讨不同农业栽培措施下晚粳稻稻曲病的发生规律，以期寻找能有效控制稻曲病发生和提高水稻产量的栽培方式，为晚粳稻在江西省的推广和稻曲病农业防治提供理论参考。

1 材料和方法

1.1 试验地点和供试材料

试验于2019年在江西省南昌市江西农业大学农田试验基地(N28°15′，E114°55′)和江西省宜春市上高县泗溪镇曾家村(N28°40′，E115°54′)进行，前茬为中稻，红色壤土，田块平整且肥力均匀。南昌市试验点土壤的基本理化性质：有机质2.34%，全氮2.44 g·kg-1，碱解氮162.3 mg·kg-1，有效磷48 mg·kg-1，速效钾65.23 mg·kg-1，pH 5.04；宜春市试验点的土壤基本理化性质：有机质为3.79%，全氮2.23 g·kg-1，碱解氮73 mg·kg-1，有效磷99.88 mg·kg-1，速效钾116 mg·kg-1，pH 5.06。为保证试验的准确性，两地水稻品种特选当地常用杂交稻与粳稻品种。南昌市试验点选用品种‘甬优538’(籼粳杂交晚稻)和‘小叶迟熟’(粳稻)；宜春市试验点选择品种‘甬优1538’(籼粳杂交晚稻)和‘扬产1601’(粳稻)。供试氮肥均为尿素(N≥46.4%)(安徽昊源化工集团有限公司)，磷肥均为过磷酸钙(P2O5≥12%)(湖北富驰化工医药股份有限公司)，钾肥均为硫酸钾(K2O≥51%)(广东天禾农资股份有限公司)。

1.2 试验设计

1.2.1播栽期试验 根据江西省双季晚稻播种、移栽习惯，设3个播种移栽处理，详见表1，移栽密度均为2.81×105穴·hm-2，每穴2株。每个处理按水稻生育期需求施入等量的氮、磷、钾肥，即纯N 225 kg·hm-2、P2O575 kg·hm-2、K2O 150 kg·hm-2，磷肥全部用作基肥，钾肥按基肥和穗肥各50%施用，氮肥按基肥、分蘖肥和穗肥质量比5∶3∶2施用。每个处理3次重复，小区面积45 m2，随机区组排列。小区之间用防水档板相隔，单排单灌。试验期间不使用任何杀菌剂，适时喷施除草剂与杀虫剂防治杂草和害虫，其他田间管理按当地常规措施进行。

1.2.2移栽密度 设计5个移栽密度，分别为3.75×105(行株距为13.3 cm×20.0 cm，A1)、3.22×105(行株距为13.3 cm×23.3 cm，A2)、2.81×105(行株距为13.3 cm×26.7 cm，A3)、2.5×105(行株距为13.3 cm×30.0 cm，A4)和2.25×105穴·hm-2(行株距为13.3 cm×33.3 cm，A5)，其他试验方法、播栽时间、肥水管理等同1.2.1中T2处理。

1.2.3氮肥用量 按照总纯氮施用量设计5个处理，分别为 0(N1)、165(N2)、225(N3)、285(N4)和345 kg·hm-2(N5)，均按照基肥∶分蘖肥∶穗肥为5∶3∶2(质量比)施用。其他试验方法、播栽时间、肥水管理等同1.2.1中T2处理。

1.2.4N肥施用方式 在施氮量225 kg·hm-2的条件下，设计基肥∶分蘖肥∶穗肥质量比分别为6∶3∶1 (M1)、5∶3∶2 (M2)、4∶3∶3 (M3)、3∶3∶4 (M4)和2∶3∶5 (M5)共5个处理，其他试验方法、播栽时间、肥水管理等同1.2.1中T2处理。

1.3 指标检测及方法

1.3.1稻曲病调查 在水稻黄熟期，采用棋盘式5点法连续取样，每小区取25丛水稻，调查每丛的有效穗数、病穗数和每穗病谷粒数。根据稻曲病抗病分级标准[22]进行病指分级。未发病定为0级；单穗1个病粒为1级；单穗2个病粒为2级；单穗3～5个病粒为3级；单穗6～9个病粒为4级；单穗10个及以上病粒为5级。

