棉花棉葉蟬消長氣象條件種間差異研究

劉湘元　譚曉蘭　周鴻凱　羅秀仁　何儀　何覺民

摘 要：為有效防治棉葉蟬，研究了溫度和降水對3個棉花栽培種棉葉蟬發(fā)生數(shù)量的影響。結(jié)果表明：制約亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是降水量，降水對亞洲棉棉葉蟬的作用為正向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越多。制約海島棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是溫度和降水量。溫度對海島棉棉葉蟬的作用為正向，即溫度越高，棉葉蟬數(shù)越越多；降水對海島棉棉葉蟬的作用為負向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越少。制約陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是降水量。降水對陸地棉棉葉蟬的作用為負向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越少。

關(guān)鍵詞：棉花栽培種；棉葉蟬；溫度；降水

中圖分類號：S562 文獻標識碼：A DOI編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.05.020

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)后，華南棉區(qū)的主要障礙——棉鈴蟲危害問題已不復(fù)存在。由于華南棉花生長季節(jié)氣溫高、濕度大，棉鈴蟲以外的害蟲種類多，棉葉蟬就是其中最突出的。由于棉葉蟬蟲口基數(shù)大，繁殖速度快，已取代棉鈴蟲成為華南棉花最主要的害蟲。

棉葉蟬（Empoasca biguttula），屬于半翅目（He-miptera）葉蟬科（Cicadellidae），是南方棉區(qū)分布廣、為害大、寄主多的一種棉花重要害蟲。在浙江省的金華、衢州新棉區(qū)，20世紀80年代初期以來為害嚴重，發(fā)生量大且為害期長[1]。莫俊杰等[2]的研究認為，在陸地棉中，抗蟲栽培種較少，廣東湛江市的霞山野生棉對棉葉蟬的抗性評級為抗，廣東湛江廉江野生棉對棉葉蟬的抗性評級為中抗，而河北陸地棉品系科雜005對棉葉蟬的抗性評級為感。何覺民等[3]在湛江自然條件下，采用調(diào)查各栽培種植株上棉葉蟬數(shù)的方法，研究了1個野生木棉、1個海島棉與16個陸地棉栽培種對棉葉蟬的抗性。劉湘元等[4]研究了陸地棉棉葉蟬數(shù)量氣象預(yù)報模型。莫俊杰等[5]研究了不同濃度高效氯氰菊酯對棉葉蟬的防治效果及其對鈴質(zhì)量、鈴數(shù)的影響。在此基礎(chǔ)上，對3個栽培棉種即陸地棉、亞洲棉和海島棉棉葉蟬消長氣象條件的差異進行研究，以期為不同種棉花的棉葉蟬防治奠定基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 試驗材料

供試栽培種共12個，分別為亞洲棉：硇洲亞洲棉；海島棉：長絨棉203；陸地棉：魯棉研16、魯棉研22、抗蟲棉9949、新豐抗12、魯棉研18、抗蟲棉95-1、棗陽99-9、魯棉研17、石家莊G004、石家莊428。硇洲亞洲棉在湛江硇洲島收集，海島棉和陸地棉從省外引進。

1.2 試驗地情況

試驗地點在湛江市湖光巖東（21°11N）廣東海洋大學(xué)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)研究所試驗田進行，土質(zhì)為沙壤。2008年7月2日播種，每栽培種各種12行，行長2 m。每行種5穴，行距0.5 m，每穴播3～5粒種子。出苗后定苗，每穴約3株。施肥與除草等田間管理按豐產(chǎn)田水平進行。不噴灑任何農(nóng)藥，從8月初開始用人工方法捕殺棉葉蟬以外的害蟲，每3～4 d捕殺1次，直到棉葉蟬數(shù)調(diào)查結(jié)束。

1.3 調(diào)查時間和方式

棉葉蟬數(shù)調(diào)查從9月9日開始，至12月19日截止。每7 d調(diào)查1次，期間如有臺風(fēng)和暴雨則取消當日調(diào)查，共6次觀察。觀察時間為每天16：00—17：30。

