綿陽市水稻青立病發病原因及防治技術研究

劉 倩，王學春，羅華友，宋 祥，賴 鵬，王小松，胡運高

（1.西南科技大學生命科學與工程學院，四川 綿陽 621010；2.綿陽市農業農村局，四川 綿陽 621010；3.梓潼縣農業農村局，四川 梓潼 622150）

【研究意義】水稻青立病是一種水稻穎花退化、穎殼似鷹嘴狀張開、穗部直立、灌漿不良、黃熟期葉片仍然嫩綠的水稻生理性病害［1］，青立病前期發病癥狀不明顯，穗期發病導致不可逆的灌漿不良，對產量有極大負面影響［2-3］，青立病發病引起的減產無法采取措施補救，但可以采取相應的農藝手段進行預防，降低水稻青立病發病率。研究水稻青立病發病原因有利于探索其防治措施。【前人研究進展】水稻青立病自20世紀50年代在日本首次發現以來，在美國、澳大利亞、非洲、南美洲等國家和地區均有報道［4-5］；近年在我國湖南、湖北、江西、浙江、四川、東北等地均有報道，并呈多發趨勢，一般田塊減產20%～40%，嚴重田塊減產90%以上［6-8］。近年來，水稻青立病在四川發病面積和發病頻率呈上升趨勢。2014年重慶南川區近20 hm2水稻發生青立病，大部分田塊減產60%以上［8］；2016—2019年，綿陽梓潼縣水稻青立病發病面積從0.4 hm2增加到53 hm2，輕的田塊減產5.1%～10.3%，嚴重的田塊減產50%以上；2017、2018年綿陽涪城區部分田塊發病，但危害程度較輕。2019年，通過對綿陽水稻種植戶走訪調研，認為水稻青立病發病和除草劑施用造成藥害有關［9］，而相關研究認為水稻青立病發病和土壤重金屬相關［10-11］，尤其和土壤砷相關。彭孟軍等［12-13］認為水稻季施用石灰對水稻青立病發病具有顯著抑制效果，宋睿［14］研究指出，施用硫磺可以有效抑制水稻青立病發生。【本研究切入點】通過比較不同除草劑作用下的水稻青立病發病情況，驗證除草劑造成水稻青立病發病的假設；比較發病與不發病的植株及土壤重金屬成分和含量，明確重金屬對青立病發病的影響；比較不同防治技術處理下的發病情況，探索可行的青立病防治策略。通過探究水稻青立病病因及發病規律，探索不同防治手段并評價其防治效果。【擬解決的關鍵問題】水稻青立病發病有一定規律性，但四川水稻青立病的發病原因和發生規律尚不明確，亟待展開相關研究，明確其發病原因和發病規律，探索防治水稻青立病的農藝措施，為水稻高產栽培和水稻病害防治提供指導思路。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

2018年底對綿陽市水稻青立病發病田塊及農戶走訪調查，明確水稻青立病典型特征（圖1）并調查發病原因，發現其發病原因可能與重金屬、田間水肥管理或除草劑施用有關。試驗于2019年在西南科技大學試驗田、綿陽市梓潼縣展開，其中梓潼縣選取許州鎮、云臺鄉、白云鄉、豢龍鄉4處易發病田塊作為供試田塊。供試除草劑為市場上常用的4種除草劑（可濕性粉劑22%芐乙、可濕性粉劑10%吡嘧磺隆、可濕性粉劑50%二氯喹啉酸和可分散油懸浮劑25 g/L五氟磺草胺），供試品種為秈稻代表性品種黃莉占。

所有試驗的施肥水平為純N180 kg/hm2、P2O575 kg/hm2，返青期田間保持2～3 cm淺水層，前茬為冬小麥，小麥秸稈經粉碎后全量翻埋還田，其他措施與當地高產田管理相同［15］。

