红美人柑桔园零化学农药技术模式效应评价

2023-12-08洪文英吴燕君陈江彬华永刚吴建烈商小兰

中国南方果树 2023年6期

洪文英,吴燕君,陈江彬,华永刚,吴建烈,商小兰

(1 杭州市农业技术推广中心,杭州,310016;2 杭州市临安区农林技术推广中心,杭州,311300)

红美人(爱媛28号,引入国内时曾被称为爱媛38号,消费者还称其为果冰橙)桔橙由于果肉化渣性好、含糖量高、果实品质优并具有甜橙般香气而倍受消费者的青睐,近年来在国内作为高档水果被广泛种植,逐渐成为早熟杂柑主栽品种[1-2]。红美人种植难度大,为实现高品质生产往往需要较大投入,包括严格做好整形修剪和疏花疏果、增加施肥量、加强肥水管理等,其病虫害发生特点及规律也有一定的变化[3-4]。在浙江等地,红美人杂柑大多实行设施栽培,在冬季盖膜及雨季避雨,同时抽梢能力较强且新梢叶片较大,因此,螨类为害较重且发生高峰期提前、为害期较长,春季蚜虫等害虫高发,天牛等也有一定的发生[5]。生产中,红美人杂柑常见病害包括黑点病、灰霉病、褐斑病、炭疽病和脂点黄斑病等,苗木带菌带毒等因素还导致一些地区检疫性病害及黄脉病等病毒病发生,对生产影响大[6-7]。红美人杂柑实行绿色高品质生产,需要充分发挥自然因素的控制作用,以实现病虫害可持续控制和防治体系生态友好性。针对当前绿色防控示范推广中同质化严重等问题,笔者将美丽农业建设理念与现代绿色生产技术相结合,利用果园生态系统自我调节、自然控制能力[8],集成应用以螨治螨、生物农药防治、种植蜜源植物保护和促增天敌、色板诱杀等非化学防治方法,构建了零化学农药技术模式。本研究以红美人杂柑为试验对象,就零化学农药技术模式综合控制病虫害的效果及对果实产量、果实商品性、田间生物多样性等的影响进行评价。

1 材料与方法

1.1 试验条件

试验于2019年开始实施,进行单项技术的试点应用,2020年全面落实各项技术措施,当年12月底结束。试验地设在杭州市临安区青山湖街道研里村杭州爱媛农业科技有限公司基地。土壤为黄壤土。供试作物为红美人柑桔,2015年种植,连栋大棚矮化密植栽培,种植密度1 350株/hm2。棚膜采用耐老化无滴防尘膜,厚度0.12 mm,大棚顶膜覆盖时间为上年10月上旬、揭膜时间为当年7月中旬,侧面用40目防虫网覆盖。试验前各处理区栽培管理措施一致、病虫害发生情况总体相当,主要有柑桔全爪螨(红蜘蛛)、蚜虫等为害,天敌昆虫主要包括捕食螨、蜘蛛、瓢虫等。

1.2 试验材料

绿色防控产品:胡瓜钝绥螨(福建艳璇生物防治技术有限公司产品);黄蓝双色板(杭州益昊农业科技有限公司提供)。

生物性农药:5% d-柠檬烯可溶液剂(奥罗阿格瑞国际有限公司产品);9%萜烯醇乳油(斯托克顿(以色列)有限公司产品)。

化学农药:80%代森锰锌可湿性粉剂(陶氏益农农业科技(中国)有限公司产品);73%炔螨特乳油(爱利思达生物化学品有限公司产品);10%吡虫啉可湿性粉剂(江苏克胜集团股份有限公司产品)。

肥料:生物有机肥羊粪(杭州正兴牧业有限公司提供);沼液(N 1.0 g/kg,P2O50.1 g/kg,K2O 0.75 g/kg,pH值7.4,杭州正兴牧业有限公司提供);高钾复合肥(14-8-24,中国-阿拉伯化肥有限公司产品)。

