刘卫星 范小玉 张枫叶 贺群岭 陈 雷 李 可 吴继华
(商丘市农林科学院,476000,河南商丘)
花生是我国重要的油料作物,近10年来,我国花生生产得到持续、较快的发展[1],全国花生种植面积从2009年的428.1万hm2发展到2019年的463.3万hm2,花生单产也从2008年的3355.1kg/hm2提高到2019年的3781.1kg/hm2[2]。我国花生种植区域较为集中,2019年全国前10个花生主产省区种植面积约占全国花生种植总面积的84.1%。花生主产区常年连作、秸秆还田等导致花生茎腐病、白绢病等土传病害及金针虫、蛴螬等地下虫害发生加重,致使花生产量降低、品质变差[3-5]。受土地资源及环境条件等制约,防治花生土传病虫害一直是花生生产上的难题,目前主要通过种植抗病品种、土壤处理、药剂拌种和灌根等方法进行防治,但效果不够理想,且易形成农残超标,不利于农作物绿色生产。因此,制定一套绿色安全、生态环保的地下病虫害防控技术是解决问题的关键。
小麦和大蒜均是我国北方花生主要的前茬作物,北方地区是小麦的主产区,对维护国家粮食安全具有重要意义[6]。大蒜秸秆、根系残留及其分泌物对土传病害有较好的抑制作用[7-8],在绿色植保发展中起重要作用。在农作物种植结构中,合理的轮作作物搭配可显著改善土壤理化性质,提高作物产量,减少土传病虫害的发生[9-10]。药剂拌种是防控花生土传病虫害的主要方法之一,众多学者[11-12]针对不同药剂拌种对花生土传病虫害的防治开展了大量研究工作,取得了很多成效。已有研究主要针对轮作或药剂拌种等单一措施对花生土传病虫害和产量的影响,而对前茬作物和药剂拌种搭配的相关研究较少。为此,本研究针对河南省花生主产区常年连作土传病虫害高发的突出生产问题,分析前茬作物和药剂拌种对花生土传病虫害、产量及其构成因素的影响,为花生产业绿色、优质、高效发展提供借鉴。
试验于2019年6月至2020年9月在河南省杞县葛岗镇进行。试验地花生连作6年,花生地下病虫害中等偏重。土壤为沙质壤土,肥力中等,0~30cm土层含有机质14.2mg/kg、速效氮71.8mg/kg、速效磷 22.4mg/kg、速效钾 98.6mg/kg。根据气象资料统计(表1),2019和2020年试验期间试验区降水量分别为303.1和359.7mm,略高于当地多年平均降水量,土壤湿度大利于土传病害的发生。
表1 试验期间试验区气象因素Table 1 Climate factors during the test in test area
供试花生品种为商花30号,前茬小麦品种为商麦167,大蒜品种为紫皮大蒜。花生和小麦品种由商丘市农林科学院提供,大蒜品种购自市场。供试种衣剂为 24%苯醚·咯·噻虫嗪悬浮种衣剂(苯醚甲环唑0.8%、咯菌腈0.8%、噻虫嗪22.4%,安徽丰乐农化有限责任公司),主要防治花生茎腐病、蛴螬和金针虫等。试验田肥料为硫酸钾型复合肥(N:P2O5:K2O=14:16:15,湖北鄂中化工有限公司)。
1.3.1 试验设计 采用裂区设计,主区为前作茬口,设大蒜茬(P1)和小麦茬(P2)2个水平;副区为种衣剂用量,设每公斤种子用种衣剂6(S6)、3(S3)和0mL(S0)3个水平。共6个处理,每个处理重复 3次,共 18个小区。小区面积 40.0m2(10.0m×4.0m)。花生平地开沟点播,等行距40cm,穴距15cm,每穴2粒,出苗后留1株。2018年播种大蒜和小麦,播前整地时大蒜田一次性施入硫酸钾型复合肥1125kg/hm2、小麦田施入750kg/hm2作底肥,中间不追肥,管理同常规栽培。翌年前茬作物收获后秸秆还田、整地,整地前撒施硫酸钾型复合肥750kg/hm2,花生收获后继续种植大蒜或小麦。2019和2020年花生均于6月10日播种,9月25日收获。全生育期不再施用其他土壤杀菌剂和杀虫剂,其他栽培管理同一般大田。
1.3.2 花生病虫害调查分级标准 采用随机5点取样法调查花生土传病害茎腐病、白绢病和地下害虫金针虫、蛴螬,每点连续调查20株,每个处理100株,记录各级病株数和发病程度。7月10日调查茎腐病,8月25日调查白绢病。在花生成熟收获时对定点植株取样,取样深度20cm,调查金针虫和蛴螬发生情况。
花生病害分级标准参考 Shokes等[13]的方法并稍加修改,分为0级(植株无症状)、1级(仅茎上有病斑)、2级(全株25%及以下的枝叶发生萎蔫)、3级(全株 26%~50%的枝叶萎蔫)和 4级(全株50%及以上枝叶萎蔫或枯死)。病情指数=[∑(各级病株数×相应病级)/(调查总株数×4)]×100;发病率(%)=(发病株数/调查总株数)×100。
