谢亮廖晨王磊张春仙范蓉蓉李骁普正仙任圆杨德荣
(⒈云南云天化现代农业发展有限公司,云南 昆明 650600;⒉石屏瀚海农业科技有限公司,云南 石屏 662203;⒊云南云天化股份有限公司,云南 昆明 650228;⒋云南农业大学热带作物学院,云南 普洱 665000;⒌云南省化工研究院有限公司,云南 昆明 650228)
小葱(Allium schoenoprasum L.)又名小香葱、香葱、细香葱、细葱、四季葱等,为百合科多年生葱属草本植物,是以假茎和嫩叶为食用产品的栽培种。小葱具有辛香风味,可以炒食、生食、凉拌,也是菜肴常用的佐料。小葱还具有药用价值,其鳞茎能解表散寒,种子可补肾明目[1]。小葱具有分蘖能力强、生长期短、复种指数高,适应性强等特点[2]。云南大部分地区均适宜种植小葱,玉溪市、泸西县等地小葱的种植面积增长非常快,2016年玉溪市小葱的产值达到12亿元[3],截至2019年底,泸西县小葱产值达到23亿元[4]。随着云南各县市小葱种植规模的增长,形成了“小香葱,大产业”的态势。
笔者项目团队在石屏县宝秀镇云天化蔬菜种植基地1~9号地块(N23°46′,E102°25′),分9期共种植小葱16.34hm2,见表1。种植区属典型的中亚热带气候,年降雨量在775~1148mm,年平均气温18℃,年日照时数2176h,年均相对湿度75%,立体气候显著,适合小葱生长。种植区属红壤土,种植前检测综合土样,pH 7.22、有机质12.05g·kg-1、碱解氮33.80mg·kg-1、有效磷45.88mg·kg-1、速效钾269.06mg·kg-1。
小葱灰霉病是由灰葡萄孢菌(Botrytis cinerea Pers.)侵染引发的一种真菌性病害[5],病原可通过气流、雨水、灌溉水传播蔓延,低温高湿是病害发生和流行条件。笔者通过对9个地块小葱整个生育期和采后贮藏期的调查发现,灰霉病在小葱的生长期和贮藏期均可发病。生长期发病,在小葱的鳞茎和葱管上可见,发病初期产生梭形至长椭圆形灰白色斑点,病斑多时汇集成不规则块状病斑,潮湿时葱管上生大量灰色霉层,霉层覆盖较均匀,这是与大葱灰霉病的差异。病斑多由叶尖向下发展,直达鳞茎部位,后期葱管(葱叶)扭曲,甚至枯死。贮藏期发病,病斑多呈淡褐色,浅凹陷干粘状,感病后小葱变软,葱管(葱叶)间有灰白色的霉状物,鳞茎反复侵染后会腐烂,并发出臭味。后期产生黑褐色小菌核。
在小葱传统种植中,发现灰霉病大多数采用化学防治,使用或多次使用含有嘧霉胺、异菌脲、腈苯唑、啶酰菌胺、代森锰锌、嘧菌环胺、烟酰胺、百菌清、多菌灵、苯醚甲环唑等化合物成分的农药制剂或复配制剂进行防治。在化学防治中如果防治效果不好,大多数种植户会采用加大用药剂量,或增加喷施次数,或多组有效成分叠加在一起进行防治,这样的防治方法虽然能防治小葱灰霉病,但是客观存在加速农药抗药性的进程,同时无法生产符合《中华人民共和国农业行业标准:绿色食品——葱蒜类蔬菜(NY/T 744-2020)》和《粤港澳大湾区“菜篮子”平台产品质量安全指标体系——蔬菜(T/GDNB 6.1)》的小葱产品。
表1 云天化蔬菜基地小葱种植情况表
为了生产符合NY/T 744-2020和T/GDNB 6.1标准的小葱产品,笔者项目团队从提升耕地质量、科学施肥、园区清洁管理、生物刺激素与农药配施等维度出发,特提出了小葱灰霉病综合防治技术。
提升耕地质量的目的是培育健康土壤,健康土壤是健康植株生长的必要条件[6],健康的植株抗病性强,病虫害发生少,农药的使用量将大幅度减少,不但降低了种植成本(农药使用成本及打药成本),同时为生产符合NY/T 744-2020和T/GDNB 6.1标准的小葱奠定了基础。
