江西省雙季稻病蟲害綠色防控技術模式探究

王巍，謝莉娟，肖東芽，陳根生，謝靚，吳自明，石緒根*，李輝婕

（1.江西農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院，作物生理生態(tài)與遺傳育種教育部重點實驗室，南昌 330045；2.新干縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西 新干 331300；3.峽江縣農(nóng)業(yè)農(nóng)村局，江西 峽江 331409；4.江西農(nóng)業(yè)大學人文與公共管理學院，南昌 330045）

20世紀以來，人口的迅速增長對糧食生產(chǎn)的要求不斷提高，而有限的作物資源和氣候的不斷惡化對糧食生產(chǎn)也提出了復雜挑戰(zhàn)。為確保水稻高產(chǎn)，以推廣高產(chǎn)品種、大量使用化肥和化學農(nóng)藥等措施為主的集約化稻作體系在我國得到大力推廣，但隨之也產(chǎn)生了稻田有害生物抗藥性、再猖獗和稻米中農(nóng)藥殘留等系列問題，因此化學防治并不是一試萬靈的防控措施[1]。現(xiàn)階段，我國對于食品安全的管控日益嚴格，限制農(nóng)藥最大殘留限量、實施綜合治理策略以及綠色防控理念已得到廣泛認同，水稻病蟲害的綠色防控措施逐漸豐富完善[2-3]。關曉溪等[4]報道了貴州省遵義市水稻二化螟、稻縱卷葉螟和稻飛虱的綠色防控措施，通過種植香草根、芝麻、波斯菊等蜜源植物和誘集植物來構(gòu)建合理的植物系統(tǒng)，采用多種共生系統(tǒng)模式發(fā)展立體復合種養(yǎng)，主要通過恢復稻田生態(tài)系統(tǒng)的方式進行全程非化學防控病蟲。徐國峰[5]利用綜合應用燈光誘殺和應由基誘殺二化螟的綜合防效可達90%以上。賀雄等[6]通過組合利用3種生防菌、2種生物殺菌劑與7種化學殺菌劑防治水稻紋枯病與稻瘟病效果顯著，既增產(chǎn)又對環(huán)境友好。綠色防控技術既減少了化學藥劑投量，又確保了糧食生產(chǎn)安全，且促進了稻田生態(tài)系統(tǒng)和營養(yǎng)循環(huán)系統(tǒng)的健康發(fā)展，是實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)要求的有效途徑[7-12]。

農(nóng)業(yè)農(nóng)村部在2020年便針對重點區(qū)域、重點作物在300個縣開展了化肥減量增效示范，在600個縣進行了綠色防控技術集成；2021年3月提出具體方案，要求水稻高發(fā)病蟲害綠色防控技術的覆蓋率要達到43%以上。在國家鼓勵重視綠色防控技術的推廣應用下，各地應根據(jù)水稻病蟲害發(fā)生的具體情況集成本區(qū)域特有的綠色防控技術試驗方案。為精準加快本地雙季稻病蟲害綠色防控技術的大規(guī)模推廣、持續(xù)推進化學農(nóng)藥的減量化目標、助力本地雙季稻綠色高質(zhì)量生產(chǎn)，本研究針對江西省雙季稻病蟲害發(fā)生規(guī)律和特點，將生態(tài)調(diào)控、生物防治、物理防治和科學用藥等病蟲害綠色防控技術進行集成，在江西省新干縣和峽江縣示范地每季設置2 hm2示范區(qū)，以期形成一套適宜本地、操作性強的水稻病蟲害綠色防控技術體系，為綠色防控技術在本地的推廣應用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料與試驗設計

1.1.1 試驗材料 綠色防控技術模式試驗點選址在江西省吉安市新干縣和峽江縣，核心區(qū)示范面積為2 hm2。其中，新干縣2019年早稻選用湘早秈45號、晚稻選用野香優(yōu)2號，2020年早稻選用紅興絲苗、晚稻選用獨香粘；峽江縣2019年早稻選用柒兩優(yōu)2012、晚稻選用井崗軟占，2020年早稻選用79優(yōu)310、晚稻仍然選用井崗軟占。