1.3 试验设计

设零化学农药技术模式、常规防控和空白对照3个处理。每处理1个连栋棚,设3个小区(重复),每小区面积为1 667.5 m2。

零化学农药技术模式:1-2月做好清园工作。3-4月中耕除草,浅翻松土,合理灌水,结合树势进行疏枝控花,喷施5% d-柠檬烯可溶液剂300倍液防治蚜虫和红蜘蛛等,喷施9%萜烯醇乳油600倍液预防病害,并于春梢萌芽前施用腐熟羊粪900 kg/667 m2、沼液1 000 kg/667 m2和复合肥20 kg/667 m2,3月6日追施复合肥30 kg/667 m2,同时进行自然生草栽培,保持自然杂草高度在20～30 cm,在道路和田边播种波斯菊和三叶草等显花作物。5-6月农业防治措施包括疏除部分纤细枝、过密枝,中耕除草,“入梅”后做好清沟排水和清洁田园;采用以螨治螨技术防治柑桔害螨,5月8日释放一次捕食螨,每株树上各放置一袋;追施复合肥30 kg/667 m2,适时喷施叶面肥补充中微量元素。7-8月继续做好农业防治,疏除病虫果、损伤果、过密果,及时防台抗旱,根据树势及挂果量施壮果肥,8月7日施用复合肥30 kg/667 m2。9-10月重点做好红蜘蛛、蚜虫等的防治工作,喷施1次5% d-柠檬烯可溶液剂300倍液,全面清园后释放1次捕食螨,根据挂果量和树势适当补施叶面肥,继续做好自然生草栽培和蜜源植物的管理工作,保育天敌种群。11-12月采收期注意清洁田园,及时摘除病果,清扫落叶落果,做好冬季修剪,注意伤口保护,预防低温冻害,采果后施腐熟有机肥2 000 kg/667 m2。

常规防控:病虫害防治方法以化学防治为主。应用80%代森锰锌可湿性粉剂800倍液防治病害,4月14日喷雾防治1次;用73%炔螨特乳油2 000倍液防治害螨,用10%吡虫啉可湿性粉剂3 000倍液等防治虫害,4月14日和9月1日各喷雾防治1次。施肥参照以化肥为主的传统方法进行,2月11日施用复合肥40 kg/667 m2,3月6日、5月8日和8月7日分别施用复合肥30 kg/667m2,采果后施腐熟农家肥2 000 kg/667 m2。其他田间管理措施与零化学农药使用区一致。

空白对照:不实行防治柑桔病虫害的措施,其他管理措施参照常规防控。

1.4 试验调查

1.4.1 对柑桔病虫害发生的影响从2020年3月31日开始,每14 d左右调查1次,直至当年12月28日。每个大区处理选取10株柑桔树进行调查,每株树冠按东、南、西、北划分4个方位,每个方位分上、中、下三层,将每株树划分为12个空间单位,每个空间单位选取一个枝条调查记载每张叶片上的蚜虫、柑桔全爪螨(红蜘蛛)等病虫害发生情况。每次调查后立即统计分析各处理病虫害发生情况。

1.4.3 对果实商品性及产量的影响对果实商品性的影响:于2020年11月24日每处理区摘取成熟度一致的10个果实,测定果实商品性和品质。观测指标包括每枝果数、单果质量、果实纵径、果实横径和可食率等。将果实于横截面最大处进行横切,以横截面的最大直径为横径,果蒂到果顶的长度作为纵径。果肉鲜质量与单果质量之比为可食率[13]。

对产量的影响:不同处理区每次采收时称重并记录不同试验田块的产量、销售价格和农业投入品成本等,计算不同防控区每667 m2的成本、产量、产值和纯收益,对比不同防控模式下的经济效益。病虫防治成本包括农药成本、人工费及绿色防控产品购置等费用[10]。农药成本根据每667 m2实际使用量和当地农药价格计算。人工费指施药、捕食螨释放、色板放置等人工成本。

2 结果与分析

2.1 病虫害发生

调查结果显示,大棚红美人田间主要害虫包括柑桔全爪螨(红蜘蛛)、蚜虫、潜叶甲、天牛等,病害发生相对较轻。田间以红蜘蛛、蚜虫发生量最大。

红蜘蛛在3月底初次调查时即查见,此后虫量逐步上升,于5月上旬达到高峰,常规防控区和空白对照区发生量分别为6.6和10.8头/叶,零化学农药使用区的发生量较常规防控区、空白对照区分别降低28.8%和56.5%;秋季,空白对照区发生高峰期持续时间长,9月下旬至10月下旬田间发生量7.8～9.3头/叶,零化学农药使用区发生量峰值2.9叶/头,较常规防控区、空白对照区分别降低42.0%和68.8%(见图1)。

图1 红美人柑桔不同技术模式下柑桔全爪螨(红蜘蛛)田间发生动态(2020年)

蚜虫在春季4月下旬至5月上旬形成第一个发生高峰,零化学农药使用区田间蚜量峰值较常规防控区、空白对照区分别降低27.7%和58.5%;秋季10月中下旬是发生盛期,零化学农药使用区蚜量(0.6～1.1头/叶)显著低于其他处理,总体上春害重于秋害(见图2)。

