灌溉方式對優(yōu)質(zhì)晚稻褐飛虱及其主要天敵種群動(dòng)態(tài)的影響*

李 超劉 洋陳愷林方寶華湯文光周學(xué)其張玉燭**陳 松

(1.湖南省水稻研究所 長沙 410125;2.湖南省土壤肥料研究所 長沙 410125;3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 長沙 410128; 4.益陽市赫山區(qū)農(nóng)業(yè)局 益陽 413002;5.中國水稻研究所 杭州 310006)

灌溉方式對優(yōu)質(zhì)晚稻褐飛虱及其主要天敵種群動(dòng)態(tài)的影響*

李 超1,3劉 洋1陳愷林1方寶華1湯文光2周學(xué)其4張玉燭1**陳 松5

(1.湖南省水稻研究所 長沙 410125;2.湖南省土壤肥料研究所 長沙 410125;3.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 長沙 410128; 4.益陽市赫山區(qū)農(nóng)業(yè)局 益陽 413002;5.中國水稻研究所 杭州 310006)

優(yōu)質(zhì)晚稻米以其良好的口感而備受消費(fèi)者歡迎,灌溉方式作為優(yōu)質(zhì)晚稻的重要栽培措施之一,研究其對褐飛虱及其主要天敵種群動(dòng)態(tài)的影響,找出一種能夠有效降低褐飛虱發(fā)生的灌溉方式,從而減少化學(xué)農(nóng)藥用量,提高優(yōu)質(zhì)晚稻稻米品質(zhì),對實(shí)現(xiàn)提質(zhì)增效意義重大。本研究設(shè)置長期灌溉、間歇灌溉、濕潤灌溉及非充分灌溉4種灌溉方式,研究不同灌溉方式在兩種害蟲防治方式(生物防治和化學(xué)防治)及防蟲網(wǎng)全隔離和半隔離方式下對優(yōu)質(zhì)晚稻褐飛虱及其主要天敵(擬環(huán)紋豹蛛和黑肩綠盲蝽)種群動(dòng)態(tài)的影響,以期為優(yōu)質(zhì)晚稻綠色栽培提供理論支撐。結(jié)果表明：生物防治下,黑肩綠盲蝽的始見期遲于褐飛虱,與褐飛虱間主要表現(xiàn)為跟隨效應(yīng),只利用黑肩綠盲蝽不能有效控制褐飛虱的發(fā)生。在晚稻褐飛虱快速增長的主要時(shí)期(孕穗—乳熟期),長期灌溉的褐飛虱種群數(shù)量顯著低于非充分灌溉,非充分灌溉的擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)顯著低于其他灌溉方式;黑肩綠盲蝽、擬環(huán)紋豹蛛的種群變化與褐飛虱種群變化相關(guān)性顯著(P＜0.05),當(dāng)田間褐飛虱種群數(shù)量低于1 891.1 只·百叢-1,蛛虱比(擬環(huán)紋豹蛛∶褐飛虱)大于1∶9.67時(shí),擬環(huán)紋豹蛛能夠完全控制褐飛虱的發(fā)生?；瘜W(xué)防治下,化學(xué)農(nóng)藥對各灌溉方式下的黑肩綠盲蝽均具有嚴(yán)重的致死效應(yīng),而長期灌溉能夠有效降低化學(xué)農(nóng)藥對擬環(huán)紋豹蛛的毒害。綜上所述,長期灌溉有利于保護(hù)稻田主要天敵,對褐飛虱的防控效果最好,生產(chǎn)中結(jié)合節(jié)水理念,可在晚稻全生育期內(nèi)探索采用分段長期灌溉,從而達(dá)到既節(jié)約水資源又有效減少化學(xué)農(nóng)藥用量的效果。

灌溉方式 害蟲防治方式 優(yōu)質(zhì)晚稻 褐飛虱 天敵 種群動(dòng)態(tài)

