王巍，谢莉娟，肖东芽，陈根生，谢靓，吴自明，石绪根*，李辉婕
（1.江西农业大学农学院，作物生理生态与遗传育种教育部重点实验室，南昌 330045；
2.新干县农业农村局，江西 新干 331300；
3.峡江县农业农村局，江西 峡江 331409；
4.江西农业大学人文与公共管理学院，南昌 330045）
20世纪以来，人口的迅速增长对粮食生产的要求不断提高，而有限的作物资源和气候的不断恶化对粮食生产也提出了复杂挑战。为确保水稻高产，以推广高产品种、大量使用化肥和化学农药等措施为主的集约化稻作体系在我国得到大力推广，但随之也产生了稻田有害生物抗药性、再猖獗和稻米中农药残留等系列问题，因此化学防治并不是一试万灵的防控措施[1]。现阶段，我国对于食品安全的管控日益严格，限制农药最大残留限量、实施综合治理策略以及绿色防控理念已得到广泛认同，水稻病虫害的绿色防控措施逐渐丰富完善[2-3]。关晓溪等[4]报道了贵州省遵义市水稻二化螟、稻纵卷叶螟和稻飞虱的绿色防控措施，通过种植香草根、芝麻、波斯菊等蜜源植物和诱集植物来构建合理的植物系统，采用多种共生系统模式发展立体复合种养，主要通过恢复稻田生态系统的方式进行全程非化学防控病虫。徐国峰[5]利用综合应用灯光诱杀和应由基诱杀二化螟的综合防效可达90%以上。贺雄等[6]通过组合利用3种生防菌、2种生物杀菌剂与7种化学杀菌剂防治水稻纹枯病与稻瘟病效果显著，既增产又对环境友好。绿色防控技术既减少了化学药剂投量，又确保了粮食生产安全，且促进了稻田生态系统和营养循环系统的健康发展，是实现现代农业生产要求的有效途径[7-12]。
农业农村部在2020年便针对重点区域、重点作物在300个县开展了化肥减量增效示范，在600个县进行了绿色防控技术集成；
2021年3月提出具体方案，要求水稻高发病虫害绿色防控技术的覆盖率要达到43%以上。在国家鼓励重视绿色防控技术的推广应用下，各地应根据水稻病虫害发生的具体情况集成本区域特有的绿色防控技术试验方案。为精准加快本地双季稻病虫害绿色防控技术的大规模推广、持续推进化学农药的减量化目标、助力本地双季稻绿色高质量生产，本研究针对江西省双季稻病虫害发生规律和特点，将生态调控、生物防治、物理防治和科学用药等病虫害绿色防控技术进行集成，在江西省新干县和峡江县示范地每季设置2 hm2示范区，以期形成一套适宜本地、操作性强的水稻病虫害绿色防控技术体系，为绿色防控技术在本地的推广应用提供依据。
1.1 试验材料与试验设计
1.1.1 试验材料 绿色防控技术模式试验点选址在江西省吉安市新干县和峡江县，核心区示范面积为2 hm2。其中，新干县2019年早稻选用湘早籼45号、晚稻选用野香优2号，2020年早稻选用红兴丝苗、晚稻选用独香粘；
峡江县2019年早稻选用柒两优2012、晚稻选用井岗软占，2020年早稻选用79优310、晚稻仍然选用井岗软占。
1.1.2 试验设计 绿色防控区（green and sustainable management field，G）按以下江西省双季稻绿色防控集成模式进行管理。
①生态调控技术。实施健身栽培：播种前先晒种，然后清水浸种，催芽至露白；
育秧时采用防虫网，于水稻秧苗二叶一心时用20~40目聚乙烯防虫网覆盖育秧至插秧前撤网，阻断稻飞虱传毒，并预防黑条矮缩病、条纹叶枯病等病毒危害。种植蜜源植物：在田埂种植大豆类显花植物保育蜘蛛增殖；
种植芝麻提高寄生蜂数量和寿命；
通过恢复生态系统功能调节生物多样性、保护天敌，使害虫种群发生处于相对较低水平。耕作栽培措施：早稻种植前进行翻耕，清理越冬害虫和杂草；
在螟虫越冬代化蛹高峰期（每年4月10日左右）灌深水浸沤5~7 d，降低螟虫正常羽化数量，灭蛹杀螟、减少虫源基数，根据害虫发生规律，适当推迟水稻播期，以避开害虫发生高峰期，减少本田落卵量，使害虫集中在范围较小的秧田产卵，狠治秧田，减轻本田的防治压力；
晚稻在机械化收割时留桩高度控制在5~10 cm，水稻收获后及时耕沤、清除杂草和病虫残体、清洁田园，种养结合，通过在收割后的稻田中种植绿肥和保留稻草等措施可有效避免农事活动对稻田中越冬天敌生态环境的破坏并为其提供越冬场所及食物，以提高早稻播种时稻田生境中天敌的种类和数量。加强肥水管理：氮、磷（P2O5）、钾（K2O）按1∶0.3∶(0.6~0.8)的比例配合施用，适时施用含硅酸的肥料，提高水稻抗性；
施肥时按基肥∶分蘖肥∶穗肥∶粒肥=5∶2∶2∶1比例分配，做到施足基肥、早施追肥，基肥在移栽前1~3 d施用，分蘖肥在移栽后15~17 d施用，穗肥在分化二期施用，粒肥在破口抽穗期施用；
