葛 君， 孟自力， 任德超

(商丘市农林科学院，河南商丘 476000)

农田污染给人类生存造成了严重的威胁，农田环境污染主要与农药等的过度使用有关。相关数据显示，国内农药年产量达到了370万t，在土壤中有很多农药流入，引发了严重的土壤和河水污染问题，危害了农田生态环境，对于食品安全产生诸多不利的影响。2017、2019年中共中央一号文件要求，深入推进化肥农药零增长和负增长行动。河南省是我国小麦的主要产区，小麦常年种植面积为546.67万hm，平均单产约为433 kg。该区域小麦生产存在病虫草害发生严重、农药施用过量、土壤污染等共性问题。因此如何在保证产量的前提下，提高农药利用率，减少农药造成的麦田环境污染，保证粮食安全生产，已成为我国农业可持续发展的当务之急。因此，本试验立足豫东粮食主产区，在复配拌种下通过设置小麦不同施药时期和施药量进行小麦减少施药次数试验，探寻小麦减少施药的最佳时期和用量，并探讨不同施药对小麦旗叶光合作用、根际土壤酶活性及产量的影响，为小麦绿色丰产提供理论依据，该技术的推广应用可以显著降低农药造成的田间污染，改善生态环境和人居环境，提高种植者的收益，产生显著的经济、社会和生态效益。

1 材料与方法

1.1 供试材料

小麦品种为商麦188(偏弱筋、半冬性)，由商丘市农林科学院提供；杀菌剂选用百菌清·戊唑醇，由江苏邦盛生物科技有限责任公司提供；除草剂选用炔草酯乳剂、氯氟吡氧乙酸异辛酯乳油、双氟磺草胺悬浮剂，由河南农科植保科技有限公司提供；杀虫剂选用吡虫啉，由山东百农思达生物科技有限公司提供；拌种剂选用苯醚甲环唑+咯菌腈+噻虫嗪+阿维菌素+澳佳生态壤动FT复配剂，由商丘市农林科学院笔者所在课题组提供。

1.2 试验设计

试验于2019年10月至2020年6月在河南省商丘市城乡一体化示范区贾寨镇保卫村进行，此地区属于暖温带亚湿润季风气候，年平均气温为14 ℃，年降水量达到700 mm，供试土壤为两合土。试验地0～20 cm土层有机质含量为2.2%、速效钾含量为93.37 mg/kg、全氮含量为778 mg/kg、速效磷含量为35.31 mg/kg。试验设置21个小区，每小区面积为13.5 m，宽为1.5 m、长为9 m，在小区周围埋50 cm的塑料膜用于隔离土壤，小区间走道 30 cm 宽，小麦播种时间为10月6日。在小麦扬花期时试验设置分为4个处理，分别是不施病害用药(CK)、病害用药方案b(Y1) 、病害用药方案c(Y2) 、病害用药方案d(Y3)；在病害用药方案b时试验设置3个处理，分别是起身拔节期用药(Q1) 、扬花期用药(Q2) 、灌浆期用药(Q3)，详见表1、表2。以下为具体施药方案：(a)15%炔草酯乳剂50 g/667 m+200 g/L氯氟吡氧乙酸异辛酯乳油30 g/667 m+50 g/L双氟磺草胺悬浮剂10 g/667 m；(b)75%百菌清·戊唑醇可湿性粉剂40 g/667 m；(c)75%百菌清·戊唑醇可湿性粉剂80 g/667 m；(d)75%百菌清·戊唑醇可湿性粉剂120 g/667 m；(e)10%吡虫啉可湿性粉剂20 g/667 m；(f)2.2%苯醚甲环唑+2.2%咯菌腈+22.6%噻虫嗪+0.15%阿维菌素+壤动FT(1 ∶100)复配拌种剂定量拌种。