按照以下公式计算水稻的病穗率(infected panicle rate，IPR)和病情指数(disease index，DI)。

(1)

(2)

1.3.2产量调查 水稻收获前1 d，从各处理的小区中分别采集有代表性的稻株10丛，考察其有效穗数、穗粒数、结实率和千粒重。收获当天，每小区割取10 m2水稻，脱粒、称量,计算含水率和产量。

1.4 数据统计与分析

用Microsoft excel 2010和SPSS 26.0软件处理和分析数据，采用新复极差法检验处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 栽培方式与氮肥运筹对晚粳稻稻曲病发生的影响

2.1.1播栽期 不同播栽期处理的稻曲病发生情况见表2，可知，4个晚粳稻品种的稻曲病病穗率和病情指数均随着播种和移栽时间的延后而逐渐上升。南昌试验区，品种‘甬优538’与‘小叶迟熟’T1处理的病穗率和病情指数显著低于T2和T3处理。宜春试验区，品种‘甬优1538’和‘扬产1601’T1处理的病穗率和病情指数也显著低于T2和T3处理。同一试验区相同处理的2个品种中，‘甬优538’ 的病穗率和病情指数在T3处理时显著高于‘小叶迟熟’，而T1和T2处理时无显著差异；‘甬优1538’ 的病穗率和病情指数在T1、T2、T3处理时均显著高于‘扬产1601’。由此说明，籼粳杂交粳稻对稻曲病的抗性低于常规粳稻。因此，在双季稻区种植晚粳稻，在适播期范围内，适当提早播栽期，可减轻稻曲病危害的发生。

表2 不同播栽期处理的晚粳稻稻曲病发生情况Table 2 Occurrence of rice false smut of late Japonica rice under different sowing and transplanting treatments

2.1.2移栽密度 不同移栽密度处理的稻曲病发生情况见表3，可见，4个晚粳稻品种的稻曲病病穗率和病情指数均随着移栽密度的增加而上升，且A1处理的病穗率和病情指数均显著高于其他4个处理。南昌试验区，2个品种的病穗率在A1～A3处理之间的差异较显著，病情指数在A1、A2处理较显著。宜春试验区，2个品种的病穗率也在A1～A3处理之间差异较大，而后2个处理间未有显著差异，病情指数则在5个处理间均存在显著差异。同一试验区同一移栽密度下的2个品种中，‘甬优538’的病穗率除A3处理，其余4个处理均显著高于‘小叶迟熟’，而病情指数在5个处理间差异均不显著；‘甬优1538’的病穗率只在A1处理显著高于‘扬产1601’，而5个处理的病情指数均显著高于‘扬产1601’。4个品种的移栽密度在低于2.5×105穴·hm-2(A4)时，随着移栽密度的减小，稻曲病的病穗率和病情指数逐渐减小。其中，品种‘小叶迟熟’随着移栽密度的减小，稻曲病病穗率和病情指数的减小幅度逐渐减小。可知，在一定移栽密度范围内，水稻稻曲病的病穗率和病情指数均随着移栽密度的增加而上升；当水稻移栽密度低于某一阈值时，稻曲病的病穗率和病情指数变化较小，但不同品种所适用的最佳移栽密度不尽相同。因此，当‘甬优538’、‘甬优1538’和‘扬产1601’的移栽密度为2.5×105穴·hm-2(A4)、‘小叶迟熟’移栽密度为2.81×105穴·hm-2(A3)时，有利于控制水稻稻曲病的发生。