化學(xué)農(nóng)藥的誕生,使水稻(Oryza sativa L.)病蟲害化學(xué)防治呈暴發(fā)式發(fā)展,而化學(xué)農(nóng)藥的長期大量使用導(dǎo)致害蟲的耐藥性顯著增強(qiáng),害蟲大發(fā)生越發(fā)頻繁[1-2]。同時(shí),農(nóng)藥用量呈逐年遞增趨勢,稻米品質(zhì)不斷下降,而隨著消費(fèi)觀念的不斷進(jìn)步,消費(fèi)者對稻米品質(zhì)的要求越來越高。在此背景下,優(yōu)質(zhì)晚稻稻米越來越受到消費(fèi)者的青睞[3-4],特別是綠色及有機(jī)晚稻米。水稻害蟲是限制優(yōu)質(zhì)晚稻高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)的重要因子,水稻三大害蟲中的稻縱卷葉螟[Cnaphalocrocis medinalis(Guenee)]及二化螟[Chilo suppressalis(Walker)]可通過赤眼蜂(Trichogrammatid sp.)得以防控[5-6],而褐飛虱[Nilaparvata lugens(St?l)]則是目前生物防治領(lǐng)域的一大難點(diǎn),也是一大熱點(diǎn)。前人研究[7-9]表明蜘蛛(Araneae sp.)是褐飛虱的重要天敵之一,通過天敵功能指數(shù)(EF)證實(shí)EF值的升降與水稻受飛虱危害的程度呈顯著的負(fù)相關(guān)。稻田蜘蛛對飛虱具有較大的控制作用,能有效控制飛虱的過度繁殖,其中,擬環(huán)紋豹蛛[Pardosa pseudoannulata (Bose.et Str.,l906)]及擬水狼蛛(Pirata subpiraticus Boes.et Str.,1906)為稻田的優(yōu)勢蛛種[10-11]。黑肩綠盲蝽[Cyrtorrhinus livdipennis(Reute)]是褐飛虱的重要捕食性天敵,主要刺吸褐飛虱的卵,還可捕食其若蟲和短翅型成蟲[12-13]。近年來,化學(xué)農(nóng)藥的長期使用對稻田天敵的生長繁殖影響嚴(yán)重,且褐飛虱的耐藥性逐年增強(qiáng),導(dǎo)致化學(xué)農(nóng)藥的用量不斷增加,使得農(nóng)田生態(tài)環(huán)境面臨前所未有的嚴(yán)峻考驗(yàn)。灌溉方式是綠色栽培技術(shù)體系中的重要組成部分,其對稻田害蟲及天敵種群動(dòng)態(tài)的影響研究尚鮮見報(bào)道,因此,本研究從不同灌溉方式入手,以化學(xué)防治為對照,研究不同灌溉方式下褐飛虱及其主要天敵的種群消長動(dòng)態(tài),以期探尋一種與優(yōu)質(zhì)晚稻相配套的灌溉方式,從栽培上為綠色優(yōu)質(zhì)晚稻的生產(chǎn)提供一定的理論支撐。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

田間試驗(yàn)于2013—2015年在湖南省益陽市赫山區(qū)筆架山鄉(xiāng)中塘試驗(yàn)基地(28°29′30″～28°29′50″N, 112°30′20″～112°30′40″E)進(jìn)行,該區(qū)屬亞熱帶大陸性季風(fēng)濕潤氣候,年平均氣溫16.5℃,日平均日照1 560 h,年平均降雨量1 465 mm。試驗(yàn)田前茬作物為水稻,土壤肥力均勻。生物防治區(qū)土壤堿解氮、有效磷、速效鉀、有機(jī)質(zhì)及pH分別為165.2 mg·kg-1、6.57 mg·kg-1、66.2 mg·kg-1、33.7 g·kg-1和5.63,化學(xué)防治區(qū)分別為174.3 mg·kg-1、7.03 mg·kg-1、62.1 mg·kg-1、35.8 g·kg-1和5.42。試驗(yàn)期間降雨量及溫濕度見圖1。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)于2013—2015年每年的7月—11月進(jìn)行, 2013年為預(yù)備試驗(yàn)。試驗(yàn)用水稻品種為‘湘晚秈12號’,由湖南省農(nóng)豐種業(yè)有限公司提供。

1)半隔離試驗(yàn)：設(shè)置長期灌溉(A)、濕潤灌溉(B)、間歇灌溉(C)和非充分灌溉(D)4種處理。長期灌溉：全生育期田間保持3～5 cm水層,收割前1周斷水;濕潤灌溉：移栽和抽穗期保持3～5 cm水層,其余時(shí)期土壤持水量維持在60%以上;間歇灌溉：移栽和抽穗期保持3～5 cm水層,抽穗期后干濕交替,收割前1周斷水;非充分灌溉：除移栽期外,全生育期無人工灌水,靠自然降雨。每種灌溉方式采取生物防治及化學(xué)防治兩種害蟲防治方式,化學(xué)防治區(qū)全生育期用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行防治;生物防治區(qū)全生育期不打農(nóng)藥,通過人工釋放赤眼蜂及稻田天敵進(jìn)行防治,各小區(qū)之間用尼龍紗窗網(wǎng)進(jìn)行隔離,小區(qū)上部不隔離。每個(gè)處理3次重復(fù)。

圖1 2014年和2015年試驗(yàn)期間試驗(yàn)區(qū)降雨和溫濕度的變化Fig.1 Changes of rainfall,temperature and humidity in the test area during in 2014 and 2015

生物防治區(qū)：周圍區(qū)域均采用生物防治,小區(qū)面積為100 m2。

化學(xué)防治區(qū)：周圍區(qū)域均采用化學(xué)防治,小區(qū)面積為100 m2,土壤肥力水平與生物防治區(qū)相當(dāng)。

2)全隔離試驗(yàn)：小區(qū)上部用尼龍紗窗網(wǎng)(30目× 30目)進(jìn)行全隔離以防止天敵及害蟲的遷入及遷出,其余設(shè)計(jì)同半隔離試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)管理

