施肥方式對水稻病蟲害發(fā)生的影響研究進展

滕 青，劉 維，許啟東，吳慧帆，王運淇，陳 坤

（廣東石油化工學院環(huán)境科學與工程學院/廣東省石油化工污染過程與控制重點實驗室/廣東高校石油化工污染控制重點實驗室，廣東茂名 525000）

水稻是重要的糧食作物，我國為世界第二大水稻種植國，2021 年我國稻谷播種面積達3.0×107hm2，僅次于玉米，稻谷總產(chǎn)量為2.13×1011kg，占中國糧食生產(chǎn)總量的31.17%[1]。

在水稻種植過程中，合理施用化肥可以提高肥料利用率，增加水稻產(chǎn)量[2]。目前，農(nóng)戶為控制水稻病蟲害和提升水稻產(chǎn)量，往往會大量施用農(nóng)藥和化肥。2021 年，我國農(nóng)用化肥施用量為5.19×1010kg，其中氮肥利用率為30%～35%，而磷肥利用率僅為10%～20%[3]。Teng 等以上海市青浦區(qū)金澤鎮(zhèn)為例，通過對鎮(zhèn)內(nèi)21 個典型農(nóng)戶的走訪，持續(xù)5 年對常規(guī)水稻生產(chǎn)過程進行問卷調(diào)查，發(fā)現(xiàn)該研究區(qū)域常規(guī)稻作N、P2O5、K2O 年度平均使用量分別為336.6、76.9、46.7 kg·hm-2，N、P2O5、K2O 投入比例為100∶23∶14，存在氮肥過度投入而磷肥和鉀肥投入比例較低的問題，氮肥投入量遠高于該地區(qū)推薦施用基準210 kg·hm-2[4]。這就意味著施入土壤的N、P 絕大部分將通過不同途徑流失到環(huán)境中，進而引起一系列的環(huán)境問題。長期不合理地大量使用化肥，會造成嚴重的農(nóng)業(yè)面源污染，使土壤質(zhì)量下降[5-6]。在水稻生長周期中，病蟲害的發(fā)生與肥料的不合理施用也有較大關(guān)系[7]。合理選擇和搭配施用肥料，能提高肥料利用率，避免過量施肥，有效減緩水稻病蟲的危害，促進水稻產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，從而減少農(nóng)業(yè)面源污染，為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)建設(shè)奠定基礎(chǔ)。

1 氮肥過量施用對水稻病蟲害發(fā)生的影響

1.1 氮素積累會導(dǎo)致作物病蟲害加劇

研究表明，不合理的施肥與水稻病蟲害的發(fā)生有較大關(guān)系，過量施用氮肥會使水稻徒長、貪青，影響田間透光性和通風性，加劇水稻病蟲害的發(fā)生[8]。

張舒等研究化肥和農(nóng)藥減量施用對水稻病蟲害發(fā)生及產(chǎn)量的影響，結(jié)果表明減少肥料施用可以顯著影響水稻紋枯病、稻飛虱、稻縱卷葉螟發(fā)生程度，當肥料用量減少10%～30%時，紋枯病的病情指數(shù)下降10%[9]。常越亞等研究不同施肥方式對水稻抗病蟲害能力的影響，結(jié)果表明：在水稻生長后期，化肥處理的水稻稻飛虱、稻縱卷葉螟和紋枯病的發(fā)生率顯著高于對照和有機肥處理。其中，在稻苗生長后期，化肥處理的稻縱卷葉螟發(fā)生率分別是空白、綠肥、餅肥的80倍、40倍、26倍[10]。筆者連續(xù)兩年研究不同施肥方式對水稻病蟲害發(fā)生的影響，在不施農(nóng)藥的條件下，發(fā)現(xiàn)化肥處理的稻苗高、分蘗多，但病蟲害發(fā)生率均遠高于有機肥和空白處理。2014 年，化肥處理的稻飛虱數(shù)量顯著高于其他處理，導(dǎo)致水稻在生長后期大面積枯死；化肥處理的水稻卷葉螟、二化螟和紋枯病等發(fā)生率都顯著高于有機肥處理和空白處理。特別是在2013 年，盡管水稻病蟲害總體發(fā)生率很低，但差異仍然顯著；化肥處理的二化螟發(fā)生率是有機肥處理和空白處理的10倍，且稻飛虱數(shù)量是有機肥處理和空白處理的1.5～3倍[11]。

