小麥-玉米周年秸稈還田對玉米害蟲及天敵的影響

李文靜 呂亮 楊立軍 夏賢格 許敏 萬鵬

摘要 [目的]明確秸稈周年還田、耕作深度與施用腐熟劑對玉米害蟲及天敵發生的影響，確定適宜的還田耕作深度和秸稈腐熟劑施用。[方法]在大田條件下分析了秸稈不還田+淺耕、秸稈還田+淺耕、秸稈還田+深耕、秸稈還田+深耕+腐熟劑處理對玉米害蟲、天敵發生的影響。[結果]玉米田內害蟲種群數量以秸稈還田+深耕+腐熟劑處理最低，秸稈還田+淺耕、秸稈還田+深耕處理次之，秸稈不還田+淺耕最高。蜘蛛類和天敵總量在4種秸稈還田模式中無顯著差異。天敵與害蟲的益害比受不同秸稈還田處理的影響：與秸稈不還田+淺耕對照相比，秸稈還田+深耕+腐熟劑、秸稈還田+淺耕、秸稈還田+深耕處理的益害比分別是對照的1.68、1.63和1.45倍。秸稈還田不同處理下亞洲玉米螟的發生量以秸稈還田+深耕+腐熟劑處理最低，與秸稈不還田+淺耕相比發生量下降（29.17±9.36）%。[結論]在推廣秸稈還田模式中，可考慮秸稈還田結合深耕且施用腐熟劑的耕作方式，既能降低玉米田害蟲的發生，又能提高天敵的控害能力。

關鍵詞 秸稈還田;耕作深度;秸稈腐熟劑;玉米害蟲;天敵

中圖分類號 S 435.132? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2021）20-0166-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.20.042

開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

Effects of Annual Straw Returning Mode of Wheat and Maize on the Occurrence of Maize Pests and Natural Enemies

LI Wen-jing， L Liang， YANG Li-jun et al

（Key Laboratory of Integrated Pest Management on Crops in Central China，Ministry of Agriculture and Rural Affairs，Hubei Key Laboratory of Crop Diseases Insect Pests and Weeds Control， Institute of Plant Protection and Soil Fertilizer，Hubei Academy of Agricultural Sciences，Wuhan，Heibei? 430064）

Abstract [Objective] To determine the effects of annual straw returning， tillage depth and straw-decomposing inoculants on the occurrence of maize pests and natural enemies， and select straw returning manner that were suitable for controlling main pests in maize field. [Method] This study evaluated the effects of four straw returning manner （shallow tillage but not add straw returning， shallow tillage with straw returning， deep ploughing with straw returning， and deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants） on occurrence of pests， natural enemies and Ostrinia furnacalis under field conditions. [Result] The results indicated that within the investigation period， the number of pests was lowest in deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants， followed by shallow tillage with straw returning and deep ploughing with straw returning， the highest in shallow tillage but not add straw returning. However， the number of spiders and natural enemies of these pests were no significant difference among the four treatments. Ratio of natural enemy to insect pests was also different among the four straw returning manners. Ratio in deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants， shallow tillage with straw returning， deep ploughing with straw returning were 1.68，1.63 and 1.45 times as shallow tillage but not add straw returning， respectively. The number of O. furnacalis was lowest in deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants， decreased by （29.17±9.36） percent as shallow tillage but not add straw returning. [Conclusion] All the above results indicated that deep ploughing with straw returning added straw-decomposing inoculants could be used in straw returning technology popularizing， since it not only had significant control efficacy to pests， but also could increase the natural enemy activities of pest control.

Key words Straw returning;Tillage depth;Straw-decomposing inoculants;Maize pest;Natural enemy

基金項目 湖北省農業科學院重大研發成果培育項目（2017CGPY01）;湖北省自然科學基金項目（2018CFB335）。

作者簡介 李文靜（1985—），女，河南平輿人，副研究員，博士，從事玉米害蟲防治研究。*通信作者，研究員，博士，從事旱地作物害蟲防治研究。

收稿日期 2021-02-03

農作物秸稈是農業生產過程中必然產生的副產品，富含作物生長所需的營養物質，同時是土壤有機物質的重要來源[1]。秸稈還田是循環利用秸稈資源而促進農業持續發展的重要方式，對維護和改良農業生態系統、可持續化農業生產具有重要意義[2]。近年來，隨著農村勞動力的銳減以及農民生活方式的轉變，秸稈還田種植模式發展迅速，因勢利導地順應形勢發展，加強秸稈還田方式研究，是當前生產的一個重要任務。耕作深度在農業生產中具有重要作用，不同耕作深度影響作物生長發育、產量及蟲害發生[3-4]。單一秸稈還田如覆蓋免耕會出現作物播種質量及植株性狀差、病蟲害增加等問題[5-8]，而秸稈還田同時深耕對作物播種影響較小，且能減少蟲害發生[6]。秸稈腐熟劑是一種含有多種微生物菌群的有機物料，能夠促進秸稈快速降解[9]，提高秸稈利用率，增加土壤肥力，促進作物生長[10-11]。