水稻6月15日播種,種子用200倍強(qiáng)氯精液浸種消毒,催芽后用旱育保姆拌種,每公斤旱育保姆拌稻種3.5 kg;用規(guī)格為308孔的育秧盆進(jìn)行育秧,每盤播種量為35 g左右,2014年由于持續(xù)降雨,導(dǎo)致早稻貪青晚熟,拋秧推遲至7月26日進(jìn)行,2015年于7月17日拋秧。菜餅600.0 kg·hm-2及復(fù)合肥800.0 kg·hm-2(N∶P2O5∶K2O=15∶10∶15)作基肥施用;8月3日追施尿素60.0 kg·hm-2和KCl 140.0 kg·hm-2(分蘗肥);8月23日追施尿素200 kg·hm-2(穗肥)。8月13日對小區(qū)進(jìn)行隔離?；瘜W(xué)防治區(qū)2014年于8月3日用300 g·hm-2的10%的芐嘧磺隆可濕性粉劑用于防治闊葉雜草及莎草科雜草;600 mL·hm-2的陶氏益農(nóng)千金(100 g·L-1的氰氟草酯)用于防治千金子; 300 mL·hm-2陶氏益農(nóng)稻杰(25 g·L-1五氟磺草胺)用于防治稗草;8月23日用6 g·hm-2的井岡霉素用于防治紋枯病及稻曲病;9月20日和10月5日用150 mL·hm-2的康寬(200 g·L-1氯蟲苯甲酰胺)用于防治二化螟及卷葉螟;300 g·hm-2的10%的可濕性粉劑吡蟲啉及25%的噻嗪酮用于防治褐飛虱。2015年于7月24日、8月16日、9月13日和9月28日進(jìn)行化學(xué)防治,用藥同2014年。生物防治區(qū)2014年于8 月19日、9月11日和9月28日,2015年于8月13日、9月5日和9月22日均勻釋放赤眼蜂,釋放數(shù)量為15萬·hm-2,用于防治卷葉螟及二化螟,除用井岡霉素防治紋枯病外,水稻全生育期不使用其他農(nóng)藥。

1.4 測定項(xiàng)目與方法

拋秧26 d后,為最大程度地保證小區(qū)生態(tài)系統(tǒng)不被干擾與破壞,采用無損直接目測法,每8～10 d調(diào)查一次擬環(huán)紋豹蛛、黑肩綠盲蝽及褐飛虱數(shù)量,直至水稻收獲為止。每個(gè)小區(qū)按五點(diǎn)取樣法選擇代表性5點(diǎn),每點(diǎn)調(diào)查10叢水稻,然后統(tǒng)計(jì)百叢擬環(huán)紋豹蛛、黑肩綠盲蝽及褐飛虱數(shù)量。

1.5 數(shù)據(jù)處理

采用DPS 14.50及Microsoft Excel 2007實(shí)用數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌溉方式對褐飛虱種群動(dòng)態(tài)的影響

圖2表明,長期灌溉處理的褐飛虱種群除成熟期外都小于其他灌溉處理。在生物防治半隔離條件下(圖2a),2014年各灌溉方式的褐飛虱數(shù)量均隨時(shí)間推移呈現(xiàn)先增加后下降趨勢;其中長期灌溉處理各時(shí)期的褐飛虱種群數(shù)量最少,9月7日(孕穗期)至10月14日(蠟熟期)顯著低于非充分灌溉,10月4日(乳熟期)至10月14日顯著低于其他3種灌溉方式(P＜0.05),于9月23日達(dá)到高峰;而另3種灌溉方式處理褐飛虱種群數(shù)量高峰期則均出現(xiàn)在10月4日。9月7日至9月23日(抽穗期),非充分灌溉條件下的褐飛虱數(shù)量顯著多于其他3種灌溉方式(P＜0.05),其中9月23日的種群量達(dá)到3 212只·百叢-1,表明非充分灌溉條件下的褐飛虱較其他灌溉方式發(fā)生早,危害程度大。在生物防治全隔離條件下(圖1b),2014年褐飛虱數(shù)量同樣呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢,非充分灌溉處理下褐飛虱數(shù)量在全生育期都顯著高于其他灌溉方式(P＜0.05),4種處理褐飛虱高峰期均出現(xiàn)在10月14日,相對半隔離有所后延,其中非充分灌溉處理下褐飛虱數(shù)量達(dá)3 894.0只·百叢-1,比濕潤灌溉、間歇灌溉以及長期灌溉處理分別高37.3%、34.3%、79.9%。生物防治半隔離條件下,除長期灌溉外,2014年間歇灌溉、非充分灌溉、濕潤灌溉的褐飛虱數(shù)量最大值均顯著高于全隔離同時(shí)期褐飛虱種群數(shù)量(P＜0.05),且在10月4—14日種群數(shù)量急劇下降,表明半隔離條件下稻飛虱發(fā)生了外遷(未發(fā)表數(shù)據(jù))。圖1表明10月4—14日的空氣濕度波動(dòng)不大,10月4—12日的氣溫均在20℃以上,平均溫度為22.6℃,而10月13日和14日的溫度分別降至18.6℃和18.8℃,且未有降雨發(fā)生,表明溫度降低是褐飛虱外遷的重要因子。2015年晚稻各灌溉處理的褐飛虱發(fā)生程度顯著低于2014年,其主要是因?yàn)樯泻笃诔掷m(xù)降雨、氣溫偏低所致。

