麦田肥料减施下深耕对麦叶爪螨和麦岩螨种群发生的影响

李润钊，唐庆伟,2，于福兰，于秀英，王艳辉，李立坤，陈法军*

(1.南京农业大学植物保护学院昆虫学系，昆虫信息生态实验室，南京 210095；2. 江苏省南京市高淳区农业农村局，江苏高淳 211300；3. 山东省济南市济阳区农业农村局，山东济阳 251400)

我国自古就是农业大国，土壤耕作更是在农业生产中扮演着不可或缺的角色。土壤耕作是根据植物对土壤的要求和土壤特性，采用机械或者非机械方法改善土壤耕层结构和理化性状，以达到提高肥力、消灭病虫杂草等农业有害生物的目的而采取的一系列耕作措施。过硬的土壤可通过限制植物本身产生的乙烯扩散，导致乙烯在根系周围积聚，进而抑制了植物根系的生长(Pandeyetal., 2021)。有研究表明，耕作方式对小麦生长发育及其产量形成过程有很大的影响(Wuetal., 2003)。深耕是农业生产中最常见的耕作方式，能很好地保存水分，并在一定程度上打破犁底层、降低土壤容重、增加土壤通透性及有机碳含量等，但深耕整地耗费农时过多，对作业机械要求高，经济成本相应增加(白云刚, 2019)。相对应的浅耕具有平整地面、破除板结、粉碎根茬、增加土地耕性等优点，有利于作物播种，但对深层土壤肥力影响不大(刘智炫等, 2020)。

小麦是世界上重要的粮食作物之一，其播种面积居谷类作物首位。21世纪以来，我国小麦产量记录不断刷新，一方面与土壤耕作及田间栽培管理措施改进有关，另一方面也与肥料过量投入密不可分。实际生产中肥料常常过量使用，而作物的化学肥料吸收利用率不高(张洋等, 2020)，这不仅造成了化学肥料的浪费，还给农业环境带来了不可估量的破坏(Robertsonetal., 2009; 胡小凤, 2010)。长期盲目地大量使用化肥，不仅会造成资源浪费、土壤板结、土壤有机质含量降低等情况(Kauretal., 2007; 宋永林等, 2007)，还会使土壤肥力下降、农作物品质降低等(Gongetal., 2009)。因此，减少化肥用量，优化施肥管理已成为目前农业生产的重大挑战。赵亚南等(2017)研究表明，减施化肥能够在两年内维持小麦的产量，但花后功能叶会加速衰退。有较多研究表明，适当减施化肥并没有造成产量显著变化，且改善了作物品质、提高了肥料利用率和经济效益，降低了肥料的损失和对环境的污染，从而达到了节肥增效的目的(王道中等, 2012; 董茜等, 2014; 李永胜等, 2014; 李晓波等, 2016)。

我国的小麦害螨种类主要有麦叶爪螨(即麦圆蜘蛛Pentfaleusmajor)和麦岩螨(即麦红蜘蛛Petrobialatens)两种，二者均在干旱的麦田中发生为害严重。在我国黄河中下游地区，麦叶爪螨每年繁殖2～3代，麦岩螨每年繁殖3～4代(贾士龙, 2012)。每年3月以后，随着小麦害螨越冬卵的孵化，数量急剧上升，会对小麦的幼苗叶片产生严重伤害；4月是发生第1代小麦害螨的危险期，气温回升后，其活跃度也会随之增高；5-6月，小麦害螨以雌虫产卵越夏，10月份越夏卵孵化，危害秋播麦苗(洪晓月, 2012)。近年来，小麦害螨造成小麦产量实际损失占病虫害总损失的6.38%，常年造成减产10%～20%，严重地区可减产40%以上(黄冲等, 2020)。小麦害螨以刺吸式口器取食小麦植物组织为害，植物受害严重至全部枯死，影响了小麦的产量和品质(Vaccinoetal., 2016)。如2011年秋，麦叶爪螨在安徽阜南县大规模发生，个别田块出现成片麦叶卷缩枯死、叶片发白等现象，全县发生面积达2.67万hm2，占播种面积的32%，危害程度达20年之最(徐一鑫等, 2012)。

