土壤施用生物質(zhì)炭對(duì)取食水稻的灰飛虱生活史特征的影響

傅強(qiáng) 李保平 孟玲

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土壤施用生物質(zhì)炭對(duì)取食水稻的灰飛虱生活史特征的影響

傅強(qiáng) 李保平 孟玲*

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院/農(nóng)作物生物災(zāi)害綜合治理教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210095；)

【目的】為評(píng)價(jià)土壤施用生物質(zhì)炭在防治農(nóng)作物害蟲中的潛力，觀察了土壤施用生物質(zhì)炭對(duì)取食水稻的灰飛虱()發(fā)育和生殖的影響。【方法】開展室內(nèi)盆栽試驗(yàn)，采用生物質(zhì)炭種類(玉米、水稻和小麥秸稈)與添加量（0、30和50 g/kg）的2因素×3水平組合處理土壤，種植水稻苗、接種灰飛虱，觀察灰飛虱的發(fā)育和生殖表現(xiàn)?！窘Y(jié)果】1)生物質(zhì)炭種類與添加量互作影響灰飛虱若蟲歷期，當(dāng)施用玉米或水稻生物質(zhì)炭時(shí)，不同添加量之間的若蟲歷期無顯著差異；當(dāng)施用小麥生物質(zhì)炭時(shí)，添加30 g/kg生物質(zhì)炭處理下的若蟲歷期比對(duì)照(18.70±0.30 d)延長(zhǎng)1.54 d。2)生物質(zhì)炭種類與添加量沒有顯著互作影響雌成蟲壽命。添加量不影響，但生物質(zhì)炭種類具有顯著影響，施用玉米或小麥生物質(zhì)炭處理雌成蟲壽命比水稻生物質(zhì)炭處理雌成蟲壽命(23.70±0.48 d)分別延長(zhǎng)2.13 d或3.10 d。3)生物質(zhì)炭種類與添加量互作影響灰飛虱雌蟲終身產(chǎn)卵量，施用生物質(zhì)炭使生殖力下降，但下降幅度隨生物質(zhì)炭處理不同而異，當(dāng)添加30 g/kg生物質(zhì)炭時(shí)，施用玉米生物質(zhì)炭處理下的雌蟲終身產(chǎn)卵量(176.40±6.84粒)比施用水稻或小麥生物質(zhì)炭處理分別多22.80?；?8.95粒；當(dāng)添加50 g/kg生物質(zhì)炭時(shí)，施用玉米生物質(zhì)炭處理的雌蟲終身產(chǎn)卵量(140.30±3.26粒)比施用水稻或小麥生物質(zhì)炭處理分別少16.90?；?1.60粒。【結(jié)論】施用生物質(zhì)炭可減弱灰飛虱的生殖力，減幅隨生物質(zhì)炭種類與添加量的不同而異。

生物質(zhì)炭；稻飛虱；發(fā)育；生殖；土壤改良

我國(guó)每年作物秸稈產(chǎn)量約為8億t[1]，合理開發(fā)利用秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物資源仍然是亟需解決的現(xiàn)實(shí)問題。生物質(zhì)炭(biochar)是秸稈等有機(jī)物質(zhì)在缺氧條件下高溫處理的產(chǎn)物[2]，因其豐富的孔隙結(jié)構(gòu)、高度芳香化和偏堿性，不僅可以改善土壤的肥力，減少CO2等氣體的產(chǎn)生，而且具有持續(xù)的碳封存能力[3]。因此，將秸稈等農(nóng)業(yè)廢棄物碳化為生物質(zhì)炭施用，被認(rèn)為可能是未來有效的秸稈處理方式和改良酸性土壤質(zhì)量的重要途徑之一[4]。生物質(zhì)炭很多潛在積極作用已引起全世界關(guān)注[5-6]。在全球面臨環(huán)境污染、氣候變暖、能源緊張、糧食危機(jī)和土壤肥力退化等嚴(yán)重挑戰(zhàn)面前，生物質(zhì)炭可能為解決上述問題提供一個(gè)潛在的綜合解決方案。

