江波 吴小文 吴晨阳 潘志军 金千瑜 张均华*

（1安徽省庐江县农业技术推广中心，安徽 庐江231500；2 中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，杭州310006；

第一作者：826974599@qq.com；*通讯作者：zhangjunhua@caas.cn）

上世纪50 年代以来，以增加化肥、杀虫剂和除草剂投入等为特征的绿色革命，为我国乃至世界粮食的高产稳产做出了巨大贡献。据联合国粮农组织统计，化肥对全球粮食产量的贡献率达50%～60%[1]；每年因病虫鼠害造成的粮食损失约占世界粮食总产的20%～35%。因此，据测算，通过防治病虫鼠害等植保措施，每年可挽回粮食损失1 亿t 左右，约相当于增加667 万hm2耕地。然而，随着时间的推移，化肥和农药长期的高投入对环境产生的负面影响也逐渐凸显，成为农业面源污染的重要诱因[2]。在我国，部分主要湖泊水域、库区、南方河网水系和近海海域，农业面源污染已上升为第一位污染源[3]。为此，科技部及其与农业农村部联合先后启动了国家重点研发计划“长江中下游水稻化学肥料和农药减施增效综合技术集成研究与示范”和“化肥农药减施增效的环境效应评价”等项目，逐步通过化肥减量减损增效和养分替代、病虫害非化学防治、精准高效农药使用、肥药协同增效等技术的突破，结合现有成熟技术，集成和创新不同种植制度下的综合技术模式，走质量兴农之路。本文通过比较研究施用硅肥和微生物菌肥、减氮以及“三防两控”病虫害防治技术集成对单季稻产量和病虫害发生情况等的影响，以期为长江中下游稻区水稻化肥农药减施增效技术的深入推进和示范推广提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

供试地点位于安徽省合肥市庐江县郭河镇北圩村试验田（117°25'E，31°48'N）。试验田土壤为河流冲积物母质发育形成的潴育型水稻土亚类沙泥田土属沙泥田土种，耕层土壤质地为中壤，肥力水平中上等，前茬作物为小麦。

供试水稻品种为籼粳杂交稻甬优1540。供试氮、磷、钾肥分别选用优质品牌的尿素（N，46%）、普通过磷酸钙（P2O5，12%）和氯化钾（K2O，60%）。硅肥为深圳市中农绿禾硅肥厂生产的水溶性粉末硅肥（SiO2，31%）；微生物菌肥是以有机肥和生物炭为载体，介入巴西固氮螺菌、荧光假单胞菌、圆褐固氮菌等研制的微生物肥料，由中国水稻研究所提供。

1.2 试验设计

试验采用4 因素（氮肥用量、硅肥用量、微生物菌肥用量和病虫害防治方式）不完全试验设计。其中，氮肥用量设置3 个施用水平，分别为180 kg/hm2（N180）、240 kg/hm2（N240）和300 kg/hm2（N300）；硅肥用量设置2个施用水平，分别为0 kg/hm2（Si0）和60 kg/hm2（Si60）；微生物菌肥用量设置2 个施用水平，分别为0 kg/hm2（M0）和1 500 kg/hm2（M1500）；病害防治方式设置3 种，分别为不防治、常规防治和“三防两控”方式。4 个因素代表不同的技术，其技术集成（各因素设置的不同水平的组合）如表1 所示，共计8 个处理（T1～T8），其中T4设置6 个重复，其余7 个处理设置3 个重复。

表1 肥料施用及病虫害防治方式方案

试验方法采用条状设计，各处理设置为不同条区（处理T4 设置2 个条区，分别为T4-1 和T4-2）。处理条区长×宽为50.00 m×6.11 m，面积为305.5 m2。条区内栽插3 个机幅共18 行，边行距为25 cm。

