氮肥运筹对江西省双季稻主要病虫害发生及产量的影响

吴天琦 ，李保同*，刘 浪，赵明宇，崔宗胤，石绪根，饶 镭，况虹敏，陈 伟，曾水根

（1.江西农业大学国土资源与环境学院，江西南昌 330045；2.江西农业大学农学院，江西南昌 330045；3.江西省上高县农业农村局，江西宜春 336400；4.江西省吉安县植保植检站，江西吉安 343100）

【研究意义】水稻是江西主要的粮食作物，播种面积位居全国第3。水稻病虫害是制约水稻高产稳产的重要因子之一，常发性的有稻瘟病、纹枯病、稻曲病、二化螟、稻飞虱和稻纵卷叶螟等，在不防治情况下，为害损失率一般15%～25%，重发生年份达35%～45%[1]。科学合理施肥是保证水稻高产稳产的重要技术措施，然而，目前我国水稻生产中氮肥的过量使用比较普遍，这不仅增加了生产成本，还带来土壤板结酸化、水体富营养化和诱发病虫害发生等一系列问题[2−4]。【前人研究进展】氮肥不仅直接影响水稻生长，而且对病虫害发生也有较大影响[5−7]。已有研究[5−6,8,10]表明，随着施氮量增加，水稻主要病虫害危害程度加重[8−9]。氮肥的大量使用被认为是诱导水稻害虫猖獗的主要因子之一。【本研究切入点】近年来，肥料运筹对单季水稻病虫发生为害的研究较多，而对双季稻病虫害的影响研究较少，因此，双季水稻−病虫害发生对氮肥的响应值得深入研究。【拟解决的关键问题】在江西双季稻种植区开展不同施氮量处理的两季定位试验，分析施氮量对不同水稻品种病虫害发生及其产量的影响，明确水稻病虫害及其产量对施氮量的响应关系，为江西双季稻区氮肥运筹和水稻高产栽培提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验于2018年7—10月、2019年4—7月在江西省吉安市吉安县横江镇富田寺稻区、宜春市上高县泗溪镇曾家村稻区进行。前茬种植中稻。吉安2018晚稻供试品种为广银软占、美香占和丰两优晚3；2019早稻供试品种为荣优608、株两优99和优Ⅰ536。土壤理化性质：试验前有机质147.00 g/kg、全氮0.71 g/kg、碱解氮146.70 mg/kg、有效磷8.55 mg/kg、速效钾64.20 mg/kg、pH 6.06。上高2018晚稻供试品种为荣优华占、新两优611和隆香优华占；2019早稻供试品种为陵两优7717、长两优39和两优302。土壤理化性质：试验前有机质37.90 g/kg（吉安县）和42.50 g/kg（上高县）、全氮2.23 g/kg（吉安县）和2.52 g/kg（上高县）、碱解氮73.67 mg/kg（吉安县）和78.46 mg/kg（上高县）、有效磷99.88 mg/kg（吉安县）和94.65 g/kg（上高县）、速效钾116.00 mg/kg（吉安县）和113.00 g/kg（上高县）、pH 5.06（吉安县）和5.10（上高县），田块平整且肥力均匀。供试氮肥均为尿素（N≥46.4%）（安徽昊源化工集团有限公司生产），磷肥均为过磷酸钙（P2O5≥12%）（湖北富驰化工医药股份有限公司生产），钾肥均为硫酸钾（K2O≥51%）（广东天禾农资股份有限公司生产）。

1.2 试验方法

1.2.1 试验设计 试验设5个N处理：N−1、N−2、N−3、N−4和N−5，每667 m2施尿素量为0，12，24，36，48 kg，每个氮处理180 m2，每个品种60 m2，每处理重复3次，均按m（基肥）∶m（追肥）∶m（穗肥）=5∶3∶2比例施用。每667 m2磷、钾肥均按30 kg施用，移栽密度均为30丛/m2。非试验因素的各项管理措施一致，全生育期未施用农药防治病虫害。抛秧及施肥时间见表1。

表1 抛秧及施肥日期Tab.1 Mean Fertilization time of throwing seedlings

1.2.2 病虫害调查方法 水稻移栽后，每隔15 d调查1次病虫害发生情况。方法为每小区棋盘式选取5点，每点5丛，分别调查水稻纹枯病株发病率和病情指数、稻瘟病叶和穗发病率、稻曲病穗和粒发病率，以及二化螟株枯心率和穗白穗率、稻纵卷叶螟卷叶率和稻飞虱百丛虫口密度，分别用公式（1）～（4）计算。

1.2.3 病虫害的计算方法

1.2.4 产量考察 水稻收获前1 d，从各处理的小区中分别采集有代表性的植株10丛，考察其有效穗数、穗粒数、结实率和千粒质量。收获当天每小区割取10m2水稻脱粒并称量，计算含水率后换算成公顷产量。

1.2.5 数据处理 用Excel 2019进行数据处理，再用SPSS 19.0软件进行数据分析，方差分析利用Duncan新复极差法（LSR）进行显著性检验，显著性水平设定为α=0.05。