圖1 水稻青立病穎殼病癥Fig.1 Typical symptoms of rice straight head

1.2 試驗方法

1.2.1 除草劑施用與水稻青立病發病試驗 除草劑施用與水稻青立病發病試驗在西南科技大學青義試驗田展開。每種除草劑（芐乙、吡嘧磺隆、二氯喹啉酸和五氟磺草胺）設4個濃度水平：芐乙375、750、1 500、2 250 g/hm2，吡嘧磺隆150、300、600、900 g/hm2，二氯喹啉酸300、600、1 200、1 800 g/hm2，五氟磺草胺525、1 050、2 100、3 150 mL/hm2。

田間進行裂區設計，除草劑類型為主區，施用濃度為副區，3次重復，小區行距33.5 cm、株距16.67 cm，每區5行，每行插10穴。所有除草劑在水稻移栽后，按設計濃度施入稻田，分蘗盛期和孕穗期調查水稻分蘗情況，齊穗后調查水稻青立病發病情況，成熟后調查產量構成因素（穗著粒數、空粒數、實粒數、千粒重），計算結實率和產量。

1.2.2 重金屬與水稻青立病發病試驗 在綿陽市梓潼縣選擇近3年水稻青立病連續發病和不發病兩種田塊，在連續發病田塊種植秈稻黃莉占和粳稻沈農9903兩個水稻品種，取連續發病田塊和不發病田塊中0～10、10～30、30～50 cm土層土樣，測定其重金屬成分及含量；水稻齊穗后，取發病和不發病水稻植株各5株，測定水稻單株株重金屬成分及含量。

1.2.3 水稻青立病防治試驗 青立病防治試驗結合調查結果從更換水稻品種、改良土壤性質、改變肥料種類角度提出3種措施：改種粳稻品種、硫磺或石灰處理、施用新型肥料穎殼靈（武漢盛大神農生物工程有限公司新型肥料產品）。在綿陽市梓潼縣選取當地易發病田塊4處（許州鎮、石臺鄉、白云鎮和豢龍鄉）設計3組處理：（1）改種粳稻代表品種沈農9903，對照為秈稻品種黃莉占；（2）小麥季施用硫磺112.5 kg/hm2（SW）、水稻季施用石灰75.0 kg/hm2（LS）、小麥季施用硫磺112.5 kg/hm2且水稻季施用石灰75.0 kg/hm2（SWLS）、以不施用石灰和硫磺為對照（CK1）；（3）水稻季施用新型肥料穎殼靈（YKL），以施用常規肥料為對照（CK2）。3次重復。齊穗后調查水稻青立病發病率。

使用Excel2016和Originpro2016進行試驗數據處理和作圖。

2 結果與分析

2.1 施用稻田常用除草劑對水稻生長及產量的影響

除草劑試驗期間未發現水稻青立病發病，表明正常施用除草劑不會導致水稻青立病大面積發生，但過量施用除草劑會導致水稻分蘗盛期和抽穗期分蘗數顯著減少（圖2）。與低濃度相比，芐乙1 500 g/hm2、吡嘧磺隆600 g/hm2、二氯喹啉酸1 200 g/hm2和五氟磺草胺2 100 mL/hm2處理的水稻分蘗數在分蘗盛期減少1.0～2.2 個，在抽穗期減少0.2～1.8個；芐乙2 250 g/hm2、吡嘧磺隆900 g/hm2、二氯喹啉酸1 800 g/hm2和五氟磺草胺3 150 mL/hm2處理的水稻分蘗數在分蘗盛期減少1.5～3.3個，在抽穗期減少0.5～2.5個。芐乙、吡嘧磺隆、二氯喹啉酸和五氟磺草胺的過量施用導致水稻分蘗數減少，不利于提高水稻產量。