1.1.2 試驗設計 綠色防控區(qū)（green and sustainable management field，G）按以下江西省雙季稻綠色防控集成模式進行管理。

①生態(tài)調(diào)控技術。實施健身栽培：播種前先曬種，然后清水浸種，催芽至露白；育秧時采用防蟲網(wǎng)，于水稻秧苗二葉一心時用20~40目聚乙烯防蟲網(wǎng)覆蓋育秧至插秧前撤網(wǎng)，阻斷稻飛虱傳毒，并預防黑條矮縮病、條紋葉枯病等病毒危害。種植蜜源植物：在田埂種植大豆類顯花植物保育蜘蛛增殖；種植芝麻提高寄生蜂數(shù)量和壽命；通過恢復生態(tài)系統(tǒng)功能調(diào)節(jié)生物多樣性、保護天敵，使害蟲種群發(fā)生處于相對較低水平。耕作栽培措施：早稻種植前進行翻耕，清理越冬害蟲和雜草；在螟蟲越冬代化蛹高峰期（每年4月10日左右）灌深水浸漚5~7 d，降低螟蟲正常羽化數(shù)量，滅蛹殺螟、減少蟲源基數(shù)，根據(jù)害蟲發(fā)生規(guī)律，適當推遲水稻播期，以避開害蟲發(fā)生高峰期，減少本田落卵量，使害蟲集中在范圍較小的秧田產(chǎn)卵，狠治秧田，減輕本田的防治壓力；晚稻在機械化收割時留樁高度控制在5~10 cm，水稻收獲后及時耕漚、清除雜草和病蟲殘體、清潔田園，種養(yǎng)結(jié)合，通過在收割后的稻田中種植綠肥和保留稻草等措施可有效避免農(nóng)事活動對稻田中越冬天敵生態(tài)環(huán)境的破壞并為其提供越冬場所及食物，以提高早稻播種時稻田生境中天敵的種類和數(shù)量。加強肥水管理：氮、磷（P2O5）、鉀（K2O）按1∶0.3∶(0.6~0.8)的比例配合施用，適時施用含硅酸的肥料，提高水稻抗性；施肥時按基肥∶分蘗肥∶穗肥∶粒肥=5∶2∶2∶1比例分配，做到施足基肥、早施追肥，基肥在移栽前1~3 d施用，分蘗肥在移栽后15~17 d施用，穗肥在分化二期施用，粒肥在破口抽穗期施用；保水返青后實行“寸水護苗控草、分蘗期淺水勤灌、基數(shù)達到預期苗數(shù)后適度曬田、水稻中期保持淺水層、結(jié)實期間歇灌薄水”。控制無效分蘗、紋枯病和稻飛虱的發(fā)生。

②理化誘控技術。采用性引誘劑誘殺螟蟲技術，通過調(diào)劑昆蟲的行為來定向誘殺害蟲，可一定程度降低蟲口密度，減少農(nóng)藥的使用，保護稻田環(huán)境，節(jié)省防治成本。在螟蟲主害代的蛾期，采用專用誘芯（寧波紐康生物技術有限公司/北京中捷四方生物科技有限公司）和水盆式誘捕器。每公頃用15個誘捕器，為避免不同誘芯之間的相互干擾，在田間按棋盤狀設置誘捕器，2個誘捕器之間的距離為100 m，每種誘捕器3~5個重復。利用害蟲的趨光性和趨波性，選用對害蟲有誘殺作用的光波和波長來誘殺二化螟、稻縱卷葉螟、稻飛虱等多種害蟲，以達到降低蟲口基數(shù)的效果。每2 hm2安裝1盞頻振式殺蟲燈，殺蟲燈底部距地面1.5 m。在4月中旬至10月上旬，每晚6點開燈，早上6點半關燈。