有關(guān)農(nóng)用生物質(zhì)炭的研究主要集中在提高作物產(chǎn)量、增匯減排以及對(duì)土壤的改良等方面[7]，生物質(zhì)炭是否影響植食性害蟲近年來引起關(guān)注。首先，在以色列Elad等[8]研究生物質(zhì)炭對(duì)蔬菜病害影響時(shí)，無意中觀察到一種植食性的側(cè)多食跗線螨()對(duì)辣椒的危害減輕；隨后，Hou等[9]專門研究施用生物質(zhì)炭對(duì)水稻害蟲褐飛虱()生活史的影響發(fā)現(xiàn)，在土壤中生物質(zhì)炭添加量很大(200 g/kg)時(shí)，褐飛虱出現(xiàn)若蟲發(fā)育歷期延長(zhǎng)、若蟲存活率降低、雌蟲終身產(chǎn)卵量減小和卵孵化率降低等不良表現(xiàn)。但迄今仍不清楚土壤施用生物質(zhì)炭對(duì)害蟲的負(fù)面影響是否具有普遍性。

灰飛虱()是我國(guó)水稻種植區(qū)的主要害蟲，全國(guó)各地均有分布，但以長(zhǎng)江中下游流域及華北稻區(qū)較多[10]。該蟲除了直接取食水稻汁液造成水稻減產(chǎn)，還是傳播水稻條紋葉枯病等多種水稻病毒病的媒介，傳毒造成的危害常較直接取食更為嚴(yán)重[11]。生物質(zhì)炭可能隨原料以及制備工藝的變化而存在差異；另一方面，土壤條件、作物種類也影響生物質(zhì)炭的作用[12-13]。為確認(rèn)生物質(zhì)炭是否影響灰飛虱以及原料不同的生物質(zhì)炭是否具有不同的影響，本研究選用原料不同的3種生物質(zhì)炭，參照大田生產(chǎn)推薦用量設(shè)置不同添加量處理，種植盆栽水稻觀察灰飛虱的生活史特征表現(xiàn)，從而為評(píng)價(jià)生物質(zhì)炭提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料來源

生物質(zhì)炭分別以玉米、水稻和小麥秸稈為原料，由南京勤豐秸稈研發(fā)有限責(zé)任公司生產(chǎn)，其全氮含量分別為1.11、0.61和0.46 g/kg；全鉀含量分別為14.46、27.15和1.85 g/kg；有機(jī)碳含量分別為518.11、537.79和567.41 g/kg。

土壤為紅棕壤，采自南京市東郊一閑置農(nóng)田(采樣深度0～15 cm)，土壤pH值為7.3，全氮含量為0.09%，有機(jī)碳含量為1.17%。將土壤自然風(fēng)干，過2 mm網(wǎng)狀篩備用。

供試水稻品種為淮香粳15(由淮陰農(nóng)業(yè)科學(xué)研究所提供)。將備用土壤和添加不同生物質(zhì)炭種類與添加量的各處理土壤分別置于小盆缽(高5 cm、直徑5 cm)中，每盆播種已催芽的水稻種子2粒，適量澆水(3次/d)，待其生長(zhǎng)30 d(約25 cm高)后供試。

灰飛虱為室內(nèi)飼養(yǎng)的健康種群(由南京農(nóng)業(yè)大學(xué)昆蟲生態(tài)與預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)實(shí)驗(yàn)室提供)。在養(yǎng)蟲室內(nèi)(溫度25±1℃，相對(duì)濕度60%~80%)用盆栽水稻苗飼養(yǎng)一代(25~30 d)后供試。