圖2 常用稻田除草劑對水稻分蘗的影響Fig.2 Effects of common herbicides on rice tillering

4種除草劑不同施用濃度均達到稻田除草效果，除草劑施用濃度與水稻產量呈顯著負相關（表1）。水稻產量構成因素中，水稻結實率和千粒質量隨除草劑濃度增加呈降低趨勢；水稻穗著粒數受二氯喹啉酸和芐乙的影響不顯著，但高濃度吡嘧磺隆和五氟磺草胺處理受到顯著抑制。二氯喹啉酸300 g/hm2和芐乙375 g/hm2濃度處理水稻產量最高，二氯喹啉酸600 g/hm2和芐乙750 g/hm2濃度處理無顯著降低，二氯喹啉酸 1 800 g/hm2和芐乙2 250 g/hm2濃度處理分別降低17.18%、17.70%。吡嘧磺隆300 g/hm2和五氟磺草胺1 050 mL/hm2濃度處理水稻產量開始受到顯著抑制，最高濃度處理分別降低26.33%、23.13%。高濃度吡嘧磺隆抑制了水稻有效穗形成，導致水稻單位面積穗容量不足，造成產量顯著下降；高濃度五氟磺草胺降低了水稻結實率，造成產量顯著下降。

2.2 重金屬對水稻青立病發病的影響

通過對發病田塊和不發病田塊0～50 cm土層重金屬的成分和含量進行檢測和比較發現，發病田塊土壤總砷、鉛、鎘、鉻和銅含量均顯著高于不發病田塊（圖3）。與不發病田塊相比，發病田塊0～50 cm土層總砷含量增加2.3～5.6 mg/kg，總鉛含量增加3.5～4.7 mg/kg，總鎘含量增加0.017～0.078 mg/kg，總鉻含量增加6.0～13.1 mg/kg，總銅含量增加3.4～4.9 mg/kg。比較發病與不發病植株體內重金屬成分和含量發現，不論秈稻品種黃莉占還是粳稻品種沈農9903，發病植株的總鎘和總砷含量顯著高于不發病植株（表2）。與不發病植株相比，發病植株總鎘含量增加0.004～0.006 mg/kg，總砷含量增加0.03～0.20 mg/kg。據此推斷水稻青立病可能與土壤中砷和鎘含量較高有關。

2.3 石灰、硫磺、穎殼靈施用對水稻青立病的影響

從圖4可以看出，小麥季施用硫磺且水稻季施用石灰（SWLS）對水稻青立病防治效果顯著。與CK1相比，小麥季施用硫磺的田塊（SW）水稻青立病發病率降低4.99%，水稻季施用石灰的田塊（LS）水稻青立病發病率降低10.35%，小麥季施用硫磺且水稻季施用石灰的田塊（SWLS）水稻青立病發病率降低20.74%，其中硫磺石灰并施對水稻青立病的防治具有顯著效果。施用穎殼靈可在一定程度上降低水稻青立病發病率，但施用穎殼靈和CK2無顯著差異。綜上可知，采用小麥季施用硫磺且水稻季施用石灰的方法，可以有效減少水稻青立病發病，對連續發病田塊有一定防治效果。

表1 常用稻田除草劑對水稻產量性狀的影響Table 1 Effects of common herbicides on rice yield traits

圖3 水稻青立病發病與不發病田塊不同土層土壤重金屬含量比較Fig.3 Comparison of heavy metal contents in different soil layers between diseased and non-diseased fields

表2 水稻青立病發病與不發病植株重金屬含量（mg/kg）Table 2 Comparison of heavy metal contents （mg/kg） in rice plants with and without rice straight head

圖4 施用石灰、硫磺和穎殼靈對水稻青立病發病率的影響Fig.4 Effects of application of lime, sulfur and Yingkeling on the incidence of rice straight head

2.4 不同類型品種水稻對水稻青立病的響應

從圖5可以看出，在易發病田塊，種植粳稻品種黃莉占比種植秈稻品種沈農9903更容易發生水稻青立病，種植沈農9903可顯著降低水稻青立病發病率。在發病田塊種植沈農9903，水稻青立病發病率比種植黃莉占降低37%～45%。在許州鎮、石臺鄉、白云鎮和豢龍鄉易發病田塊種植沈農9903，水稻青立病發病率分別為61.7%、54.3%、60.8%和58.3%，種植黃莉占水稻青立病發病率分別為17.9%、18.1%、23.6%和13.1%，與黃莉占相比顯著降低。表明種植沈農9903可以有效降低水稻青立病的發病程度。

