茭白产业绿色可持续发展技术集成创新与应用

陈建明，张珏锋，王强，王新，王艳丽，何圣米，钟海英，李芳

(浙江省农业科学院 a 植物保护与微生物研究所，b 环境资源与土壤肥料研究所，c 蔬菜研究所，浙江 杭州 310021)

茭白是我国特有的水生蔬菜，因经济价值高，已成为我国农村经济收入的重要来源。全国茭白种植面积约7万hm2，主要分布在淮河以南，其中长江中下游地区种植面积最大，如浙江、安徽、湖南、上海、台湾、江西等。茭白种植从平原推广到高山，从灌溉区推广到缺水区[1]。近十年来，由于经济效益的驱动，浙江省茭白的面积不断扩大，茭白种植技术频频向我国东北部、西部、西南省份区域输出，在当地形成了一定规模的种植面积，促进了当地农业经济发展，增加了农民收入。浙江省茭白面积约3万hm2，占全国总面积的40%以上，总产值达40亿元以上，全省11个地市均有分布，主要集中在缙云、黄岩、桐乡、德清、景宁、磐安、温岭、嵊州、余姚等产区[2-3]。茭白产业的稳健发展，有利于推进浙江省高效生态农业，促进农业增效、农民增收、农村增绿，丰富蔬菜产品，保障“菜篮子”高效供给，符合国家乡村振兴战略规划和产业扶贫政策。世界茭白看中国，中国茭白看浙江，浙江已成为展示我国茭白产业绿色可持续发展的“重要窗口”。

随着茭白产业发展，茭白品种种性退化明显，杀菌剂用量大，化肥使用量过多，肥料利用率低，茭白秸秆利用滞后、茭白田种植尾水局部污染严重等，已成为当前茭白产业发展中亟待解决的“卡脖子”问题。已有研究在茭白新品种选育与应用、病虫害绿色防控、高效施肥、作物秸秆利用、河道水体污染生态治理等单项技术方面已取得较大进展[4-12]，但如何进行绿色生产技术的集成创新是茭白产业提升的一个关键节点。以绿色投入品、节本增效技术、生态循环模式、绿色标准规范为主攻目标，形成可复制推广的技术模式，是农产品研究的重要方向。为了有效推广茭白产业绿色可持续发展技术，促进茭白产业绿色高质量发展，在浙江省茭白主产区建立“茭白产业绿色可持续发展技术集成应用”示范基地并推广到省内主要茭白产区，为提升浙江省茭白产业绿色发展的质量效益和竞争力、助力共同富裕示范区建设提供理论依据和技术支撑。

1 材料与方法

1.1 试验材料

生石灰、诱虫植物(香根草)、蜜源植物(硫磺菊、波斯菊、向日葵等)、昆虫性诱剂、杀虫灯、寄生蜂、雏鸭、中华鳖、杀菌剂、杀虫剂、茭白专用肥、复合肥、缓释肥、氮肥、水生植物(再力花、美人蕉、鸢尾、水蕹菜)等。

1.2 方法

试验于2020—2021年在缙云县新建镇昊禾茭白专业合作社和黄岩区头陀镇良军茭白专业合作社的双季茭白生产基地中进行。

1.2.1 病虫害绿色防控技术试验

对连续多年种植的茭白田块，种植前7～10 d每667 m2施用生石灰50～75 kg，施用后翻耕混匀；4月上旬开始用性诱剂诱杀越冬代二化螟成虫，4—5月茭白田埂种植诱虫植物，分批种植蜜源植物，5月上旬开始用杀虫灯诱杀茭白害虫，在二化螟产卵高峰期，利用放蜂器分批释放稻螟赤眼蜂寄生二化螟卵；在做好防逃设施基础上，在茭白分蘖中后期每667 m2放养雏鸭4～5羽或中华鳖80～100只。同时，在病害发生初期选用茭白上登记的对口杀菌剂或生产上使用安全的高效低毒杀菌剂进行防治。以当地农户的病虫害防治作为对照。比较绿色防控示范区和农户防治区的农药减量、病虫防效和经济效益差异。

1.2.2 高效施肥

基于测土配方施肥原理，针对茭白长期施用等养分复合肥、土壤中磷、钾养分累积明显，提出适宜于浙江省茭白主产区的专用肥配方、筛选出适宜缓释肥产品，制定茭白高效施肥技术模式2套，不同生育期肥料运筹技术如表1。2020年在缙云县新建镇昊禾茭白专业合作社开展模式应用效果研究，在施肥后不同时间取样调查茭白田水体中氮浓度，茭白采收期调查茭白产量。