1.2 試驗(yàn)方法

設(shè)置3種生物質(zhì)炭(以玉米、水稻和小麥秸稈為原料的生物質(zhì)炭)與各生物質(zhì)炭添加量(0、30和50 g/kg)的2因素×3水平的析因設(shè)計(jì)。于每盆稻株上接24 h內(nèi)初孵若蟲10頭，然后用紗網(wǎng)封頂?shù)耐该鲌A柱形塑料罩(高30 cm、直徑4 cm)罩住花盆，以防昆蟲逃逸。每天觀察、記錄若蟲發(fā)育進(jìn)度，直至所有若蟲羽化為成蟲為止，統(tǒng)計(jì)若蟲歷期及存活、成蟲性比及翅型。將當(dāng)日羽化的雌、雄成蟲配對(duì)，接于對(duì)應(yīng)處理的稻株上，然后罩上塑料罩。每7 d更換1次稻株，發(fā)現(xiàn)雄蟲死亡時(shí)及時(shí)補(bǔ)充。每天觀察、記錄雌蟲存活情況，并記錄若蟲孵化數(shù)且將若蟲移出，直到連續(xù)3 d未見新若蟲孵化為止，然后鏡檢剖查稻株中未孵化的卵量，統(tǒng)計(jì)雌蟲終身產(chǎn)卵量和卵孵化率。每處理重復(fù)20次。

1.3 數(shù)據(jù)分析

用Poisson模型(自然對(duì)數(shù)鏈接函數(shù))分析若蟲歷期及存活率、雌成蟲壽命和雌蟲終身產(chǎn)卵量及卵孵化率數(shù)據(jù)，用一般線性模型分析若蟲存活和孵化的概率，用Logistic模型(logit鏈接函數(shù))分析成蟲雌性比例和短翅比例；以生物質(zhì)炭種類和添加量為自變量因素，采用似然比卡方測(cè)驗(yàn)檢驗(yàn)自變量的影響是否顯著；首先，確定兩自變量因素是否有顯著互作影響，如有，分別比較某一因素各處理下另一因素處理間的差異；如無，則分別分析兩因素的各處理間邊際均值的差異；用TukeyHSD測(cè)驗(yàn)比較不同處理水平之間的差異；用R統(tǒng)計(jì)軟件[14]進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 施用生物質(zhì)炭對(duì)灰飛虱生長(zhǎng)發(fā)育的影響

2.1.1 對(duì)灰飛虱若蟲歷期及存活率的影響

灰飛虱若蟲歷期受生物質(zhì)炭種類與添加量互作的顯著影響(似然比測(cè)驗(yàn), 下同,χ=15.37,< 0.01)。當(dāng)施用玉米或水稻生物質(zhì)炭時(shí)，不同添加量之間的若蟲歷期無顯著差異；當(dāng)施用小麥生物質(zhì)炭時(shí)，添加30 g/kg生物質(zhì)炭處理下的若蟲歷期(20.24±0.41 d)比不施生物質(zhì)炭對(duì)照下的若蟲歷期(18.70±0.30 d)顯著延長(zhǎng)1.54 d(=-3.20,0.01)。當(dāng)添加30 g/kg生物質(zhì)炭時(shí)，施用小麥生物質(zhì)炭處理下的若蟲歷期比施用玉米或水稻生物質(zhì)炭處理下的若蟲歷期(18.07±0.28 d和18.68±0.36 d)分別顯著延長(zhǎng)2.17 d(=-4.47,<0.01)和1.56 d(=-3.12,<0.01)；當(dāng)添加50 g/kg生物質(zhì)炭時(shí)，施用小麥生物質(zhì)炭處理下的若蟲歷期(19.60±0.46 d)與施用水稻生物質(zhì)炭處理下的若蟲歷期(19.67±0.38 d)無顯著差異(=0.13,=0.99)(圖1)。

圖中短柄表示均值±標(biāo)準(zhǔn)誤；不同大寫字母表示同種生物質(zhì)炭種類下不同添加量之間在5%水平上差異顯著；不同小寫字母表示同種添加量下不同生物質(zhì)炭種類之間在5%水平上差異顯著。下同。

Fig. 1. Effects of biochar type and application level on nymphal duration of..