花生金针虫、蛴螬危害的发生等级参考赵庆雷等[14]的方法,分为0级(荚果完整,无被害状)、1级(荚果表皮有被害痕迹)、2级(荚果有被害小洞,但籽仁完整)、3级(荚果有被害大洞,籽仁被害≤50%)和4级(荚果、籽仁被害均>50%)。每株花生的受害等级以该株受害最严重的荚果来确定,受害指数=[∑(各级受害株数×相应受害级别)/(调查总株数×4)]×100;虫害率(%)=(受害株数/调查总株数)×100。
以P2S0处理为对照计算防控效果,防控效果(%)=[(对照平均发病率/虫害率-处理区平均发病率/虫害率)/对照平均发病率/虫害率]×100。
1.3.3 花生产量及其构成因素调查 花生成熟收获时,每处理选取中间行生长正常的连续10株,调查单株结果枝数、单株结果数、百果重、百仁重和出仁率,每小区取生长一致的 10m2区域收获花生荚果,计算单位面积荚果产量。每个处理取3次重复平均值,将2年数据合并,取平均值。
采用Excel 2007和DPS 7.05进行数据统计分析。
由表2可知,2019-2020年,不同前茬与种衣剂用量对花生茎腐病和白绢病的发生有显著影响。2年间种衣剂用量相同时,与P2处理相比,P1处理花生茎腐病和白绢病的病情指数和发病率均较低,花生茎腐病的病情指数和发病率分别平均下降37.91%和 38.77%,白绢病的病情指数和发病率分别平均下降30.00%和27.24%。2020年S6处理下P1和P2处理花生茎腐病的病情指数和发病率差异不显著。2年间前作茬口相同时,随着种衣剂用量的增加,花生茎腐病和白绢病的病情指数均呈下降趋势,2019年S6和S3处理花生茎腐病的病情指数和发病率间差异均不显著,2020年P1处理下S6处理花生茎腐病的病情指数显著高于S3处理。对茎腐病的防控,2019年以P1S6处理效果最好,防控效果达84.03%,其次是P1S3处理;2020年以P1S3处理效果最好,防控效果达83.76%,其次是P1S6处理。2年间P1S6和P1S3处理间茎腐病的防控效果差异均不显著;对白绢病的防控,2年间均以P1S6处理效果最好,防控效果分别达69.35%和73.45%,均显著高于其他处理。综合考虑,防控花生茎腐病以P1S3处理最佳,而防控白绢病以P1S6处理最佳。
表2 不同前茬和种衣剂用量对花生茎腐病和白绢病的影响Table 2 Effects of different preceding crops and seed coating agent dosage on peanut stem rot and Sclerotium stem rot
由表3可知,2019-2020年,前茬和种衣剂用量对花生地下害虫金针虫和蛴螬的危害有显著影响。在相同种衣剂用量下,与P2处理相比,P1处理花生受金针虫和蛴螬的危害较轻,荚果的受害指数平均分别下降了 41.96%和 22.84%,除 2020年S6处理下P1和P2处理的金针虫和蛴螬的受害指数差异不显著外,其他处理间差异均达显著水平。在前茬相同时,随种衣剂用量的增加,金针虫和蛴螬对花生的危害明显下降,除P1处理下S6和S3处理金针虫受害指数差异不显著外,其他处理间差异均达显著水平,且2年中P1处理的金针虫受害指数均以S3处理最小。对花生金针虫的防控,2年均以P1S3处理效果最好,防控效果分别达75.30%和75.07%,但与P1S6和P2S6处理差异不显著;对蛴螬的防控2年均以P1S6处理最优,防控效果分别达63.18%和68.52%,且2019年显著高于其他处理。综合考虑,防控花生金针虫以P1S3处理最佳,防控蛴螬以P1S6处理效果最好。
表3 不同前茬和种衣剂用量对金针虫和蛴螬危害的影响Table 3 Effects of different preceding crops and seed coating agent dosage on the damage of wireworms and grubs
2019-2020年的平均结果(表 4)表明,不同前茬和种衣剂用量对花生单株结果枝数、单株结果数、百果重、百仁重和荚果产量均有显著影响。与P2处理相比,P1处理花生的单株结果枝数、单株结果数、百果重、百仁重、出仁率和荚果产量的均值分别提高了2.85%、6.12%、5.33%、1.53%、0.09%和7.27%;相同种衣剂用量时,P1处理花生的百果重和荚果产量显著高于P2处理;相同前茬下,花生单株结果枝数、百果重、百仁重和荚果产量随种衣剂用量的增加而增加。在P1处理下,与S3处理相比,S6处理单株结果数显著降低,单株结果枝数、百果重和百仁重差异不显著;在P2处理下,与S3处理相比,S6单株结果枝数、单株结果数和百果重显著提高,百仁重差异不显著。出仁率在不同前茬和种衣剂用量间差异均不显著。P1S3处理的荚果产量最高,分别较P1S6和P1S0处理提高了1.41%和30.07%;P2S6处理的荚果产量最高,分别较P2S3和P2S0处理提高了2.84%和36.24%;6个处理中以P1S3处理的荚果产量最高,其次是P1S6和P2S6处理,P2S0处理的荚果产量最低。
