小麦-玉米周年秸秆还田对玉米害虫及天敌的影响

李文静 吕亮 杨立军 夏贤格 许敏 万鹏

摘要 [目的]明確秸秆周年还田、耕作深度与施用腐熟剂对玉米害虫及天敌发生的影响，确定适宜的还田耕作深度和秸秆腐熟剂施用。[方法]在大田条件下分析了秸秆不还田+浅耕、秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕、秸秆还田+深耕+腐熟剂处理对玉米害虫、天敌发生的影响。[结果]玉米田内害虫种群数量以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低，秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理次之，秸秆不还田+浅耕最高。蜘蛛类和天敌总量在4种秸秆还田模式中无显著差异。天敌与害虫的益害比受不同秸秆还田处理的影响：与秸秆不还田+浅耕对照相比，秸秆还田+深耕+腐熟剂、秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理的益害比分别是对照的1.68、1.63和1.45倍。秸秆还田不同处理下亚洲玉米螟的发生量以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低，与秸秆不还田+浅耕相比发生量下降（29.17±9.36）%。[结论]在推广秸秆还田模式中，可考虑秸秆还田结合深耕且施用腐熟剂的耕作方式，既能降低玉米田害虫的发生，又能提高天敌的控害能力。

关键词 秸秆还田;耕作深度;秸秆腐熟剂;玉米害虫;天敌

中图分类号 S 435.132  文献标识码 A  文章编号 0517-6611（2021）20-0166-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.20.042

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Effects of Annual Straw Returning Mode of Wheat and Maize on the Occurrence of Maize Pests and Natural Enemies

LI Wen-jing， L Liang， YANG Li-jun et al

（Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Central China，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Hubei Key Laboratory of Crop Diseases Insect Pests and Weeds Control， Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Heibei  430064）

Abstract [Objective] To determine the effects of annual straw returning， tillage depth and straw-decomposing inoculants on the occurrence of maize pests and natural enemies， and select straw returning manner that were suitable for controlling main pests in maize field. [Method] This study evaluated the effects of four straw returning manner （shallow tillage but not add straw returning， shallow tillage with straw returning， deep ploughing with straw returning， and deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants） on occurrence of pests， natural enemies and Ostrinia furnacalis under field conditions. [Result] The results indicated that within the investigation period， the number of pests was lowest in deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants， followed by shallow tillage with straw returning and deep ploughing with straw returning， the highest in shallow tillage but not add straw returning. However， the number of spiders and natural enemies of these pests were no significant difference among the four treatments. Ratio of natural enemy to insect pests was also different among the four straw returning manners. Ratio in deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants， shallow tillage with straw returning， deep ploughing with straw returning were 1.68，1.63 and 1.45 times as shallow tillage but not add straw returning， respectively. The number of O. furnacalis was lowest in deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants， decreased by （29.17±9.36） percent as shallow tillage but not add straw returning. [Conclusion] All the above results indicated that deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants could be used in straw returning technology popularizing， since it not only had significant control efficacy to pests， but also could increase the natural enemy activities of pest control.

Key words Straw returning;Tillage depth;Straw-decomposing inoculants;Maize pest;Natural enemy

基金項目 湖北省农业科学院重大研发成果培育项目（2017CGPY01）;湖北省自然科学基金项目（2018CFB335）。

作者简介 李文静（1985—），女，河南平舆人，副研究员，博士，从事玉米害虫防治研究。*通信作者，研究员，博士，从事旱地作物害虫防治研究。

收稿日期 2021-02-03

农作物秸秆是农业生产过程中必然产生的副产品，富含作物生长所需的营养物质，同时是土壤有机物质的重要来源[1]。秸秆还田是循环利用秸秆资源而促进农业持续发展的重要方式，对维护和改良农业生态系统、可持续化农业生产具有重要意义[2]。近年来，随着农村劳动力的锐减以及农民生活方式的转变，秸秆还田种植模式发展迅速，因势利导地顺应形势发展，加强秸秆还田方式研究，是当前生产的一个重要任务。耕作深度在农业生产中具有重要作用，不同耕作深度影响作物生长发育、产量及虫害发生[3-4]。单一秸秆还田如覆盖免耕会出现作物播种质量及植株性状差、病虫害增加等问题[5-8]，而秸秆还田同时深耕对作物播种影响较小，且能减少虫害发生[6]。秸秆腐熟剂是一种含有多种微生物菌群的有机物料，能够促进秸秆快速降解[9]，提高秸秆利用率，增加土壤肥力，促进作物生长[10-11]。

