前茬作物残体通过策略性耕作与杀菌剂施用管理对小麦农艺性状及霉菌毒素污染的影响

《European Journal of Agronomy》：Effects of previous crop residues management through strategic tillage and fungicide application on the agronomic traits and the mycotoxin contamination of wheat

　　

研究人员通过12年（2011–2023）在意大利波河平原玉米–小麦轮作系统中的田间试验，评估了策略性减耕（仅小麦播前采用最小耕作或免耕，玉米季仍常规犁耕）与前花期三唑类杀菌剂（丙硫菌唑+戊唑醇）施用对小麦穗枯病（Fusarium head blight, FHB）、叶部病害、农艺性状及 regulated 与 emerging 霉菌毒素积累的联合效应。结果表明：相对于连续犁耕，最小耕作在中低 FHB 风险年景下仅提升籽粒产量约 6%，但在高 FHB 风险下无显著增产；犁耕将脱氧雪腐镰刀菌烯醇（deoxynivalenol, DON）污染降低 75%、玉米赤霉烯酮（zearalenone, ZEN）降低 60%。最小耕作降低了由 Zymoseptoria tritici 引起的 Septoria 叶斑病（Septoria leaf blotch, SLB）严重度，却增加了 enniatin 与 alternariol 等新兴霉菌毒素积累；免耕与最小耕作间禾谷镰刀菌相关毒素无显著差异。犁耕与花期杀菌剂对 regulated 与 emerging 霉菌毒素的控制效果相当。研究指出，在集约化谷物系统中推广策略性减耕须权衡残体管理带来的 FHB 接种体增益与产量/食品安全约束，杀菌剂可作为气候高风险年的等效替代风险缓释手段。

研究背景与立项依据

在温带集约化玉米–小麦轮作系统中，减耕（免耕 direct sowing、最小耕作 minimum tillage）因增碳保水、降耗减排被广泛提倡，但前茬玉米残体留表会富集禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum sensu stricto)接种体，推高开花期温湿条件下的穗枯病(FHB)与脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)风险。已有研究多聚焦免耕与最小耕作差异，或单看 DON，对“策略性减耕”（轮作中仅小麦季减耕、玉米季仍犁耕）如何联动残体管理、花期三唑杀菌剂及气象风险分级，并同时覆盖 regulated 与 emerging 霉菌毒素（如 enniatin、alternariol、麦角碱 ergot alkaloids EA_TOT）仍知之甚少。研究人员据此在意大利西北部 Carmagnola 波河平原开展 12 年自然侵染定位试验，旨在明确策略性耕作与杀菌剂对农艺与食品安全约束的权衡。

主要技术方法（≤250字）

研究人员设裂区设计：主区为播前耕作（犁耕 25 cm vs 最小耕作圆盘耙 10 cm），亚区为花期(GS 61)三唑混剂（丙硫菌唑+戊唑醇各 125 g a.i. ha^?1）vs 不施；2012–2015 加设免耕直接播种亚组。前茬均为玉米，残体切碎覆表后播前耕作。基于 Rossi 等(2003) FHB 风险模型将 12 年分为中低风险（7 年）与高风险（5 年）。病害按 GS 83 目测发病率/严重度；冠层绿度用 GreenSeeker 算 AUCGC；产量/千粒重(TKW)/容重(TW)/蛋白(GPC)按标准考种。霉菌毒素用 LC–MS/MS 多残留法（Scarpino 等 2019 测 DON 族、ZEN、MON、ENN_TOT；2012–15 加 Malachová 等 2014 法扩至 295+ 代谢物含 AOH、AME、EA_TOT）。线性混合模型固定耕作×杀菌剂、随机年际。

研究结果

3.1 作物农艺性状

3.1.1 真菌病害症状：中低风险与高风险年景下，最小耕作较犁耕显著降低 SLB 发病率与严重度（叶病减轻），但 FHB 发病率/严重度升高；犁耕降 FHB 严重度 63%（中低）与 81%（高）。花期杀菌剂降 SLB 严重度 61%/78%、降 FHB 严重度 59%/73%。免耕与最小耕作在 2012–15 中 FHB 相关指标无显著差异。

3.1.2 冠层发育、产量与产量构成：犁耕仅在中低风险年提高穗密度 10% 与产量 6%；高风险年无增产。耕作整体延长成熟绿期(AUCGC +8%~11%)。杀菌剂增产 14%（中低）与 35%（高），并提 TKW 7–11%、TW 2.2–3.5 kg hL^?1，但降 GPC 约 4%。免耕较最小耕作再减产 11%，最小耕作较犁耕减 18%（2012–15）。

3.2 霉菌毒素污染：犁耕较最小耕作在中低风险年把 DON 从 1727 降至 439 μg kg^?1（?75%）、DON_TOT 从 2123 降至 562、ZEN 从 55 降至 22（?60%）；高风险年 DON 12646→4857、ZEN 260→112。杀菌剂降幅与犁耕相当。NIV 仅 2015 检出。2012–15 扩展谱显示免耕与最小耕作 Fusarium 系毒素无差异，但最小耕作下 ENN_TOT、AOH 等 emerging 代谢物高于犁耕。

讨论与结论翻译浓缩

讨论指出，策略性减耕在小麦季留残体虽降本增效，却以 FHB/DON 食品安全裕度为代价；叶病减轻源于残体不深埋抑制 Zymoseptoria tritici 初期侵染，但禾谷镰刀菌接种体留存表土抵消该益。花期三唑剂与犁耕在控 DON/ZEN 上等效，说明高风险年可用杀菌剂补偿减耕缺陷。Emerging 毒素（enniatin、alternariol、EA_TOT）对耕作响应不同于 DON，最小耕作下升高，提示未来监管若收紧需重评减耕方案。

结论：在集约化玉米–小麦系统中，连续犁耕最利于控 FHB 与 regulated 毒素且中低风险年微增产量；策略性最小耕作可降 SLB 但与新兴霉菌毒素上升相关；免耕不优于最小耕作；犁耕与花期三唑杀菌剂对 regulated 与 emerging 霉菌毒素控制效果相似，实践上可互为替代以适配气象与成本约束。

（原文载于《European Journal of Agronomy》）