采用點式隨機抽樣方式調(diào)查棉葉蟬蟲口密度，各品種每次隨機抽取6株，計數(shù)各株上部5片棉葉正反面蟲數(shù)。

1.4 資料來源與數(shù)據(jù)處理

溫度和降水資料來源于試驗地附近的湛江市氣象局湖光觀測站?；貧w分析按唐啟義、馮明光[6]方法，用DPS統(tǒng)計分析軟件完成。

2 結(jié)果與分析

2.1 各棉花栽培種棉葉蟬發(fā)生量與溫度、降水關(guān)系

各栽培種平均單株蟲口數(shù)及其對應(yīng)的溫度和降水見表1。對表1各栽培種溫度、降水和平均單株蟲口數(shù)資料進行二次多項式逐步回歸分析、偏相關(guān)分析和通經(jīng)分析，結(jié)果分別見表2、3、4、5。由表2、3、4、5可以看出，種間棉葉蟬發(fā)生輕重對溫度、降水的反應(yīng)有很大差異。

2.1.1 亞洲棉棉葉蟬發(fā)生量與溫度、降水的關(guān)系 由表2可以看出，對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)影響最大的是降水，X2系數(shù)為0.428，即降水可以增加亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)；溫度對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)無影響。溫度與降水間互作對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)有較小的負影響；降水的平方對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)有較小的邊際遞減效應(yīng)；溫度的平方對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)有較輕微的邊際遞增效應(yīng)。

由表3中單株蟲口數(shù)與溫度、降水的偏相關(guān)系數(shù)可以看出：在一次項中，降水量與亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)高達0.992；而溫度與亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)為0。在二次項中，溫度與降水互作、降水平方對亞洲棉棉葉蟬數(shù)有很大負影響；溫度平方對亞洲棉棉葉蟬數(shù)有很大正影響。

由表4中氣象條件與單株蟲口數(shù)的直接通徑系數(shù)可以看出，在一次項中，降水量對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的影響最大，直接通經(jīng)系數(shù)高達5.908；而溫度對棉葉蟬數(shù)量的作用為0。在二次項中，降水平方對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的影響最大，直接通經(jīng)系數(shù)高達-3.843；其次是溫度與降水的互作，直接通經(jīng)系數(shù)為-2.183；溫度的平方對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的直接通經(jīng)系數(shù)為1.786。

由表5可知，溫度與降水的互作通過降水對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的間接通經(jīng)系數(shù)高達5.733；降水的平方通過降水對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的間接通經(jīng)系數(shù)高達5.702；溫度的平方通過降水對亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的間接通經(jīng)系數(shù)為-1.735?？梢钥闯觯雾棇喼廾迒沃昝奕~蟬數(shù)的影響是通過降水量實現(xiàn)的。

由此可知，制約亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是降水量。降水對亞洲棉棉葉蟬的作用為正向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越多。當觀察日前3 d降水量為0時，單株棉葉蟬數(shù)達到最小值；當觀察日前3 d降水達到22 mm時，單株棉葉蟬數(shù)達到最大值（表6）。

2.1.2 海島棉棉葉蟬發(fā)生量與溫度、降水的關(guān)系 由表2可以看出，溫度和降水可以完全決定海島棉單株棉葉蟬數(shù)。當溫度和降水的作用均為0時，將不發(fā)生棉葉蟬。在一次項中，對海島棉單株棉葉蟬數(shù)影響最大的是溫度，X1系數(shù)為1.306，即溫度提高，海島棉單株棉葉蟬數(shù)增加；降水對海島棉單株棉葉蟬數(shù)為負影響，X2系數(shù)為-0.538，即降水增加，海島棉單株棉葉蟬數(shù)減少。在二次項中，溫度的平方對海島棉單株棉葉蟬數(shù)有較小的邊際遞減效應(yīng)；降水的平方對海島棉單株棉葉蟬數(shù)有輕微的邊際遞減效應(yīng)；溫度與降水間互作對海島棉單株棉葉蟬數(shù)的影響為0。