2.1.3施氮量 不同施氮量处理的水稻稻曲病发生情况见表4，可见，4个晚粳稻品种的稻曲病病穗率和病情指数均随着施氮量的增加而显著上升。4个水稻品种不施氮处理(N1)的稻曲病发病率和病情指数均显著低于施氮处理。南昌试验区，‘甬优538’的N2、N3处理的病穗率均显著高于N1处理，显著低于N4、N5处理。N3、N4处理的病情指数无显著差异，但显著高于N1、N2处理，显著低于N5处理；‘小叶迟熟’的N2、N3处理的病穗率显著低于N4、N5处理，但彼此之间无显著性差异。而5个处理的病情指数均有显著性差异。宜春试验区，‘甬优1538’的N2、N3处理的病穗率显著低于N4、N5处理，彼此之间无显著性差异。N1～N4处理的病情指数显著增长，N4、N5之间无显著差异；‘扬产1601’N2、N3处理的病穗率显著低于N4、N5处理，高于N1处理，彼此之间无显著差异。N1～N4处理的病情指数显著增长，N4、N5之间无显著差异。随着施氮量的增加，水稻的稻曲病病穗率与病情指数呈现“先快后慢”的曲线增长，即施氮量从0(N1)增加到165 kg·hm-2(N2)时，病穗率和病情指数呈现显著增长趋势，随着施氮量的增加，稻曲病为害程度的上升速度减缓。同一试验区在同一施氮水平的2个品种中，‘甬优538’N5处理的病穗率显著高于‘小叶迟熟’、N2处理的病情指数显著高于‘小叶迟熟’；‘甬优1538’N1、N2、N4、N5处理的病穗率高于‘扬产1601’，而只有N2、N4、N5处理的病情指数显著高于‘扬产1601’。由此表明，相比于品种差异，氮肥施用水平对水稻稻曲病发生的影响程度更大，但稻曲病对于氮肥的响应程度随着施氮量的增加而不断降低。

表3 不同移栽密度的晚粳稻稻曲病发生情况Table 3 Occurrence of rice false smut of late Japonica rice in different planting density treatments

表4 不同施氮量的晚粳稻稻曲病发生情况Table 4 Occurrence of rice false smut of late Japonica rice in different N application amount treatments

2.1.4施肥方式 不同氮肥施用方式的水稻稻曲病发生情况见表5，可见，4种粳稻品种的稻曲病病穗率和病情指数，整体表现为随着前期基肥施氮比例减少、后期穗肥施氮比例升高而加重。南昌试验区，‘甬优538’M1～M4处理之间的病穗率均有显著差异，‘小叶迟熟’M1、M2处理的病穗率均显著低于其余3个处理；宜春试验区，‘甬优1538’与‘扬产1601’M1处理的病穗率均显著低于其余4个处理，M2、M3与M4、M5处理相互之间没有显著差异。而2地4个品种5个处理的病情指数均有显著差异。同一试验区在同一施氮方式的2个品种中，‘甬优538’在M1处理的病穗率显著低于‘小叶迟熟’，在M2处理的病情指数显著高于‘小叶迟熟’；‘甬优1538’的病穗率在M1、M4、M5处理显著高于‘扬产1601’，而‘甬优1538’5个处理的病情指数均显著高于‘扬产1601’。4个品种不同处理的病情指数均表现为M1

表5 不同施氮方式的晚粳稻稻曲病发生情况Table 5 Occurrence of rice false smut of late Japonica rice in different N application type treatments

2.2 栽培方式与氮肥运筹对水稻产量的影响

2.2.1播栽期 4个品种3个不同播栽处理的经济性状及产量结果(表6)显示，4个晚粳稻品种的产量均随着播栽时间的推移而降低。产量构成要素方面，除‘小叶迟熟’T3处理的株高显著低于T1、T2处理外，其他品种3个处理间的株高均无显著差异；除‘甬优538’与‘小叶迟熟’千粒重随着播栽时间的推后表现出明显的增加趋势外，其他品种3个处理间的千粒重均无显著差异；有效穗数、结实率随着播栽时间的推后表现出下降的趋势，但处理间差异大多不显著；‘甬优538’与‘小叶迟熟’每个处理间的单穗实粒数差异均显著，其余品种呈下降趋势但差异大多不显著。4个品种均以T1处理，即播种时间为7月3日，移栽时间为7月23—27日的处理最优，比T2、T3处理的产量平均同比增长6.02%、14.63%。故在适播期内略微提前播栽，可以明显提高产量。