化學(xué)防治條件下(圖2c,d),各灌溉處理的褐飛虱種群數(shù)量顯著低于生物防治(P＜0.05),且灌溉方式間未表現(xiàn)出一定規(guī)律,主要是因?yàn)榛瘜W(xué)農(nóng)藥的使用掩蓋了灌溉處理效果。

圖2 2014年和2015年半隔離(a,c)和全隔離(b,d)的生物防治(a,b)和化學(xué)防治(c,d)條件下灌溉方式對褐飛虱種群動(dòng)態(tài)的影響Fig.2 Effects of irrigation methods on Nilaparvata lugens(St?l)(NLS)population dynamics under biological control(a,b) and chemical control(c,d)with semi-partitioning of fly net(a,c)and full-partitioning of fly net(b,d)in 2014 and 2015

2.2 灌溉方式對擬環(huán)紋豹蛛種群動(dòng)態(tài)的影響

圖3a表明：生物防治半隔離條件下,2014年各灌溉方式的擬環(huán)紋豹蛛種群動(dòng)態(tài)總體上呈現(xiàn)波浪式變化趨勢,擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量在8月20日至9月 7日迅速增加,于9月7日達(dá)到最大,隨后緩慢下降, 于9月23日降到最低,隨著時(shí)間的推移,長期灌溉表現(xiàn)為緩慢上升的趨勢,其他3種灌溉方式則表現(xiàn)為先增加后降低的趨勢,于水稻成熟期種群數(shù)量降到最低。表明長期灌溉及間歇灌溉有利于晚稻后期擬環(huán)紋豹蛛種群的構(gòu)建。各灌溉方式間的擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量差異顯著(P＜0.05),其中非充分灌溉處理擬環(huán)紋豹蛛的種群數(shù)量在各生育時(shí)期均顯著低于其他3種灌溉方式(P＜0.05),表明非充分灌溉不利于擬環(huán)紋豹蛛種群的發(fā)展。全隔離條件下(圖3b),各灌溉方式下的擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量均于9月14日達(dá)到最大值。9月14日至水稻成熟期,各灌溉方式間總體上表現(xiàn)出下降趨勢,這與半隔離條件下的表現(xiàn)趨勢存在一定差異。2015年由于水稻生育中后期的持續(xù)降雨導(dǎo)致各灌溉方式間擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量差異不顯著。

化學(xué)防治條件半隔離處理下4種灌溉方式的擬環(huán)紋豹蛛種群動(dòng)態(tài)整體上未表現(xiàn)出一定規(guī)律(圖3c), 8月20日至9月15日,4種灌溉方式擬環(huán)紋豹蛛種群表現(xiàn)為交替遞增的趨勢,9月15日至成熟期,長期灌溉下的擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量顯著高于其他3種灌溉方式(P＜0.05),非充分灌溉最低;全隔離條件下(圖3d),整體上4種灌溉方式間擬環(huán)紋豹蛛的種群動(dòng)態(tài)規(guī)律性不明顯,但長期灌溉總體上顯著高于其他3種灌溉方式,而非充分灌溉下的擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)在晚稻整個(gè)生育期內(nèi)均最低。表明長期灌溉下的擬環(huán)紋豹蛛種群受化學(xué)農(nóng)藥的影響最小,非充分灌溉最大,在水稻害蟲防治過程中,應(yīng)采用適當(dāng)?shù)墓喔确绞揭栽黾訑M環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量,有效發(fā)揮稻田天敵的控害作用,減少化學(xué)農(nóng)藥施用量。

圖3 2014年和2015年半隔離(a,c)和全隔離(b,d)的生物防治(a,b)和化學(xué)防治(c,d)條件下灌溉方式對擬環(huán)紋豹蛛種群動(dòng)態(tài)的影響Fig.3 Effects of irrigation methods on Pardosa pseudoannulata(Bose.et Str.,l906)population dynamics under biological control(a,b) and chemical control(c,d)with semi-partitioning of fly net(a,c)and full-partitioning of fly net(b,d)in 2014 and 2015