目前，关于不同耕作方式及施肥处理对小麦害螨种群发生及其为害影响的研究少有报道。本试验通过设置深耕(耕深25 cm)和浅耕(耕深13 cm)两种耕作方式，以及标准肥(600 kg/hm2)和肥料减施(375 kg/hm2)两种施肥处理，开展不同耕作方式及施肥处理对两种主要麦田害螨——麦叶爪螨P.major和麦岩螨P.latens种群发生动态影响，旨在探明肥料减施结合深耕处理在麦田害螨防治中的作用。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于山东省济南市济阳区崔寨街道南辛村(36°58′N, 117°13′E)。该地区位于暖温带半湿润季风气候区内，具有北暖温带半湿润季风气候特点，四季分明、雨热同季、光照充足，年平均气温12.8℃，年平均无霜期195 d，年太阳辐射量124.4千卡/ cm2，年降水量583.3 mm，降水多集中在7-9月，且该地区地属平原地区，土层深厚，土壤类型为潮土(济阳区人民政府, 2019)。

1.2 试验材料

供试作物为济麦22(平均全生育期231.4 d)，由山东鲁原种业有限公司提供。供试肥料为复合肥(N-P2O5-K2O: 17-20-5)，由山东临沂绿源化肥有限公司提供。

1.3 试验方法

试验设置两种耕作方式，分别为浅耕(Shallow tillage, ST)(耕深13 cm)和深耕(Deep tillage, DT)(耕深25 cm)；同时，试验设置两个肥料水平，分别为标准肥(Normal fertilizer, NF)600 kg/hm2(即40 kg/亩)和减肥(Reduce fertilizer, RF)375 kg/hm2(即25 kg/亩)。整个试验共计4个处理，分别为浅耕+标准肥(ST-NF)、浅耕+减肥(ST-RF)、深耕+标准肥(DT-NF)、深耕+减肥(DT-RF)。标准肥处理下深耕和浅耕的种植面积分别为长100 m×宽15 m即1 500 m2，减肥处理下深耕和浅耕的播种面积分别为长50 m×宽15 m即750 m2，不同处理田块之间间隔1 m作为隔离带。分别于2018年和2019年的10月10-15日期间播种冬小麦，播种方式为条播，行距为15 cm，亩播种量为16 kg。小麦生长季节内采取相同的常规大田农事管理措施，但试验期间所有小区均不喷施任何化学杀虫剂。

1.4 小麦害螨种群发生量调查

当地冬小麦春季发生的麦田害螨主要有两种，即麦叶爪螨和麦岩螨。分别于2019年和 2020年春季进行麦田两种小麦害螨种群发生量调查，具体于每年的4月10日开始，间隔10 d连续调查5次，每次调查每处理6次重复，每点查33.3 cm单行小麦，将一张33.3 cm×13 cm的白纸铺在取样点的两行小麦之间，利用小麦害螨受惊后有较强的假死坠落习性，将麦株向白纸一侧轻轻压弯拍打使其掉落并统计发生量，其成虫和若虫分别计数并统计总种群发生量(姜玉英等, 2003)。

1.5 数据分析

试验数据采用Excel 2016处理、制图，利用Shapiro-Wilk test检验数据的正态分布性，并使用 Levene’s test 检测数据的方差齐性(P>0.05)。采用SPSS 20.0软件进行四因子方差分析(Four-way ANOVA)以明确不同年份之间(2019年和2020年)、耕作方式(深耕DT和浅耕ST)、肥料处理(标准肥NF和减施肥料RF)对两种小麦害螨(P.major和P.latens)若虫、成虫及总种群发生量的影响，处理间差异显著性应用LSD检验检测(P<0.05)。

2 结果与分析

2.1 不同耕作方式和施肥处理对麦叶爪螨和麦岩螨若虫发生量的影响

耕作方式显著影响了小麦害螨若虫发生动态(F=8.243,P=0.005<0.01)，且不同年份之间(F=48.209,P<0.001)以及两种害螨之间(F=120.837,P<0.001)若虫发生动态都存在极显著差异(表1)。此外，调查年份与害螨种类之间(F=23.059,P<0.001)、肥料水平与耕作方式之间(F=14.719,P<0.001)、耕作方式与害螨种类之间(F=5.057,P=0.027<0.05)，以及调查年份、肥料水平与耕作方式之间(F=6.093,P=0.016<0.05)，调查年份、耕作方式与害螨种类之间(F=4.517,P=0.037<0.05)，肥料水平、耕作方式与害螨种类之间(F=8.750,P=0.004<0.01)的交互作用都显著或极显著地影响了害螨若虫发生动态(表1)。