目前，秸稈還田研究已在緩解土壤退化[12]、提高土壤肥力[13]、改善土壤理化性狀[14]、提高作物產量[15]、影響作物病害發生[16]等方面有較多報道，而有關秸稈還田對玉米害蟲及天敵的影響研究較少。探究秸稈還田條件下，不同耕作深度結合施用腐熟劑對農作物蟲害及天敵發生的影響，確定合理的還田耕作深度和腐熟劑施用，對探討適宜的秸稈還田耕作栽培方式具有重要的實際應用價值。為此，筆者以湖北襄陽麥玉輪作系統為研究對象，采用秸稈還田、耕作深度與施用腐熟劑相結合的模式，分析“小麥-玉米”輪作模式下秸稈周年還田對玉米田害蟲及天敵發生的影響，以期為今后秸稈還田技術的優化和進一步推廣提供理論支持。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選用“鄭單958”為種植品種，播種行距約60 cm，株距25～30 cm。玉米整個生育期不施農藥，其他田間管理同一般農田。

1.2 試驗設計

試驗于2018—2019年在湖北省襄陽市襄州區張羅崗原種場（112.22°E，32.30°N）進行。試驗設4個處理：秸稈不還田+淺耕10 cm，秸稈還田+淺耕10 cm，秸稈還田+深耕30 cm，秸稈還田+深耕30 cm+腐熟劑;其中秸稈不還田+淺耕10 cm是當地常規耕作模式，以此種植模式為對照。每處理小區重復3次，每重復小區面積200 m2。秸稈腐熟劑主要由枯草芽孢桿菌、熱帶假絲酵母和米曲霉等組成，有效活菌數為0.50億/g，施用30 kg/hm2。

玉米前茬種植小麥，5月下旬收獲小麥，之后將秸稈全生物量還田。人工收割小麥脫粒后將秸稈稱重，均勻分配到每個小區，粉碎后拋撒到相應處理小區，保證每小區秸稈總量一致，按方案要求在相應小區施用秸稈腐熟劑，最后淺耕/深耕、播種。

1.3 調查方法

分別于2018年和2019年夏玉米生長季開展不同小區玉米上的蟲害調查。待玉米出苗后，于玉米苗期、喇叭口期、穗期和成熟期分別展開調查。參照玉米害蟲及天敵[17-18]的調查方法，在每個小區采取對角線5點取樣，每點調查10株。目測全株，記錄全株調查到的害蟲及天敵的種類和數量。比較秸稈還田不同處理玉米整個生育期的害蟲及天敵發生量差異。

1.4 數據處理

益害比：從個體數量分析天敵的生態控害效能。其中Npi=Np/Ni，Np與Ni分別代表天敵與害蟲的個體數量[19]。

試驗數據采用 Excel 2013 進行統計，運用SPSS Statistics 25.0軟件進行方差分析和多重比較（Duncan s新復極差法，P<0.05）。

2 結果與分析

2.1 不同秸稈還田種植模式下玉米害蟲和天敵種群數量變化

綜合2年的調查結果，比較4種秸稈還田種植模式下玉米苗期、喇叭口期、抽穗期、乳熟期和完熟期害蟲和天敵種群數量結果（表1）發現，秸稈不還田+淺耕對照玉米田內玉米害蟲（亞洲玉米螟Ostrinia furnacalis、棉鈴蟲Helicoverpa armigera、草地貪夜蛾Spodoptera frugiperda、黏蟲Mythimna separata、蚜蟲類、飛虱類、葉甲類、葉蟬類）種群數量最高，秸稈還田+淺耕、秸稈還田+深耕處理次之，秸稈還田+深耕+腐熟劑處理最低。蜘蛛類天敵是4種秸稈還田種植模式下玉米田的主要天敵，以秸稈還田+淺耕處理蜘蛛類天敵略高，但4種秸稈還田處理間差異不顯著（P>0.05）。在玉米不同生育期調查時發現，玉米田內天敵（蜘蛛類、瓢蟲類、草蛉類、食蚜蠅類、捕食蝽類、寄生蜂類）總數以秸稈不還田+淺耕對照與秸稈還田+淺耕處理略高，其次為秸稈還田+深耕處理，秸稈還田+深耕+腐熟劑較低，但4種秸稈還田處理間差異不顯著（P>0.05）。分析天敵總數與玉米害蟲的益害比發現，與秸稈不還田+淺耕的對照處理相比，秸稈還田+深耕+腐熟劑、秸稈還田+淺耕、秸稈還田+深耕處理的益害比顯著增加（P<0.05），分別增加至對照的1.68、1.63和1.45倍。