1.2 氮素積累對水稻病蟲害的誘發(fā)機理

過量施用氮肥會導(dǎo)致水稻植株中氮素增加，水稻病蟲害發(fā)生率與氮肥使用量呈線性正相關(guān)[12]。植株中硝態(tài)氮含量是水稻病蟲害暴發(fā)的重要影響因素，當大量施用氮肥時，水稻植株吸收的硝態(tài)氮會大量增加，一部分存儲在植株液泡中，大部分會跨膜運輸進入細胞質(zhì)參與代謝形成可溶性蛋白[13]；短時間內(nèi)會在水稻植株中積累大量的游離態(tài)氮和蛋白質(zhì)，一方面造成水稻葉色濃綠，會促進植株體內(nèi)氨基酸含量并分泌汁液，吸引以吸食水稻植株汁液為生的稻飛虱和刺葉蟬，造成水稻蟲害暴發(fā)[14]；另一方面，水稻植株氮量過度累積會造成水稻徒長和貪青，使田間蔭蔽度大，通風和透光性下降，同時會改變水稻細胞壁形體，利于水稻病菌侵入和發(fā)展[15-16]。

2 增施磷鉀肥可減輕水稻病蟲害發(fā)生

氮肥施用能快速促進水稻生長，提高水稻產(chǎn)量，在實際種植過程中，農(nóng)戶重視氮素投入，而忽視磷、鉀和其他元素肥料施用，往往會造成土壤中磷、鉀及微量元素不夠[17]。磷肥施用能有效促進水稻植株吸收養(yǎng)分并參與轉(zhuǎn)運，增強水稻生理性狀，可有效減輕病菌侵入感染[18]。鉀肥施用能促進水稻光合作用，提升水稻植株活力，增加細胞壁的厚度，進一步提高水稻抵抗病蟲害的能力[19]。

鄭許松等通過連續(xù)3 年的水稻控肥試驗研究其對水稻病蟲害發(fā)生的影響，與常規(guī)施肥相比，控肥處理每667 m2減少復(fù)合肥（N 15%，P2O515%，K2O 15%）10 kg，增加氯化鉀（K2O 60%）10 kg。結(jié)果表明，減少復(fù)合肥施用、增加鉀肥用量能降低水稻病蟲害發(fā)生，水稻稻飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病和稻曲病發(fā)生率分別降低26.1%～64.5%、16.0%～66.7%、9.1%～46.1% 和7.5%～93.5%，水稻產(chǎn)量增加5.3%～12.6%[20]。王國榮等研究調(diào)節(jié)施肥對水稻病蟲害發(fā)生的影響，通過增施磷鉀肥，并將氮肥后移可顯著降低水稻稻縱卷葉螟、稻飛虱、稻曲病和紋枯病的發(fā)生[21]。徐啟強等通過減少氮肥施用，增加鉀肥施用可顯著減輕水稻稻縱卷葉螟、稻飛虱和紋枯病的發(fā)生，實現(xiàn)少施殺蟲劑3次，且水稻產(chǎn)量增加2.5%[22]。

3 配方施肥對水稻病蟲害發(fā)生的影響

肥料施用不均衡不利于水稻植株吸收養(yǎng)分，導(dǎo)致水稻生長過程中營養(yǎng)元素失調(diào)，引起水稻徒長，病蟲害更易發(fā)生，造成水稻產(chǎn)量下降[23-24]。配方施肥是根據(jù)土壤理化性狀、作物生長規(guī)律和需肥效應(yīng)，將各種所需元素肥料按一定比例施用的一種科學施肥方法。水稻測土配方施肥控減氮肥用量，可有效減輕或推遲紋枯病、稻縱卷葉螟、稻飛虱的發(fā)生，減小危害，增加水稻產(chǎn)量[25-27]。

研究發(fā)現(xiàn)適量增施鉀肥(K2O)，當鉀肥施用量為223～239 kg·hm-2，且氮、磷、鉀肥施用比例為1∶0.35∶0.9 時，可以增加水稻抗性[28]。盧一科等研究配方施肥對水稻病蟲害的影響表明，當配方施肥和常規(guī)施肥的氮、磷、鉀肥配比分別為12∶5∶8 和14∶4.5∶5.5 時，配方施肥區(qū)和常規(guī)施肥區(qū)的水稻紋枯病平均發(fā)病率分別為44.8%和90%，配方施肥區(qū)的水稻稻飛虱田間平均蟲口密度1 835 頭/百叢，顯著低于常規(guī)施肥區(qū)的4 285頭/百叢[29]。李鴻昌研究不同施肥方式對水稻病蟲害的影響表明，當?shù)租浥浔仁?∶0.3∶0.7 時，水稻病蟲害發(fā)生率最低，產(chǎn)量最高[30]。張俊喜等發(fā)現(xiàn)增加有機肥用量，磷肥作基肥，氮肥分2～3 次施用，鉀肥作基肥和追肥施用，在氮、磷、鉀配合施用下可以提高水稻抗病蟲害的能力[31]。