在肥料运筹方式中，氮肥按基肥∶分蘖期∶穗肥为4∶3∶3 比例施用，其中，穗肥分2 次施用，40%在主茎拔节后7 d 作壮秆促花肥、60%在主茎穗长1.5 cm 时作保花肥。磷、钾肥用量根据试验田土壤养分状况足量施用。其中，磷肥用量为90 kg/hm2；钾肥用量为255 kg/hm2，并按基肥∶壮秆促花肥∶保花肥为2∶1∶1 的比例施用；磷肥、菌肥和硅肥则全部作基肥。

三防两控：第1 防，每1 kg 种子用25%咪鲜胺AS 0.6 g、10%吡虫啉WP 2.5 g 和0.136%赤·吲乙·酸芸苔WP 0.25 mL 进行浸种；第2 防，每hm2大田用10%吡虫啉WP 750 g 和0.136%赤·吲乙·酸芸苔WP 67.5 g均匀喷雾；第1 控，达到防治指标时每hm2大田用20%氯虫苯甲酰胺SC 225 mL 和24%噻呋酰胺SC 300 mL喷雾，未达标不防治；第3 防，每hm2大田用75%三环唑WP 450 g、24%噻呋酰胺SC 300 mL、20%氯虫苯甲酰胺SC 225 mL、25%吡蚜酮SC 375 g 和0.136%赤·吲乙·酸芸苔WP 75 g 均匀喷雾，本试验中针对该品种特性进行第2 次预防，每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g 喷雾；第2 控，达到防治指标时每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、40%稻瘟灵EC 1 500 mL 和25%吡蚜酮SC 375 g 喷雾，未达标不防治。

常规防治：种子处理用25%咪鲜胺AS 2000 倍液浸种；苗期预防每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 225 g 和10%吡虫啉WP 750 g 喷雾；本田期第2 次病虫害防治每hm2用35%氯虫苯甲酰胺SC 90 g、75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g 和25%吡蚜酮SC 375 g 喷雾；本田期第2 次和第3 次病虫害防治每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、35%氯虫苯甲酰胺SC 90 g 和25%吡蚜酮SC 375 g 均匀喷雾；本田期第4 次防治每hm2用75%肟菌酯·戊唑醇WG 300 g、40%稻瘟灵EC 1 500 mL 和25%吡蚜酮SC 375 g 喷雾。

水稻采用钵苗机插方式种植。参试处理均于5 月15 日按照不同病虫害防治方式浸种催芽（见表1），5月19 日播种，6 月10 日移栽。栽插行株距33.0 cm×12.4 cm。移栽前2 d 将小区水层调至大部分田面无水，少量凹塘处有少量薄水层后撒施基肥，然后在各处理的条区内，分别用小型旋耕机旋耕、耥平，再人工精细整平，整平后沉淀1 d 以上即进行机械栽插。水稻于10月25 日收获。秧田期及本田期病虫害防治方式按照表2 所示实施，农药用量见表2。其他田间管理同常规。

1.3 测定项目及方法

1.3.1 水稻产量

分小区收获测产，随机取样称重脱粒，70℃～80℃烘至恒质量后计算含水量，经换算获得实际产量。

1.3.2 水稻病虫害发生情况

在每个条区内，随机选取10 丛稻株调查病虫害发生情况。于分蘖期调查卷叶螟、稻飞虱和病害发生情况，并统计卷叶数和天敌（蜘蛛）数量；于成熟期调查病害发生情况，计算病株率和病情指数。

病株率（%）=发病株数/调查总株数×100；

病情指数（严重度）=Σ（各级发病数×各级代表值）/（调查总株数×最高级代表值）×100。

1.4 数据处理

表2 不同处理农药用量

图1 不同处理对水稻产量的影响

采用Excel 2007 和SPSS 19.0 软件对试验数据进行制图及统计分析。

2 结果与分析

2.1 肥药减施技术集成对水稻产量的影响

2.1.1 氮肥减量对产量的影响

由图1 可以看出，在本试验中，条区T4-1 和T4-2为同一个处理，其条区位置不同，但产量相当，差异不显著，说明供试稻田的土壤肥力相对较一致。而T5、T3与T4-1 相比，随着施氮量的增加，产量呈增加趋势。其中，与T5 相比，T3 和T4 的产量分别增加4.3%和5.5%；但3 个施氮处理的产量差异未达显著水平，即与农民习惯施氮量300 kg/hm2相比，当氮肥减量不超过40%（180 kg/hm2）时，对水稻产量影响不大。