灰飛虱若蟲存活率在生物質(zhì)炭種類與添加量之間沒有顯著互作(0.43,=0.79)。在不同生物質(zhì)炭種類處理下灰飛虱若蟲存活率無顯著差異(=1.05,=0.35)，但在不同生物質(zhì)炭添加量處理下差異顯著(=12.24,<0.01)。添加30 g/kg或50 g/kg生物質(zhì)炭處理下的若蟲存活率(79.83±1.53%和74.33±1.64%)比不施生物質(zhì)炭對(duì)照(85.50±1.62%)分別顯著減少5.67 %(=-2.51,=0.03)和11.17 %(=-4.95,<0.01)(圖2)。

圖2 施用生物質(zhì)炭種類及其添加量對(duì)灰飛虱若蟲存活率的影響

Fig. 2. Effects of biochar type and application level on nymphal survival of.

2.1.2 對(duì)灰飛虱雌蟲比例及短翅率的影響

灰飛虱雌蟲比例在生物質(zhì)炭種類與添加量之間沒有顯著互作(χ=0.82,=0.93)，而且在不同生物質(zhì)炭種類(χ=0.78,0.67)與不同生物質(zhì)炭添加量(χ=2.67,0.26)處理下均無顯著差異(圖3-A)。

灰飛虱短翅率在生物質(zhì)炭種類與添加量之間沒有顯著互作(χ=7.94,=0.09)，而且在不同生物質(zhì)炭種類(=1.30,0.52)與不同生物質(zhì)炭添加量(χ=5.79,0.05)處理下均無顯著差異(圖3-B)。

圖3 施用生物質(zhì)炭種類及其添加量對(duì)灰飛虱雌蟲比例(A)和短翅率(B)的影響

Fig. 3. Effects of biochar type and application level on proportion of females(A) and brachypterous forms(B) in.

2.1.3 對(duì)灰飛虱雌成蟲壽命的影響

灰飛虱雌成蟲壽命在生物質(zhì)炭種類與添加量之間沒有顯著互作(χ=6.21,=0.18)?；绎w虱雌成蟲壽命在不同生物質(zhì)炭添加量處理下無顯著差異(χ=2.03,=0.36)，但在不同生物質(zhì)炭種類處理下差異顯著(χ=11.95,<0.01)。施用玉米或小麥生物質(zhì)炭處理下的雌成蟲壽命(25.83±0.39 d和26.80 ± 0.45 d)比施用水稻生物質(zhì)炭處理(23.70±0.48 d)分別顯著延長(zhǎng)2.13 d(=-2.34,=0.04)和3.10 d(=3.37,<0.01)(圖4)。

圖4 施用生物質(zhì)炭種類及其添加量對(duì)灰飛虱雌成蟲壽命的影響

Fig. 4. Effects of biochar type and application level on female adult longevity of.

2.2 施用生物質(zhì)炭對(duì)灰飛虱生殖力的影響

2.2.1 對(duì)灰飛虱雌蟲終身產(chǎn)卵量及卵孵化率的影響

灰飛虱雌蟲終身產(chǎn)卵量受生物質(zhì)炭種類與添加量互作的顯著影響(χ=68.90,<0.01)。當(dāng)添加30 g/kg生物質(zhì)炭時(shí)，施用玉米生物質(zhì)炭處理下的雌蟲終身產(chǎn)卵量(176.40±6.84粒)比施用水稻或小麥生物質(zhì)炭處理(153.60±4.74粒和157.45±4.34粒)分別顯著增加22.80粒(=5.60,<0.01)和18.95粒(=4.63,<0.01)；當(dāng)添加50 g/kg生物質(zhì)炭時(shí)，施用玉米生物質(zhì)炭處理下的雌蟲終身產(chǎn)卵量(140.30±3.26粒)比施用水稻或小麥生物質(zhì)炭處理(157.20±7.11粒和161.90±5.14粒)分別顯著減少16.90粒(=-4.37,<0.01)和21.60粒(=-5.55,<0.01)，比不施生物質(zhì)炭對(duì)照下的雌蟲終身產(chǎn)卵量(207.10±7.99粒)顯著減少66.80粒(=15.92,<0.01)(圖5)。

圖5 施用生物質(zhì)炭種類及其添加量對(duì)灰飛虱雌蟲終身產(chǎn)卵量的影響

Fig. 5. Effects of biochar type and application level on lifetime fecundity of.

