冬小麦杀菌剂使用时空变异特征对区域差异化减施目标的启示

【字体: 时间:2025年05月19日 来源:Crop Protection 2.5

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  为应对可持续农业需求及农药可持续使用法规(SUR)争议,研究人员分析德国北部 40 个农场 2010-2018 年冬小麦数据,探究杀菌剂使用强度(TF、TFI)及时空影响因素。发现时空变异显著,区域基线差异大,建议定制化减施目标,为 EU 及全球提供参考。

  
在全球农业向可持续转型的浪潮中,农作物病害防治与化学农药过度使用的矛盾日益凸显。作为欧洲最主要的粮食作物之一,冬小麦(Triticum aestivum L.)的产量长期受到气候变化(如温度波动、干旱胁迫)和真菌病害(如小麦壳针孢菌 Zymoseptoria tritici、禾白粉菌 Blumeria graminis f. sp. tritici 等)的双重威胁。尽管化学杀菌剂是保障产量的关键手段,但欧盟《农药可持续使用法规》(SUR)提出的 “2030 年减半农药使用” 目标遭遇争议,一刀切政策难以应对不同区域的实际需求,如何在保障粮食安全的同时实现精准减施成为亟待破解的科学难题。

德国罗斯托克大学(University of Rostock)的研究团队聚焦这一挑战,基于德国北部 4 个高产区(石勒苏益格 - 荷尔斯泰因州的奥斯特霍尔斯坦和吕贝克、梅克伦堡 - 前波莫瑞州的前波莫瑞 - 吕根等)40 个农场 2010-2018 年的田间数据,开展了冬小麦杀菌剂使用模式的时空变异研究。该研究成果发表在《Crop Protection》,为理解农药使用规律、制定区域化减施策略提供了重要科学依据。

研究采用线性混合效应模型,结合处理频率(Treatment Frequency, TF)和处理频率指数(Treatment Frequency Index, TFI)等指标,系统分析了区域、年份、土壤条件、前茬作物及小麦生长阶段(以 BBCH 物候期划分)对杀菌剂使用强度和产量的影响,并对比了德国不同区域与全国基线数据的差异。

研究结果


杀菌剂使用的时空变异特征


研究发现,杀菌剂使用存在显著的时空差异。时间维度上,气候因素(尤其是降水)是主要驱动因子,例如 2014 年和 2016 年较高的 TFI 与当年病害高发密切相关。空间维度呈现南北、东西梯度差异:北部两区域的 TFI 显著高于南部,西部区域高于东部,反映出不同气候带和耕作习惯对药剂依赖度的影响。在小麦物候期(BBCH)中,31(茎伸长初期)和 61(扬花期)阶段的杀菌剂产品多样性最高,北部地区不仅使用频率更高,且涉及的作用机制组(FRAC 组,如 C2、C3、G1 等 11 个组别)更为复杂。

区域基线与减施目标的矛盾


通过对比农场数据与德国联邦植物保护局(JKI)的全国参考基线,研究发现部分区域的 TFI 现有水平已低于 “减半目标” 基线,而另一些区域则远超基准。这表明统一的全国性减施目标可能忽略区域差异,例如高病害压力的北部地区若强制实施相同降幅,可能威胁产量安全,而低压力区域则具备更大减施空间。

可持续管理的多元启示


研究强调,实现减施目标需整合科学创新(如抗病品种培育、决策支持系统 DSS)、生产实践(优化施药时期、轮换 FRAC 组以延缓抗性)和政策设计(差异化补贴、区域化配额)。例如,推广基于物候期和病害预测的精准施药,可减少无效用药;通过 FRAC 组多样性分析,指导农户合理轮换作用机制,降低抗药性风险。

研究结论与意义


该研究揭示了冬小麦杀菌剂使用的复杂时空格局,证实区域气候特征、耕作传统与病害压力是决定减施潜力的关键因素。统一的政策目标需让位于 “因地制宜” 的弹性策略 —— 在高风险区域侧重 “精准防控”,在低风险区域推行 “预防性减施”,同时通过跨区域数据共享优化资源配置。研究结果不仅为德国农业政策调整提供了实证依据,也为欧盟其他成员国及全球冬小麦产区(如中国、美国)制定可持续植保方案提供了方法论参考,助力破解 “减药不减产” 的农业可持续发展难题。研究同时呼吁加强长期田间数据监测网络建设,为动态调整减施目标和评估政策效果提供持续支撑。

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