图2 红美人柑桔不同技术模式下蚜虫田间发生动态(2020年)

潜叶甲、天牛等害虫也有少量发生。春梢期是潜叶甲为害盛期,零化学农药使用区和常规防控区均得到有效控制,峰期发生量分别较空白对照区下降57.1%和42.9%(见图3)。天牛零星发生,各处理区总体发生量差异不显著。

图3 红美人柑桔不同技术模式下潜叶甲田间发生动态(2020年)

总体而言,红美人柑桔上红蜘蛛等螨类为害期长,主要害虫发生高峰期早于其他柑桔品种。分析其原因,一方面是红美人采用设施栽培,害虫更易越冬和存活,发生基数增加,另一方面该品种抽梢能力较强,新梢叶片较大为害虫提供了丰富的食料。应用零化学农药技术模式,可将病虫害综合、高效地控制在较低水平,特别是高峰期发生量显著低于其他处理区,可有效保障生产安全和果品质量安全。

2.2 果园生物多样性

调查结果表明,零化学农药使用区昆虫种群丰富度、多样性指数、均匀度指数均高于其他处理区,特别是在红蜘蛛、蚜虫等主要有害生物发生高峰的9月下旬至11月上旬,丰富度指数显著高于其他处理区,有害生物数量少,捕食螨、蜘蛛、瓢虫和小花蝽等天敌昆虫和其他中性昆虫种类丰富、数量上升(见表1)。可见,通过果园生草栽培、以螨治螨等生物生态防治措施综合控制病虫害,防治过程中不使用化学农药,有利于自然天敌的促增和生物多样性的保护,在田间生态系统更为平衡的情况下,对果园有害生物实现可持续控制[15]。

表1 红美人柑桔不同技术模式下各时期田间昆虫群落特征指数

在时间序列上,7月下旬起种群丰富度、全部物种总个体数逐步上升;9月下旬达到最高,此时各处理区均以红蜘蛛为最优势种群且发生量大,各处理区有害生物的优势度指数无显著差异,而零化学农药使用区益虫和中性昆虫的优势度指数极显著高于常规防控区和空白对照区。进入11月后,丰富度和物种总个体数均逐步减少,主要有害生物类群也产生一定的变化,蚜虫成为有害生物中的最优势种群但总体虫量不高,不同处理区物种总个体数差异逐步缩小;其中,常规防控区有害生物的优势度指数最高而益虫和中性昆虫的指数最低,说明过量使用化学农药对非靶标昆虫的种类和数量影响较大;空白对照区种群丰富度高于常规防控区,但由于有害生物发生量大幅高于其他处理区,在红蜘蛛、蚜虫等有害生物主要发生期多样性、均匀度指数、天敌和中性昆虫优势度指数最低。后期随着气温下降,各处理区主要有害生物发生量均明显下降,空白对照区非靶标生物的优势度指数上升、多样性指数高于常规防控区(见表1)。说明在病虫主要发生期不使用防治措施易导致有害生物占据明显的优势生态位,挤占天敌和中性昆虫的生存空间,造成生态失衡[16]。零农药使用区通过综合应用农业、生物、生态、物理防治措施控制有害生物优势种的发生量,创造有利于果树及有益生物生长的环境条件,有效提高了果园昆虫群落的多样性和稳定性,可实现一种“有为”的平衡[17]。

2.3 柑桔商品性、产量及综合效益

调查结果显示,零化学农药使用区的果实纵径、横径、单果质量和可食率均显著高于空白对照区,分别比对照区增加3.97%、5.30%、12.58%、1.81%,果实横径比常规防控区显著增大。说明零化学农药使用技术模式能较为有效地提升柑桔果实商品性(见表2)。

表2 红美人柑桔不同技术模式下果实的商品性

虽然零化学农药使用区购买和使用绿色防控产品成本较高,以羊粪有机肥、沼液等替代化肥使用,肥料成本也有一定的上升,但常规防控区施药次数多,因此人工成本方面零农药使用区低于常规防控区,空白对照区不采用病虫害防治措施、总体生产管理成本最低。在经济效益方面,零化学农药使用区每667 m2平均产量2 485.0 kg,较常规防控区、空白对照区分别增加7.73%和17.03%,虽然绿色防控技术的应用增加了生产成本,但产量得到提升,去除生产管理成本后每667 m2纯收益较常规防控区、空白对照区分别增加6.46%和15.14%,增产增效明显(见表3)。

