秸秆还田与药剂拌种互作对稻茬小麦产量和品质的影响

周冬冬，张 军，李福建，李必忠，张永进，刘忠红，葛梦婕，朱晓欢，李春燕

(1.淮安市农业技术推广中心，江苏淮安 223001； 2.扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室培育点/扬州大学小麦研究中心，江苏扬州 225009)

小麦是我国主要的口粮之一，在保障国家粮食安全、改善居民饮食以及维护社会稳定方面具有重要作用[1]。江苏在我国各省小麦产量中排名第五，占全国产量的10%左右，是我国重要的小麦商品粮生产基地。稻茬麦是江苏小麦生产典型茬口模式，约占全省小麦种植面积75%左右。近10年来，为响应秸秆禁烧政策，促进农业资源综合利用，改善环境条件，江苏秸秆还田率超95%。众所周知，农作物秸秆中富含大量的矿质营养元素和有机物质[2]，秸秆还田具有增加土壤有效养分含量、改善土壤理化性状、培肥地力等多重效应[3-7]，是实现农业可持续发展的有效措施。但也有研究报道，由于耕作管理方式不当，秸秆还田小麦出苗率低、根系发育不良、苗情素质差，极易受低温等影响，最终阻碍了小麦产量的提升，同时也制约着秸秆还田优势的发挥[8-10]。秸秆还田后，大量未经处理的植株病残体直接混入土壤，导致土壤中病原菌数量累积增加，致使土传、种传病害成为小麦生产上主要病害并有加重趋势[11-13]。

前人研究表明，通过小麦种子处理可以控制土传、种传病害、地下害虫和蚜虫等主要病虫害，且能有效减轻小麦中后期病虫防控的压力[14-15]。生产上由于缺乏免疫和高抗品种，目前我国对小麦纹枯病等最直接有效的防治方法仍以化学药剂防治为主。随着国家“农药使用量零增长行动”的不断推进，种子包衣、药剂拌种等技术在降低农药用量、提高病虫害防控质量方面发挥着越来越重要的作用[16]。而且药剂拌种相对于药液喷施具有省时省工、增产增效、保护生态环境等优点，还能实现防病治虫、保苗壮苗、提高产量的目的[17-18]。前人就药剂拌种对小麦病虫害的防治效果进行了大量研究，但有关秸秆还田和药剂拌种对小麦生长发育、产量、品质及病害的综合效应在国内鲜有报道。本研究在稻麦轮作条件下，探究稻秸还田与药剂拌种对小麦生长和籽粒品质的影响，同时比较不同药剂处理种子对小麦纹枯病的防治效果，以期明确秸秆还田与药剂拌种技术在小麦生产上的效应，为小麦绿色优质高效生产提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为弱春性小麦品种淮麦40，该品种中感纹枯病，由淮安市农业科学研究院提供。

供试药剂有：2.5%咯菌腈、6%戊唑醇、45%烯肟·苯·噻虫和4.8%苯醚·咯菌腈，由江苏现代农业(小麦)产业技术体系抗逆栽培创新团队提供。

1.2 试验地情况

试验于2018-2019年在江苏(淮安)现代农业(稻麦)科技综合示范基地(118°51′E,33°35′N)进行。该区位于淮河以北，属温带季风气候，年平均气温14.8 ℃，年降雨量945.5 mm，全年日照时数2 080.6 h，小麦生长季气候条件见表1，数据由淮安市气象局提供。土壤类型属淤泥质土， 0～20 cm土层有机质含量为22.3 g·kg-1，全氮1.38 g·kg-1，速效磷53.5 mg·kg-1，速效钾110.2 mg·kg-1。试验地前茬为水稻。

表1 小麦全生育期的气候概况Table 1 Average temperature,precipitation and sunshine duration during the growth period of wheat

1.3 试验设计

试验采用二因素裂区设计，以秸秆处理(R)为主区，设稻秸全量旋耕还田(R1)和稻秸不还田(R0)；拌种剂(S)为副区，设2.5%咯菌腈(F)、6%戊唑醇(T)、45%烯肟·苯·噻虫(FDT)、4.8%苯醚·咯菌腈(DF)和清水对照(CK)5个水平，共10个处理。不同秸秆处理方式及药剂拌种配方详见表2。2018年10月25日人工拌种，晾干后机条播，用种量为225 kg·hm-2，播后镇压。施纯氮255 kg·hm-2，基肥∶壮蘖肥∶拔节肥∶孕穗肥=5∶1∶3∶1，基肥于播种前施用，壮蘖肥于3～5叶期时施用，拔节肥于叶龄余数2.5叶时施用，孕穗肥于叶龄余数0.5叶左右时施用。磷肥(P2O5)、钾肥(K2O)施用量均为90 kg·hm-2，基肥∶拔节肥为5∶5。每个小区面积为220 m2，3个重复。2019年6月上旬收获。