灰飛虱卵孵化率在生物質(zhì)炭種類與添加量之間沒有顯著互作(0.36=0.84)。灰飛虱卵孵化率在不同生物質(zhì)炭種類處理下無顯著差異(=1.29,=0.28)，但在不同生物質(zhì)炭添加量處理下差異顯著(=4.53,0.01)。添加50 g/kg生物質(zhì)炭處理下的卵孵化率(95.38%±0.34%)比不施生物質(zhì)炭對(duì)照(96.75%±0.31%)顯著減少1.37%(=-2.92,=0.01) (圖6)。

圖6 施用生物質(zhì)炭種類及其添加量對(duì)灰飛虱卵孵化率的影響

Fig. 6. Effects of biochar type and application level on egg-hatching rate of.

3 討論

本研究結(jié)果說明，土壤中施用生物質(zhì)炭可減弱灰飛虱的生殖力，這與Hou等[9]研究的施用生物質(zhì)炭對(duì)褐飛虱生活史的影響結(jié)論一致。但本研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，不利影響的程度隨生物質(zhì)炭種類與添加量的不同而異。

生物質(zhì)炭對(duì)灰飛虱產(chǎn)生不利影響的原因，很可能是土壤添加生物質(zhì)炭后改變了水稻對(duì)一些關(guān)鍵養(yǎng)分的吸收，比如氮、硅元素。生物質(zhì)炭本身碳含量極高，施用后會(huì)大幅度提高土壤中的C/N值。郭偉等[15]研究表明，施用生物質(zhì)炭雖然能夠提高土壤中全氮的含量，但是由于碳強(qiáng)烈的固持作用使得土壤中的有效氮含量降低，減少植物對(duì)有效氮的吸收，從而使得植物葉片的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值降低。Xie等[16]也認(rèn)為，生物質(zhì)炭的利用在短期看來會(huì)降低植物對(duì)土壤中氮素的利用率。Liu等[17]研究表明，土壤中施用生物質(zhì)炭能夠提高水稻對(duì)硅元素以及硅酸鹽的吸收量。水稻攝取硅后表皮細(xì)胞細(xì)胞壁會(huì)發(fā)生部分木質(zhì)化或硅質(zhì)化，使表皮細(xì)胞強(qiáng)度進(jìn)一步提高，從而增加其對(duì)害蟲的抗性[18]。

除此之外，水稻中氮、硅元素也是影響刺吸式口器昆蟲取食行為的關(guān)鍵因素[19]。氮元素是稻飛虱主動(dòng)進(jìn)行探測(cè)并吮吸韌皮部的刺激物，能夠促使稻飛虱減少刺探行為而增加蜜露分泌[20]。硅元素形成的硅酸鹽對(duì)于刺吸式口器昆蟲來說是一種吮吸抑制劑，當(dāng)?shù)撅w虱對(duì)韌皮部取食時(shí)，硅酸鹽會(huì)起到抑制作用[21]。因此，我們認(rèn)為，施用生物質(zhì)炭對(duì)水稻中氮、硅元素的改變會(huì)影響灰飛虱對(duì)水稻的取食行為，從而影響灰飛虱的生殖表現(xiàn)。