目前，秸秆还田研究已在缓解土壤退化[12]、提高土壤肥力[13]、改善土壤理化性状[14]、提高作物产量[15]、影响作物病害发生[16]等方面有较多报道，而有关秸秆还田对玉米害虫及天敌的影响研究较少。探究秸秆还田条件下，不同耕作深度结合施用腐熟剂对农作物虫害及天敌发生的影响，确定合理的还田耕作深度和腐熟剂施用，对探讨适宜的秸秆还田耕作栽培方式具有重要的实际应用价值。为此，笔者以湖北襄阳麦玉轮作系统为研究对象，采用秸秆还田、耕作深度与施用腐熟剂相结合的模式，分析“小麦-玉米”轮作模式下秸秆周年还田对玉米田害虫及天敌发生的影响，以期为今后秸秆还田技术的优化和进一步推广提供理论支持。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选用“郑单958”为种植品种，播种行距约60 cm，株距25～30 cm。玉米整个生育期不施农药，其他田间管理同一般农田。

1.2 试验设计

试验于2018—2019年在湖北省襄阳市襄州区张罗岗原种场（112.22°E，32.30°N）进行。试验设4个处理：秸秆不还田+浅耕10 cm，秸秆还田+浅耕10 cm，秸秆还田+深耕30 cm，秸秆还田+深耕30 cm+腐熟剂;其中秸秆不还田+浅耕10 cm是当地常规耕作模式，以此种植模式为对照。每处理小区重复3次，每重复小区面积200 m2。秸秆腐熟剂主要由枯草芽孢杆菌、热带假丝酵母和米曲霉等组成，有效活菌数为0.50亿/g，施用30 kg/hm2。

玉米前茬种植小麦，5月下旬收获小麦，之后将秸秆全生物量还田。人工收割小麦脱粒后将秸秆称重，均匀分配到每个小区，粉碎后抛撒到相应处理小区，保证每小区秸秆总量一致，按方案要求在相应小区施用秸秆腐熟剂，最后浅耕/深耕、播种。

1.3 调查方法

分别于2018年和2019年夏玉米生长季开展不同小区玉米上的虫害调查。待玉米出苗后，于玉米苗期、喇叭口期、穗期和成熟期分别展开调查。参照玉米害虫及天敌[17-18]的调查方法，在每个小区采取对角线5点取样，每点调查10株。目测全株，记录全株调查到的害虫及天敌的种类和数量。比较秸秆还田不同处理玉米整个生育期的害虫及天敌发生量差异。

1.4 数据处理

益害比：从个体数量分析天敌的生态控害效能。其中Npi=Np/Ni，Np与Ni分别代表天敌与害虫的个体数量[19]。

试验数据采用 Excel 2013 进行统计，运用SPSS Statistics 25.0软件进行方差分析和多重比较（Duncan s新复极差法，P<0.05）。

2 结果与分析

2.1 不同秸秆还田种植模式下玉米害虫和天敌种群数量变化

综合2年的调查结果，比较4种秸秆还田种植模式下玉米苗期、喇叭口期、抽穗期、乳熟期和完熟期害虫和天敌种群数量结果（表1）发现，秸秆不还田+浅耕对照玉米田内玉米害虫（亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis、棉铃虫Helicoverpa armigera、草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda、黏虫Mythimna separata、蚜虫类、飞虱类、叶甲类、叶蝉类）种群数量最高，秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理次之，秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低。蜘蛛类天敌是4种秸秆还田种植模式下玉米田的主要天敌，以秸秆还田+浅耕处理蜘蛛类天敌略高，但4种秸秆还田处理间差异不显著（P>0.05）。在玉米不同生育期调查时发现，玉米田内天敌（蜘蛛类、瓢虫类、草蛉类、食蚜蝇类、捕食蝽类、寄生蜂类）总数以秸秆不还田+浅耕对照与秸秆还田+浅耕处理略高，其次为秸秆还田+深耕处理，秸秆还田+深耕+腐熟剂较低，但4种秸秆还田处理间差异不显著（P>0.05）。分析天敌总数与玉米害虫的益害比发现，与秸秆不还田+浅耕的对照处理相比，秸秆还田+深耕+腐熟剂、秸秆还田+浅耕、秸秆还田+深耕处理的益害比显著增加（P<0.05），分别增加至对照的1.68、1.63和1.45倍。