③提高農(nóng)藥利用率。選用植保無人機等高效植保器械進行低空低容量噴灑的專業(yè)化統(tǒng)防統(tǒng)治。施藥器械選用MG-1農(nóng)業(yè)植保機（深圳市大疆創(chuàng)新科技有限公司），具體參數(shù)為：流量0.525 L·min-1、霧滴粒徑130~250μm、飛行高度2 m、飛行速度5 m·s-1、施藥液量22.5 L·hm-2。

農(nóng)戶自防區(qū)（farmer’s field，CK）按當?shù)馗骱头乐尾∠x的習慣進行日常管理，空白對照區(qū)不進行病蟲害的防治。農(nóng)戶自防區(qū)和空白對照區(qū)面積均為0.07 hm2，設在距離綠色防控技術模式區(qū)各約1 km的區(qū)域；其稻田土壤肥力、水稻品種和栽培管理水平與綠色防控區(qū)接近。綠色防控區(qū)與農(nóng)戶自防區(qū)的藥劑施用如表1所示。

表1 供試藥劑Table 1 Drugs used in test treatments

1.2 試驗方法

1.2.1 雙季稻病蟲害調(diào)查 綠色防控區(qū)和農(nóng)戶自防區(qū)同時進行水稻主要病蟲害發(fā)生情況調(diào)查。在雙季稻的分蘗期、抽穗期和成熟期調(diào)查二化螟、稻縱卷葉螟、稻飛虱及紋枯病和稻瘟病在田間的種群發(fā)生量和病害發(fā)生嚴重程度。具體方法按照農(nóng)業(yè)農(nóng)村部田間藥效試驗相關病蟲害規(guī)范準則要求進行[13-14]。

1.2.2 稻米農(nóng)藥殘留檢測 在綠色防控區(qū)稻田中采集水稻稻穗，對糙米粒進行提取、凈化、離心后，參照國家標準[15-16]，采用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀，在優(yōu)化的色譜條件和質(zhì)譜條件下進行測定。

1.2.3 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素測定 水稻收獲前1 d，在綠色防控區(qū)與農(nóng)戶自防區(qū)內(nèi)各取5個5 m2單打單曬，測定實際產(chǎn)量；并在各區(qū)內(nèi)取有代表性植株5穴，測定水稻產(chǎn)量的構(gòu)成因素：有效穗數(shù)、穗粒數(shù)、實粒數(shù)、總粒數(shù)、結(jié)實率和千粒重。

1.3 數(shù)據(jù)分析與處理

用Microsoft Excel 2010軟件進行數(shù)據(jù)初步處理與整理，SPSS 22.0軟件進行數(shù)據(jù)的顯著性分析，用Origin 2018軟件進行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠色防控對水稻各生長時期主要病蟲害的控制作用

2.1.1 二化螟 綠色防控技術有效降低了稻田中二化螟的危害率（圖1）。2019年早稻分蘗期和晚稻生長各時期，綠色防控區(qū)的二化螟枯鞘率均顯著低于農(nóng)戶自防區(qū)。2019—2020年水稻各生長時期綠色防控區(qū)與農(nóng)戶自防區(qū)相比：新干縣示范區(qū)水稻枯鞘率的年平均降幅為29.84%和32.87%，峽江縣示范區(qū)平均降幅為32.05%和38.50%；2020年兩縣綠色防控示范田在水稻分蘗期和抽穗期的二化螟發(fā)生情況顯著低于2019年，平均枯鞘率降低3.13%。

圖1 2019—2020年不同處理下二化螟的危害率Fig.1 Rice dead heart percentage of Chilo suppressalis in rice field under different treatments from 2019 to 2020