表1 茭白高效施肥技术模式(每667 m2用量)

1.2.3 茭白秸秆利用技术试验

通过三种形式利用茭白秸秆：(1)利用中国水稻研究所和浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所研制的有机废弃物再生系统的“秸秆两步纤维化同步制肥+物理灭害”秸秆促腐肥料化加工茭白秸混颗粒肥，并进行秸混颗粒肥的养分质量和物理表征指标测定；(2)利用茭白秸秆堆肥发酵技术生产有机肥料，并作基肥使用。

1.2.4 茭白种植尾水治理技术

优化茭白田排水系统，在茭白田水汇流沟渠设施生态拦截系统，种植水生植物；在种植区域污水汇流尾端设置湿地处理系统，湿地面积占茭白种植区域的1%～1.5%，湿地系统前段种植茭白为主，中后段种植再力花、美人蕉、鸢尾、水蕹菜等水生植物，并分层次种植；试验期间在茭白田进出系统设置采样点，在实施前期、中期和后期，定期采集水样。监测化学需氧量(COD)、氨氮、总磷等主要指标，评估水体中污染物的处理效果。

1.2.5 茭白产业绿色可持续发展技术集成应用

于2020年、2021年在缙云县新建镇昊禾茭白专业合作社、台州市黄岩区头陀镇良军茭白专业合作社的双季茭白产区推广应用基于“病虫害绿色防控、肥料高效利用、茭白秸秆综合利用及茭白田水体治理”的茭白产业绿色可持续发展技术集成体系，并综合评价农药减量、化肥减量、秸秆利用率和水体污染物治理效果等指标。

1.3 数据分析

利用Excel软件进行数据统计分析并作图。

2 结果与分析

2.1 茭白病虫害绿色防控效果

表2表明，示范基地病虫防效为90.5%～93.5%，明显高于常规防治区。全年夏秋茭二季化学农药减施3次，化学农药用量减少46.6%；每667 m2节省药本和工本65.3元，养鸭田每667 m2效益多增收450元，养鳖田每667 m2多增收4 580元(表3)。

表2 双季茭白示范区和常规防治区病虫害防效比较

表3 全年双季茭白示范区和常规防治区每667 m2成本效益比较

2.2 茭白高效施肥模式应用效果

应用茭白配方肥和缓释肥的2套茭白高效施肥模式化肥投入量比基地常规施肥减少15.7%～18.2%，田面水总氮和铵态氮浓度分别比常规施肥减少13.5%～23.5%和15.0%～38.5%，有效降低了茭白田氮素径流损失风险。高效施肥模式茭白产量比常规施肥平均增产4.99%～7.37%，按当季肥料和茭白收购价计算，施用配方肥节本每667 m2增收371～578元(图1、图2)。

图1 高效施肥对茭田水面氮浓度影响

图2 高效施肥对茭白每667 m2产量的影响

2.3 茭白秸秆利用效果

试验表明，生产的秸混颗粒肥有机质含量为(595.00～619.80)g·kg-1、总氮(26.80～30.80)g·kg-1、全磷(13.50～13.90)g·kg-1、全钾(46.30～47.80)g·kg-1、pH(7.48～7.86)，总养分符合农业部有机肥料质量标准(NY 525—2012有机肥料)，秸混颗粒肥的物理表征指标参数如下：粒径(5.29～6.97)mm、粒度(82.27～99.75)%、抗压强度(13.19～16.57)N·mm-2、保水率(61.7～64.84)%、膨胀率(20.31～32.99)%，符合颗粒肥生产、储运和施用的一般要求。茭白秸秆经高温加工物理灭菌处理20 min后，微生物存活率≤100%。通过秸秆发酵返田，离田茭白秸秆利用率100%，茭白秸秆总体利用率90%以上。施用茭白秸秆堆肥对双季茭白的夏茭和秋茭产量的影响不同，与复合肥(N-P2O5-K2O质量分数为15-15-15)比较，夏茭有所减产，秋茭有所增产，在秋茭上应用化肥减量效果明显(表4)。

表4 茭白秸秆堆肥对双季茭白产量的影响

2.4 茭白种植尾水处理效果

经过一个半月处理后，茭白田终端出水污染物COD、氨氮、总磷分别降低60.89%、81.91%、86.78%，出水水质达到国家污水综合排放一级标准(表5)。以面积比100∶1配置茭白田与湿地系统(茭白-再力花-美人蕉-鸢尾-水蕹菜)，即能达到显著减轻茭白种植区水质污染状况，实现了功能和景观的一体化，形成靓丽的乡村景观，为美丽乡村建设提供基础，社会和生态效益显著。