矿物源有机肥和生物质有机肥是改良土壤,提升耕地质量的2个主要材料,二者均具有改良土壤的功用,因其本身来源、结构和工艺的差异,在改良土壤方面作用也不尽相同。矿物源有机肥中的腐殖酸(HA)含量较高(HA≥10%),而腐殖酸具有改良土壤、增加化肥的肥效、刺激植物生长、增强植株的抗逆性、改善作物品质等功效[7]。杨德荣等[8]研究发现,在施用同等用量(1500kg·667m-2)矿物源和生物质有机肥30d后,生物质有机肥处理较矿物源有机肥土壤pH、全氮、速效磷、0.25~2.00mm团聚体、土壤表层硬度、有效水含量分别降低9.4%、8.0%、27.7%、1.1%、4.4%和8.5%,而有机质、碱解氮、活性碳、C/N、速效钾分别增加37.7%、27.5%、26.1%、49.8%和12.2%。所以,笔者项目团队使用矿物源有机肥与生物质有机肥配施,改良小葱种植基地的土壤。
以矿物源有机肥、生物质有机肥为主要材料,再配以油枯饼肥改良土壤,用量如下。
矿物源有机肥1000kg·667m-2加生物质有机肥1000kg·667m-2加油枯饼肥200kg·667m-2,其中,矿物源有机肥,有机质≥45%,N加P2O5加K2O≥5%,HA≥10%,CaO≥10%,SiO≥10%,MgO≥2%,pH 7~10;生物质有机肥,有机质≥30%,N加P2O5加K2O≥4%,种子发芽指数GI≥70%;油枯饼肥:有机质≥70%,N加P2O5加K2O≥5%。
用撒肥机将有机肥均匀撒在土壤表层上,用旋耕机进行旋耕作业,把有机肥与表层土混合均匀,最后用起垄机开沟筑畦,筑畦面宽1.5m、沟底宽0.25±0.05m、沟深0.25±0.05m,以便排水,预防涝害。起垄后覆盖黑色地膜(地膜规格:幅宽1.5m,每行栽植穴11孔,株距10cm,行距15cm)利于防除杂草、保湿、保温。
研究百合科葱属作物的需肥规律,找到葱属作物N、P2O5及K2O最佳施肥量,是小葱种植中科学施肥的关键点。“3414”试验是根据作物的需肥特点、土壤供肥性能与肥料效应,在测出土壤养分状况的前提下,提出N、P2O5及K2O的合理施用量及比例,是当前大田作物推荐施肥的主要田间试验方案[9]。王秀娟等[10]采用“3414”试验,确定了圆葱最佳施肥量(N=169.50kg·hm-2、P2O5=106.50kg·hm-2、K2O=57.00kg·hm-2),即N∶P2O5∶K2O为1∶0.63∶0.34。
水肥一体化技术是将农业灌溉和施肥结合在一起,均匀、定时、定量满足农作物生长所需水分和肥料的需求。达到节水节肥、省时省力、增产增收、改善农作物品质及保护生态环境,改善土壤结构的目的[11]。笔者项目团队依据N∶P2O5∶K2O=1∶0.63∶0.34的需肥规律,采用水肥一体化系统——喷灌施肥系统进行追肥,见图1。
每个灌区16675m2,每个灌区每次施肥时间13min,共喷施50m3水肥,小葱水肥一体化系统施肥时期及施肥量见表2。
从表2可以看出,采用水肥一体化系统施肥,可以做到少量多次施肥,提高肥料的利用率,其施肥量较圆葱最佳施肥量节约氮肥(N)60.51%、磷肥(P2O5)59.91%、钾肥(K2O)55.23%。
图1 水肥一体化系统——喷灌施肥系统
表2 小葱水肥一体化系统施肥时期及施肥量