2.3 灌溉方式對黑肩綠盲蝽種群動(dòng)態(tài)的影響

圖4表明：生物防治半隔離試驗(yàn)區(qū)(圖4a)在8 月28日前,田間未見到黑肩綠盲蝽,9月7日開始少量出現(xiàn),之后隨著晚稻生育進(jìn)程的推移而表現(xiàn)為先增后降的趨勢,4種灌溉方式下的黑肩綠盲蝽種群數(shù)量均于10月14日(臘熟期)達(dá)到最大,9月7日至10月4日,4種灌溉方式間的黑肩綠盲蝽種群數(shù)量表現(xiàn)為非充分灌溉＞濕潤灌溉＞間歇灌溉＞長期灌溉,10月14日之后,非充分灌溉、間歇灌溉及濕潤灌溉的種群數(shù)量急劇下降,長期灌溉下降則相對較緩,表明非充分灌溉條件下黑肩綠盲蝽表現(xiàn)為水稻生育前期種群大而后期衰減快的趨勢,而長期灌溉條件下則表現(xiàn)為前期種群小而后期發(fā)生量大的趨勢。全隔離條件下(圖4b),10月11日之前的表現(xiàn)規(guī)律與半隔離基本一致,而在10月11日之后,4種灌溉處理的黑肩綠盲蝽種群數(shù)量的下降相對半隔離則比較緩慢,這主要是由于全隔離條件下防治了黑肩綠盲蝽的外遷(未發(fā)表數(shù)據(jù))。2015年的黑肩綠盲蝽種群數(shù)量顯著低于2014年,主要是由于褐飛虱種群數(shù)量較少,導(dǎo)致黑肩綠盲蝽取食受到限制,影響了其種群的發(fā)展?；瘜W(xué)防治下,各灌溉處理間未表現(xiàn)出一定規(guī)律,且各生育期間波動(dòng)極大(圖4c,d),表明黑肩綠盲蝽對化學(xué)農(nóng)藥極其敏感。

圖4 2014年和2015年半隔離(a,c)和全隔離(b,d)的生物防治(a,b)和化學(xué)防治(c,d)條件下灌溉方式對黑肩綠盲蝽種群動(dòng)態(tài)的影響Fig.4 Effects of irrigation methods on Cyrtorrhinus livdipennis(Reute)population dynamics under biological control(a,b)and chemical control(c,d)with semi-partitioning of fly net(a,c)and full-partitioning of fly net(b,d)in 2014 and 2015

2.4 生物防治下天敵與褐飛虱間的相關(guān)分析

半隔離條件下(圖5),褐飛虱數(shù)量與擬環(huán)紋豹蛛數(shù)量相關(guān)性達(dá)顯著水平(R2=0.537 8,P=0.05),褐飛虱種群量表現(xiàn)為隨擬環(huán)紋豹蛛的增加而先增后降的拋物線趨勢;對曲線方程求導(dǎo)可知,最大值點(diǎn)對應(yīng)的擬環(huán)紋豹蛛及褐飛虱種群量分別為195.6只·百叢-1、1 891.1只·百叢-1。表明當(dāng)田間的褐飛虱種群低于1 891.1只·百叢-1,擬環(huán)紋豹蛛∶褐飛虱的比例大于1∶9.67時(shí),擬環(huán)紋豹蛛能夠完全控制住褐飛虱的發(fā)生,否則單純依靠擬環(huán)紋豹蛛這一種天敵很難對褐飛虱達(dá)到防控效果。褐飛虱數(shù)量與黑肩綠盲蝽數(shù)量相關(guān)性呈極顯著正相關(guān),R2=0.877 3(P=0.01)。

在全隔離條件下(圖5),褐飛虱數(shù)量與擬環(huán)紋豹蛛數(shù)量相關(guān)性呈極顯著負(fù)相關(guān),R2=0.867 1(P=0.01)。褐飛虱種群數(shù)量隨著擬環(huán)紋豹蛛的增加而減少,這與半隔離條件下的結(jié)果不一致,其主要是因?yàn)槿綦x條件下,阻止了褐飛虱的遷入及遷出,從而增加了試驗(yàn)區(qū)內(nèi)稻飛虱被捕食的概率,并再次證明了增加擬環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量能有效降低稻飛虱的危害程度。全隔離條件下黑肩綠盲蝽與稻飛虱的關(guān)系同半隔離基本一致。

在全隔離條件下,以稻飛虱(Y)為因變量,黑肩綠盲蝽(X1)、擬環(huán)紋豹蛛(X2)為自變量,進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸,可得方程Y=329.56+0.32X1-5.23X2-0.000 21X12-0.036X22+0.005 5X1X2,通過F檢驗(yàn)可知：F=12.54,P=0.001 28,達(dá)極顯著水平,表明黑肩綠盲蝽及擬環(huán)紋豹蛛與褐飛虱之間的回歸關(guān)系極顯著。同時(shí)對各項(xiàng)回歸系數(shù)進(jìn)行顯著性檢驗(yàn),X1、X2、X12、X22、X1X2的P值分別為0.097、0.028、0.047、0.079、0.049,表明X2、X12、X1X2是影響褐飛虱種群(Y)的主要因子。