表2 不同秸秆处理方式及药剂拌种配方Table 2 Straw returning patterns and seed dressing with chemicals under different treatments

1.4 测定项目及方法

1.4.1 苗情素质调查

每个处理人工开沟两行各撒播100粒种子，记录各处理出苗日期，调查出苗率。于12月20日取样20株调查麦苗素质，观察叶色，并记录叶龄、次生根数、分器官测干重。

1.4.2 茎蘖动态、叶面积指数、干物质积累量调查与测定

于越冬期、拔节期、孕穗期、开花期和成熟期每个处理取样20株调查茎蘖数；采用长宽系数法测定叶面积，计算叶面积指数；样品按器官分开，105 ℃杀青30 min，80 ℃烘干至恒重，测定干 物重。

1.4.3 产量及其构成因素测定

成熟期各处理取1 m双行调查穗数、穗粒数及千粒重，收获1 m2计产，重复3次，折算成籽粒含水量为13%时的粒重计产。

1.4.4 小麦纹枯病防效调查

于冬前和拔节期各调查1次，小区对角线五点取样，每点调查100株，记录发病率。依据GB/T17980.108-2004，计算病情指数、防效。

病情指数=∑(各级病株数×相应级数)/(调查总株数×7)×100

防效=(对照区病情指数-处理区病情指数)/对照区病情指数×100%

1.4.5 籽粒品质测定

根据小麦GB1351-2008，利用近红外谷物分析仪测定籽粒粗蛋白、湿面筋含量和沉降值，使用HGT-1 000型容重仪和JYDB100×40小麦硬度指数测定仪分别测定籽粒容重和硬度指数。

1.5 统计分析

数据采用Excel 2016、DPS 7.05进行统计分析、作图。

2 结果与分析

2.1 不同处理对小麦种子萌发及麦苗素质的影响

由表3可知，秸秆处理和拌种剂处理均显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)影响稻茬小麦出苗率、叶龄、次生根条数、根干重、地上部干重和根冠比，二者的互作效应对出苗率和次生根条数没有显著影响，对其余被测指标均有显著或极显著影响。R1处理的平均出苗率较R0处理降低了8.4%，二者差异显著(P<0.05)，说明稻秸还田降低了小麦出苗率。药剂拌种处理的出苗时间比对照晚1 d，其叶龄相应减小，但显著提高了出苗率，各药剂处理间小麦出苗率表现为DF>FDT>F>T>CK。秸秆还田处理的麦苗次生根条数、百株根干重、百株地上部干重和根冠比均显著低于不还田处理，说明秸秆还田一定程度上影响了麦苗素质。不同药剂拌种对小麦幼苗次生根条数、地上部和根干重、根冠比有显著促进效应， 以DF效果最佳，说明拌种剂对根系的促进作用大于地上部分，药剂拌种可提高小麦幼苗综合素质。

表3 不同处理对小麦种子萌发及麦苗素质的影响Table 3 Effect of different treatments on seed germination and seedling quality

2.2 不同处理对小麦产量及其构成因素的影响

不同处理的实际产量介于8 067.86～ 9 325.06 kg·hm-2之间(表4)。秸秆处理、拌种剂及其二者的交互作用对被测指标均有显著或极显著影响(秸秆处理对产量效应除外)。同一拌种剂处理，秸秆还田小麦的实际产量均低于秸秆不还田处理，对照间差异显著，各药剂处理下二者间差异均不显著。说明在本试验条件下，秸秆还田与否对药剂拌种处理的稻茬小麦实际产量未产生显著影响。从产量构成因素来看，秸秆还田处理的穗数较秸秆不还田处理显著减少，但穗粒数和千粒重显著增加，使二者间最终产量差异不显著。产量在不同药剂拌种处理间表现为DF>FDT>F>T>CK，以DF处理最高，R1DF较R1CK增加14.57%，R0DF较R0CK增加8.90%。秸秆还田条件下，药剂拌种处理的平均产量较CK增幅达12.31%，穗数、穗粒数和千粒重均显著增加；秸秆不还田条件下，药剂拌种处理的平均产量及其组成因素较CK也显著增加(穗数的R0T除外)，产量增幅为6.70%，说明药剂拌种对小麦产量的提高有一定的促进作用，在秸秆还田条件下效应更大。