2 结果与分析

2.1 病虫害发生特点分析

2.1.1 二化螟发生规律 调查结果表明，两地早晚稻12个水稻品种二化螟的为害程度均表现为不施氮肥、施低氮肥、施中等氮肥处理与施高氮肥处理差异显著，除个别品种外，均表现为不施氮肥处理二化螟为害程度显著轻于施氮肥处理，但不同品种间差异性不明显。施用氮肥量较低的处理N−2、N−3与施用氮肥量较高的处理N−4、N−5差异显著（图1，图2，图3，图4）。本试验表明，二化螟的为害程度与氮肥施用量成正比，即氮量施用量越高，二化螟危害越重，但各品种间对于二化螟并无明显抗性差异。

图1 枯心率及白穗率（吉安县晚稻，2018）Fig.1 Dead heart rate and white ear rate of late−rice in 2018 in Ji’an County

图2 枯心率及白穗率（吉安县早稻，2019）Fig.2 Dead heart rate and white ear rate of early−rice in 2019 in Ji’an County

图3 枯心率及白穗率（上高县晚稻，2018）Fig.3 Dead heart rate and white ear rate of late−rice in 2018 in Shanggao County

2.1.2 稻纵卷叶螟发生规律 调查结果表明，氮肥施用量较低的N−1、N−2和N−3处理与氮肥施用量较高的N−4、N−5处理稻纵卷叶螟卷叶率均差异显著，且N−5处理卷叶率高于或显著高于N−4处理（图5，图6）。12个品种稻纵卷叶螟危害程度均与氮肥施用量成正比，但品种间为害程度大多并无显著差异。由此证明施氮肥量越高，稻纵卷叶螟危害越严重，相较于品种，施氮肥量对于稻纵卷叶螟的发生是主要决定因素。

图4 枯心率及白穗率（上高县早稻，2019）Fig.4 Dead heart rate and white ear rate of early−rice in 2019 in Shanggao County

图5 卷叶率（吉安县）Fig.5 Leaf rolling rate in Ji’an County

图6 卷叶率（上高县）Fig.6 Leaf rolling rate in Shanggao County

2.1.3 稻飞虱发生规律 调查结果表明，稻飞虱发生量随着氮肥施用量的增加而上升。其中吉安县2019年早稻品种优Ⅰ536稻飞虱发生最为严重，高氮肥处理较低氮肥处理呈爆发性增长，N−4处理的稻飞虱数是N−3处理的近7倍，而N−5处理是N−3的近10倍，但品种间并无明显差异性（图7，图8）。由此证实，施用氮肥是显著诱发稻飞虱的主要因素。

图7 稻飞虱发生规律（吉安县）Fig.7 Number of planthoppers per hundred clumps of late−rice in Ji’an

图8 稻飞虱发生规律（上高县）Fig.8 Number of planthoppers per hundred clumps in Shanggao

2.1.4 水稻纹枯病发生规律 调查结果表明，纹枯病发生程度不仅与氮肥施用量相关，还与水稻品种有关，有的品种对于纹枯病表现明显抗性（吉安县2018晚稻供试品种丰两优晚3）或易感性（上高县2019供试品种两优302）。两地两季12个品种均以氮肥施量低的处理N−1、N−2、N−3发生程度显著低于氮肥施用量高的处理N−4、N−5，但施肥施用量较高处理N−4、N−5病情发生程度差异不显著（图9，图10）。本试验证实，水稻纹枯病发生与氮肥施用量显著正相关，即随着施氮量的提高，纹枯病为害程度也随之加重。

2.1.5 稻曲病发生规律 因早稻稻曲病发生较轻，病情指数均低于0.1，故仅做晚稻对比分析。调查结果表明，吉安县2018晚稻“丰两优晚3”、上高县2018晚稻“隆香优华占”对于稻曲病有明显的易感性，两地6个品种的稻曲病为害程度均随着施氮肥量的增加而上升，以N−5处理发生最重，N−1处理危害最轻，且低氮肥量处理与高氮肥量处理差异显著除氮肥影响外，不同品种对稻曲病的响应差异也较大（图11），因此，在稻曲病发生较重的地区，建议避免种植杂交粳稻。

2.1.6 稻瘟病发生规律 与稻曲病发生规律类似，本试验两地早稻稻瘟病均发生较轻，病情指数均低于0.1，故仅做晚稻对比分析。结果表明，两地6个品种的稻瘟病病为害程度均随着氮肥施用量的增加而上升，均以N−5处理危害最重，N−1处理危害最轻，且低氮肥量处理与高氮肥量处理间差异显著。吉安供试品种“丰两优晚3”和上高供试品种“新两优611”对稻瘟病有明显抗性，其发生危害程度均低于其他2个品种（图12）。