2.2 秸秆不还田且浅耕玉米田内害虫和天敌种群动态变化

在襄阳张罗岗原种场试验田对秸秆不还田+浅耕玉米植株上害虫及天敌的调查结果见图1。由图1可知，玉米不同生育期调查过程中，秸秆不还田+浅耕玉米田内玉米螟、棉铃虫、蚜虫类等害虫种群数量从苗期至抽穗期呈下降趋势，而在乳熟期害虫种群数量升高。蜘蛛类种群数量从苗期至乳熟期呈先降低后升高趋势。玉米田天敌类（蜘蛛类、瓢虫类、草蛉类等）种群数量从苗期至抽穗期呈一直上升趋势，在乳熟期略有下降;比较抽穗期调查结果发现，玉米田天敌总数最高，显著高于田间害虫数量（P<0.05）。

2.3 秸秆还田且浅耕玉米田内害虫和天敌种群动态变化

从图2可以看出，玉米不同生育期内秸秆还田+浅耕玉米田内玉米螟、棉铃虫、蚜虫类等害虫种群数量在乳熟期较高，在抽穗期较低。蜘蛛类天敌和田间天敌（蜘蛛类、瓢虫类、草蛉类等）种群数量从苗期至乳熟期呈一直上升趋势，在乳熟期均达到最高。玉米苗期和乳熟期调查发现，玉米田内玉米螟、棉铃虫、蚜虫类等害虫种群总数量显著高于蜘蛛类（P<0.05）。玉米喇叭口期调查发现，天敌总数高于害虫总数，但未达显著差异（P>0.05）。玉米抽穗期调查发现，玉米田内天敌总数显著高于害虫总数（P<0.05）。

2.4 秸秆还田且深耕玉米田内害虫和天敌种群动态变化

秸秆还田且深耕处理不同玉米生育期的害虫、蜘蛛类和天敌的种群数量见图3。由图3可知，秸秆还田且深耕玉米田内玉米螟、棉铃虫、蚜虫类等害虫种群数量在乳熟期最高，其次为喇叭口期、苗期，在抽穗期种群数量最低，且差异显著（P<0.05）。蜘蛛类种群数量随玉米生长发育呈先上升后下降趋势，但未达显著差异（P>0.05）。田间天敌（蜘蛛类、瓢虫类、草蛉类等）种群数量在抽穗期最高，其次为喇叭口期、乳熟期，在苗期最低（P<0.05）。玉米苗期害虫、蜘蛛与天敌类种群数量无显著差异（P>0.05）;玉米乳熟期害虫种群数量高于蜘蛛和天敌类种群数量（P<0.05）;但在抽穗期，玉米害虫种群数量最低，显著低于蜘蛛和天敌类种群数量（P<0.05）。

2.5 秸秆还田+深耕+施用腐熟剂玉米田内害虫和天敌种群动态变化

秸秆还田且深耕并添加腐熟剂处理玉米田调查结果见图4。由图4可知，玉米螟、棉铃虫、蚜虫类等害虫种群数量在乳熟期最高，显著高于苗期、喇叭口期和抽穗期（P<0.05）。蜘蛛类种群数量从苗期至乳熟期呈先下降后上升趋势，但未达显著差异（P>0.05）。田间天敌（蜘蛛类、瓢虫类、草蛉类等）种群数量从苗期至乳熟期呈上升趋势，但未达显著差异（P>0.05）。秸秆还田且深耕并添加腐熟剂玉米田内苗期与喇叭口期害虫、蜘蛛与天敌类种群数量无显著差异（P>005）;在抽穗期，玉米田天敌总数显著高于害虫总数（P<0.05）;在乳熟期，玉米田害虫总数显著高于天敌种群数量（P<0.05）。