由表3中單株蟲口數(shù)與溫度、降水的偏相關(guān)系數(shù)可以看出，在一次項中，降水量與海島棉單株棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)高達-0.870；而溫度與海島棉單株棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)為0.685。在二次項中，降水平方對海島棉棉葉蟬數(shù)有很大負影響；溫度平方對海島棉棉葉蟬數(shù)較大正影響；溫度與降水互作對海島棉棉葉蟬數(shù)的影響為0。

由表4中氣象條件與單株蟲口數(shù)的直接通徑系數(shù)可以看出，在一次項中，溫度對海島棉單株棉葉蟬數(shù)的影響最大，直接通經(jīng)系數(shù)高達1.572；降水度對棉葉蟬數(shù)量的作用為-1.548。在二次項中，溫度平方對海島棉單株棉葉蟬數(shù)的影響最大，直接通經(jīng)系數(shù)高達-1.134；其次是降水的平方，其對海島棉單株棉葉蟬數(shù)的直接通經(jīng)系數(shù)為0.836；溫度與降水的互作對海島棉單株棉葉蟬數(shù)的直接通經(jīng)系數(shù)為0。

由以上分析可以看出，制約海島棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是溫度和降水量。溫度對海島棉棉葉蟬的作用為正向，即溫度越高，棉葉蟬數(shù)越多。當觀察日前3 d平均溫度為11 ℃時，單株棉葉蟬數(shù)達到最小值；當觀察日前3 d平均溫度達到28 ℃時，單株棉葉蟬數(shù)達到最大值（表6）。降水對海島棉棉葉蟬的作用為負向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越少。當觀察日前3 d最大降雨日降水量為45 mm時，單株棉葉蟬數(shù)達到最小值；當觀察日前3 d降水為0時，單株棉葉蟬數(shù)達到最大值（表6）。

2.1.3 陸地棉棉葉蟬發(fā)生量與溫度、降水的關(guān)系 由表2可以看出，在一次項中，對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)影響最大的是溫度。X1系數(shù)為-2.531，即溫度提高，陸地棉單株棉葉蟬數(shù)反而減少；降水對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的作用為負向，X2系數(shù)為-1.069，即降水增加，陸地棉單株棉葉蟬數(shù)減少。在二次項中，溫度與降水間互作對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)有較小的正影響，其系數(shù)為0.045；溫度的平方對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)為較小的邊際遞減效應(yīng)；降水的平方對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)有輕微的邊際遞減效應(yīng)。

由表3中單株蟲口數(shù)與溫度、降水的偏相關(guān)系數(shù)可以看出，在一次項中，降水量與陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)高達-0.998；而溫度與陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)為0。在二次項中，溫度降水互作與陸地棉棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)高達0.999；溫度平方與陸地棉棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)高達-0.997；降水平方與陸地棉棉葉蟬數(shù)的偏相關(guān)系數(shù)高達-0.996。

由表4中氣象條件與單株蟲口數(shù)的直接通徑系數(shù)可以看出：在一次項中，降水對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的影響最大，直接通經(jīng)系數(shù)高達-7.226；而溫度對棉葉蟬數(shù)量的作用為0。在二次項中，溫度與降水的互作對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的直接通經(jīng)系數(shù)高達7.531；溫度平方對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的直接通經(jīng)系數(shù)為-1.206；降水的平方對陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的直接通經(jīng)系數(shù)為-1.106。

由以上分析可以看出，與亞洲棉一樣，制約陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子也是降水量。所不同的是，降水對亞洲棉棉葉蟬的作用為正向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越多；而降水對陸地棉棉葉蟬的作用為負向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越少。當觀察日前3 d降水量為47 mm時，單株棉葉蟬數(shù)達到最小值；當觀察日前3 d降水達到37 mm時，單株棉葉蟬數(shù)達到最大值（表6）。