另一個(gè)原因可能是土壤施用生物質(zhì)炭后會(huì)影響土壤中菌根真菌的種群豐富度和功能，從而誘導(dǎo)植物產(chǎn)生防御反應(yīng)。大量研究表明，生物質(zhì)炭會(huì)促進(jìn)土壤中菌根真菌的生長(zhǎng)[22]，常見的菌根真菌（叢生菌根、外生菌根）對(duì)生物質(zhì)炭產(chǎn)生積極響應(yīng)[23]。這兩種菌根真菌會(huì)引起寄主植物形態(tài)、生理和生化方面的改變[24]。例如，叢生菌根能夠觸發(fā)寄主植物分子和生理方面的改變，從而影響植物防御基因的表達(dá)量以及改變植物一些化感物質(zhì)的產(chǎn)生[25]。Harel等[26]研究發(fā)現(xiàn)，以楊木為原料制作的生物質(zhì)炭可以提高草莓對(duì)三種真菌——灰葡萄孢菌()、植物炭疽病菌()和白粉菌()感染引起的疾病抗性，而且觀察到其中兩種真菌感染的初始間段，伴隨防御相關(guān)的基因表達(dá)量上升。生物質(zhì)炭還可以誘導(dǎo)辣椒和番茄產(chǎn)生對(duì)灰葡萄孢菌和韃靼內(nèi)絲白粉菌()的抗性，并減輕螨蟲對(duì)辣椒的危害[8]。這些研究結(jié)果表明，生物質(zhì)炭可能會(huì)刺激植物體內(nèi)產(chǎn)生一系列的防御反應(yīng)。對(duì)于生物質(zhì)炭的誘導(dǎo)防御反應(yīng)，未來的研究方向應(yīng)集中在生物化學(xué)機(jī)制的描述和信號(hào)通道的驗(yàn)證[27]。

至于不同生物質(zhì)炭種類所帶來的不同效果，可能是由于作物秸稈等生物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物質(zhì)炭過程中，制備生物質(zhì)炭原料本身的性質(zhì)和熱解過程中的環(huán)境條件(如溫度、空氣、濕度等)不同造成的。不同生物質(zhì)種類或炭化條件所制備的生物質(zhì)炭，在結(jié)構(gòu)、pH值、揮發(fā)物含量、灰分含量、持水性、表觀密度、比表面積和陽離子交換量等理化性質(zhì)上表現(xiàn)出不同的性能[28]，這些差異或許導(dǎo)致其對(duì)植株上植食性害蟲產(chǎn)生不同的影響。

本研究為生物質(zhì)炭在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣應(yīng)用提供了新的支持依據(jù)，但仍需要進(jìn)一步的大田試驗(yàn)，評(píng)估生物質(zhì)炭對(duì)灰飛虱發(fā)生的影響，并探究如何把土壤添加生物質(zhì)炭融入稻飛虱綜合防治體系中。

謝辭：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院潘根興和南京勤豐秸稈研發(fā)有限責(zé)任公司李茹提供生物質(zhì)炭及其生產(chǎn)應(yīng)用信息，植物保護(hù)學(xué)院本科生湯鈺瑩參加部分實(shí)驗(yàn)研究，特此致謝。

[1] Wang Y J, Bi Y Y, Gao C Y. The assessment and utilization of straw resources in China., 2010, 9(12): 1807-1815.

[2] Hayes M H B. Biochar and biofuels for a brighter future., 2006, 443(7108): 144.

[3] 張斌, 劉曉雨, 潘根興, 鄭聚鋒, 池忠志, 李戀卿, 張旭輝, 鄭金偉. 施用生物質(zhì)炭后稻田土壤性質(zhì)、水稻產(chǎn)量和痕量溫室氣體排放的變化. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2012, 45(23): 4844-4853.

Zhang B, Liu X Y, Pan G X, Zheng J F, Chi Z Z, Li L Q, Zhang X H, Zheng J W. Changes in soil properties, yield and trace gas emission from a paddy after biochar amendment in two consecutive rice growing cycles., 2012, 45(23): 4844-4853. (in Chinese with English abstract)

[4] 陳溫福, 張偉明, 孟軍. 農(nóng)用生物質(zhì)炭研究進(jìn)展與前景. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué), 2013, 46(16): 3324-3333.

Chen W F, Zhang W M, Meng J. Advances and prospects in research of biochar utilization in agriculture., 2013, 46(16): 3324-3333. (in Chinese with English abstract)

[5] Lehmann J, Gaunt J, Rondon M. Biochar sequestration in terrestrial ecosystems-a review., 2006, 11: 403-427.