表1 调查年份、肥料水平、耕作方式和害螨种类对两种小麦害螨(麦叶爪螨和麦岩螨)若虫、成虫和总种群发生动态影响的四因子方差分析(F/P值)

相同肥料和耕作处理中麦叶爪螨若虫发生量都明显高于麦岩螨若虫发生量(图1)。除了2019年标准肥和深耕处理外，其他处理麦叶爪螨若虫发生量都显著高于麦岩螨若虫发生量(P<0.05；图1)。耕作方式和肥料水平均未显著影响2019年和2020年调查期间麦叶爪螨若虫发生量(P>0.05；图1)，与标准肥处理相比，肥料减施显著降低了2019年浅耕和深耕下麦岩螨若虫发生量(P<0.05; 图1-A，D)。与浅耕处理相比，深耕显著降低了2019年标准肥麦田麦岩螨若虫发生量(P<0.05; 图1-A，C)。

图1 浅耕(A、B、E、F)和深耕(C、D、G、H)下标准肥(A、C、E、G)和肥料减施(B、D、F、H)处理麦叶爪螨和麦岩螨若虫发生动态Fig.1 Population dynamics of two wheat mite nymphs, of Pentfaleus major and Petrobia latens under shallow(A, B, E, F)and deep(C, D, G, H)tillage and at normal(A, C, E, G)and reduced(B, D, F, H)fertilizer application in 2019(A-D)and 2020(E-H)注：2019，A、B、C、D；2020，E、F、G、H；“*”，不同小写字母和不同大写字母分别表示同一年份相同耕作和肥料处理下麦叶爪螨与麦岩螨若虫发生动态之间，同一年份相同耕作方式下不同肥料处理之间以及同一年份相同肥料处理下不同耕作方式之间同一害螨若虫发生动态之间经LSD检验差异显著，P<0.05。Note: “*”, different lowercase and uppercase letters indicated that significant differences in the population dynamics of mite nymphs between P. major and P. latens under same tillage and fertilizer application in same year, and between different fertilizer application under same tillage treatment in same year, and between different tillage treatment under same fertilizer application in same year for same wheat mites by the LSD test at P<0.05, respectively.

2.2 不同耕作方式和施肥处理对麦叶爪螨和麦岩螨成虫发生量的影响

肥料水平(F=4.574,P=0.036<0.05)和耕作方式(F=19.233,P<0.001)都显著影或极显著地响了两种小麦害螨成虫发生动态，且不同年份之间(F=27.035,P<0.001)以及两种小麦害螨之间(F=117.542,P<0.001)成虫发生动态都存在显著或极显著差异(表1)。此外，调查年份与耕作方式(F=5.121,P=0.026<0.05)、调查年份与害螨种类之间(F=20.179,P<0.001)、肥料水平与耕作方式之间(F=10.497,P=0.002<0.01)、耕作方式与害螨种类之间(F=11.358,P=0.0011<0.01)，以及调查年份、耕作方式与害螨种类之间(F=6.324,P=0.014<0.05)，肥料水平、耕作方式与害螨种类之间(F=8.304,P=0.005<0.01)的交互作用都显著或极显著地影响了两种小麦害螨成虫发生动态(表1)。

相同肥料和耕作处理中麦叶爪螨成虫发生量都明显高于麦岩螨成虫发生量(图2)。除了2019年标准肥和深耕处理外，其他处理麦叶爪螨成虫发生量都显著高于麦岩螨成虫发生量(P<0.05；图2)。耕作方式和肥料水平均未显著影响2019年和2020年调查期间麦岩螨成虫发生量(P>0.05；图2)。与浅耕处理相比，深耕显著降低了2019年和2020年标准肥麦田麦叶爪螨成虫发生量(P<0.05；图2-A，C、图2-E，G)。此外，与标准肥处理相比，肥料减施显著降低了2019年浅耕麦田麦叶爪螨成虫发生量(P<0.05；图2-A，B)。