2.2.2移栽密度 不同移栽密度处理的水稻经济性状及产量结果(表7)显示，4个晚粳稻品种的产量均随着移栽密度的减小呈现先增加后减少的趋势，但是差异未达到显著水平。产量构成要素方面，株高在5个处理间并无显著差异；千粒重随着移栽密度的减小表现出明显增加的趋势，但处理间差异大多不显著；有效穗数随着移栽密度的减小而显著下降，但结实率、单穗实粒数却显著上升，其中单穗实粒数在各个处理间差异均达显著水平。两地均以A4处理的产量最优，分别比A1、A2、A3、A5处理的产量平均同比增长5.44%、3.68%、1.92%、1.86%。由此可得，江西晚粳稻在移栽密度为2.5×105穴·hm-2下具有更佳经济效益。

2.2.3施氮肥量 不同施氮肥量处理的经济性状及产量结果(表8)显示，4个晚粳稻品种的产量随着施氮肥量的增加整体呈现先增加后减少的趋势。产量构成因素方面，N1处理的株高均显著低于其他处理，但N2、N3、N4、N5处理间差异不明显；千粒重、有效穗数随着氮肥量的增加而显著增加，至氮肥量为225 kg·hm-2(N3)时最高，后呈现下降趋势；结实率、单穗实粒数均随着施氮肥量的增加呈先升后降趋势；结实率整体呈随着施氮肥量的增加而逐渐下降趋势。结果表明，两地4个品种均以施氮肥量225 kg·hm-2(N3)处理的产量最优，分别比N1、N2、N4、N5处理平均增长49.96%、11.41%、4.07%、6.09%。因此，影响产量最关键的因素是氮肥施用量，推荐在江西晚粳稻稻区以225 kg·hm-2的氮肥施用量为宜。

表6 不同播栽时间的晚粳稻产量及其构成因素Table 6 Yield and its components of late Japonica rice with different sowing and planting time

表7 不同移栽密度的晚粳稻产量及其构成因素Table 7 Yield and its components of late Japonica rice with different transplanting densities

2.2.4施肥方式 不同施肥方式处理的经济性状及产量结果(表9)显示，在总施氮量不变的情况下，随着后期氮肥施用比例的增加，4种晚粳稻的产量整体呈现先增长后减少的趋势。产量构成要素方面，随着后期氮肥施用比例的增加，株高整体呈现逐渐下降趋势；千粒重随着后期氮肥施用比例的增加而呈现增加，但差异大多不明显；有效穗数随着后期氮肥施用比例的增加呈减小趋势，在M3处理后开始显著减小；结实率和单穗实粒数均随着后期氮肥施用比例的增加而显著增加趋势，在M3处理后差异大多不显著。两地4个品种均以施氮肥配比为4:3:3(M3)处理的产量最优，但差异未达到显著水平，仅‘小叶迟熟’品种的M3产量较M1显著增加8.95%。由此可知，影响产量最关键的因素是有效穗数与结实率，而这两者分别由前期基肥与后期穗肥的施用比例起决定性因素，所以氮肥施用配比要均匀分配，前后缺一不可。因此推荐基肥∶分蘖肥∶穗肥的配比为4∶3∶3的施肥方式。

表9 不同施肥方式的晚粳稻产量及其构成因素Table 9 Yield and its components of late Japonica rice under different fertilization methods

3 讨论

3.1 播栽时间对水稻稻曲病及产量的影响

水稻稻曲病是气候性病害，高温湿热、降雨量多、日照量少的环境条件有助于稻曲病病菌的发育和繁衍[23]。而播种和移栽时间在很大程度上决定了稻曲病菌能否遇到适合的传播和侵染时机。姜慎等[13]和胡娟等[24]研究发现，播期推迟，水稻稻曲病的发生程度会明显加重。水稻孕穗末期至破口期是稻曲病病菌的关键侵染期[25]。成臣等[26]研究发现，粳稻产量随着播期推后呈先上升后下降的变化趋势。本研究于7月17日播种、7月30日移栽的‘甬优1538’‘扬产1601’和7月17日播种、8月7日移栽的‘甬优538’‘小叶迟熟’，其处理T3的稻曲病发生程度明显高于7月3日播种、7月16日移栽、7月3日播种、7月24日移栽、7月10日播种、7月23日移栽和7月10日播种、7月31日移栽的T1和T2处理，同时产量也低于T1和T2处理。由此推断，在江西省的气候条件下，播栽期的推迟有利于晚粳稻稻曲病发生，而水稻产量将随之下降。因此，在条件允许的情况下，应适当提前晚粳稻的播栽期，对于江西省晚粳稻的经济效益利用程度较为优异。

