沂蒙山区环境友好型冬小麦-夏玉米害虫防控与肥料配施技术效益研究

作     者：郭立月 

作者单位：中国科学院大学 

学位级别：博士

导师姓名：蒋高明

授予年度：2015年

学科分类：090101[农学-作物栽培学与耕作学] 09[农学] 0904[农学-植物保护] 0901[农学-作物学] 

主      题：害虫防控 诱虫灯 防虫技术 肥料配施 冬小麦 夏玉米 轮作模式 

摘      要：过量施用农药化肥，不仅不能显著提高粮食产量，而且逐渐暴露出农田环境污染、病虫草害抗性增加和农田生物多样性丧失等问题。农业可持续发展逐步受到世界各国重视，环境友好型农田栽培管理技术的研究成为热点。本研究着眼于冬小麦-夏玉米农田生态系统，选择沂蒙山区丘陵薄地相对开放的常规大田和相对封闭的有机农场两个试验地点，运用生态学的原理，从农田生态系统物质循环的整体结构出发，采用物理和生物的方法，为害虫设置了四道生态防线，研究了该方法对害虫的控制效果、对作物产量、经济效益和生态效益的影响，为环境友好型防虫技术提供理论依据。另外，本研究利用长期田间定位试验，以冬小麦-夏玉米轮作模式为研究对象，探讨了在等氮磷钾施入条件下，减少化肥增加有机肥对土壤理化性状、土壤蚯蚓及作物产量的影响，为农田合理施肥，恢复农田土壤地力，增强害虫防治的第四道防线，提高作物抗虫能力和农业可持续发展提供理论依据。主要研究内容和结果如下:\n 1.诱虫灯对害虫的防治效果\n 根据诱虫灯捕获害虫的情况，发现诱虫灯捕获了冬小麦-夏玉米农田生态系统中的4目16科21种害虫，大部分为危害冬小麦和夏玉米的主要害虫。利用标记金龟甲类害虫，释放诱捕的方法，发现总捕获数占总释放数的20％，根据不同距离捕获数占总捕获数的比例，确定了诱虫灯在小麦季防虫的范围为0.667-0.800 ha(10-12 mu)。明确了主要害虫成虫的爆发高峰期，例如金龟甲类害虫成虫为5月下旬至7月上旬;蛾类害虫成虫发生在8月份至9月下旬;东方蝼蛄发生在9月下旬至10月上旬。\n 2.常规模式下，诱虫灯对冬小麦-夏玉米农田生态系统害虫和产量的影响\n 在200亩大田冬小麦-夏玉米常规种植模式下，2013-2014两年利用诱虫灯防虫结果显示，虽然不施农药农田害虫数量较施农药农田害虫多，但是并没有对产量造成显著的减少，而且在施用农药后，在农田中没有发现害虫天敌，在不施农药的农田发现大量的害虫天敌。在利用诱虫灯防虫的前提下，减少农药用量25-65％，能够很好的控制害虫，并且产量与常规农药的处理(CK)差异不显著。\n 3.有机模式下，四道生态防线对冬小麦-夏玉米害虫及作物产量的影响\n 在冬小麦-夏玉米有机种植长期定位监测点，连续六年使用诱虫灯防虫，并在四周种植保护植物，保护天敌，增施有机肥。结果显示，害虫年捕获总量、蛾类和金龟甲类害虫被捕获量均明显降低，分别降低为初始年被捕获量的4.7％、54.3％和1.5％，其中前三年害虫被捕获量变化较大，2011年害虫年捕获总量和金龟甲类害虫被捕获量较2009年捕获量减少了85.9％和96.0％，三年后害虫被捕获量变化不大。虽然六年以后院内的害虫量仍然多于普通大田中的害虫量，但并没有对作物的产量造成影响。究其原因，一方面是环境气候的不同，另一方面是该环境友好型的防虫技术为害虫设置了四道生态防线:一是诱虫灯诱捕交配或未交配的雌虫，从源头减少害虫种群爆发的几率;二是诱集植物的保护;三是天敌的捕食;四是给植物一个健康的土壤环境，提高植物本身的抵抗力。\n 4.环境友好型防虫技术的生态和经济效益\n 本研究表明利用四道生态防线防虫，减少25％-35％农药可获得更高的产量。减少农药的使用次数和农药用量，可减缓害虫抗药性的产生，进一步减少农药的使用，使之进入良性循环中;可减轻农民的劳动强度，减少农民接触有毒有害农药的几率，保护生产者的身体健康和生命安全;减少作物农药残留，保证作物的品质和安全，有利于保障消费者的身体健康和生命安全，符合高产、优质、高效、生态、安全的现代农业的发展需要。将四道生态防线应用到有机农业中，作物产量并不比常规农业中作物产量低，再加上有机产品的价位要高于普通产品的价位2-5倍，其最终效益将会更高。\n 5.有机无机肥配施对冬小麦-夏玉米土壤和作物产量的影响\n 为弥补害虫采食叶片造成的损失，增加土壤营养是有效的措施。沂蒙山区的冬小麦-夏玉米农田生态系统中，在等氮磷钾施入水平下，土壤有机质含量，土壤含水量、土壤全氮含量以及土壤蚯蚓密度与有机肥量的投入成显著正相关(P≤0.01），土壤容重与有机肥量的投入成显著负相关（P≤0.01）。过量的化肥对土壤蚯蚓产生危害，但添加有机肥可以减少这种危害。五种不同比例的有机无机肥配施均显著提高了作物产量，但是处理之间平均产量差异不显著，产量可达11500-14500 kg ha-1，其中施入25％有机肥+75％化肥处理产量最高。\n 综上所述，为害虫设置四道生态防线可减少农田化学农药的使用量，并且保证作物产量不降低甚至增加。在有机模式下，连续三年使用四道生态防线防控害虫，害虫将不会对作物产量造成危害。该措施有利于保护农田害虫天敌，维护生物链，恢复生态平衡，创建农田无虫害环境。有