保水返青后实行“寸水护苗控草、分蘖期浅水勤灌、基数达到预期苗数后适度晒田、水稻中期保持浅水层、结实期间歇灌薄水”。控制无效分蘖、纹枯病和稻飞虱的发生。
②理化诱控技术。采用性引诱剂诱杀螟虫技术，通过调剂昆虫的行为来定向诱杀害虫，可一定程度降低虫口密度，减少农药的使用，保护稻田环境，节省防治成本。在螟虫主害代的蛾期，采用专用诱芯（宁波纽康生物技术有限公司/北京中捷四方生物科技有限公司）和水盆式诱捕器。每公顷用15个诱捕器，为避免不同诱芯之间的相互干扰，在田间按棋盘状设置诱捕器，2个诱捕器之间的距离为100 m，每种诱捕器3~5个重复。利用害虫的趋光性和趋波性，选用对害虫有诱杀作用的光波和波长来诱杀二化螟、稻纵卷叶螟、稻飞虱等多种害虫，以达到降低虫口基数的效果。每2 hm2安装1盏频振式杀虫灯，杀虫灯底部距地面1.5 m。在4月中旬至10月上旬，每晚6点开灯，早上6点半关灯。
③提高农药利用率。选用植保无人机等高效植保器械进行低空低容量喷洒的专业化统防统治。施药器械选用MG-1农业植保机（深圳市大疆创新科技有限公司），具体参数为：流量0.525 L·min-1、雾滴粒径130~250μm、飞行高度2 m、飞行速度5 m·s-1、施药液量22.5 L·hm-2。
农户自防区（farmer’s field，CK）按当地耕作和防治病虫的习惯进行日常管理，空白对照区不进行病虫害的防治。农户自防区和空白对照区面积均为0.07 hm2，设在距离绿色防控技术模式区各约1 km的区域；
其稻田土壤肥力、水稻品种和栽培管理水平与绿色防控区接近。绿色防控区与农户自防区的药剂施用如表1所示。
表1 供试药剂Table 1 Drugs used in test treatments
1.2 试验方法
1.2.1 双季稻病虫害调查 绿色防控区和农户自防区同时进行水稻主要病虫害发生情况调查。在双季稻的分蘖期、抽穗期和成熟期调查二化螟、稻纵卷叶螟、稻飞虱及纹枯病和稻瘟病在田间的种群发生量和病害发生严重程度。具体方法按照农业农村部田间药效试验相关病虫害规范准则要求进行[13-14]。
1.2.2 稻米农药残留检测 在绿色防控区稻田中采集水稻稻穗，对糙米粒进行提取、净化、离心后，参照国家标准[15-16]，采用液相色谱串联质谱仪，在优化的色谱条件和质谱条件下进行测定。
1.2.3 产量及产量构成因素测定 水稻收获前1 d，在绿色防控区与农户自防区内各取5个5 m2单打单晒，测定实际产量；
并在各区内取有代表性植株5穴，测定水稻产量的构成因素：有效穗数、穗粒数、实粒数、总粒数、结实率和千粒重。
1.3 数据分析与处理
用Microsoft Excel 2010软件进行数据初步处理与整理，SPSS 22.0软件进行数据的显著性分析，用Origin 2018软件进行绘图。
2.1 绿色防控对水稻各生长时期主要病虫害的控制作用
2.1.1 二化螟 绿色防控技术有效降低了稻田中二化螟的危害率（图1）。2019年早稻分蘖期和晚稻生长各时期，绿色防控区的二化螟枯鞘率均显著低于农户自防区。2019—2020年水稻各生长时期绿色防控区与农户自防区相比：新干县示范区水稻枯鞘率的年平均降幅为29.84%和32.87%，峡江县示范区平均降幅为32.05%和38.50%；
2020年两县绿色防控示范田在水稻分蘖期和抽穗期的二化螟发生情况显著低于2019年，平均枯鞘率降低3.13%。
图1 2019—2020年不同处理下二化螟的危害率Fig.1 Rice dead heart percentage of Chilo suppressalis in rice field under different treatments from 2019 to 2020
2.1.2 稻纵卷叶螟 如图2所示，绿色防控技术模式对降低稻纵卷叶螟造成的卷叶率效果明显。除新干县2020年早稻抽穗期外，其他各时期两示范地绿色防控区的卷叶率均显著低于农户自防区。在2020年晚稻生长前期，示范县绿色防控区的卷叶率与农户自防区无显著差异，到水稻生长中后期，绿色防控区卷叶率显著低于农户自防区。2019—2020年水稻各生长时期绿色防控区与农户自防区相比，新干县绿色防控区卷叶率平均降低27.80%和4.92%；
峡江县绿色防控区卷叶率平均降低44.60%和39.37%。