2.1.2 稻縱卷葉螟 如圖2所示，綠色防控技術模式對降低稻縱卷葉螟造成的卷葉率效果明顯。除新干縣2020年早稻抽穗期外，其他各時期兩示范地綠色防控區(qū)的卷葉率均顯著低于農(nóng)戶自防區(qū)。在2020年晚稻生長前期，示范縣綠色防控區(qū)的卷葉率與農(nóng)戶自防區(qū)無顯著差異，到水稻生長中后期，綠色防控區(qū)卷葉率顯著低于農(nóng)戶自防區(qū)。2019—2020年水稻各生長時期綠色防控區(qū)與農(nóng)戶自防區(qū)相比，新干縣綠色防控區(qū)卷葉率平均降低27.80%和4.92%；峽江縣綠色防控區(qū)卷葉率平均降低44.60%和39.37%。

圖2 2019—2020年不同處理下稻縱卷葉螟的危害率Fig.2 Rice dead heart percentage of Cnaphalocrocismedinalis in rice field under different treatments from 2019 to 2020

2.1.3 稻飛虱 如圖3表示，綠色防控技術對稻飛虱有較好的防治效果。在早稻生長前期，2019—2020年綠色防控區(qū)的褐飛虱數(shù)量顯著低于農(nóng)戶自防區(qū)；除新干縣示范區(qū)2020年早稻分蘗期綠色防控區(qū)的白背飛虱數(shù)量低于農(nóng)戶自防區(qū)但無顯著差異外，2019—2020年早稻其他生長時期綠色防控區(qū)的白背飛虱數(shù)量均顯著低于農(nóng)戶自防區(qū)。與農(nóng)戶自防區(qū)相比（1季均值），新干縣綠色防控區(qū)2019年的褐飛虱和白背飛虱減退率分別提高2.62%和2.79%，2020年分別提高23.21%和17.85%；峽江縣綠色防控區(qū)2019年的褐飛虱和白背飛虱的減退率分別提高5.41%和7.61%，2020年分別提高21.06%和18.98%。

圖3 2019—2020年不同處理下稻飛虱的危害率Fig.3 Rice dead heart percentage of planthoppers in rice field under different treatments from 2019 to 2020

2.1.4 紋枯病 如圖4所示，綠色防控技術模式有效降低了稻田紋枯病的發(fā)生率。在2019年雙季稻生長前中期，綠色防控區(qū)的紋枯病病情指數(shù)顯著低于農(nóng)戶自防區(qū)；2020紋枯病發(fā)生情況不明顯，除早稻成熟期外，綠色防控區(qū)雙季稻其他生長時期的紋枯病病情指數(shù)均低于農(nóng)戶自防區(qū)，但差異不顯著。2019—2020年綠色防控區(qū)紋枯病病情指數(shù)與農(nóng)戶自防區(qū)相比，新干縣綠色防控區(qū)的病情指數(shù)平均降低31.07%和47.11%，峽江縣平均降低22.91%和37.38%；且2020年示范縣平均病情指數(shù)較2019年降低36.11%。

圖4 2019—2020年不同處理下紋枯病的危害率Fig.4 Rice dead heart percentage of Rhizoctonia solani in rice field under different treatments from 2019 to 2020

2.1.5 稻瘟病 應用綠色防控技術有效降低了稻田稻瘟病的病情指數(shù)（圖5）。2019年雙季稻生長前期，綠色防控區(qū)的稻瘟病病情指數(shù)顯著低于農(nóng)戶自防區(qū)。與農(nóng)戶自防區(qū)相比，2019—2020年新干縣綠色防控田的稻瘟病病情指數(shù)平均降低30.86%和36.94%，峽江縣平均降低30.77%和34.69%；且2020年示范縣平均病情指數(shù)較2019年降低13.96%。

圖5 2019—2020年不同處理下稻瘟病的危害率Fig.5 Rice dead heart percentage of Magnaporthegrisea Barr in rice field under different treatments from 2019 to 2020