3 討論與結(jié)論

3.1 灌溉方式對稻飛虱種群動(dòng)態(tài)的影響

栽培方式是水稻害蟲傳統(tǒng)防治的重要措施之一。前人研究表明氮肥、密度能顯著影響稻飛虱的發(fā)生[14-17]。劉芳等[18]認(rèn)為手栽稻褐飛虱發(fā)生最嚴(yán)重,機(jī)插稻次之,直播稻最輕。灌溉方式作為優(yōu)質(zhì)晚稻的重要栽培措施之一,其對水稻主要害蟲種群動(dòng)態(tài)的影響研究已有報(bào)道,長期淹水條件下,稻株根系發(fā)育不良、莖葉脆弱,有利褐飛虱的繁殖,而曬田能夠抑制稻飛虱的繁殖[19]。本研究表明：生物防治下,兩種隔離方式下,褐飛虱發(fā)生高峰期均出現(xiàn)在生育后期,且長期灌溉處理的稻飛虱數(shù)量在任何時(shí)期都小于其他灌溉處理,表明長期灌溉條件下不利于稻飛虱的生長繁殖,其原因可能是長期灌溉條件下灌溉深度的頻繁回落不利于褐飛虱的產(chǎn)卵及產(chǎn)卵后的孵化,甚至直接將褐飛虱的卵淹沒,使其缺氧窒息而死,這與羅玉峰等[20]的研究結(jié)果不一致,其研究認(rèn)為節(jié)水灌溉較傳統(tǒng)淹水灌溉的褐飛虱發(fā)生輕,但該研究未注明是采用何種害蟲防治方式,倘若采用化學(xué)防治,只能說明傳統(tǒng)淹水灌溉化學(xué)防治后的褐飛虱發(fā)生反彈的可能性要高于節(jié)水灌溉,并不能完全解釋灌溉方式對褐飛虱種群發(fā)生的真正影響。生物防治條件下非充分灌溉的褐飛虱較其他灌溉方式發(fā)生早,危害程度大,其原因可能是褐飛虱的重要天敵擬環(huán)紋豹蛛對水有較強(qiáng)的趨性,非充分灌溉下,擬環(huán)紋豹蛛的種群數(shù)量少,導(dǎo)致水稻生育前期的褐飛虱基數(shù)較其他灌溉處理大;另外,非充分灌溉條件下不存在灌溉水面的回落,不存在褐飛虱卵被淹死的情況,從而致使水稻生育前期非充分灌溉條件下的稻飛虱發(fā)生最為嚴(yán)重,其具體的影響機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。江守林等[21]研究認(rèn)為年均氣溫和年降雨量與褐飛虱的發(fā)生危害面積及水稻產(chǎn)量損失之間相關(guān)不顯著。而本研究發(fā)現(xiàn)不同年份間的褐飛虱發(fā)生情況差異較大,可能主要是因?yàn)闅鉁仄图邦l繁降雨影響了稻飛虱的遷入,而本地繁殖的稻飛虱在稻田天敵的防控下得以完全控制。因此生產(chǎn)中化學(xué)農(nóng)藥的使用應(yīng)根據(jù)當(dāng)年的氣候條件而定,并結(jié)合田間調(diào)查,在晚稻生育前期褐飛虱種群數(shù)量較低時(shí),不使用化學(xué)農(nóng)藥,盡量發(fā)揮天敵的控害作用,當(dāng)褐飛虱種群達(dá)到經(jīng)濟(jì)損害水平時(shí),使用高效低毒農(nóng)藥進(jìn)行防治,以盡量減少農(nóng)藥用量,避免農(nóng)藥浪費(fèi),減少環(huán)境污染,這將有利于我國“兩減”行動(dòng)的進(jìn)一步推進(jìn)。

圖5 半隔離(a,b)與全隔離(c,d)條件下褐飛虱數(shù)量與天敵擬環(huán)紋豹蛛(a,c)和黑肓綠盲蝽數(shù)量(b,d)的相關(guān)分析Fig.5 Correlation analysis of Nilaparvata lugens(St?l)and major natural enemies,Cyrtorrhinus livdipennis(Reute)(a,c)and Pardosa pseudoannulata(Bose.et Str.,l906)(b,d)under semi-isolated condition(a,b)and full-isolated condition(c,d)