表3 红美人柑桔不同技术模式的生产投入与产出

在综合效益评价方面,零化学农药使用区由于不使用化学农药且化肥使用量减少,对果品的质量安全和果园生态平衡都产生了积极影响,因此其除了出售果品产生的经济效益以外,还应增加社会效益和生态效益的正面影响[14],每667 m2可实现总效益114 016.2元。常规防控区采用化学防治为主的传统管理方法,空白对照区因不防治而导致病虫爆发,其对产品品质、质量安全风险和生态环境的影响均为负效益[14],总效益分别为25 061.1和23 172.4元。零化学农药使用区综合效益显著优于其他处理区(见表4)。

表4 红美人柑桔不同技术模式的效益元/667 m2

3 讨论

传统防治理念以“应急防治”为主,依靠化学农药的投入使用来控制病虫草害的发生,其对农田生态环境和农产品质量安全的负面影响越来越受到关注,基于生态系统自我调节、自然控制和作物健康理念的绿色生态农业技术模式正日益受到重视[18]。本研究立足果园生态系统,充分发挥自然生态因子的控制作用,将整枝修剪、生草栽培、冬季清园等农业措施同以螨治螨、色板诱杀、生物农药防治、种植蜜源植物等生物生态防治措施结合起来,形成零化学农药防治集成技术模式,应用效果明显,红蜘蛛、蚜虫、潜叶甲等有害生物田间发生量显著低于其他处理区,果实纵径、横径、单果质量、可食率等商品性指标均优于常规防控区和空白对照区。经测算,零化学农药使用区每667 m2总生产管理成本4 202元,较常规防控区和空白对照区分别增34.68%和61.62%,但由于商品性和产量、品质的提升,每667 m2纯收益分别增加6.46%和15.14%。经综合评价,零化学农药使用区每667 m2可实现综合效益114 016.2元,显著高于常规防控区和空白对照区。这与南瓜[8]、小白菜[10]、甘蓝[19]、柚和荔枝[20]等作物上应用绿色防控或肥药减量技术的研究结果较一致。说明零化学农药技术模式可在杭州及相似地区的红美人柑桔生产中推广应用。

本研究以生物生态措施为主的防治技术代替化学农药防治,红美人柑桔园昆虫种群丰富度、多度及均匀度指数均显著高于常规防治。分析其原因,一方面使用化学农药对果园生态系统昆虫群落结构及相对稳定性影响较大[21-22]。有研究表明,与有机种植模式相比,常规种植模式下每增加施用1次化学农药,农田节肢动物丰富度下降13.54%,均匀度下降2.64%;果园频繁使用化学杀虫剂可导致草蛉、瓢虫等天敌70%～90%的虫卵不能孵化,使节肢动物群落结构趋于单一化,不利于维持生物多样性,特别是不利于维持天敌昆虫的多样性[23]。另一方面,生境对生态系统的维护也有重要影响。田间植被丰富,可促增天敌并抑制害虫的暴发危害[17]。邓铁军等[24]和廖晓军等[25]的研究显示,与化学除草处理区相比,柑桔园生草栽培条件下捕食螨、草蛉、寄生蜂、蜘蛛和瓢虫等天敌都有不同程度增长。李建瑛等[26]研究发现,人工生草栽培区害虫的时间生态位降低而天敌的时间生态位提高,害虫与天敌之间生态位重叠和相似性增大。张林林等[23]研究了施药和田间生草技术模式对苹果园节肢动物群落结构的影响,发现自然生草不施药可增加群落稳定性。在本研究中,零化学农药使用区实行生草栽培并种植波斯菊、三叶草等显花作物,为天敌和中性昆虫提供庇护场所和营养来源等,有害生物优势集中性指数最低,天敌与中性昆虫的种类和数量更稳定,自然控制作用得到有效发挥,对提升果园生态系统的多样性、稳定性和平衡性具有重要作用[26]。至于该技术模式在其他地区、其他柑桔品种及其他果树上的应用效果,有待于进一步试验研究。

4 结论

零化学农药技术模式,通过以螨治螨、生草栽培等技术的综合应用,可在不使用化学农药的情况下有效控制大棚栽培红美人柑桔上红蜘蛛、蚜虫等有害生物的发生,果园昆虫种群丰富度、多样性指数、益虫和中性昆虫的优势集中性指数提高,害虫高峰期发生量及优势集中性指数显著降低;果实商品性和产量提升,纯收益和总效益均提高,具有较高的推广应用价值。