2.2 產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素分析

表2顯示，2019年，早稻測產(chǎn)結(jié)果中兩示范縣綠色防控區(qū)水稻的每穗粒數(shù)較農(nóng)戶自防區(qū)增加15.60~17.98粒；綠色防控區(qū)水稻較農(nóng)戶自防區(qū)增產(chǎn)272.4~479.1 kg·hm-2，增幅3.61%~6.15%；晚稻的測產(chǎn)中兩示范縣綠色防控區(qū)水稻的結(jié)實率為85.31%~82.22%，較農(nóng)戶自防區(qū)增加0.35%~2.84%，且較農(nóng)戶自防區(qū)增產(chǎn)604.50~994.95 kg·hm-2，增幅7.01%~11.98%。2020年，兩示范縣綠色防控區(qū)早稻的結(jié)實率較農(nóng)戶自防區(qū)增加1.12%~6.18%，產(chǎn)量增加499.5~601.3 kg·hm-2，增幅5.97%~8.29%；兩示范縣綠色防控區(qū)晚稻的結(jié)實率為64.28%~79.27%，較農(nóng)戶自防區(qū)增加2.62%~4.22%，產(chǎn)量較農(nóng) 戶 自 防 區(qū) 增 加280.00~823.37 kg·hm-2，增 幅4.61%~11.16%。

表2 2019—2020年雙季稻產(chǎn)量及產(chǎn)量構(gòu)成因素Table 2 Yield and its components of in double-cropping rice field from 2019 to 2020

2.3 農(nóng)藥殘留

對綠色防控區(qū)稻米籽粒的農(nóng)藥殘留進行檢測，將待測目標物的質(zhì)量濃度為橫坐標，目標物的定量離子譜峰面積為縱坐標，進行回歸分析。由于檢測農(nóng)藥的化學性質(zhì)有所差異，所以以實際檢測農(nóng)藥的標準曲線最低含量為檢出限。結(jié)果（表3）表明，綠色防控區(qū)農(nóng)藥殘留全部低于國家最大殘留限量標準，實現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)、高效、生態(tài)的農(nóng)業(yè)發(fā)展目標。

表3 雙季稻綠色防控區(qū)農(nóng)藥殘留檢測結(jié)果Table 3 Test results of pesticide residues in the double-cropping green and sustainable management zone

2.4 經(jīng)濟效益分析

由表4可知，綠色防控區(qū)每季平均用藥次數(shù)為2次，較農(nóng)戶自防區(qū)減少1次；每季用藥成本785.25元·hm-2，較農(nóng)戶自防區(qū)減少141.60元·hm-2；使用的振頻殺蟲燈市場價約為2 500元·臺-1，可覆蓋2 hm2水稻田，使用壽命5年，使用電費330元·季-1，每季成本445元·hm-2；使用的性引誘劑芯4.5元·個-1、每季水稻需替換1次，性誘劑盒35元·個-1、使用壽命3年，每季成本155元·hm-2。農(nóng)戶自防區(qū)應用傳統(tǒng)背負式噴霧器噴施藥劑，施藥成本為225元·hm-2；綠色防控模式使用無人機噴施藥劑，施藥成本為120元·hm-2。因此，綜合比較用藥成本，綠色防控區(qū)較農(nóng)戶自防區(qū)平均每季用藥成本降低139.10元·hm-2，降幅為7.84%。

表4 2019—2020年江西示范區(qū)綠色防控區(qū)與農(nóng)戶自防區(qū)效益比較Table 4 Benefit comparison between ecological controlling field and farmer’sfield in Jiangxiprovince from 2019 to 2020

稻谷按市場價2.4元·kg-1計算，2019年兩縣雙季稻綠色防控區(qū)產(chǎn)值為9 054~10 353.6元·hm-2，全年較農(nóng)戶自防區(qū)平均每季增收701.68元·hm-2；2020年早稻按市場2.3元·kg-1、晚稻市場價2.6元·kg-1計算，2020年兩示范縣綠色防控區(qū)平均產(chǎn)值為7 905.3~10 451.25元·hm-2，全年較農(nóng)戶自防區(qū)平均每季增收702.74元·hm-2。由此可見，綠色防控技術模式能夠顯著增加農(nóng)民經(jīng)濟效益。