[6] Atkinson C J, Fitzgerald J D, Hipps N A. Potential mechanisms for achieving agricultural benefits from biochar application to temperate soils: A review., 2010, 37(3): 1-18.

[7] Oguntunde P G, Fosu M, Ajayi A E, Giesen N V D. Effects of charcoal production on maize yield, chemicalproperties and texture of soil., 2004, 39: 295-299.

[8] Elad Y, David D R, Harel Y M, Borenshtein M, Kalifa H B, Silber A, Graber E R. Induction of systemic resistance in plants by biochar, a soil-applied carbon sequestering agent., 2010, 100: 913-921.

[9] Hou X Q, Meng L, Li L, Pan G X, Li B P. Biochar amendment to soils impairs developmental and reproductive performances of a major rice pest(Homoptera:Delphacidae)., 2016, 139(10): 727-733.

[10] 張愛民, 劉向東, 翟保平, 顧曉瑩. 溫度對(duì)灰飛虱生物學(xué)特性的影響. 昆蟲學(xué)報(bào), 2008, 5l(6): 640-645.

Zhang A M, Liu X D, Zhai B P, Gu X Y. Influences of temperature on biological characteristics of the small brown planthopper ,(Fallén) (Hemiptera: Delphacidae)., 2008, 51(6): 640-645. (in Chinese with English abstract)

[11] 荊裴, 白素芬, 劉芳. 灰飛虱取食行為刺吸電位波形的初步研究. 應(yīng)用昆蟲學(xué)報(bào), 2013, 50(3): 758-763.

Jing P, Bai S F, Liu F. Prelimitary research on electrical penetration graph (EPG) waveforms in relation to feeding behavior of., 2013, 50(3): 758-763. (in Chinese with English abstract)

[12] Gaskin J W, Steiner C, Harris K, Das K C, Bibens B. Effects of low-temperature pyrolysis conditions on biochar for agricultural use., 2008, 51(6): 2061-2069. (in Chinese with English abstract)

[13] 何緒生, 張樹清, 佘雕, 耿增超, 高海英. 生物質(zhì)炭對(duì)土壤肥料的作用及未來研究. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2011, 27(15): 16-25.

He X S, Zhang S Q, She D, Geng Z C, Gao H Y. Effects of biochar on soil and fertilizer and future research,, 2011, 27(15):16-25 (in Chinese with English abstract)

[14] R Development Core Team. R: A language and environment for statistical computing. Vienna, Austria: R Foundation for Statistical Computing, 2014[2017-11-28]. http://www.R-project.org/.

[15] 郭偉, 陳紅霞, 張慶忠, 王一丁. 華北高產(chǎn)農(nóng)田施用生物質(zhì)炭對(duì)耕層土壤總氮和堿解氮含量的影響. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào), 2011, 20(3): 425-428.

Guo W, Chen H X, Zhang Q Z, Wang Y D. Effects of biochar application on total nitrogen and alkali-hydrolyzable nitrogen content in the topsoil of the high-yield cropland in north China Plain., 2011, 20(3): 425-428. (in Chinese with English abstract)

[16] Xie Z B, Xu Y P, Liu G, Liu Q, Zhu J G, Tu C, James A, Georg C, Jean Y, Hu S J. Impact of biochar application on nitrogen nutrition of rice, greenhouse-gas emissions and soil organic carbon dynamics in two paddy soils of China., 2013, 370: 527-540.

[17] Liu X Y, Li L Q, Bian R J, Chen D, Qu J J, Pan G X, Zhang X H, Zheng J W, Zheng J F. Effect of biochar amendment on soil-silicon availability and rice uptake., 2014, 177: 91-96.

[18] 張晶, 石揚(yáng)娟, 任潔, 劉周, 石英堯. 硅肥用量對(duì)水稻莖稈抗折力的影響研究. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2014, 30(3): 49-55.

Zhang J, Shi Y J, Ren J, Liu Z, Shi Y Y. The effect of silicon fertilizer on flexural strength of rice culm., 2014, 30(3): 49-55. (in Chinese with English abstract)

[19] Sogawa K. The rice brown planthopper: feeding physiology and host plant interactions., 1982, 27: 49-73.