2.1.2 施硅和病虫害防治方式对产量的影响

从图1 可见，在施氮量为180 kg/hm2的条件下，与不施硅加常规病虫害防治处理（T5）相比，施硅加采用“三防两控”的病虫害防治的处理（T1）显著提高了水稻产量（P＜0.05），增幅为6.7%；但在施氮量升至240 kg/hm2时，与不施硅加常规病虫害防治处理（T3）相比，施硅加采用“三防两控”病虫害防治的处理（T2）产量仅提高了2.2%，且差异未达显著水平。这说明在本试验条件下，施硅和采用“三防两控”病虫害防治技术可降低氮肥减量对水稻产量造成的不利影响。此外，在不施用硅肥的高施氮量（300 kg/hm2）条件下，与未进行防治处理（T8）相比，常规病虫害防治方式（T4-1 和T4-2）下水稻产量显著提高了16.0%。T8 处理水稻产量显著低于其他几个处理，说明在本试验条件下，病虫害是水稻产量提高的限制因素，而进行氮肥减量和病虫害防治技术集成则是保障水稻产量的有效措施。

2.1.3 微生物菌肥的施用对产量的影响

在施氮量为180 kg/hm2的条件下，与未施用微生物菌肥（T5）相比，施用微生物菌肥处理（T6）的水稻产量降低了3.4%，但差异不显著；而在施氮量为240 kg/hm2的条件下，与未施用微生物菌肥处理（T3）相比，施用微生物菌肥处理（T7）使水稻产量提高了2.6%，差异也未达显著水平。表明在本试验条件下，施用微生物菌肥并未表现出明显的增产效应，可能与其肥效作用表现较缓慢，及需要适宜的氮肥施用量调节其碳氮比有关，此技术尚有待进一步的研究优化。

2.2 肥药减施技术集成对病虫害发生的影响

2.2.1 施硅和“三防两控”病虫害防治方式对水稻病虫害发生的影响

在施氮量为180 kg/hm2的条件下，与不施用硅肥处理（T5）相比，施用硅肥处理（T1）具有降低稻曲病发病指数、增加稻飞虱天敌数和减少稻飞虱数量的效应；而在施氮量为240 kg/hm2的条件下，与不施硅肥处理（T3）相比，施用硅肥处理（T2）仅具有增加稻飞虱天敌数量的效应（表3）。因此，在本试验条件下，施硅和采用“三防两控”病虫害防治技术可能主要通过增加稻飞虱的天敌数量减轻病虫害发生，以降低氮肥减量对产量造成的不利影响。

2.2.2 施微生物菌肥对水稻病虫害发生的影响

在本试验的240 kg/hm2、180 kg/hm2两个氮肥施用水平下，与未施用微生物菌肥处理（T5、T3）相比，施用微生物菌肥处理（T6、T7）仅降低了稻曲病的发病指数，但却加重了卷叶螟和稻飞虱的虫害发生程度（表3）。这可能也是本试验中水稻施用微生物菌肥未增产的原因之一，目前尚不清楚其内在的机制，有待进一步研究。

2.2.3 病虫害防治方式对水稻病虫害发生情况的影响

与不使用任何农药的T8 处理相比，其等施氮水平下的常规病虫害防治处理（T4）降低了水稻卷叶螟、稻飞虱和稻曲病等病虫害的发生（表3）。此外，T8 处理的病虫害发生情况也明显较其他处理严重，这与水稻的产量表现趋势基本一致。进一步分析水稻病虫害发生情况与其产量的相关关系发现，稻飞虱数量和稻曲病发病指数与水稻产量呈极显著的负相关关系；而卷叶螟数量及卷叶率与水稻产量的相关系数虽然也为负值，但均未达显著水平。此外，天敌百丛头数与水稻产量的相关系数也为负值，则可能与稻飞虱数量增加对其所产生的诱导效应有关（表4）。