3 討論

目前，國內(nèi)水稻產(chǎn)業(yè)普遍存在著勞動力資源缺乏、生產(chǎn)成本高、基礎設施不完善和農(nóng)民種糧積極性較低等問題。農(nóng)民種糧積極性的下降將直接導致糧食播種面積減少和產(chǎn)量下降，使得糧食安全隱患日益加重[17]。而2020年初暴發(fā)的新冠疫情也給各國糧食安全與糧食進口造成了嚴重影響，樊勝根[18]認為，從歷史經(jīng)驗角度來看，全球疫情的不斷蔓延將會引發(fā)全球糧食危機風險。面對這些緊張局面，很容易理解農(nóng)戶為何更偏向使用成本低、應用簡單的農(nóng)藥和防治器械來解決田間病蟲害并以此作為維持糧食生產(chǎn)利潤率的保障。因此，有必要重新考慮如何在保證水稻高產(chǎn)體系的前提下，改進病蟲害綜合防控的有效策略，并行推進農(nóng)藥減量控害、綠色防控技術和無害化治理，以期探索出高效、安全和綠色的農(nóng)業(yè)有害生物治理方式。

本研究在前期研究[19-22]的基礎上，于2019—2020年在江西省新干縣和峽江縣開展了水稻病蟲害綠色防控技術集成示范。在水稻全生育期選用抗性品種、優(yōu)化耕作栽培措施、加強肥水管理、種植蜜源植物、推行性引誘殺蟲和頻振燈殺蟲燈、優(yōu)選生物農(nóng)藥和應急化學農(nóng)藥、應用高效植保器械防治病蟲等綠色防控技術，集成構(gòu)建了適宜本地的水稻病蟲害綠色防控技術模式。此前綠色防控技術模式較難得到農(nóng)戶們的認可，可能是受到勞動力缺乏和文化水平的限制，難以接受相對復雜的技術，同時擔心應用綠色防控技術模式可能導致產(chǎn)量損失[23]。但本研究結(jié)果表明，該模式集成的各項技術對螟蟲枯心率、卷葉率、蟲口減退率、病害病情指數(shù)等病蟲害指標的控制效果優(yōu)于以使用化學農(nóng)藥為主的農(nóng)戶自防模式，且均表現(xiàn)出增產(chǎn)效果。說明集成的綠色防控技術模式在本地區(qū)水稻病蟲害防控中具有廣闊的應用推廣前景。2年試驗中，僅新干縣示范區(qū)在2020年早稻抽穗期綠色防控區(qū)的卷葉率高于農(nóng)戶自防區(qū)，原因可能是綠色防控區(qū)水稻較農(nóng)戶自防區(qū)更加茂密嫩綠，而稻縱卷葉螟在白天棲息時更趨向選擇生長茂密的稻田，夜晚產(chǎn)卵時更趨向選擇嫩綠的稻田，因此稻縱卷葉螟成蟲更多的集中于綠色防控區(qū)棲息產(chǎn)卵，導致卷葉率高于農(nóng)戶自防區(qū)。同時，該模式可減少33.33%的化學農(nóng)藥用量，從而降低稻田病蟲害防治對化學藥劑的依賴，不僅促進了稻田生態(tài)系統(tǒng)的修復，還可降低生產(chǎn)成本。

在實際應用中，科研人員和技術推廣人員還需根據(jù)當?shù)丨h(huán)境、氣候條件和水稻病蟲害發(fā)生情況因地制宜，制定更適宜本地的綠色防控技術模式，在達到有效控制病蟲害的前提下，加強農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的自我修復功能，實現(xiàn)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目標。