表1 冬小麦减少施药次数不同用药试验方案

1.3 样品采集与测定

1.3.1 光合指标的测定 待商麦188生长到扬花期，对3个处理Y1、Y2、Y3小麦的旗叶分别进行挂牌标记。选择1个温度适宜且无风的晴朗时段，使用LI-6400便携式光合仪(LI-6400，LI-COR，Lincoln，NE，美国)进行测定，选取挂牌标记的小麦，测定不同品种小麦灌浆期的旗叶净光合速率、气孔导度、蒸腾速率，每个处理测3株，交叉测量，间隔 2 d 连测6次。

表2 冬小麦减少施药次数不同时期试验方案

1.3.3 考种及成熟期测产 于成熟期数1 m双行的穗数，取20株小麦进行考种，数穗粒数，称千粒重，计算理论产量。

1.4 数据统计分析

采用Excel 2007进行数据处理和作图，采用DPS 7.02软件进行方差分析。

2 结果与分析

2.1 不同用药量对小麦旗叶净光合速率的影响

由表3可知，对照处理的净光合速率整体呈现下降趋势，与病虫害的发生有直接关系；在第1天，Y1、Y2、Y3等3个处理小麦旗叶的净光合速率与对照相比差异不显著，处于稳定状态，Y1处理的净光合速率略高于Y2和Y3；在第3天，3个处理小麦旗叶的净光合速率呈下降趋势，下降程度为Y3(11.3%)>Y2(5.6%)>Y1(0.2%)；在第5天，3个处理小麦旗叶的净光合速率总体呈下降趋势，下降程度为Y3(17.3%)>Y2(10.4%)>Y1(8.0%)，其中Y1的净光合速率在第5天停止下降，趋于稳定状态，在第7天时，3个处理中Y1呈上升趋势，Y2和Y3还是呈下降趋势，其中Y2停止下降，趋于稳定状态；在第9天时，3个处理中Y1和Y2呈上升趋势，Y3停止下降，趋于稳定状态。3个处理小麦的净光合速率从第1天至第5天，总体呈下降趋势，下降程度为Y3>Y2>Y1，第3天时Y1处理的净光合速率与其他2个处理具有显著性差异(<0.05)；Y1、Y2、Y3处理的净光合速率变化趋势分别在第5、7、9天出现转折，第11天小麦旗叶净光合速率均有不同程度的恢复。

表3 扬花期不同用药量小麦旗叶的净光合速率

2.2 不同用药量对小麦旗叶气孔导度的影响

由表4可知，在第1天时，3个处理小麦旗叶起始的气孔导度较对照趋于一致；在第3天，Y1、Y2、Y3处理气孔导度较第1天时变化不显著，Y2和Y3等2个处理小麦旗叶的气孔导度都呈下降的趋势，且分别在第7天和第9天时达到气孔导度的最小值，而Y1的气孔导度变化是缓慢下降然后在第5天趋于稳定；在第11天时，3个处理小麦旗叶的气孔导度相较于该处理最低气孔导度出现不同程度的上升，其变化分别为：Y1上升3.7%、Y2上升15.7%、Y3上升42.8%，此时，Y1和Y2处理的气孔导度变化不显著，Y3处理较最低气孔导度时具有显著性差异(<0.05)，说明Y3处理对小麦旗叶的气孔导度影响较大；对照处理的气孔导度整体呈现下降趋势，与病虫害的发生有直接关系。

表4 扬花期不同用药量小麦旗叶的气孔导度

2.3 不同用药量对小麦旗叶蒸腾速率的影响

由表5可知，在第1天时，3个处理小麦旗叶的起始蒸腾速率关系为Y1>Y2>Y3；在第1～5天期间，3个处理小麦旗叶的蒸腾速率都呈下降趋势，下降程度为Y3(22.0%)>Y2(18.2%)>Y1(16.0%)；在第5天后，Y1处理的蒸腾速率开始上升，而Y2处理的蒸腾速率持续下降到第7天，Y3处理的蒸腾速率持续下降到第9天；在第5～9天期间，Y1蒸腾速率持续上升，在第11天恢复到对照处理水平，而Y2处理的蒸腾速率在第5～7天期间下降，在第7～11天上升，Y3在第11天才出现上升；在第11天时，3种小麦旗叶的蒸腾速率大小关系为Y1>Y2>Y3，Y1处理的蒸腾速率与其他2个处理有显著性差异(P<0.05)；对照处理的蒸腾速率整体呈现下降趋势，与病虫害的发生有直接关系。