图2 2019—2020年不同处理下稻纵卷叶螟的危害率Fig.2 Rice dead heart percentage of Cnaphalocrocismedinalis in rice field under different treatments from 2019 to 2020
2.1.3 稻飞虱 如图3表示，绿色防控技术对稻飞虱有较好的防治效果。在早稻生长前期，2019—2020年绿色防控区的褐飞虱数量显著低于农户自防区；
除新干县示范区2020年早稻分蘖期绿色防控区的白背飞虱数量低于农户自防区但无显著差异外，2019—2020年早稻其他生长时期绿色防控区的白背飞虱数量均显著低于农户自防区。与农户自防区相比（1季均值），新干县绿色防控区2019年的褐飞虱和白背飞虱减退率分别提高2.62%和2.79%，2020年分别提高23.21%和17.85%；
峡江县绿色防控区2019年的褐飞虱和白背飞虱的减退率分别提高5.41%和7.61%，2020年分别提高21.06%和18.98%。
图3 2019—2020年不同处理下稻飞虱的危害率Fig.3 Rice dead heart percentage of planthoppers in rice field under different treatments from 2019 to 2020
2.1.4 纹枯病 如图4所示，绿色防控技术模式有效降低了稻田纹枯病的发生率。在2019年双季稻生长前中期，绿色防控区的纹枯病病情指数显著低于农户自防区；
2020纹枯病发生情况不明显，除早稻成熟期外，绿色防控区双季稻其他生长时期的纹枯病病情指数均低于农户自防区，但差异不显著。2019—2020年绿色防控区纹枯病病情指数与农户自防区相比，新干县绿色防控区的病情指数平均降低31.07%和47.11%，峡江县平均降低22.91%和37.38%；
且2020年示范县平均病情指数较2019年降低36.11%。
图4 2019—2020年不同处理下纹枯病的危害率Fig.4 Rice dead heart percentage of Rhizoctonia solani in rice field under different treatments from 2019 to 2020
2.1.5 稻瘟病 应用绿色防控技术有效降低了稻田稻瘟病的病情指数（图5）。2019年双季稻生长前期，绿色防控区的稻瘟病病情指数显著低于农户自防区。与农户自防区相比，2019—2020年新干县绿色防控田的稻瘟病病情指数平均降低30.86%和36.94%，峡江县平均降低30.77%和34.69%；
且2020年示范县平均病情指数较2019年降低13.96%。
图5 2019—2020年不同处理下稻瘟病的危害率Fig.5 Rice dead heart percentage of Magnaporthegrisea Barr in rice field under different treatments from 2019 to 2020
2.2 产量及产量构成因素分析
表2显示，2019年，早稻测产结果中两示范县绿色防控区水稻的每穗粒数较农户自防区增加15.60~17.98粒；
绿色防控区水稻较农户自防区增产272.4~479.1 kg·hm-2，增幅3.61%~6.15%；
晚稻的测产中两示范县绿色防控区水稻的结实率为85.31%~82.22%，较农户自防区增加0.35%~2.84%，且较农户自防区增产604.50~994.95 kg·hm-2，增幅7.01%~11.98%。2020年，两示范县绿色防控区早稻的结实率较农户自防区增加1.12%~6.18%，产量增加499.5~601.3 kg·hm-2，增幅5.97%~8.29%；
两示范县绿色防控区晚稻的结实率为64.28%~79.27%，较农户自防区增加2.62%~4.22%，产量较农 户 自 防 区 增 加280.00~823.37 kg·hm-2，增 幅4.61%~11.16%。
表2 2019—2020年双季稻产量及产量构成因素Table 2 Yield and its components of in double-cropping rice field from 2019 to 2020
2.3 农药残留
对绿色防控区稻米籽粒的农药残留进行检测，将待测目标物的质量浓度为横坐标，目标物的定量离子谱峰面积为纵坐标，进行回归分析。由于检测农药的化学性质有所差异，所以以实际检测农药的标准曲线最低含量为检出限。结果（表3）表明，绿色防控区农药残留全部低于国家最大残留限量标准，实现了优质、高效、生态的农业发展目标。