2.2 棉花不同種間棉葉蟬發(fā)生量的預(yù)報

由表2各栽培種單株蟲口數(shù)的氣象模型算得的擬合值、觀測值和擬合誤差見表7。由表7可以看出，各模型均可由溫度和降水較準確地預(yù)測單株棉葉蟬數(shù)。

硇洲亞洲棉的回歸方程為：

Y=-4.654+0.428X2-0.006X1X2+0.008X1X1-0.005X2X2………………………（1）

長絨棉203的回歸方程為：

Y=-3.005+1.306X1-0.538X2-0.023X1X1+0.006X2X2…………………… （2）

陸地棉各栽培種平均數(shù)的回歸方程為：

Y=12.863-1.069X2+0.045X1X2-0.011X1X1-0.003X2X2 …………………… （3）

3 結(jié)論與討論

制約亞洲棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是降水量，降水對亞洲棉棉葉蟬的作用為正向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越多。

制約海島棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是溫度和降水量。溫度對海島棉棉葉蟬的作用為正向，即溫度越高，棉葉蟬數(shù)越多；降水對海島棉棉葉蟬的作用為負向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越少。

制約陸地棉單株棉葉蟬數(shù)的氣象因子是降水量，降水對陸地棉棉葉蟬的作用為負向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)越少。

一般說來，棉葉蟬數(shù)發(fā)生輕重決定于溫度和降水。用溫度與降雨量，可以較準確地預(yù)測棉葉蟬發(fā)生的輕重，從而決定是否采取防治措施。式（1）可作為亞洲棉棉葉蟬發(fā)生輕重的預(yù)報模型，式（2）可作為海島棉棉葉蟬發(fā)生輕重的預(yù)報模型，式（3）可作為陸地棉葉蟬發(fā)生輕重的預(yù)報模型。由于華南寄主植物多，棉葉蟬蟲源較豐富，因此，一般情況下棉葉蟬預(yù)報模型可不考慮蟲源。

一般認為，溫度對棉葉蟬發(fā)生數(shù)量有正的影響，即溫度越高，棉葉蟬數(shù)越多。但本研究的結(jié)果顯示，3個棉花栽培種中，僅海島棉棉葉蟬發(fā)生數(shù)隨溫度升高而增加，而亞洲棉與陸地棉棉葉蟬發(fā)生數(shù)量與溫度無關(guān)。這可能是在本試驗溫度范圍（11.2～28.7 ℃）內(nèi)，棉葉蟬在亞洲棉與陸地棉植株上的取食條件差異不大。

一般認為，降水對棉葉蟬發(fā)生數(shù)量有負的影響，即降水越少，棉葉蟬數(shù)越多。但本研究的結(jié)果顯示，降水對亞洲棉棉葉蟬數(shù)的影響為正向，即降水越多，棉葉蟬數(shù)反而越多。這可能與亞洲棉有較強的抗棉葉蟬性有關(guān)，降水導(dǎo)致新葉發(fā)生數(shù)量增加，而較多的新葉降低了亞洲棉對棉葉蟬的抗性。

參考文獻：

[1] 方振珍，陳娜珍，夏春花，等. 棉葉蟬的發(fā)生與防治[J].中國棉花，1991（6）：40.

[2] 莫俊杰，何覺民，李學(xué)謙，等.湛江2個野生棉的抗棉葉蟬性測定[J].中國棉花，2008（12）：11-12.

[3] 何覺民，羅秀仁，何儀，等.18個棉花栽培種抗棉葉蟬性研究[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2009，37（32）：15892-15894，15901.

[4] 劉湘元，梁燦文，何覺民，等.陸地棉棉葉蟬數(shù)量氣象預(yù)報模型研究[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012（6）：84-86.

[5] 莫俊杰，何覺民，莫福章，等. 華南棉花優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)高效栽培研究Ⅱ.不同濃度高效氯氰菊酯對棉葉蟬的防治效果[J]. 廣東農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（7）：61-63.

[6] 唐啟義，馮明光. DPS數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)——實驗設(shè)計、統(tǒng)計分析及模型優(yōu)化[M].北京：科學(xué)出版社，2006.