3.2 灌溉方式對擬環(huán)紋豹蛛及黑肩綠盲蝽種群動(dòng)態(tài)的影響

擬環(huán)紋豹蛛及黑肩綠盲蝽是褐飛虱的重要天敵。目前,在施氮量、移栽方式、化學(xué)農(nóng)藥施用種類及施用量等方面對擬水狼蛛、食蟲溝瘤蛛[Ummeliata insecticeps(Boes)][18,22-24]和黑肩綠盲蝽[18,25-28]的研究較多,但在灌溉方式對擬環(huán)紋豹蛛及黑肩綠盲蝽種群動(dòng)態(tài)的影響還鮮見報(bào)道。本研究表明：生物防治下,擬環(huán)紋豹蛛種群總體上表現(xiàn)出先增加后降低的趨勢,前期種群數(shù)量增加主要是因?yàn)楹诛w虱等害蟲種群的增加,而后期降低則可能是因?yàn)闅鉁氐慕档图昂诛w虱的外遷所致;長期灌溉有利于晚稻后期擬環(huán)紋豹蛛種群的構(gòu)建,對于后期褐飛虱的防治具有重要作用。非充分灌溉下擬環(huán)紋豹蛛的種群數(shù)量在水稻整個(gè)生育期內(nèi)均顯著低于其他3種灌溉方式,表明非充分灌溉不利于擬環(huán)紋豹蛛種群的發(fā)展,這可能與擬環(huán)紋豹蛛具有較強(qiáng)的趨水性有關(guān),與祝增榮等[29]的研究結(jié)果不一致,其認(rèn)為覆膜旱作與常規(guī)淹水對水稻生長后期蜘蛛類的影響無顯著性差異?；瘜W(xué)農(nóng)藥對黑肩綠盲蝽的影響較大,氯蟲苯甲酰胺能夠顯著降低黑肩綠盲蝽種群的增長,具有顯著的致死效應(yīng)[27,30]。本研究發(fā)現(xiàn)長期灌溉下擬環(huán)紋豹蛛種群受化學(xué)農(nóng)藥的影響最小,非充分灌溉最大,因此在水稻害蟲防治過程中,應(yīng)采用適當(dāng)?shù)墓喔确绞揭栽黾訑M環(huán)紋豹蛛種群數(shù)量,有效發(fā)揮稻田天敵的控害作用,減少化學(xué)農(nóng)藥的用量。但長期灌溉水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,有必要探索一種分段淹水灌溉模式,既節(jié)約水資源,又能有效保護(hù)擬環(huán)紋豹蛛等田間天敵。本研究發(fā)現(xiàn)黑肩綠盲蝽的發(fā)生遲于褐飛虱,且隨著褐飛虱的增加而增加,說明褐飛虱是黑肩綠盲蝽種群發(fā)展的重要食物來源,但這主要為一種跟隨效應(yīng),只利用黑肩綠盲蝽一種天敵并不能有效控制褐飛虱的大發(fā)生。非充分灌溉條件下黑肩綠盲蝽表現(xiàn)為水稻生育前期種群大而后期衰減快的趨勢,而長期灌溉條件下則表現(xiàn)為前期種群小而后期發(fā)生量大的趨勢,這主要是因?yàn)榉浅浞止喔鹊暮诛w虱發(fā)生早,而長期灌溉的褐飛虱發(fā)生較遲所致。全隔離條件下,10月11日之前黑肩綠盲蝽的表現(xiàn)規(guī)律與半隔離基本一致,而在10月11日之后,4種灌溉處理的黑肩綠盲蝽種群數(shù)量的下降相對半隔離則比較緩慢,這主要是由于全隔離條件下阻止了黑肩綠盲蝽的外遷(未發(fā)表數(shù)據(jù))。

3.3 生物防治下主要天敵與褐飛虱的相關(guān)性

李劍泉等[31]通過主要天敵食蟲溝瘤蛛、擬水狼蛛、粽管巢蛛[Clubiona japonicola(Boes.)]與褐飛虱組成多物種共存系統(tǒng),并運(yùn)用二次通用旋轉(zhuǎn)組合設(shè)計(jì)分析了天敵之間以及天敵與害蟲之間的相互作用關(guān)系,當(dāng)食蟲溝瘤蛛、擬水狼蛛和粽管巢蛛的密度比例為6.9∶4.8∶2.5時(shí)天敵間相互干擾程度較弱,對害蟲的捕食量最高達(dá)33.19頭,捕食率為66.38%。因而從最優(yōu)控制角度來看,當(dāng)害蟲密度一定時(shí)并非天敵越多越好,應(yīng)充分考慮到天敵的最佳比例,減少種內(nèi)種間的干擾,以避免人力物力資源的浪費(fèi)。王智等[10]研究認(rèn)為當(dāng)擬水狼蛛與飛虱之比為1∶20.2,蜘蛛對飛虱表現(xiàn)出明顯的控制力。本研究表明：當(dāng)田間褐飛虱種群低于1 891.1只·百叢-1,蛛虱比大于1∶9.67時(shí),擬環(huán)紋豹蛛能夠完全控制褐飛虱的發(fā)生,否則單純依靠擬環(huán)紋豹蛛這一種天敵很難對褐飛虱達(dá)到較好的防控效果,與王智等[10]的研究結(jié)果基本一致;本研究的蛛虱(擬環(huán)紋豹蛛∶褐飛虱)比偏小,其原因可能是擬水狼蛛的捕食能力強(qiáng)于擬環(huán)紋豹蛛。前人通過室內(nèi)模擬試驗(yàn),用蝽虱比(黑肩綠盲蝽∶褐飛虱)來評價(jià)黑肩綠盲蝽控制稻飛虱的作用,認(rèn)為當(dāng)蝽虱比達(dá)到一定比值,即使不使用化學(xué)農(nóng)藥,也可以有效控制褐飛虱的為害,但報(bào)道的蝽虱比存在很大差異,如 1∶1[32]、1∶1.1[33]、1∶8[34]、1∶9.4[35]、20∶1[36]。本研究表明黑肩綠盲蝽的始見期遲于褐飛虱,與褐飛虱間表現(xiàn)出跟隨效應(yīng),這與齊會會等[33]的研究結(jié)果一致。將褐飛虱與黑肩綠盲蝽、擬環(huán)紋豹蛛進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸分析可知：擬環(huán)紋豹蛛及擬環(huán)紋豹蛛與黑肩綠盲蝽互作能夠顯著影響褐飛虱的種群動(dòng)態(tài),擬環(huán)紋豹蛛對于控制水稻生育前期褐飛虱基數(shù)具有重要作用,而擬環(huán)紋豹蛛與黑肩綠盲蝽互作主要控制褐飛虱發(fā)生之后的種群發(fā)展。