表4 不同前茬和种衣剂用量对花生产量及其构成因素的影响(2019-2020)Table 4 Effects of different preceding crops and seed coating agent dosage on pod yield and its components of peanut (2019-2020)
我国花生主产区相对集中,花生连作种植面积逐年增大[15],病害累加,已成为制约花生产业健康发展的突出问题[16]。种衣剂拌种可有效防控花生土传病害的发生[11]。本试验结果表明,随着种衣剂用量的增加,花生茎腐病和白绢病的病情指数显著下降。轮作能调节土壤肥力,改善土壤微生物活动,是缓解花生连作障碍最经济便捷的措施,但不同前茬在减轻和解除花生连作障碍方面存在较大差异[17]。大蒜是我国北方主要的冬季作物,具有广谱的抑菌活性[18],钏有聪等[8]研究表明,大蒜和烤烟轮作时,大蒜根系分泌的抑菌物可降低烟草黑胫病的发生和危害,实现病害的生态防控。本研究也表明,与小麦茬口相比,大蒜茬口花生茎腐病和白绢病的发病轻,病情指数分别下降了37.91%和30.00%。这可能是因为大蒜根系分泌物对镰刀菌、枯萎病菌等土传病菌具有抑制作用[19-20]。
花生的地下害虫主要有蛴螬、金针虫、蝼蛄和地老虎等,其中蛴螬和金针虫的危害最为普遍[21]。通过种衣剂拌种防治花生金针虫和蛴螬的研究较多[12],而通过合理搭配前茬来降低其危害的相关报道较少。本研究表明,大蒜茬口金针虫和蛴螬对花生的危害较小麦茬口轻,荚果的受害指数平均下降了41.96%和22.84%。这可能是由于大蒜及其提取物具有驱避和杀虫等效果[22-23],降低了大蒜茬口地下害虫的虫口密度,也有可能与小麦茬口中秸秆大量还田,导致蛴螬和金针虫等地下害虫的虫口密度增加有关[4-5],具体原因还有待进一步研究。
花生产量构成因素之间协调发展是高产的关键,但不同产量构成因素受外界影响的程度不同。研究[24-25]表明,花生单株结果枝数、单株结果数、百果重和百仁重等性状较不稳定,易受环境因素影响,而出仁率相对稳定。本研究结果也表明,前茬和种衣剂用量对花生单株结果枝数、单株结果数、百果重和百仁重的影响均达显著水平,而对出仁率的影响不显著。药剂拌种可以减少花生土传病害的危害,从而提高产量。本研究表明,2种茬口下药剂拌种较不拌种的花生荚果产量提高 28.26%~36.24%。适宜的前茬能提高花生产量,封海胜等[17]通过模拟轮作表明,前茬对连作花生生长发育及产量的提高均有促进作用。李艳红[26]的研究也表明,前茬作物能促进连作花生的营养生长,提高荚果产量和单株结果数,本研究结果与其基本一致,不同的是其试验认为小麦茬对提高连作花生荚果产量的效果最明显,其次是大蒜茬和菠菜茬,而本研究结果指出,大蒜茬比小麦茬更有利于花生荚果产量的提高。这可能与试验田连作年限、试验年份气候、试验田土质、肥力水平及秸秆还田量等差异有关。
本试验采用大田种植,试验田土传病害及地下害虫发生规律与病圃接种相比存在一定的差异。花生田间土传病害及地下害虫的发生常成点片状,具有散发性和不均一性[27-29]。为了保证试验田花生土传病害和地下害虫发生均匀,本试验所选试验田花生连作6年,试验前2年不进行土壤病虫害处理,并于花生收获后秸秆还田,增加试验田土壤带菌量,2018年经取样调查,试验田土传病虫害发生一致。田间调查病虫害取样方法有 5点式、对角线式、棋盘式、平行线式和“Z”字型式等,而5点式取样法应用最为普遍,在花生田间病虫害调查中应用较多[14,30],本试验在5点式取样的基础上,适当增加了每点的取样株数,取样总株数占小区总株数的15.15%,具有较好的代表性。
不同前茬和种衣剂用量对花生土传病虫害、产量及其构成因素有显著影响。适当的药剂拌种和前茬能够有效控制花生土传病虫害的发生,协调各产量构成因素关系,提高产量。从产量角度考虑,6个处理中以P1S3处理的荚果产量最高,其次是P1S6和P2S6处理,P2S0处理最低。因此在花生生产中,应根据连作年限、土传病虫害类型及发生程度等调整前茬种类及种衣剂用量,从而增加农田作物多样性与土壤生物多样性,控制农田病虫害发生,提高作物产量。