表4 不同处理对小麦产量及其构成因素的影响Table 4 Effect of different treatments on yield and its components of wheat

2.3 不同处理对小麦群体特征的影响

2.3.1 对茎蘖数的影响

从图1可以看出，相同药剂拌种处理下秸秆还田处理在越冬期、拔节期、孕穗期、开花期和成熟期的茎蘖数均低于秸秆不还田处理，整体平均二者间差异达显著水平。由于秸秆不还田处理的出苗率较高，从越冬期开始就获得较大的群体结构。秸秆还田条件下，药剂拌种处理使得各生育时期茎蘖数显著增加，具体表现为：DF>FDT>F>T>CK。孕穗期以后，药剂拌种使得秸秆处理间的群体茎蘖数差距逐渐缩小；成熟期时，秸秆还田条件下，各药剂拌种处理平均茎蘖数比不还田条件下的仅低38.01×104·hm-2。说明秸秆还田条件下，药剂拌种利于促进单株分蘖数增加。

BW：越冬始期，J：拔节期，B：孕穗期，A：开花期，M：成熟期。相同时期图柱上不同字母表示处理间差异显著(P<0.05)。下同。BW:Beginning of wintering stage; J:Jointing stage; B:Booting stage;A:Anthesis stage; M:Maturity stage. Different letters above bars indicate significant difference among the treatments at 0.05 level.The same below.图1 不同处理对小麦主要生育期茎蘖数的影响Fig.1 Effect of different treatments on number of main stems and tillers at different growth stages

2.3.2 对叶面积指数(LAI)的影响

由图2可知，相同药剂拌种处理下，秸秆还田处理小麦在越冬期、拔节期、孕穗期和开花期的叶面积指数(LAI)均低于秸秆不还田处理，对照处理间差异显著。小麦叶面积指数随生育进程推进均呈先升高后降低的趋势，孕穗期达到最大值。4个药剂拌种处理在各生育时期的叶面积指数均显著高于各自对照处理。孕穗期秸秆还田条件下，各药剂拌种处理平均叶面积指数为5.80，较R1CK高0.89；秸秆不还田条件下，各药剂拌种处理平均叶面积指数为5.89，较R0CK高0.51。说明通过药剂拌种处理可增加秸秆全量还田小麦群体后期叶面积指数，为最终获得较高产量创造了条件。

图2 不同处理对小麦主要生育期叶面积指数(LAI)的影响Fig.2 Effect of different treatments on leaf area index at different growth stages

2.3.3 对干物质积累量的影响

由图3可知，相同药剂拌种处理下秸秆还田处理在越冬期、拔节期、孕穗期、开花期和成熟期的干物质积累量均低于秸秆不还田处理，秸秆还田与不还田处理间干物质积累量差值随生育进程推移呈先增大后减小的趋势；就花后干物质积累量而言，秸秆不还田处理仅比秸秆还田处理高78.06 kg·hm-2。4个药剂拌种处理在各生育时期干物质积累量均显著高于各自对照处理，其中以R1DF花后干物质积累量最高，达8 297.52 kg·hm-2，R0DF次之(8 264.79 kg·hm-2)。说明药剂拌种可提高小麦生育后期群体干物质积累量，尤其对秸秆还田群体效果更为显著。

图3 不同处理对小麦主要生育期干物质积累量的影响Fig.3 Effect of different treatments on dry matter accumulation amount at different stages

2.4 不同处理对小麦纹枯病的防效

由表5可知，冬前和拔节期秸秆还田处理小麦纹枯病病情指数均显著高于不还田处理。说明稻秸全量还田加剧了小麦纹枯病的发生，且一定程度上造成小麦纹枯病早发生。冬前和拔节期，4个药剂拌种处理的小麦纹枯病病情指数均低于各自对照处理，差异达显著水平；对纹枯病的防效具体表现为：DF>FDT>F>T，不同秸秆处理下趋势表现一致。相同药剂拌种处理拔节期的防效均低于冬前防效，冬前秸秆还田条件下药剂拌种处理的平均防效为71.97%，接近于秸秆不还田条件下药剂拌种处理平均防效(76.35%)；而拔节期二者平均防效分别为56.20%、 66.40%。说明4个拌种剂均能有效控制小麦生育前期纹枯病病害发生，但拌种剂药效持续时间有限，为获得较高产量和品质，后期仍需结合药液喷施来控制病害 发生。