3.2 移栽密度对水稻稻曲病及产量的影响

水稻移栽密度越大，稻曲病的发病程度越重[13,27]。但水稻种植密度稀薄，基本苗较少，易导致水稻产量的显著下降。本研究发现，4个供试水稻品种在一定移栽密度范围内，随着种植密度的增大，稻曲病的发病程度越重，反之越轻。当移栽密度低于阈值(2.5×105或2.81×105穴·hm-2)时，随着移栽密度的减小，稻曲病的发病率和病情指数变化不大，不同水稻品种的移栽密度阈值存在差异。其原因可能是水稻在高密度条件下，基本苗偏多，“田间小气候”的通风透光性差，荫庇严重，相对湿度偏高，有利于病菌的繁衍和传播，因而加重稻曲病的发生。但在某一低密度条件(2.5×105或2.81×105穴·hm-2)下，稻田光照充足，通风性好，不利于稻曲病病菌的感染和传播[28]，稻曲病的发病率维持在稳定水平，水稻氮肥利用率提高，有效分蘖增加，各产量要素达到较优水平。因此，在保证田间水稻基本苗的条件下，应根据水稻品种特性，掌握影响稻曲病发生的移栽密度临界值，合理密植，降低稻曲病的发病率，提高生产力。

3.3 施氮肥量对水稻稻曲病及产量的影响

施氮量是影响水稻稻曲病发生的主要因素[17,29-30]。李友荣等[31]研究发现，水稻生育后期施氮量过多，易造成水稻贪青徒长，嫩绿晚熟，生育期延迟，产量降低，产生了时间上的易感病。岑汤校等[21]认为，叶片披垂，叶片易长时间带有水滴或水膜，田间小环境的相对湿度增大，易加速稻曲病病菌的生长和繁衍，使田间病情加重。本研究发现，施氮量与水稻稻曲病发病程度以及产量存在一定的相关性，4个粳稻品种在无氮肥处理条件下，稻曲病发生程度明显偏轻，随着单位面积施氮量的增加，尤其是穗期追施氮肥越多，稻曲病的发生越严重。Sun等[32]认为，在一定范围内氮肥的施用对水稻稻曲病具有诱发作用，但不是影响稻曲病发病的诱导因子。氮肥对稻曲病发生的作用机理，目前国内外研究甚少，有待进一步深入探讨。

3.4 施肥方式对水稻稻曲病及产量的影响

在农业生产上，氮肥运筹是水稻高产的最重要因素[33-35]。张夕林等[18]报道，水稻后期施肥量与稻曲病病穗率呈现正相关，水稻后期施氮量越少，病穗率越低；反之，稻曲病病情加重。本研究发现，在单位面积总施氮量一定的条件下，基肥、分蘖肥和穗肥的施用质量比与水稻稻曲病的发生存在一定关联。生育期前期的基肥施氮量对水稻稻曲病发生的影响不大；后期偏施氮肥导致稻曲病发病严重。其原因可能是后期偏施氮肥，导致水稻植株贪青晚熟，对稻曲病病菌的抗性减弱。其次，营养条件越好，对稻曲病病粒的生长和发育越有促进作用，致使稻曲病的发生加重。许彩芬等[36]发现，改革穗肥运筹技术, 实行分次施用穗肥是合理和必然的。尤其是穗肥施用比例增加后, 分次施用、合理运筹显得更为重要。因此，在水稻栽培管理时，应掌握氮肥施用方法，适时适量施用氮肥，早施基肥，少施穗肥，既保证水稻基本的营养需求，又降低稻曲病的发生概率[37]。