因起垄后覆盖了黑色地膜,所以,垄面上的杂草在小葱生长期较少,出现杂草用手拔出即可。但在垄沟及沟壁上的杂草发生较多,为了保证清洁生产,须适时中耕除草,并对沟壁培土,确保雨水来临时排水通畅。中耕除草可减少病原菌的寄主,且能有效杀死虫卵,减少昆虫危害。
园区的杂草、杂物、包装物等要及时清理干净,使整个园区保持一个干净清洁的环境;在园区的路口要设置路障,防治牲畜进入园区。
不可否认,农药是人类同危害农作物的各种有害生物进行斗争的一种特殊物质。农药的应用可以预防、控制危害农业、林业的病、虫、草、鼠和其它有害生物,也可以有目的地调节植物、昆虫生长[12]。我国是农业有害生物灾害频发、生态环境脆弱的农业大国[13],要保证国家农业安全生产,确保农产品的稳定供应,就不得不同危害农作物的各种有害生物进行斗争,在此,农药特别是化学农药起到了很大的作用。但是,化学农药的大量投放及其不合理使用导致农药残留超标、环境污染、人畜中毒等事件频发[13]。所以,现代农业离不开农药,但是农药的大量投放及其不合理使用无法生产出绿色食品。
绿色食品标准从食品的外观、滋味、气味等感官指标以及农药残留限量指标等方面进行了严格规定。要生产符合《中华人民共和国农业行业标准——绿色食品葱蒜类蔬菜(NY/T 744-2020)》要求的小葱,其主要指标见表3,最有效的措施就是减少农药的使用,同时还要有效控制病虫害的危害。
生物刺激素(biostimulants)是内含某些成分和(或)微生物的物质,当施用于作物或其根际周围时,能够促进作物的自然生理代谢,增强营养物质的吸收及利用,提升非生物胁迫抗性,并提高作物品质,且作用不依赖于营养作用[15]。生物刺激素既可以是单一化合物,也可以是成分复杂的混合物;既可以是天然存在的物质,也可以是人工合成的物质。目前在农业领域应用较多的生物刺激素产品有腐殖酸、海藻提取物、甲壳素和寡聚糖衍生物、游离氨基酸和含氮物质等[16]。
杨德荣、曾嵘等[17]用复合生物刺激素YCB-II与肥药协同配施,发现复合生物刺激素YCB-II与肥药具有显著的协同作用,可增加烤烟产量、产值,降低烤烟土传病害,改善土壤质地,提高土壤肥力。熊丽莉,吴俊荣等[18]用含有甲壳素(Chitin)和壳聚糖(Chitosan)等生物刺激素的特肥与农药配施防治玉米大斑病,发现生物刺激素不但能与农药协同提高农药的防治效果,降低农药的用量,还能增加作物产量和改良土壤。所以,在小葱种植过程中,采用生物刺激素或复合生物刺激素与农药配施,是既确保小葱病害有效控制,又降低农药使用量,生产符合绿色食品标准(NY/T 744-2020)小葱的有效措施。
表3 小葱农药残留限量[14]
5.3.1 试验区及种植品种
试验区选择在第1号地块进行,种植品种为“四季米葱”,2021年10月13日定植。
5.3.2 农药及生物刺激素
5.3.2.1 农药
60%霜脲·嘧菌酯水分散粒剂(陕西先农生物科技有限公司出品,市购)、50%腐霉利可湿性粉剂(山东海讯生物科技有限公司出品,市购)、62%嘧环·咯菌腈水分散粒剂(瑞士先正达作物保护有限公司出品,市购)。
5.3.2.2 生物刺激素
壳聚糖(甲壳寡聚糖含量≥5%,湛江市博泰生物化工科技实业有限公司提供)。
5.3.3 试验方案及实施
5.3.3.1 试验方案
试验设6个处理区,每个处理区300m2,4次重复,共24个处理区,设1个对照区(CK),试验方案见表4。
5.3.3.2 实施
