施肥与害虫杂草防控措施对小麦—玉米两熟农田生态和经济效益的影响

摘要

近年来，农民为保证粮食产量的提高、追求经济效益最大化，在农业生产中使用的化肥和农药与日俱增，对农业发展带来深远影响。不少人士开始探索和发展生态农业，农业的可持续发展已逐步受到世界各国重视。我国由于自然地理条件不同、农业地域不同、地域经济发达程度不同，需要因地制宜发展多样化生态农业模式。华北地区长年以来形成了冬小麦-夏玉米一年两熟为主体的种植模式，本试验从施肥方式和病虫草害管理方法的角度出发，将有机种植与病虫草害生态防治办法相结合，设置了多种生态型种植管理模式，通过对蚜虫发生量的调查、诱虫灯捕虫状况和杂草多样性的分析来反应华北地区各模式的生态效益，并通过冬小麦、夏玉米的生长状况、产量状况和产投比例分析了各模式的经济效益。研究结果如下:
　　1.不同控虫措施对害虫的防控效果及环境影响
　　沼液的喷施对蚜虫的控制效果达到60-80％，CK处理中杀虫剂控虫效果达90％以上，但两年内喷沼液处理与喷施杀虫剂处理间产量差异不大，且沼液与杀虫剂相比，减弱了对害虫的天敌瓢虫的危害，因此沼液除虫是防治蚜虫有效的生态方法。诱虫灯对蛾类的诱杀量最高达300只/d，每天捕虫量达10-20g，因此诱虫灯能对害虫的发生状况进行实时监测，避免杀虫剂的盲目滥用;但诱虫灯捕虫范围有限，在害虫发生量较大的地区或年份，可以结合其他生态措施共同控制害虫。
　　2.不同控草措施对杂草的防控效果及环境影响
　　冬小麦田间杂草发生总量在30棵/m2左右，其对小麦的生长发育影响较小，且O-Nw和O-NwNi在冬小麦生长发育方面差异不显著(P＞0.05)，因此，当地冬小麦可采取隔年除草的管理方式。
　　夏玉米田间杂草使玉米产量损失严重，除草剂能使杂草密度减小至15-20棵/m2，但显著提高了杂草的优势集中度，降低了杂草均匀度、丰富度、多样性指数;人工除草可将杂草控制在80棵/m2左右，相对于除草剂，人工除草提高了杂草的多样性指数。此外，有机肥相对于化肥能增加田间杂草的丰富度和均匀度，增加杂草的多样性指数。
　　3.不同生态种管措施对冬小麦夏玉米生长发育及产量的影响
　　C-NwNi处理的小麦玉米产量在2012年表现出明显的优势，但在2013年低于CK，O-NwNi处理的产量均低于C-NwNi和CK，说明有机肥短期内在提高作物产量方面有其局限性，需要长期的验证。2013年玉米季后期干旱缺水也是影响有机肥发挥肥效的重要因素。
　　害虫和杂草分别对小麦造成22-24％和3.6-7.7％的减产率，对玉米造成27-35％和18-32％的减产率。当地小麦季可将沼液除虫和不除草相结合，减少成本;玉米季则需要诱虫灯和人工除草相结合，减少产量损失。
　　4.不同生态种管措施对冬小麦夏玉米籽粒品质的影响
　　O-wi、O-Nw、O-Ni、O-NwNi4个处理的小麦籽粒中的粗蛋白和可溶性糖含量均显著高于C-NwNi和CK处理(P＜0.05)，粗脂肪含量略低于C-NwNi和CK，差异不显著(P＞0.05)。玉米籽粒中的粗蛋白含量和可溶性糖含量O-wi、O-Nw、O-Ni、O-NwNi4个处理也显著高于C-NwNi和CK处理（P＜0.05），粗脂肪含量显著低于C-NwNi和CK处理(P＜0.05)。此外，小麦和玉米籽粒的粗脂肪含量均以C-NwNi最高，因此相比于单施有机肥和单施化肥，配施肥能有效提高籽粒中粗脂肪的含量。
　　5.不同生态种管模式下的经济效益分析
　　2012年小麦玉米总产量以C-NwNi最高，CK次之;2013年以CK最高，C-NwNi次之，均高于O-NwNi处理;但两年产投比和净收益均以O-NwNi最高，分别为4.88和79114.54元ha-1，C-NwNi和CK反而最低。因此，有机种植尽管在产量上短期内低于常规种植，但经过连续多年的有机种植，达到有机农产品标准后，其经济效益的潜力远远高于传统农业种植模式。
　　在本试验的6个种植模式中，单施有机肥并结合生态虫草防控措施的处理O-NwNi产量低于使用化肥的处理，但能收到最高的经济效益，且有效地保护了害虫天敌和杂草的多样性，有利于维持农田生态系统平衡和生态农业的可持续发展。