圖5 易發病田塊種植黃莉占和沈農9903青立病發病率比較Fig.5 Comparison of incidence of rice straight head between Huanglizhan and Shennong 9903 in susceptible field

3 討論

3.1 水稻青立病發病原因

水稻青立病發病原因復雜，但水稻青立病發病具有一定特點和規律。從耕作歷史來看，旱改水之前的旱作時間越長青立病發病越嚴重［13,16］；從土壤特性來看，土壤pH值、Eh值和CEC值越低，銅和砷等重金屬含量越高，活性越強，青立病越容易發生［5,10,17-18］；從田間管理角度分析，水稻中后期干旱較嚴重、秧苗素質差且大兜密植田塊容易發病［9］。

本研究結果表明，綿陽市青立病發病田塊土壤總砷、總鎘和總銅含量偏高，同時發病植株體內總砷和總鎘含量偏高，這與美國阿肯色州［4-5］和我國江漢平原［19］青立病發病原因調查結果相似，均認為水稻青立病發病與土壤砷含量偏高有關。Chuan等［20］研究結果表明，淹水條件下，土壤中硫酸鹽還原菌產生的二甲基砷（DMAs），被產甲烷古菌脫甲基形成甲烷和無機砷。砷進入土壤后48 h內就會被土壤膠體固定，當土壤Eh值降低時，土壤對砷的吸附能力降低，土壤溶液中總砷含量提高，進而促進水稻對砷元素的吸收。在淹水條件下，土壤Eh值降低，五價砷被還原為三價砷，使土壤中被固定的砷向土壤溶液釋放和遷移，進而被作物根系吸收［21］。植物對砷酸鹽轉運吸收是通過磷酸鹽轉運體系完成的［22］，砷被根系吸收后進入水稻體內，當砷含量達到一定濃度時會使水稻產生砷毒害效應，主要表現為抑制水稻種子萌發和根系活力，嚴重時不能開花結實，穗數減少、結實率降低，且砷濃度越高毒害越大。

3.2 防治水稻青立病的方法與措施

針對水稻青立病不同發病原因，國內外學者提出了不同防治措施［12］。常見措施包括改變耕作制度、適當減少機耕次數；加強栽培管理，注意適當增施鈣、硅和鋅等微肥；科學灌水，前期淺水勤灌；改變種植制度、嚴重發病田塊建議秈稻改粳稻，或者水田改旱地種植蔬菜、玉米和甘薯等［23-24］。

本研究結果表明，在冬小麥和水稻輪作和秸稈全量還田條件下，小麥季節施用硫磺水稻季節施用石灰可以顯著降低水稻青立病發病概率，這與彭孟軍研究結果相似［12］。小麥季節施用硫磺調節了土壤硫、砷比例失調問題，在秸稈全量還田條件下，水稻季節適當施用石灰可以調節土壤pH值和Eh值，進而降低土壤重金屬活性，減少水稻對重金屬的吸收。在連年發病田塊，種植粳稻品種可以顯著降低水稻青立病發病程度，這與劉廣友等［25］研究結果一致。與秈稻品種黃莉占相比，沈農9903作為粳稻品種，其根系吸收能力較弱，重金屬的吸收轉運效率顯著降低［26］，有利于減少青立病發病。

4 結論

芐乙、吡嘧磺隆、二氯喹啉酸和五氟磺草胺4種供試除草劑的施用不會引起青立病發病，但高濃度的除草劑施用會對產量產生抑制效應，建議防治雜草時按照正常濃度施用除草劑。綿陽市水稻青立病發病與土壤重金屬砷、鎘和銅的含量偏高有關，在小麥水稻輪作和秸稈全量還田的條件下，小麥季隨整地適當施用硫磺，水稻季隨整地適當施用石灰對水稻青立病有顯著防治效果。