綜上所述,本文通過研究灌溉方式對優(yōu)質(zhì)晚稻褐飛虱及其主要天敵種群動(dòng)態(tài)的影響,初步得出：生物防治下,長期灌溉的稻田天敵對害蟲的防控效果最好,非充分灌溉最差;化學(xué)防治下,長期灌溉能夠有效降低化學(xué)農(nóng)藥對擬環(huán)紋豹蛛的毒害,但研究尚不夠深入,其具體機(jī)理還有待進(jìn)一步研究。同時(shí),生物防治下長期灌溉的水稻產(chǎn)量顯著高于其他灌溉方式(未發(fā)表數(shù)據(jù)),但其對稻米品質(zhì)是否有負(fù)面影響還有待研究。長期灌溉的水資源浪費(fèi)嚴(yán)重,與節(jié)水灌溉理念相沖突,因此有必要探索出一種分段長期灌溉(苗期淺水灌溉,分蘗盛期排水曬田,孕穗期至乳熟期淹水灌溉,乳熟期至成熟期干濕交替)的方法,將傳統(tǒng)的害蟲防治方法與化學(xué)防治有效結(jié)合起來,將褐飛虱控制在經(jīng)濟(jì)損害水平之下[37-38],達(dá)到既節(jié)水又能充分發(fā)揮天敵的控害作用,以減少化學(xué)農(nóng)藥的用量,從而為綠色優(yōu)質(zhì)晚稻的發(fā)展提供一定科學(xué)依據(jù)。

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Effect of irrigation method on population dynamics of Nilaparvata lugens and natural enemies of high-quality late rice field*

LI Chao1,3,LIU Yang1,CHEN Kailin1,FANG Baohua1,TANG Wenguang2, ZHOU Xueqi4,ZHANG Yuzhu1**,CHEN Song5
(1.Hunan Province Rice Research Institute,Changsha 410125,China;2.Hunan Province Soil and Fertilizer Research Institute, Changsha 410125,China;3.College of Agronomy,Hunan Agricultural University,Changsha 410128,China;4.Heshan District Agriculture Bureau of Yiyang City,Yiyang 413002,China;5.China National Rice Research Institute,Hangzhou 310006,China)

High-quality late rice is preferred by most consumers for its good taste.Irrigation is an important management practice in rice cultivation.This study analyzed the effects of irrigation method on the population dynamics ofNilaparvata lugens(St?l)and the main natural enemies[Cyrtorrhinus livdipennis(Reute),Pardosa pseudoannulata(Bose.et Str.,l906)]ofhigh-quality late rice.The study also determined the effective irrigation method which reduced the occurrence ofN.lugens, that in turn reduced the use of chemical pesticides,and improved rice quality and cultivation efficiency.To do so,deficit irrigation,wet irrigation,intermittent irrigation and long-term irrigation were set up to study the effects of the various irrigation methods on the population dynamics ofN.lugensand the main natural enemies of high-quality late rice under two pest control methods(biological and chemical control)and two isolation methods(semi-partitioning and full-partitioning method).The results showed thatC.livdipennisoccurred afterN.lugens,which limited the effective control ofN.lugensbyC. livdipennis.The population ofN.lugensunder long-term irrigation was less than that under deficit irrigation andP. pseudoannulataunder deficit irrigation was less than that under other irrigation methods.These differences were significant for main growth stages(booting stage to milk stage)when there was rapid growth of late rice brown plant hopper under biological control.There were significant correlations of population changes betweenP.pseudoannulataandC.livdipennisandN.lugens.P. pseudoannulatahad an absolute control overN.lugenswhenN.lugenspopulation was less than 1 891.1 per 100-clump and the ratio ofN.lugenstoP.pseudoannulataexceeded 9.67.Chemical pesticides had a severe lethal effect onC.livdipennisunder all the irrigation methods.Long-term irrigation greatly reduced the toxicity of chemical pesticides toP.pseudoannulata.In summary, long-term irrigation was beneficial for the protection of main natural enemies of paddy rice and it was the best prevention option forN.lugens.Long-term irrigation combined production with water saving,explored the use of sub-long-term irrigation in the growth period of late rice and thereby enhanced effective water saving and reduced use of chemical pesticides.

Irrigation method;Pest control method;High-quality late rice;Nilaparvata lugens(St?l);Natural enemy; Population dynamics

S181

A< class="emphasis_bold">文章編號:1

1671-3990(2016)10-1391-10

10.13930/j.cnki.cjea.160386

*“十二五”國家科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目(2013BAD07B11)和公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)(201203096,201503118)資助

**通訊作者：張玉燭,主要從事水稻高產(chǎn)、高效和綠色栽培研究。E-mail：yuzhuzhang@hotmail.com

李超,主要從事水稻綠色栽培及耕作生態(tài)研究。E-mail：hnchaoli0419@163.com

2016-04-26 接受日期：2016-06-01

* Founded by the Important Project of National Key Technology R&D Program of China(2013BAD07B11)and the Special Fund for Agroscientific Research in the Public Interest of China(201203096,201503118)

**Corresponding author,E-mail：yuzhuzhang@hotmail.com

Received Apr.26,2016;accepted Jun.1,2016