2.2 秸稈不還田且淺耕玉米田內害蟲和天敵種群動態變化

在襄陽張羅崗原種場試驗田對秸稈不還田+淺耕玉米植株上害蟲及天敵的調查結果見圖1。由圖1可知，玉米不同生育期調查過程中，秸稈不還田+淺耕玉米田內玉米螟、棉鈴蟲、蚜蟲類等害蟲種群數量從苗期至抽穗期呈下降趨勢，而在乳熟期害蟲種群數量升高。蜘蛛類種群數量從苗期至乳熟期呈先降低后升高趨勢。玉米田天敵類（蜘蛛類、瓢蟲類、草蛉類等）種群數量從苗期至抽穗期呈一直上升趨勢，在乳熟期略有下降;比較抽穗期調查結果發現，玉米田天敵總數最高，顯著高于田間害蟲數量（P<0.05）。

2.3 秸稈還田且淺耕玉米田內害蟲和天敵種群動態變化

從圖2可以看出，玉米不同生育期內秸稈還田+淺耕玉米田內玉米螟、棉鈴蟲、蚜蟲類等害蟲種群數量在乳熟期較高，在抽穗期較低。蜘蛛類天敵和田間天敵（蜘蛛類、瓢蟲類、草蛉類等）種群數量從苗期至乳熟期呈一直上升趨勢，在乳熟期均達到最高。玉米苗期和乳熟期調查發現，玉米田內玉米螟、棉鈴蟲、蚜蟲類等害蟲種群總數量顯著高于蜘蛛類（P<0.05）。玉米喇叭口期調查發現，天敵總數高于害蟲總數，但未達顯著差異（P>0.05）。玉米抽穗期調查發現，玉米田內天敵總數顯著高于害蟲總數（P<0.05）。

2.4 秸稈還田且深耕玉米田內害蟲和天敵種群動態變化

秸稈還田且深耕處理不同玉米生育期的害蟲、蜘蛛類和天敵的種群數量見圖3。由圖3可知，秸稈還田且深耕玉米田內玉米螟、棉鈴蟲、蚜蟲類等害蟲種群數量在乳熟期最高，其次為喇叭口期、苗期，在抽穗期種群數量最低，且差異顯著（P<0.05）。蜘蛛類種群數量隨玉米生長發育呈先上升后下降趨勢，但未達顯著差異（P>0.05）。田間天敵（蜘蛛類、瓢蟲類、草蛉類等）種群數量在抽穗期最高，其次為喇叭口期、乳熟期，在苗期最低（P<0.05）。玉米苗期害蟲、蜘蛛與天敵類種群數量無顯著差異（P>0.05）;玉米乳熟期害蟲種群數量高于蜘蛛和天敵類種群數量（P<0.05）;但在抽穗期，玉米害蟲種群數量最低，顯著低于蜘蛛和天敵類種群數量（P<0.05）。

2.5 秸稈還田+深耕+施用腐熟劑玉米田內害蟲和天敵種群動態變化

秸稈還田且深耕并添加腐熟劑處理玉米田調查結果見圖4。由圖4可知，玉米螟、棉鈴蟲、蚜蟲類等害蟲種群數量在乳熟期最高，顯著高于苗期、喇叭口期和抽穗期（P<0.05）。蜘蛛類種群數量從苗期至乳熟期呈先下降后上升趨勢，但未達顯著差異（P>0.05）。田間天敵（蜘蛛類、瓢蟲類、草蛉類等）種群數量從苗期至乳熟期呈上升趨勢，但未達顯著差異（P>0.05）。秸稈還田且深耕并添加腐熟劑玉米田內苗期與喇叭口期害蟲、蜘蛛與天敵類種群數量無顯著差異（P>005）;在抽穗期，玉米田天敵總數顯著高于害蟲總數（P<0.05）;在乳熟期，玉米田害蟲總數顯著高于天敵種群數量（P<0.05）。