[20] Sogawa K. Studies on feeding habits of the brown planthopper. Effects of nitrogen-deficiency of host plant on insect feeding., 1970, 14: 101-106.

[21] Yoshihara T, Sogawa K, Pathak M D, Juliano B O, Sakamura S. Soluble silicic acid as a sucking inhibitory substance in rice against the brown planthopper (Delphacidae, Homoptera)., 1979, 26: 314-322.

[22] Lehmann J, Rillig M C, Thies J, Masiello C A, Hockaday W C, crowley D. Biochar effects on soil biota-A review., 2011, 43: 1812-1836.

[23] Warnock D D, Lehmann J, Kuyper T W, Rilling M C. Mycorrhizal responses to biochar in soil-concepts and mechanisms., 2007, 300: 9-20.

[24] Koricheva J, Gange A C, Jones T. Effects of mycorrhizal fungi on insect herbivores: A meta-analysis., 2009, 90(8): 2088-2097.

[25] Bi H H, Song Y Y, Zeng R S. Biochemical and molecular responses of host plants to mycorrhizal infection and their role in plant defence., 2007, 20(1): 15-28.

[26] Harel Y M, Elad Y, David D R, Shulchani R, Lew R, Graber E R. Biochar mediates systemic response of strawberry to foliar fungal pathogens., 2012, 357: 245-257.

[27] Walling L L. The myriad plant responses to herbivores., 2000, 19: 195-216.

[28] 張文玲, 李桂花, 高衛(wèi)東. 生物質(zhì)炭對(duì)土壤性狀和作物產(chǎn)量的影響. 中國(guó)農(nóng)學(xué)通報(bào), 2009, 25(17): 153-157.

Zhang W L, Li G H, Gao W D. Effect of biomass charcoal on soil character and crop yield., 2009, 25(17): 153-157. (in Chinese with English abstract)

Effects of Biochar Amendment to Soil on Life History Traits of(Hemiptera: Delphacidae) on Rice Plants

FU Qiang, LI Baoping, MENG Ling*

(,/,,,;)

【Objective】To investigate the potential of biochar application in the control of crop pests, we evaluated the effect of biochar amendment to soil on the small brown rice planthopper (as) on rice. 【Method】Laboratory experiments were conducted using a 2 × 3 factorial design to explore the effect of the two independent variables (biochar type and application level) on developmental and reproductive performances of the insect on potted rice plants.【Result】1) Biochar type and application level had an interactive effect on the nymphal duration, which though did not vary with application levels when corn or rice biochar was applied, yet significantly prolonged by 1.54 days when wheat biochar was applied at 30 g/kg compared to 18.70±0.30 d in the control. 2) Biochar type and application level did not have interactive effects on longevity of female adults. Biochar application level did not influence female adult longevity, but corn biochar significantly increased the longevity by 2.13 d compared to 23.70 ± 0.48 d with addition of rice biochar, for wheat biochar, by 3.10 d. 3) There was a biochar type × application level interaction effect on fecundity. Biochar amendment decreased lifetime fecundity ofbut the effect varied with biochar type and application level. At 30 g/kg biochar level, the fecundity increased for corn biochar by 22.80 and 18.95 eggs compared to those, for rice and wheat biochar respectively. At 50 g/kg biochar level, the fecundity decreased for corn biochar by 16.90 and 21.60 eggs compared to those for rice biochar and wheat biochar.【Conclusion】Biochar amendment to soil can have a negative impact on fecundity of, yet the impact varies with biochar type and application level.

biochar; rice planthopper; development; reproduction; soil amendment

Corresponding author,:

S435.112+.3；S511.06

A

1001-7216(2018)02-0200-07

2017-09-15;

2017-11-29。

國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃資助項(xiàng)目（2017YFD0201000）。

通訊聯(lián)系人，E-mail：ml@njau.edu.cn

10.16819/j.1001-7216.2018.7113