4 微量元素對水稻病蟲害發(fā)生的影響

水稻生長過程中，當土壤中微量元素如硅、鋅、鎂、鐵等無法滿足水稻需求時，容易造成秧苗生長緩慢，稻米產(chǎn)量和品質(zhì)明顯下降[32]。微肥施用能夠平衡微量元素與氮、磷、鉀之間的關(guān)系，提高水稻對養(yǎng)分的吸收效率，改善水稻生理狀態(tài)，增加水稻產(chǎn)量，避免因單一化肥過量施用造成的土壤肥力下降，土壤質(zhì)量變差[33]。施用微肥可以提高水稻活力，增加植株物質(zhì)積累量，促進根系生長，防止水稻早衰，增加植株抗逆抗病能力[34]。

張佑宏等研究硅肥和鋅肥作基肥對水稻稻瘟病發(fā)生的影響，發(fā)現(xiàn)施用微肥能有效減輕水稻稻穗瘟和稻葉瘟的發(fā)生。在硅肥和鋅肥作基肥施用下，水稻稻穗瘟和稻葉瘟的防控效果分別達到75.65%和84.98%[35]。張舒等研究硅肥施用量對水稻紋枯病發(fā)生的影響，發(fā)現(xiàn)施用硅肥能顯著降低水稻紋枯病的發(fā)生率，與對照相比，當硅肥施用量為240 kg·hm-2時，水稻紋枯病發(fā)生率減少11.8%[36]。

5 施用有機肥增強水稻抗病蟲害能力

施用有機肥可以改善土壤結(jié)構(gòu)，增加土壤有機質(zhì)含量，促進肥料吸收，進一步提高肥料利用率[37]。有機肥施用能提升水稻的光合作用能力，延長水稻功能期，增強水稻抗倒伏性能，且能有效減少水稻二化螟、稻飛虱和紋枯病的發(fā)生[38]。

甘艷露等通過精制畜禽有機肥和化肥配施的水稻褐飛虱和白背飛虱發(fā)生率是純施用化肥的56%和17%，且最終水稻產(chǎn)量增加3%[39]。羅凡通過研究不同施肥方式對水稻抗病蟲害的影響發(fā)現(xiàn)，施用有機肥肥效緩、時效長，土壤中氮素含量及被植物吸收的氮素較化肥低，能進一步降低植株中硝態(tài)氮含量，顯著降低水稻病蟲害的發(fā)生，特別是稻飛虱的發(fā)生，水稻生長后期，有機肥處理的稻飛虱數(shù)量約為空白處理的33%～67%[40]。任智強等開展了農(nóng)藥化肥減量化的水稻種植示范工作，采用有機肥替代部分化肥，增加水稻中后期氮肥追加比例，并聯(lián)合物理-化學綜合防治蟲害，實現(xiàn)了化學農(nóng)藥減量86.63%，氮磷鉀總養(yǎng)分減少10.60%，水稻生長周期中病蟲害發(fā)生率較低，與常規(guī)稻作差異不大，并實現(xiàn)增產(chǎn)6.26%[41]。易軍等研究不同肥料和農(nóng)藥減量方式對水稻病蟲害的影響，發(fā)現(xiàn)施用水稻專用有機無機復(fù)混緩釋肥（含有機質(zhì)15%，N、P2O5、K2O質(zhì)量比為20∶5∶5）處理的水稻植株平均病穗率較傳統(tǒng)施肥下降8.2%[42]。

6 結(jié)語

施肥方式與水稻病蟲害關(guān)系密切，過量施用化肥會加劇水稻病蟲害發(fā)生，且造成環(huán)境污染。實行測土配方施肥，同時配合施用有機肥和微肥，對減少水稻病蟲害的發(fā)生起著重要作用。2016—2020 年，我國連續(xù)5 年實現(xiàn)化肥農(nóng)藥使用量減少、化肥農(nóng)藥利用率明顯提升的目標，對促進農(nóng)業(yè)綠色低碳發(fā)展發(fā)揮了重要作用，為農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化建設(shè)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全奠定堅實基礎(chǔ)[43]。