氮、磷、钾肥用量对水稻纹枯病病斑高度及产量的影响

王秀娜, 董明科, 汪世华

(福建农林大学生命科学学院福建省病原真菌与真菌毒素重点实验室，福建 福州 350002)

水稻是我国主要的粮食作物之一，其稳定增产对保障国家粮食安全具有重要作用.目前，水稻产量主要通过大量施用化学肥料和农药得以保障.其中，氮肥的用量最大，占全球氮肥使用总量的30%，比世界平均用量高约75%[1].但其平均利用率约为33%，仅为发达国家的50%，大部分氮肥通过硝化和反硝化作用以及氨挥发等途径流失，因此造成了严重的环境污染[1].此外，水稻生产中大量化学肥料的使用会影响病虫害的发生程度.研究表明，在未施用农药的前提下，化肥的施用会造成包括纹枯病在内的病虫害发生加重，从而导致水稻产量降低[2].

水稻纹枯病是水稻三大病害之一，近年来受耕作模式的影响，该病害发生日益严重，不仅给水稻的产量造成严重损失，也降低了水稻的品质.研究人员发现氮肥施用量、施肥方式、施用时间等会影响水稻纹枯病的发生和产量[3-7].和常规氮肥施用量相比，高氮条件下水稻的有效穗数增多，而穗长、结实率、千粒重以及产量均下降；同时，氮肥施用量的增加会导致纹枯病病情指数上升[8].洪素娣等[9]研究了肥料施用与病害发生之间的量化关系，发现氮肥的施用直接加重了纹枯病的发生，缺磷也会加重纹枯病发生，而缺钾和缺锌的影响则较小.Slaton et al[7]研究发现，增加氮肥用量可以提高稻田产量，但是会加重纹枯病的发生；和氮肥分两次施用相比，一次性施用氮肥会加重纹枯病的发生.氮肥施用时间的后移、穗粒肥施用比例的提高以及磷肥和钾肥的增施等调节措施可以减轻纹枯病的病情[10].减少肥料用量可显著降低水稻纹枯病病情指数，但也会显著影响水稻产量，当肥料用量减少30%时减产10.29%[11].鉴于氮肥用量对水稻纹枯病和产量的影响，广东省农业科学院水稻研究所和国际水稻研究所合作研制了一种控肥、控苗和控病虫害的施肥技术[12-13].该技术可以有效控制水稻生长过程中氮肥的施用量、提高氮肥利用率、降低前期病虫害发生率、减少环境污染等[14].但是，目前仍缺乏针对水稻种植的化肥施用标准.因此，本研究在田间设置不同用量氮、磷、钾肥的处理，并通过人工接种纹枯病菌研究氮、磷、钾肥用量对水稻纹枯病病斑高度和产量的影响，为制定水稻种植时氮、磷、钾施用量的标准提供理论依据.

1 材料与方法

1.1 供试材料

1.1.1 水稻品种 供试水稻为福建省三明市农业科学研究所选育的感温型三系杂交稻T78优2155，品种来源T78A/明恢2155.

1.1.2 供试肥料 所用肥料为尿素(氮质量分数≥46.4%，中化化肥有限公司)、过磷酸钙[有效磷(五氧化二磷)质量分数≥12%，江西三清山化肥有限公司]和氯化钾(钾质量分数为52.35%，中化化肥有限公司).

1.1.3 菌种来源 本研究所用水稻纹枯病菌立枯丝核菌(Rhizoetoniasolani) AG1-IA强致病力菌株为GD-118，该菌株由华南农业大学周而勋教授惠赠.

1.2 试验设计

试验于2019年3—11月和2020年3—11月在福建省三明市福建农林大学洋中试验基地完成，试验田的前茬作物为水稻，每年分早稻和晚稻进行2次试验.共设10个处理(表1)，每个处理重复3次，随机区组排列.小区面积6 m×5 m，每小区种植水稻20行，行距20 cm，株距12 cm，每行30穴，每穴1株.在每个小区之间筑田埂，田埂用塑料薄膜包裹，防止窜水窜肥.