表5 扬花期不同用药小麦旗叶的蒸腾速率

2.4 不同用药量对小麦根际土壤过氧化氢酶活性的影响

由图1可知，在处理28 d内，不同用量百菌清·戊唑醇处理的过氧化氢酶活性均随用药量增加呈逐渐降低后逐渐上升的趋势，1 d时为最小值，之后过氧化氢酶活性开始上升。在7 d时，Y1、Y2、Y3较对照分别降低了38.20%、47.75%、60.11%，说明 7 d 内百菌清·戊唑醇对过氧化氢酶活性有抑制作用；在14 d时，Y2、Y3高于对照水平，Y1过氧化氢酶活性略高于对照，说明低浓度百菌清·戊唑醇处理只能够适度激活过氧化氢酶活性；在21 d时，Y1、Y2、Y3均显著高于对照，此时过氧化氢酶活性表现为Y3>Y2>Y1，说明 21 d 时百菌清·戊唑醇对氧化氢酶活性刺激性最为明显，且浓度越高表现的更为明显，21 d后各处理过氧化氢酶的活性降低速度均逐步加大。表明百菌清·戊唑醇对过氧化氢酶活性的抑制作用是短暂的，很快可以得到恢复；同时，还可以看出14～21 d期间有明显的刺激作用，且百菌清·戊唑醇施用浓度越高对小麦根际土壤酶活性的刺激越强。

2.5 不同用药量对小麦根际土壤蔗糖酶活性的影响

由图2可知，1～21 d时Y1处理蔗糖酶活性高于对照，Y2、Y3处理较对照均有不同程度的下降，其中Y3下降较为明显，另外小麦根际土壤蔗糖酶活性变化趋势对照与各处理相同，均整体呈逐渐升高的态势，至21 d时达到最大值，此时对照的蔗糖酶活性较1 d时提高48.48%，Y1处理高于对照，说明Y1处理对蔗糖酶活有一定的刺激作用；Y2处理出现微弱降低，而Y3处理与对照相比表现为明显降低，说明Y3处理对蔗糖酶活性有明显的抑制现象；28 d时3个处理和对照的蔗糖酶活性均下降到一定水平并趋于稳定，说明蔗糖酶的活性升降跟其他因素存在某种关联。

2.6 不同用药量对小麦根际土壤脲酶活性的影响

由图3可知，在同一处理期内，1、7、14、21 d各时间段Y2、Y3处理土壤脲酶活性变化规律相似，对小麦根际土壤脲酶活性的影响呈先抑制后脲酶活性呈逐渐升高的变化趋势，至21 d时值最大，而后Y1和Y2处理变化不明显，Y3处理却继续升高至28 d时值最大。1 d 时，Y2、Y3处理脲酶活性均受抑制；1、14 d时只有Y1处理超过对照水平，说明Y1对脲酶活性抑制作用不显著，小麦根际土壤脲酶活性可以快速恢复，并在14 d时Y1处理对脲酶活性有一定的刺激作用；Y2、Y3处理分别在21、28 d时才恢复到对照水平，说明Y2和Y3处理能持续对脲酶活性产生抑制。可见百菌清·戊唑醇浓度越低越有利于脲酶活性提高。

2.7 不同用药量和用药时期对小麦产量的影响

由图4-a可知，扬花期不同施药量在40～120 g/667 m范围内时，小麦产量呈现不断降低的趋势且均高于对照，产量表现为Y1>Y2>Y3>CK，Y1较其他处理增产达到显著性差异水平(<0.05)，说明Y1处理增产作用最为明显。由图4-b可知，在不同时期施药，小麦产量表现为Q2>Q1>Q3，3个处理产量之间均达到显著性差异水平(<0.05)，其中Q2处理产量最高，说明扬花期施药对增产最佳。