2.6 不同秸稈還田種植模式對玉米螟發生的影響

對不同秸稈還田處理玉米植株上玉米螟的調查結果見圖5。由圖5可知，不同秸稈還田種植模式下玉米螟數量差異顯著（P<0.05）;以秸稈還田+深耕+腐熟劑處理玉米螟發生量最低，秸稈還田+深耕處理、秸稈不還田+淺耕處理次之，秸稈還田+淺耕處理玉米螟發生量最高。與當地常規耕作模式秸稈不還田+淺耕的對照區相比，單純秸稈還田+淺耕模式下玉米螟發生量增加（38.73±14.15）%;而在秸稈還田同時進行深耕處理的玉米田玉米螟發生量（7.01±0.92）頭/百株比秸稈不還田+淺耕區（7.09±1.35）頭/百株略有下降;秸稈還田同時深耕且添加腐熟劑的處理與對照相比，玉米螟發生量下降（29.17±9.36）%。這說明與秸稈不還田相比，單純秸稈還田且淺耕會增加玉米螟的發生量，但在秸稈還田同時進行深耕可使玉米螟發生量降低至不還田的對照水平，而秸稈還田同時深耕且添加腐熟劑可使玉米螟發生量進一步降低。

3 討論

隨著氣候和能源問題的加重，農業資源可持續利用已成為農業研究的重點;秸稈作為重要的農業可循環資源，對其利用的研究已受到多國專家的關注[20]。秸稈還田是秸稈利用的主要方式，具有增加土壤中的營養元素、改善土壤肥力和理化性質、降低土壤水分蒸發等功能[21-22]。然而傳統秸稈還田方式下秸稈腐爛緩慢，且增加作物病蟲害的發生[23-25]。因此，秸稈還田應結合適宜的耕作深度、粉碎程度、秸稈腐熟劑施用等進行，以達到減少病蟲害發生的目的。

目前秸稈還田結合耕作深度與施用腐熟劑對玉米田害蟲及天敵發生的影響未見報道。該研究發現，秸稈還田、耕作深度與施用秸稈腐熟劑均影響害蟲和天敵的發生。與秸稈不還田+淺耕對照相比，秸稈還田+淺耕、深耕、深耕且施用腐熟劑的還田模式均降低了玉米田害蟲的種群數量。天敵與害蟲的益害比也受秸稈還田模式的影響，與不還田對照相比，秸稈還田+淺耕、深耕、深耕且施用腐熟劑的還田模式均提高了天敵與害蟲的益害比。這說明秸稈還田增加了玉米田天敵對害蟲的控制能力。

秸稈還田不同處理下玉米螟的發生量以秸稈還田+深耕+腐熟劑處理最低，秸稈還田+淺耕最高。說明秸稈還田結合常規耕作使得玉米螟的發生量增加。此結果與其他秸稈還田研究結果一致，即秸稈還田可增加玉米田二點委夜蛾的發生量[26];玉米苗期的食葉害蟲發生以秸稈還田且淺耕的種植模式最高[6]。在秸稈還田條件下，深耕比淺耕處理玉米螟發生量降低，而在深耕基礎上添加腐熟劑處理更進一步降低了玉米螟的發生量。玉米螟越冬和化蛹均在作物秸稈內進行，深耕相對于淺耕處理把秸稈翻入較深的土層，此處理可降低秸稈還田后殘留在秸稈中的玉米螟活蟲量，進而減少發生量;而在秸稈中添加腐熟劑處理使得秸稈的腐解速度和程度加快[27-28]，秸稈快速腐解使得秸稈中的玉米螟存活數減少，從而減少玉米出苗后的玉米螟發生量。

綜合以上結果，秸稈還田結合深耕且施用腐熟劑的還田模式較適合夏玉米的種植，既降低了玉米田害蟲的發生程度，又增加天敵的控害能力。耕作方式與腐熟劑影響害蟲數量的原因推測：長期淺耕使得害蟲基數累積，發生程度加重;且淺耕易造成土壤板結，作物生長不良，抗蟲性下降。深耕對害蟲發生的影響或由于深耕對土壤中的害蟲卵、幼蟲和蛹的破壞程度較大[3]，或通過調節作物生長[28-29]間接影響害蟲的發生數量。秸稈腐熟劑對害蟲發生的影響可能是由于提高了秸稈的腐解速度和程度[9，27]，從而減少秸稈中存活的害蟲卵、幼蟲和蛹;也可能與耕作深度類似，通過調節作物生長[30]間接影響害蟲的發生數量。因此建議推廣秸稈還田結合深耕且施用腐熟劑的耕作方式，既能合理利用作物秸稈，增加土壤肥力，又能有效減少玉米害蟲的發生。

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