表1 不同用量氮、磷、钾肥组合的10个处理1)Table 1 Ten treatments for nitrogen, phosphorus and potassium with different application rates in this study

按表1中的施肥量分批施肥：氮肥作为基肥、分蘖肥、穗肥分3次施用，比例为2∶1∶2；磷肥作为基肥一次全部施用；钾肥作为基肥和穗肥分2次施用，比例为1∶1.其中施用基肥和穗肥时需将不同种肥料混合均匀后，均匀撒在田间.整个生育期均不使用杀菌剂，使用杀虫剂一次.

1.3 纹枯病的接种及田间病害调查

在水稻灌浆期人工接种立枯丝核菌，每个小区接种5点，每点接种5穴，每穴接种3株.将立枯丝核菌菌株GD-118在PDA培养基中培养2 d后，制备5 mm的菌碟，稍打开倒三叶，将菌碟送入扒开的叶鞘，然后复原叶鞘.收割前测量剑叶到根部的高度和病斑到根部的高度，计算每株水稻的相对病斑高度[15].

1.4 产量和千粒重的测定

分别收割各小区的接菌水稻和未接菌水稻，脱粒、晒干、筛净后测定产量和千粒重.

1.5 数据处理与分析

应用Excel软件计算相对病斑高度，同时对相对病斑高度、产量和千粒重进行方差分析；应用LSD法对各处理之间的差异性进行多重比较.

2 结果与分析

2.1 氮、磷、钾肥用量对水稻纹枯病发生的影响

图1显示：2020年早稻纹枯病的相对病斑高度最低，在0.31～0.37之间；而2020年晚稻纹枯病的相对病斑高度最高，在0.45～0.74之间.2019年早稻和晚稻以及2020年晚稻的纹枯病相对病斑高度最低的是1号处理(未施肥)；2020年早稻纹枯病相对病斑高度最低的是10号处理(氮、磷、钾肥均施常规用量的80%).

柱上不同字母表示在5%水平上差异显著，相同字母或无字母表示差异不显著.图1 不同用量氮、磷、钾肥处理后水稻纹枯病的相对病斑高度Fig.1 Relative lesion height of rice sheath blight under different fertilizer treatments

方差分析结果显示，氮、磷、钾肥用量对2019和2020年早稻的纹枯病相对病斑高度均无显著影响(2019年P=0.09；2020年P=0.20)，而对2019和2020年晚稻的纹枯病相对病斑高度均具有显著影响(P<0.05).多重比较结果显示：2019年晚稻1号处理的纹枯病相对病斑高度显著低于其他处理，且其他处理的纹枯病相对病斑高度之间无显著差异；2020年晚稻1号处理的纹枯病相对病斑高度显著低于其他处理，2号处理(氮、磷、钾肥均施常规用量)的纹枯病相对病斑高度显著高于9号(氮、磷、钾肥均施常规用量的120%)和10号处理(图1).可见，肥料用量会影响水稻纹枯病的发生，其中，不施用氮、磷、钾肥时纹枯病发生更轻.

2.2 氮、磷、钾肥用量对水稻产量的影响

图2显示，在未接菌条件下，2019年早稻和晚稻以及2020年早稻和晚稻产量最低的都是1号处理.方差分析结果显示，肥料用量对2019年早稻和晚稻以及2020年早稻的产量没有显著影响(2019年早稻P=0.84；2019年晚稻P=0.33；2020年早稻P=0.12)，而对2020年晚稻的产量具有显著影响(P<0.05).多重分析结果显示，2020年晚稻的1号处理产量显著低于其他处理，而其他处理的产量之间没有显著差异.可见，肥料的有无会影响产量，但是施肥量对产量没有明显的影响.

柱上不同字母表示在5%水平上差异显著，相同字母或无字母表示差异不显著.图2 在未接菌条件下不同用量氮、磷、钾肥处理后的水稻产量Fig.2 Rice yield under different fertilizer treatments without R.solani inoculation

图3显示，在接菌条件下，氮、磷、钾肥用量对2019年早稻和晚稻以及2020年早稻和晚稻的产量均无显著影响(2019年早稻P=0.97；2019年晚稻P=1.90；2020年早稻P=0.77；2020年晚稻P=0.68).相关分析表明，水稻产量与纹枯病严重度之间无相关性(R2=0.127 7).