表5 不同处理对小麦纹枯病的防效Table 5 Control effect of different treatments to wheat sharp eyespot

2.5 不同处理对小麦主要品质性状的影响

由表6可知，秸秆处理对小麦被测品质指标均无显著影响，药剂拌种处理仅对沉降值有显著影响，对其他被测指标均无显著影响，二者的交互作用对沉降值以外的其他被测指标均有显著影响。秸秆还田对籽粒容重、粗蛋白含量和湿面筋含量的影响较大。药剂拌种处理的籽粒容重、硬度、粗蛋白含量、湿面筋含量和沉降值均高于对照，特别是秸秆还田条件下其对品质改善更为显著，以DF处理较好，FDT次之。以上结果表明，秸秆还田与药剂拌种可以改善小麦籽粒品质，主要改善了容重、硬度、粗蛋白和湿面筋含量，分别较对照提高3.26%、10.47%、18.94%和 15.31%，且以R1DF处理小麦籽粒品质相对较好。

3 讨 论

3.1 稻秸还田与药剂拌种对小麦出苗及产量形成的影响

秸秆还田改变了土壤的微环境，从而对作物出苗及生长发育带来一定的影响。许多研究都表明，秸秆还田显著降低了小麦出苗率[5-6,9，19]，这与本研究结果一致。顾克军等[5]研究认为，越冬期间秸秆还田处理叶龄和单株茎蘖减少，单株干重降低，一定程度上降低了稻茬小麦幼苗的素质。贾丽娜等[19]经研究认为，秸秆还田小麦苗期个体生长发育总体好于秸秆不还田。本试验结果表明，稻秸还田降低了小麦出苗率，且一定程度上影响了麦苗素质。因此对于稻秸还田的小麦可通过增加播种量、提高耕整地质量和播后及时镇压等措施来弥补其对出苗率的不良影响[5-6]。前人大量研究表明，药剂拌种能够提高小麦的出苗率，促蘖生根，形成健苗[20-21]。董志强等[18]研究认为，药剂拌种对小麦苗期生长发育有一定的抑制作用，对拔节期生长发育有一定的促进作用。易 媛[22]研究认为，种衣剂、拌种剂拌种有利于促进小麦幼苗生长，提高幼苗植株体内干物质含量，形成壮苗。本试验结果表明，药剂拌种有效提高了出苗率，促进生根且对根系生长量的影响大于地上部分，利于改善幼苗素质。

关于秸秆还田对产量的影响，目前国内尚存在不同的看法。一部分研究认为，秸秆还田具有一定的增产效果，有助于提高小麦千粒重[23-25]。而另外一部分研究结果表明，秸秆还田导致小麦产量减少，主要原因是单位面积穗数的显著降低[6,9]。本研究结果表明，秸秆还田导致穗数显著减少，但穗粒数和千粒重都有所增加，有效弥补了穗数的不足，最终产量虽略有下降但与秸秆不还田处理无显著差异，这与顾克军等[5]研究结果一致。张 奎等[23]研究认为，秸秆还田可显著提高开花期旗叶的净光合速率、气孔导度和蒸腾速率，降低了旗叶MDA积累速率，防止早衰，从而提高了花后干物质对籽粒的贡献率，产量三因素都有所提高。乔玉强等[24]研究表明，秸秆还田增强了小麦旗叶的PSII反应中心光化学活性和光保护能力，对千粒重的提高有显著影响。本试验结果表明，秸秆还田影响小麦出苗，造成各主要生育时期群体分蘖数低于秸秆不还田处理且花后干物质积累量略有降低，这与薛亚光等[9]试验结果一致。张保军等[21]认为，植物生长调节剂天达-2116对增加小麦穗粒数和千粒重有促进作用。董志强等[18]认为，药剂拌种可提高小麦拔节期的叶面积指数和单株干物质重，降低了单位面积有效穗数，增加了穗粒数和千粒重，最终产量高于CK，但差异不显著。李铭东等[26]研究结果表明，种衣剂增产效果在春小麦和冬小麦上分别达到了 13.09%、8.95%。本研究结果表明，药剂拌种可提高各主要生育时期的叶面积指数，利于形成高光效群体，增加花后干物质积累量，较CK高 7.04%，显著增加了单位面积穗数、穗粒数和千粒重，从而提高小麦产量。