2.6 不同秸秆还田种植模式对玉米螟发生的影响

对不同秸秆还田处理玉米植株上玉米螟的调查结果见图5。由图5可知，不同秸秆还田种植模式下玉米螟数量差异显著（P<0.05）;以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理玉米螟发生量最低，秸秆还田+深耕处理、秸秆不还田+浅耕处理次之，秸秆还田+浅耕处理玉米螟发生量最高。与当地常规耕作模式秸秆不还田+浅耕的对照区相比，单纯秸秆还田+浅耕模式下玉米螟发生量增加（38.73±14.15）%;而在秸秆还田同时进行深耕处理的玉米田玉米螟发生量（7.01±0.92）头/百株比秸秆不还田+浅耕区（7.09±1.35）头/百株略有下降;秸秆还田同时深耕且添加腐熟剂的处理与对照相比，玉米螟发生量下降（29.17±9.36）%。这说明与秸秆不还田相比，单纯秸秆还田且浅耕会增加玉米螟的发生量，但在秸秆还田同时进行深耕可使玉米螟发生量降低至不还田的对照水平，而秸秆还田同时深耕且添加腐熟剂可使玉米螟发生量进一步降低。

3 讨论

随着气候和能源问题的加重，农业资源可持续利用已成为农业研究的重点;秸秆作为重要的农业可循环资源，对其利用的研究已受到多国专家的关注[20]。秸秆还田是秸秆利用的主要方式，具有增加土壤中的营养元素、改善土壤肥力和理化性质、降低土壤水分蒸发等功能[21-22]。然而传统秸秆还田方式下秸秆腐烂缓慢，且增加作物病虫害的发生[23-25]。因此，秸秆还田应结合适宜的耕作深度、粉碎程度、秸秆腐熟剂施用等进行，以达到减少病虫害发生的目的。

目前秸秆还田结合耕作深度与施用腐熟剂对玉米田害虫及天敌发生的影响未见报道。该研究发现，秸秆还田、耕作深度与施用秸秆腐熟剂均影响害虫和天敌的发生。与秸秆不还田+浅耕对照相比，秸秆还田+浅耕、深耕、深耕且施用腐熟剂的还田模式均降低了玉米田害虫的种群数量。天敌与害虫的益害比也受秸秆还田模式的影响，与不还田对照相比，秸秆还田+浅耕、深耕、深耕且施用腐熟剂的还田模式均提高了天敌与害虫的益害比。这说明秸秆还田增加了玉米田天敌对害虫的控制能力。

秸秆还田不同处理下玉米螟的发生量以秸秆还田+深耕+腐熟剂处理最低，秸秆还田+浅耕最高。说明秸秆还田结合常规耕作使得玉米螟的发生量增加。此结果与其他秸秆还田研究结果一致，即秸秆还田可增加玉米田二点委夜蛾的发生量[26];玉米苗期的食叶害虫发生以秸秆还田且浅耕的种植模式最高[6]。在秸秆还田条件下，深耕比浅耕处理玉米螟发生量降低，而在深耕基础上添加腐熟剂处理更进一步降低了玉米螟的发生量。玉米螟越冬和化蛹均在作物秸稈内进行，深耕相对于浅耕处理把秸秆翻入较深的土层，此处理可降低秸秆还田后残留在秸秆中的玉米螟活虫量，进而减少发生量;而在秸秆中添加腐熟剂处理使得秸秆的腐解速度和程度加快[27-28]，秸秆快速腐解使得秸秆中的玉米螟存活数减少，从而减少玉米出苗后的玉米螟发生量。

综合以上结果，秸秆还田结合深耕且施用腐熟剂的还田模式较适合夏玉米的种植，既降低了玉米田害虫的发生程度，又增加天敌的控害能力。耕作方式与腐熟剂影响害虫数量的原因推测：长期浅耕使得害虫基数累积，发生程度加重;且浅耕易造成土壤板结，作物生长不良，抗虫性下降。深耕对害虫发生的影响或由于深耕对土壤中的害虫卵、幼虫和蛹的破坏程度较大[3]，或通过调节作物生长[28-29]间接影响害虫的发生数量。秸秆腐熟剂对害虫发生的影响可能是由于提高了秸秆的腐解速度和程度[9，27]，从而减少秸秆中存活的害虫卵、幼虫和蛹;也可能与耕作深度类似，通过调节作物生长[30]间接影响害虫的发生数量。因此建议推广秸秆还田结合深耕且施用腐熟剂的耕作方式，既能合理利用作物秸秆，增加土壤肥力，又能有效减少玉米害虫的发生。

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