柱上不同字母表示在5%水平上差异显著，相同字母或无字母表示差异不显著.图3 接菌条件下不同用量氮、磷、钾肥处理后的水稻产量Fig.3 Rice yield under different fertilizer treatments after the inoculation of R.solani

2.3 氮、磷、钾肥用量对水稻千粒重的影响

方差分析结果表明，氮、磷、钾肥用量对2019年晚稻以及2020年早稻和晚稻的千粒重均无显著影响(2019年晚稻P=0.76；2020年早稻P=0.83；2020年晚稻P=1.47)，而对2019年早稻千粒重有显著影响(P=0.02<0.05).多重分析结果显示，2019年早稻的1号处理千粒重显著低于3～10号处理，2号处理的千粒重与4号(氮肥施常规用量的80%，磷、钾肥均施常规用量)和5号(氮、钾肥均施常规用量，磷肥施常规用量的120%)处理差异显著，而其他处理的千粒重之间没有显著差异(图4).由此可见，氮、磷、钾肥用量对水稻产量的影响不一定是通过千粒重实现的.

柱上不同字母表示在5%水平上差异显著，相同字母或无字母表示差异不显著.图4 在未接菌条件下不同用量氮、磷、钾肥处理后的水稻千粒重Fig.4 Thousand kernel weight of rice under different fertilizer treatments without R.solani inoculation

3 讨论

本研究在人工栽培模式下，比较了不同用量氮、磷、钾肥处理后的水稻纹枯病相对病斑高度，结果显示氮、磷、钾肥用量对2019和2020年早稻的纹枯病相对病斑高度的影响不显著，而对2019和2020年晚稻的纹枯病相对病斑高度影响显著.这可能是由于晚稻生长季的气候更有利于纹枯病的发生，病害严重时肥料用量对纹枯病的影响更明显.在磷肥和钾肥用量相同时，氮肥常规用量、减量20%和增量20%的处理之间的水稻纹枯病相对病斑高度的差异不显著；而王玲等[8]研究表明，增加氮肥施用量会加重纹枯病的发生，而减氮处理和常规氮用量处理时纹枯病发生较轻.洪素娣等[9]研究发现，在氮肥用量相同的前提下，缺磷会导致纹枯病明显加重，而缺钾和锌时影响相对较小；本研究结果表明，在氮肥用量相同的前提下，磷肥和钾肥用量增加20%和减少20%时纹枯病相对病斑高度与常规磷、钾肥用量的处理相比无明显差异.造成这些结果存在差异的原因可能是本研究人工接种了纹枯病菌，而其他研究是自然发病；同时，研究方法不同对试验结果产生了不同的影响.

本研究的目的之一是探索保障水稻最大经济效益的氮、磷、钾肥组合的用量，从而为水稻化肥减施提供技术支持.研究表明，未接菌条件下，氮、磷、钾肥用量仅对2020年晚稻的产量有显著影响，未施用肥料的处理与其他处理之间有显著差异，而其他处理之间均无显著差异.但张满利等[16]研究发现，水稻产量随着施氮量的增加而增加.造成这种差异的原因可能是本研究肥料增减量仅控制在20%，未达到影响产量的阈值.据此推测在一定阈值内减少肥料用量不会降低水稻产量.张舒等[11]研究也表明，化肥用量减少30%时水稻产量显著降低，而化肥减少量控制在10%和20%时产量与理论值无显著差异.本研究中氮、磷、钾肥用量对水稻产量影响不显著的另外一个原因可能是每个处理的重复性较差，导致处理间的差异无法被检测到.

相关资料表明，水稻纹枯病会影响水稻的产量和品质[17]；利用纹枯病病斑高率可以估计水稻产量的损失[18].本研究对纹枯病相对病斑高度和产量之间的关系进行了相关性分析，结果发现二者之间无直接相关性.陶明鉴等[18]研究发现，纹枯病相对病斑高度上升到0.6～0.7时对产量的影响明显.而本研究中水稻纹枯病相对病斑高度较低，因此其对产量影响不明显.

本研究探索了氮、磷、钾肥用量对水稻纹枯病相对病斑高度和产量的影响，仅确定了未施肥处理的纹枯病发生最轻，水稻产量也最低，未找到既不影响产量又可控制纹枯病的氮、磷、钾肥的用量组合，这有待进一步研究.