2021年10月31日第1次喷药,完成TT1、TT2、TT3、TT4、TT5、TT6和CK处理;2021年11月7日第2次喷药,完成TT1、TT2、TT3、TT4、TT5、TT6和CK处理;2021年11月14日第3次喷药,完成TT1、TT2、TT3和CK处理;2021年11月21日第4次喷药,完成TT1、TT2、TT3和CK处理。
2021年11月27日调查发病率,每个小区调查50丛小葱,4次重复共调查200丛小葱。每丛小葱调查总葱管数和发病葱管数,采用Microsoft Office 2016(Excel)进行数据统计,并依据公式(1)和公式(2)计算发病率和防治效果,采用IBM SPSS Statistics 24.0软件进行数据处理和分析(P<0.05),分析结果见表5。
表4 小葱灰霉病防治方案设计
(1)
(2)
表5 小葱灰霉病防治效果
从表5可以看出,TT3和TT6处理对小葱灰霉病的防治效果达到了显著水平,证明62%嘧环·咯菌腈水分散粒剂是小葱灰霉病的首选药剂,各处理小葱灰霉病的防治效果TT6>TT3>TT4>TT1>TT5>TT2,在小葱灰霉病药剂选择上应依据62%嘧环·咯菌腈水分散粒剂、60%霜脲·嘧菌酯水分散粒剂、50%腐霉利可湿性粉剂的顺序进行选择。
6.2.1 TT1和TT4处理农残分析
从表4和表5可以看出,TT4处理中添加了壳聚糖,喷施了2次,防治效果为91.50%,60%霜脲·嘧菌酯水分散粒剂有效成分施入量为600(a.i.g)·hm-2,最后1次喷药离收获期(2021年12月8日)57d(>21d安全间隔期),不存在农药残留超标的风险;TT1喷施了4次,防治效果为90.95%,60%霜脲·嘧菌酯水分散粒剂有效成分施入量为1200(a.i.g)·hm-2,是TT4的2倍,最后1次喷药离收获期18d(<21d安全间隔期),存在农残超标的风险。
6.2.2 TT2和TT5处理农药残留分析
从表4和表5可以看出,TT5处理中添加了壳聚糖,喷施了2次,防治效果为89.36%,50%腐霉利可湿性粉剂有效成分施入量为500(a.i.g)·hm-2,最后1次喷药离收获期57d(>21d),不存在农药残留超标的风险;TT2喷施了4次,防治效果为88.84%,50%腐霉利可湿性粉剂有效成分施入量为1000(a.i.g)·hm-2,是TT5的2倍,最后1次喷药离收获期18d(<21d),存在农残超标的风险。
6.2.3 TT3和TT6处理农药残留分析
从表4和表5可以看出,TT6处理中添加了壳聚糖,喷施了2次,防治效果为95.36%,62%嘧环·咯菌腈水分散粒剂有效成分施入量为930(a.i.g)·hm-2,最后1次喷药离收获期57d(>21d),不存在农药残留超标的风险;TT3喷施了4次,防治效果为95.02%,62%嘧环·咯菌腈水分散粒剂有效成分施入量为1860(a.i.g)·hm-2,是TT6的2倍,最后1次喷药离收获期18d(<21d),存在农残超标的风险。
小葱灰霉病防治技术是一项综合技术,需要从提升耕地质量、科学施肥、园区清洁管理、生物刺激素与农药配施等维度进行综合考虑,实现小葱的绿色生产,生产出符合绿色标准的小葱产品。甲壳素广泛存在于虾蟹等海洋节肢动物的甲壳、昆虫的甲壳、菌类和藻类细胞膜、软体动物的壳和骨骼及高等植物的细胞壁中,是地球上生物合成量仅次于纤维素的第2大类可再生有机资源[19,20]。本研究中使用的壳聚糖(Chitosan)是目前广泛应用于农业生产的一种生物刺激素产品,是甲壳素(Chitin)脱乙酰化的产物。壳聚糖等产品的应用,旨在建立一种不完全依赖于化石资源的新业态,减少农药的使用,促进可再生资源的利用,保护环境,实现农业生产的可持续发展。