3 结论与讨论

农药能通过抑制光合电子链的传递、光合磷酸化和光合色素的形成来抑制植物的光合作用。有相关报道表明，农药能降低水稻营养生长期的气孔开度及大豆花荚期的光合速率。研究表明，农药对小麦旗叶的光合作用有抑制作用。夏玉荣等进行杀虫剂对小麦旗叶光合特性的影响试验时，指出杀虫剂处理会改变小麦旗叶的光合速率且剂量越高越明显；王正贵等进行除草剂对小麦光合特性的影响试验时，发现除草剂会不同程度地降低小麦净光合速率、蒸腾速率和气孔导度，且表现出不同的剂量的对应关系。本试验结果表明，小麦在不同浓度的杀菌剂百菌清·戊唑醇喷施药剂后的旗叶净光合速率5 d内总体呈下降趋势，且单位面积施剂量越高影响越大，Y1、Y2、Y3处理的净光合速率分别在第5、7、9天出现恢复；蒸腾速率变化趋势与气孔导度基本一致，低剂量Y1处理的气孔导度和蒸腾速率受影响相对较小，与其他2个处理具有显著性差异，Y2和Y3等2个处理对小麦旗叶气孔导度的影响较大。试验结果进一步支持了前人在农药对小麦光合特性影响方面的研究，补充了杀菌剂对小麦旗叶光合作用的抑制规律。

农药只有10%左右作用于植株表面，其中一大部分落入土壤，通过直接或者间接影响微生物的组成来抑制或者激活酶活性。目前研究农药对土壤酶的影响多集中在过氧化氢酶、蔗糖酶、脲酶、磷酸酶和脱氢酶等方面，其中过氧化氢酶、蔗糖酶及脲酶研究更为深入。本研究试验结果显示，不同剂量的百菌清·戊唑醇对过氧化氢酶的影响总体表现出抑制-激活-恢复的现象，不同农药对过氧化氢酶的影响不一样，鲁赫鸣等发现多菌灵和氯氰菊酯低剂量条件下对过氧化氢酶影响不明显，而高剂量的情况下与本试验结论一致；有关农药对蔗糖酶活性影响方面，闫颖等研究发现，百菌清等杀菌剂可以明显抑制土壤蔗糖酶活性，这与本研究Y2和Y3处理结果一致，但本研究发现低剂量的Y1处理对土壤蔗糖酶有一定激活作用，尚需进一步研究考证；在对土壤脲酶的研究中，徐珍指出，土壤脲酶活性在高浓度的农药条件下表现为长时间的抑制作用，低浓度的处理则表现出抑制-激活-抑制的状态，与本研究结论一致，进一步证明了低浓度的农药更有利于土壤脲酶的恢复。由此可以看出适度使用农药更有利于保护小麦根系周围蔗糖酶和脲酶活性。

本研究结果显示，在扬花期不同施药量在40～120 g/667 m范围内时，小麦产量呈现不断降低的趋势且均高于对照，表现为Y1>Y2>Y3>CK，Y1较其他处理增产达到显著性差异水平(<0.05)，说明Y1处理增产作用最为明显，是由于低剂量的百菌清·戊唑醇对小麦旗叶光合作用和土壤酶活性抑制作用不大，反而低剂量的百菌清·戊唑醇在施药后的不同时间段都有激活作用；在不同施药时期下，小麦产量表现为Q2>Q1>Q3，3个处理产量之间均达到显著性差异(<0.05)，其中Q2产量最高，说明扬花期施药对增产最佳，这是因为在复配拌种的条件下起身拔节期小麦的病害仅纹枯病有轻微表现，而此时施药后再等到扬花期锈病、白粉病和赤霉病暴发的时候已不能够起到防病的作用，同样，灌浆期施药错过了赤霉病的防治时期也错过了防治锈病和白粉病的关键时期，这也是在复配拌种条件下扬花期施药增产显著的根本原因。