图2 浅耕(A、B、E、F)和深耕(C、D、G、H)下标准肥(A、C、E、G)和肥料减施(B、D、F、H)处理麦叶爪螨和麦岩螨成虫发生动态Fig.2 Population dynamics of two wheat mite adults of Pentfaleus major and Petrobia latens under shallow(A, B, E, F)and deep(C, D, G, H)tillage and at normal(A, C, E, G)and reduced(B, D, F, H)fertilizer application in 2019(A-D)and 2020(E-H)注：2019，A、B、C、D；2020，E、F、G、H；“*”，不同小写字母和不同大写字母分别表示同一年份相同耕作和肥料处理下麦叶爪螨与麦岩螨成虫发生动态之间，同一年份相同耕作方式下不同肥料处理之间以及同一年份相同肥料处理下不同耕作方式之间同一害螨成虫发生动态之间经LSD检验差异显著，P<0.05。Note: “*”, different lowercase and uppercase letters indicated that significant differences in the population dynamics of mite adults between P. major and P. latens under same tillage and fertilizer application in same year, and between different fertilizer application under same tillage treatment in same year, and between different tillage treatment under same fertilizer application in same year for same wheat mites by the LSD test at P<0.05, respectively.

2.3 不同耕作方式和施肥处理对麦叶爪螨和麦岩螨种群发生量的影响

耕作方式极显著地影响了害螨种群发生动态(F=15.275,P<0.001)，且不同年份之间(F=36.813,P<0.001)以及两种害螨之间(F=126.329,P<0.001)种群发生动态都存在极显著差异(表1)。此外，调查年份与耕作方式(F=4.270,P=0.042<0.05)、调查年份与害螨种类之间(F=22.630,P<0.001)、肥料水平与耕作方式之间(F=12.832,P=0.0014<0.01)、耕作方式与害螨种类之间(F=9.125,P=0.003<0.01)，以及调查年份、肥料水平与耕作方式之间(F=4.3473,P=0.040<0.05)，调查年份、耕作方式与害螨种类之间(F=5.930,P=0.017<0.05)，肥料水平、耕作方式与害螨种类之间(F=9.013,P=0.004<0.01)的交互作用都显著或极显著地影响了害螨种群发生动态(表1)。

相同肥料和耕作处理中麦叶爪螨种群发生量都明显高于麦岩螨种群发生量(图3)。除了2019年标准肥和深耕处理外，其他处理麦叶爪螨种群发生动态都显著高于麦岩螨种群发生动态(P<0.05；图2)。与浅耕处理相比，深耕显著降低了2019年和2020年标准肥麦田麦叶爪螨和麦岩螨种群发生量(P<0.05；图2-A，C、图2-E，G)。此外，与标准肥处理相比，肥料减施显著降低了2020年深耕麦田麦岩螨种群发生量(P<0.05；图3-G，H)。

图3 浅耕(A、B、E、F)和深耕(C、D、G、H)下标准肥(A、C、E、G)和肥料减施(B、D、F、H)处理麦叶爪螨和麦岩螨种群发生动态Fig.3 Population dynamics of two wheat mite adults of Pentfaleus major and Petrobia latens under shallow(A, B, E, F)and deep(C, D, G, H)tillage and at normal(A, C, E, G)and reduced(B, D, F, H)fertilizer application in 2019(A-D)and 2020(E-H)注：2019，A、B、C、D；2020，E、F、G、H；“*”，不同小写字母和不同大写字母分别表示同一年份相同耕作和肥料处理下麦叶爪螨与麦岩螨种群发生动态之间，同一年份相同耕作方式下不同肥料处理之间以及同一年份相同肥料处理下不同耕作方式之间同一害螨种群发生动态之间经LSD检验差异显著，P<0.05。Note: “*”, different lowercase and uppercase letters indicated that significant differences in the population dynamics of mite population between P. major and P. latens under same tillage and fertilizer application in same year, and between different fertilizer application under same tillage treatment in same year, and between different tillage treatment under same fertilizer application in same year for same wheat mites by the LSD test at P<0.05, respectively.