表5 缙云茭白种植基地终端湿地和应急装置水质处理结果

2.5 茭白产业绿色可持续发展技术集成应用

2.5.1 示范基地

2020年在浙江省缙云县新建镇溪南村昊禾茭白专业合作社的茭白生产基地，建立了基于“病虫绿色防控、肥料高效利用、秸秆肥料化利用、水体生态治理”的茭白产业绿色可持续发展技术集成应用示范基地(图3)，现已成为丽水山区茭白绿色可持续发展技术集成示范模式、茭白产业发展新技术研发基地和成果示范推广平台。

图3 茭白产业绿色可持续发展技术集成应用基地湿地系统、肥药双减和秸秆利用(缙云)

2021年在台州市黄岩区头陀镇下岙村良军茭白专业合作社的茭白生产基地，建立了基于“优质高产品种、农药减量、化肥减量、秸秆综合利用、水体生态治理”的茭白产业绿色健康发展技术集成应用示范基地(图4)。

图4 茭白产业绿色可持续发展技术集成应用基地生态沟、肥药双减和秸秆利用(黄岩)

2.5.2 集成创新技术

农药减量技术：推广适合当地种植的优质高产抗性好的茭白新品种，如龙茭2号、浙茭3号、浙茭8号、大洋茭、金茭1号；推广生石灰改良酸性土壤技术、茭白免疫调控与物理防控技术、天敌昆虫保护利用技术、生态种养模式、绿色杀菌剂精准施药等茭白病虫害绿色防控技术。

化肥减量技术：结合茭白植株需肥规律和测土配方施肥技术，按照“减氮、控磷、稳钾”原则，优化养分投入比例，推广应用茭白配方肥(N-P2O5-K2O，20-10-18、23-13-18)、缓释肥等新型肥料品种。

秸秆利用技术：推广有机废弃物再生系统加工茭白秸混颗粒肥技术，推广茭白秸秆发酵堆肥还田技术和秸秆直接覆盖果园林地技术。

水体生态治理技术：优化茭白田排水系统，构建生态沟拦截系统，设置1.0%～1.5%面积的湿地处理系统(茭白-再力花-美人蕉-鸢尾-水翁菜)，有条件的地方配置污水一体化自动处理应急装置。

2.5.3 应用效果

示范推广“茭白产业绿色可持续发展集成技术”后：病虫害总体防效为90%以上，化学农药减少2～3次，用量减少40%～50%；茭白产品经检测符合国家绿色农产品质量标准。每667 m2增收节支1 000多元，茭鸭共育茭白田效益增收450元以上，茭鳖共育茭白田增收4 500元以上。

化肥投入量比当地种植户减少15%以上，田面水氮素浓度降低13.5%以上，茭白平均增产5%以上，按当季肥料和茭白收购价计算，每667 m2施用配方肥节本增收371～578元。

生产秸混颗粒肥的有机质、总养分符合农业部有机肥料质量标准；每小时可处理20 t茭白秸秆，能生产出茭白秸混颗粒肥10 t，增收3 150元。离田茭白秸秆利用率100%，茭白秸秆总体利用率90%以上。

茭白田终端出水主要污染物显著下降，出水水质达到国家污水综合排放一级标准。以面积比100∶1配置茭白田与667～1 001 m2湿地系统(茭白-再力花-美人蕉-鸢尾-水翁菜)，即能达到显著减轻茭白种植区水质污染状况。

3 小结与讨论

通过一系列试验示范，集成创新了茭白产业绿色可持续发展技术，并在丽水市缙云县新建镇和台州市黄岩区头陀镇茭白产区建立2个示范基地，基地内病虫害总体防效达到90%以上，农药减施2～3次，农药减量45%以上，化肥减量15%以上，茭白质量符合国家绿色农产品质量标准。茭白秸秆综合利用率90%以上，茭白田水体主要有害物减少60.89～86.78%，出水水质达到国家污水综合排放一级标准，平均每667 m2增收节支1 000元以上，同时取得显著的社会和生态效益。

目前，该技术已在缙云、黄岩等茭白主产区示范推广，农药化肥减量显著，经济效益明显增加，茭白种植区尾水水质显著改善，为茭白产区水体水质生态治理提供可复制模式，也为茭白产业绿色高质量发展提供样板，推广应用前景广阔。