图9 吉安县水稻纹枯病病情指数Fig.9 Disease index of rice sheath blight in Ji’an County

图10 上高县水稻纹枯病病情指数Fig.10 Disease index of rice sheath blight in Shanggao County

2.2 水稻产量分析

2.2.1 2018晚稻 测产结果表明，在相同品种条件下，与不施氮肥处理比较，吉安2018晚稻平均增产36.5%，上高2018晚稻平均增产41.1%，施肥处理均显著高于不施肥处理。在施肥处理中，N−3处理的产量最高，显著高于其他处理。产量结构分析表明，N−3处理增产主要表现在千粒质量提高与有效穗数增加。同时，随着施氮肥量的增加，千粒质量、有效穗数呈先增加后减少的趋势，各处理间呈显著性差异；结实率随施氮肥量增加而减小，各处理间差异显著；单穗实粒数随施氮肥量增加而增加，各处理间差异不显著（表2）。

2.2.2 2019早稻 测产结果表明，在相同品种条件下，与不施氮肥处理比较，吉安2019早稻平均增产38.1%，上高2019早稻平均增产36.6%，施肥处理均显著高于不施肥处理。在施肥处理中，以N−3处理的产量最高，显著高于其他处理。产量结构分析表明，N−3处理增产主要表现在千粒质量提高与有效穗数增加。同时，随着施氮肥量的增加，千粒质量、有效穗数呈先增加后减少的趋势，各处理间呈显著性差异；结实率随施氮肥量增加而减小，各处理间差异显著；单穗实粒数随施氮肥量增加而增加，各处理间差异不显著（表3）。

图11 稻曲病病情指数Fig.11 Disease index of rice false smut

图12 稻瘟病病情指数Fig.12 Disease index of rice blast

3 结论与讨论

在水稻生长过程中，氮肥的运用是一把双韧剑，一方面可促进水稻茎叶生长茂盛，叶色浓绿，增强光合作用，提高水稻产量，另一方面又可诱发病虫害发生，制约水稻高产稳产。因此，氮肥的合理运筹是水稻病虫害可持续控制和水稻优质高产的关键一环[14]。李坚民等[15]报道，氮肥的施用量直接影响水稻稻飞虱、稻纵卷叶螟田间种群数量和水稻纹枯病的为害程度；张舒等[16]和左示敏等[17]介绍，随着水稻氮肥施用量的增加，纹枯病的病情指数逐渐加重，二化螟的为害程度明显上升，不同类群水稻品种对纹枯病的抗性差异明显；胡立冬等试验表明，氮肥施用过多、过迟，水稻稻曲病的穗、粒发病率均呈显著增加趋势，杂交籼稻对稻曲病的抗病性高，粳稻对稻曲病的抗病性相对偏低，尤其是杂交粳稻[18−19]；王道泽等[20]和任金平等[20]研究发现，稻瘟病发生程度随着氮肥施用量的增加而上升、粳稻总体发病重于籼稻，且不同种植区域发病特点差异较大。本试验结果表明，随着施肥量的增加，同一品种病虫害的发生总体呈上升趋势，这与前人的研究结果[15，22]一致。大多研究认为，氮肥施用量在一定范围内，水稻产量随着施氮量的增加而上升，但氮肥用量超过一定范围后，部分产量因子的变化可导致产量下降。殷春渊等[23]研究认为，单位面积有效穗数随着施氮量增加而增加，但是穗粒数、结实率和千粒质量随施氮量的增加而下降，穗部充实度降低，空瘪粒增加，但是分蘖增加，产量增加；鲁艳红等[24]研究表明，在低氮水平下，增加氮肥施用量有利于提高单位面积有效穗数、籽粒产量，但施氮量达到一定水平后，随施氮量的增加而降低；冯卫东等[25]和张学军等[26]研究证实，水稻的籽粒和秸秆产量均随着施氮量的增加呈上升的趋势，增加施肥量可使结实粒数和有效穗数增加，从而增加产量，千粒质量会随施肥量的增加而略有下降。虽然水稻获得高产存在着最适的施肥量，但因品种类型、生态环境和栽培措施的不同而存在差异[27]。本研究结果表明，施用氮肥双季稻病虫危害程度及产量均显著高于不施氮肥处理，由此说明氮肥对于水稻的病虫为害程度成正相关且对于产量至关重要。此外本研究还发现，偏施氮肥超过一定限度，某些产量要素不增反减，从而导致产量反而下降。究其原因，一方面是因为氮肥施用过量导致水稻徒长，很多分蘖因无根供养而形成无效分蘖，造成瘪粒，茎壁变薄，容易倒状，后期灌浆不足；另一方面在于生长期氮素过多，植株疯长、柔软，通风不畅，湿度增加，有利于病虫害侵染为害。但在N−3（纯氮量167 kg/hm2）处理下，虽然病虫害的为害程度高于无氮、低氮处理，但水稻的产量也较之提高，二者均衡之下，产量的经济性状大于病虫害危害程度，故推荐施纯氮167 kg/hm2来增加江西省双季稻的经济价值、降低病虫为害程度。

表2 氮肥运筹对于水稻产量的影响（2018晚稻）Tab.2 Effect of nitrogen application on 2018 late rice yield

表3 氮肥运筹对于水稻产量的影响（2019早稻）Tab.3 Effect of nitrogen application on 2019 early rice yield