3 结论与讨论

耕作和施肥是农业生产中提高作物产量的重要农事操作手段(Shahbazetal., 2020; 闫秋艳等, 2021)。为了减少劳动力投入，增加农民收入，国家开始倡导各种农艺措施相结合，以创造稳定的农田生态系统，达到控制病虫害发生并促进农业生产提质增效的目的(国家统计局, 2019)。施肥可以改变植物的形态、生化生理特性，进而改善以之为食的植食性昆虫的营养品质，从而进一步影响害虫的发生(Haddadetal., 2000; Galletal., 2020)。相对于目前麦田施肥水平而言，肥料减施有利于降低麦田麦叶爪螨和麦岩螨种群发生量。张宝香和杜相革(2007)研究表明，高肥处理显著增加了黄瓜上叶螨的发生量；党益春等(2008)也在棉花上得到了相同的结果。另一方面，通过翻耕和处理残茬等农业耕作措施，可以清除在土壤中的害虫蛹或者卵，以达到切断虫源的目的；反之，若采用免耕等保护性耕作措施，则会有利于以蛹或者老熟幼虫在土壤中越冬的害虫的发生(Rieffetal., 2020)。此外，通过不同深度的翻耕，会对田间土壤含水量、土壤物理结构，乃至土壤微生物区系组成等产生影响，进而影响植物及其植食性害虫的发生为害等(Callahametal., 2004)。可见，在当前施肥水平下，深耕有利于降低麦田麦叶爪螨和麦岩螨种群发生和为害。张智等(2012)报道，旋耕较少耕或免耕能够减少麦红吸浆虫的发生量，这与本试验结果相符。

目前，生产上主要采用小麦播前药剂拌种(王孟泉等, 2018; 李薇等, 2019)，以及小麦返青后化学药剂喷雾防治(高应奇, 2019)防控麦螨等害虫为害，同时会造成害虫抗药性的产生以及污染环境等问题。杜继荣(2016)研究表明，采用农业综合措施对麦螨防治能达到很好的效果，防治效果可达93.3%。另有研究表明，麦收后深耕整地能够消灭越夏卵，减少越夏虫源基数，降低对次年小麦的危害程度(王辅成, 1962; 高扬, 2011; 贾士龙, 2012)。目前关于耕作方式和肥料水平对作物的影响研究主要集中在对作物产量、根系形成以及土壤养分影响方面(Kauretal., 2019; 张黛静等, 2019; 聂胜委等, 2020)，有关对小麦害螨种群发生和为害的研究少有报道。

本试验结果表明，肥料水平仅显著影响了小麦害螨成虫发生量，但对若虫及总种群发生量影响不显著；此外，耕作方式显著影响了小麦害螨若虫、成虫和总种群发生量，且两种害螨的若虫、成虫和总种群发生量之间存在显著差异。2019年和2020年调查期间，相同肥料和耕作处理中麦叶爪螨种群发生量都明显高于麦岩螨种群发生量，且除了2019年标准肥和深耕处理外，其他处理麦叶爪螨种群发生动态都显著高于麦岩螨种群发生动态。可见，该调查地区麦田害螨以麦叶爪螨为主要种群，当地小麦生产中应重点防控麦叶爪螨的发生为害。虽然耕作方式和肥料水平均未显著影响2019年和2020年调查期间麦叶爪螨若虫发生量和麦岩螨成虫发生量，但与标准肥处理(600 kg/hm2)相比，肥料减施(375 kg/hm2减施37.5%)显著降低了2019年浅耕和深耕下麦岩螨若虫发生量，以及2020年深耕麦田麦岩螨种群发生量。另一方面，与浅耕处理(常规农事操作; 耕深13 cm)相比，深耕(耕深25 cm)显著降低了2019年标准肥麦田麦岩螨若虫发生量，以及2019年和2020年标准肥麦田麦叶爪螨成虫发生量，以及2019年和2020年标准肥麦田麦叶爪螨和麦岩螨种群发生量。综合以上结果可得，肥料减施和深耕处理都可降低麦田麦叶爪螨和麦岩螨种群发生量，建议在生产中推广使用这两类农事操作措施以实现麦田虫害的生态防控。