3.2 稻秸还田与药剂拌种对小麦纹枯病防效的影响

秸秆还田增加植株病残体上病菌在田间的积累，为纹枯病等病害的滋生提供有利的繁殖场所，势必加重纹枯病的发生[13,27-28]，本研究也得出相似结论。赵永强等[10]研究认为，水稻秸秆全量还田可促使小麦纹枯病在早春提早发生；由于目前尚无对纹枯病表现高抗或者免疫的小麦品种，化学防治又难以达到持久控制纹枯病的效果，生产上为预防病害发生就会采取加大农药用量、增加防治次数的做法，因此极不符合当前农业生产的“双减”政策[29-30]。茹李军等[17]研究发现，45%烯肟菌胺·苯醚甲环唑·噻虫嗪悬浮种衣剂(推荐剂量为400～800 g·100kg-1种子)对小麦纹枯病具有良好防治效果。王汉芳等[31]研究认为，10.4%吡虫啉·烯唑醇悬浮种衣剂对小麦纹枯病的防效为60.75%～86.64%。任学祥等[32]研究认为，5%噻呋酰胺悬浮种衣剂对拔节期小麦纹枯病的防效高于85%，灌浆期则低于30%，说明悬浮种衣剂在拔节期后对小麦纹枯病的防效会逐渐减弱。齐永霞等[33]研究发现，药剂拌种结合拔节期、孕穗期各喷雾1次对小麦纹枯病的防治效果优于单独使用一种拌种剂或杀菌剂的防治效果。本试验结果表明，药剂拌种能有效控制小麦纹枯病前期发生程度，以4.8%苯醚·咯菌腈防治效果更优，但因药效持续时间有限，秸秆全量还田地区小麦为获得较高产量和品质可采取前期药剂拌种与后期药液喷施相结合的方法来防治小麦纹枯病，更多防治措施仍待进一步研究。

3.3 稻秸还田与药剂拌种对小麦籽粒品质的影响

前人关于秸秆还田对小麦籽粒品质的影响结论不尽相同。顾克军等[5]研究认为，秸秆还田对提高小麦籽粒蛋白质含量和出粉率较为显著，对其它品质指标影响不显著。张 奎等[23]研究结果表明，秸秆还田显著提高小麦籽粒蛋白质含量、湿面筋含量、Zenely沉降值和硬度，但籽粒容重降低。乔玉强等[24]研究认为，秸秆还田引起小麦籽粒容重、蛋白质含量、淀粉含量、沉降值和硬度下降，但差异不显著。关于药剂拌种对小麦品质性状的影响，前人研究较少。张 恒[34]研究表明，种衣剂对小麦品质性状影响较小，利用种衣剂处理小麦种子不会改变其品质。本试验结果表明，秸秆还田与药剂拌种均可改善小麦籽粒品质，二者间存在显著的互作效应。秸秆还田对籽粒容重、粗蛋白含量和湿面筋含量的影响较大；药剂拌种对沉降值有显著影响，且秸秆全量还田条件下进行药剂拌种处理对品质改善更为显著。

4 结 论

稻秸还田降低了小麦出苗率且一定程度上影响了麦苗素质，导致穗数显著减少，但穗粒数和千粒重都有所增加，有效弥补了穗数的不足，最终产量虽略有下降，但与秸秆不还田处理无显著差异。药剂拌种促进小麦生根且对根系生长量的影响大于地上部分，利于改善幼苗素质和群体性状；通过提高叶面积指数，增加花后干物质积累量，控制小麦纹枯病前期发生程度，从而提高小麦产量。秸秆还田与药剂拌种对改善小麦籽粒品质存在显著互作效应。综上所述，在稻麦轮作地区，秸秆全量还田条件下，4.8%苯醚·咯菌腈播前拌种有助于减轻小麦病害、提高群体抗性和产量、改善籽粒品质。关于药效持续时间和秸秆还田小麦品质影响问题，还有待继续研究。