表3 双季稻绿色防控区农药残留检测结果Table 3 Test results of pesticide residues in the double-cropping green and sustainable management zone
2.4 经济效益分析
由表4可知，绿色防控区每季平均用药次数为2次，较农户自防区减少1次；
每季用药成本785.25元·hm-2，较农户自防区减少141.60元·hm-2；
使用的振频杀虫灯市场价约为2 500元·台-1，可覆盖2 hm2水稻田，使用寿命5年，使用电费330元·季-1，每季成本445元·hm-2；
使用的性引诱剂芯4.5元·个-1、每季水稻需替换1次，性诱剂盒35元·个-1、使用寿命3年，每季成本155元·hm-2。农户自防区应用传统背负式喷雾器喷施药剂，施药成本为225元·hm-2；
绿色防控模式使用无人机喷施药剂，施药成本为120元·hm-2。因此，综合比较用药成本，绿色防控区较农户自防区平均每季用药成本降低139.10元·hm-2，降幅为7.84%。
表4 2019—2020年江西示范区绿色防控区与农户自防区效益比较Table 4 Benefit comparison between ecological controlling field and farmer’sfield in Jiangxiprovince from 2019 to 2020
稻谷按市场价2.4元·kg-1计算，2019年两县双季稻绿色防控区产值为9 054~10 353.6元·hm-2，全年较农户自防区平均每季增收701.68元·hm-2；
2020年早稻按市场2.3元·kg-1、晚稻市场价2.6元·kg-1计算，2020年两示范县绿色防控区平均产值为7 905.3~10 451.25元·hm-2，全年较农户自防区平均每季增收702.74元·hm-2。由此可见，绿色防控技术模式能够显著增加农民经济效益。
目前，国内水稻产业普遍存在着劳动力资源缺乏、生产成本高、基础设施不完善和农民种粮积极性较低等问题。农民种粮积极性的下降将直接导致粮食播种面积减少和产量下降，使得粮食安全隐患日益加重[17]。而2020年初暴发的新冠疫情也给各国粮食安全与粮食进口造成了严重影响，樊胜根[18]认为，从历史经验角度来看，全球疫情的不断蔓延将会引发全球粮食危机风险。面对这些紧张局面，很容易理解农户为何更偏向使用成本低、应用简单的农药和防治器械来解决田间病虫害并以此作为维持粮食生产利润率的保障。因此，有必要重新考虑如何在保证水稻高产体系的前提下，改进病虫害综合防控的有效策略，并行推进农药减量控害、绿色防控技术和无害化治理，以期探索出高效、安全和绿色的农业有害生物治理方式。
本研究在前期研究[19-22]的基础上，于2019—2020年在江西省新干县和峡江县开展了水稻病虫害绿色防控技术集成示范。在水稻全生育期选用抗性品种、优化耕作栽培措施、加强肥水管理、种植蜜源植物、推行性引诱杀虫和频振灯杀虫灯、优选生物农药和应急化学农药、应用高效植保器械防治病虫等绿色防控技术，集成构建了适宜本地的水稻病虫害绿色防控技术模式。此前绿色防控技术模式较难得到农户们的认可，可能是受到劳动力缺乏和文化水平的限制，难以接受相对复杂的技术，同时担心应用绿色防控技术模式可能导致产量损失[23]。但本研究结果表明，该模式集成的各项技术对螟虫枯心率、卷叶率、虫口减退率、病害病情指数等病虫害指标的控制效果优于以使用化学农药为主的农户自防模式，且均表现出增产效果。说明集成的绿色防控技术模式在本地区水稻病虫害防控中具有广阔的应用推广前景。2年试验中，仅新干县示范区在2020年早稻抽穗期绿色防控区的卷叶率高于农户自防区，原因可能是绿色防控区水稻较农户自防区更加茂密嫩绿，而稻纵卷叶螟在白天栖息时更趋向选择生长茂密的稻田，夜晚产卵时更趋向选择嫩绿的稻田，因此稻纵卷叶螟成虫更多的集中于绿色防控区栖息产卵，导致卷叶率高于农户自防区。同时，该模式可减少33.33%的化学农药用量，从而降低稻田病虫害防治对化学药剂的依赖，不仅促进了稻田生态系统的修复，还可降低生产成本。
在实际应用中，科研人员和技术推广人员还需根据当地环境、气候条件和水稻病虫害发生情况因地制宜，制定更适宜本地的绿色防控技术模式，在达到有效控制病虫害的前提下，加强农业生态系统的自我修复功能，实现现代农业可持续发展的目标。
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