表3 肥药减施技术集成对水稻病虫害的防治效果

表4 水稻病虫害发生情况与其产量的相关关系

3 讨论与结论

有研究表明，在当前农民习惯施肥水平下，通过肥料优化管理以及有机肥料替代等途径在水稻不减产、甚至增产的前提下，实现水稻化肥用量减量20%，提高了水稻氮肥利用率[5]、氮肥农学效率、氮肥回收效率及偏生产力。吴良泉等[7]根据区域和生产布局将我国水稻主产区分为5 个大区，其中，长江流域单双季稻区单季稻的氮肥推荐用量为240 kg/hm2，可以显著提高水稻产量和氮素利用率。已有研究认为，通过施肥可调节作物营养、控制病害，但其实际效果取决于作物和病原菌的特性[8]。唐旭等[9-10]的研究表明，水稻施氮量增加，叶瘟、穗瘟、纹枯病、稻纵卷叶螟以及三化螟的发生危害呈加重趋势。在本试验中，随着施氮量的增加，稻卷叶螟数量和水稻卷叶率呈先增加后降低的趋势，但稻飞虱天敌数量和稻曲病发病指数则呈先降低后增加的趋势。目前尚不确定这种病虫害发生程度随肥料施用量升高发生变化的原因。在本试验中，稻飞虱数量和稻曲病发病指数与水稻产量均呈极显著的负相关关系，说明对病虫害发生程度的评价与其对水稻的危害轻重表现基本一致。这与张舒等[10]的研究中，水稻产量随施氮量变化的趋势并未反映出其病虫害发生程度的变化趋势不同，推测可能与2 个试验中肥料施用水平的设置、病虫害的防治措施以及病虫害检测时期和评价指标不同有关。同时，氮饥饿也并非与所有引起植物发病且起决定作用的病原菌基因有关[8]，通过施肥调节作物营养、控制病害的实际效果要取决于作物和病原菌。由于在单一或与其他养分配合条件下，有关外源养分供应水平和病虫害发生程度之间定量关系的研究尚不多见，故而无法判断是否存在更多的障碍因子，对病虫害的发生产生了影响。因此，通过优化氮肥管理提高植物的综合抗性可能还需考虑与多种栽培技术措施相结合。

在本试验的常规防治条件下，施用微生物菌肥存在降低等氮水平下稻曲病发病指数的效应，但却降低了卷叶螟的天敌数量，且在减氮20%水平下，还存在增加了卷叶螟数量的现象，对产量提升也无增益作用。可能与其肥效作用表现缓慢及需要适宜的氮肥施用量调节其碳氮比有关，此技术尚有待进一步优化。此外，由于施用菌肥的2 个处理未进行化学除草防处理，故而尚不清楚菌肥肥效未充分发挥的原因。因此，在大田实际运用该类型的有机肥进行肥药减施技术集成，尚需进一步的数据支撑。

施用硅肥可以降低穗瘟发病程度[9]。在本试验中，在氮肥减施（240 kg/hm2和180 kg/hm2）条件下，施用硅肥（60 kg/hm2）同时利用“三防两控”方式进行农药减施。结果表明，与常规防治方式下的等氮量处理相比，该集成技术可以增加稻飞虱的天敌数量，同时有提高水稻产量的趋势，且具有减少52.8%固体剂型农药用量和61.0%液体剂型农药用量的显著优势。因此，氮肥减施配施硅肥和“三防两控”技术配套适宜在长江中下游地区单季稻区进行推广应用，是实现产量提升和肥药减施的有效途径之一。