苜蓿地下害蟲(chóng)種類、為害及抗蟲(chóng)性評(píng)價(jià)

史 敏，曹 師，胡進(jìn)玲，黨淑鐘，李彥忠,2

（1. 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 蘭州大學(xué)農(nóng)業(yè)農(nóng)村部草牧業(yè)創(chuàng)新重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 / 蘭州大學(xué)草地農(nóng)業(yè)科技學(xué)院，甘肅 蘭州 730020；2. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院草原研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

地下害蟲(chóng)是指生命的全部或大部分時(shí)間生活于土壤，以植物的根或近地面部分為食的一類害蟲(chóng)[1]，主要包括蠐螬、金針蟲(chóng)、地老虎和螻蛄四大類[2-5]，其他有根蛆(Delia antiqua)、擬地甲(Opatrum subaratum)、根象甲(Dyscerus juglans)等[6]。地下害蟲(chóng)的寄主范圍廣泛，可為害幾乎所有植物[7]，在播種后至出苗期取食種子和未出土的幼苗，導(dǎo)致播多苗少、缺苗斷壟；苗期和成株期主要取食根部和根頸，導(dǎo)致植株生長(zhǎng)不良甚至死亡，部分地下害蟲(chóng)的某些階段還可爬出土壤，取食植物近地面的枝葉，降低苜蓿產(chǎn)量，減少苜蓿利用年限[8-9]。

苜蓿(Medicago)草地的病蟲(chóng)害是影響草產(chǎn)量和草品質(zhì)的重要因素，其中為害根部的有害生物對(duì)苜蓿的影響最大。因?yàn)?，苜蓿是多年生植物，以根越冬，根部是苜蓿生命的源泉，根部受害可?dǎo)致植株死亡，苜蓿根部的有害生物是造成苜蓿草地植株密度逐年下降、草地衰退的主要因素[10-17]。美國(guó)是我國(guó)苜蓿的主要進(jìn)口國(guó)，美國(guó)苜蓿的地下害蟲(chóng)主要有三葉草根象甲(Sitona hispidulus)、苜蓿象甲(Otiorhynchus ligustici)等[10]。我國(guó)報(bào)道在苜蓿草地上共調(diào)查鑒定了43種地下害蟲(chóng)，其中金龜甲科25種、麗金龜甲科6種、叩頭甲科5種、花金龜甲科2種、擬步甲科4種、螻蛄科1種[11]。我國(guó)各省(區(qū))苜蓿地中的地下害蟲(chóng)種數(shù)及優(yōu)勢(shì)種不同，黑龍江只報(bào)道了銅綠麗金龜(Anomala corpulenta)危害[12]，吉林長(zhǎng)春以東北大黑鰓金龜(Holotrichia diomphalia)、八字地老虎(Xestia c-nigrum)和東方螻蛄(Gryllotalpa orientalis)為主[13]，山東以褐紋金針蟲(chóng)(Melanotus caudex)、暗黑鰓金龜(Holotrichia parallela)、銅綠麗金龜(Anomala corpulenta)為主[14]，甘肅報(bào)道苜蓿地下害蟲(chóng)多達(dá)18種，包括叩頭甲2種、蒙古沙潛等擬步甲3種、花金龜科2種、麗金龜甲科2種、金龜甲科7種、夜蛾科的地老虎2種[15]，其中隴東黃土高原區(qū)苜蓿地下害蟲(chóng)有11種，包括1種螻蛄、2種地老虎、3種金針蟲(chóng)、4種蠐螬和1種擬步甲(網(wǎng)目擬步甲Opatrum subaratum)[16]，內(nèi)蒙古的苜蓿地下害蟲(chóng)有12種，包括2種螻蛄、4種蠐螬、2種金針蟲(chóng)、2種地老虎和2種擬步甲[17]。由此可見(jiàn)，我國(guó)苜蓿地下害蟲(chóng)種類繁多，然而，以上研究均未詳細(xì)記載地下害蟲(chóng)在苜蓿上造成的害狀特點(diǎn)，在苜蓿根部健康狀況檢查時(shí)缺少參考依據(jù)，此外，目前地下害蟲(chóng)在我國(guó)苜蓿草地上發(fā)生數(shù)量以及為害程度是否有必要加以防治等問(wèn)題懸而未決，故有必要對(duì)苜蓿地下害蟲(chóng)的種類、數(shù)量、為害程度等加以研究。如果苜蓿地下害蟲(chóng)有必要加以防治，那么，如何防治則更為重要。利用抗蟲(chóng)品種是防治害蟲(chóng)的主要途徑[1]，但我國(guó)目前尚無(wú)一個(gè)苜蓿品種登記為以抗地下害蟲(chóng)為主要特征的品種，然而，我國(guó)大量進(jìn)口的美國(guó)苜蓿品種則標(biāo)注了對(duì)苜蓿多種蚜蟲(chóng)的抗性級(jí)別[18]?？瓜x(chóng)性評(píng)價(jià)是選育抗蟲(chóng)品種的基礎(chǔ)，我國(guó)已對(duì)苜蓿品種抗薊馬和抗蚜蟲(chóng)等地上害蟲(chóng)做了初步研究，如李彥忠等[19]評(píng)價(jià)了國(guó)內(nèi)外97個(gè)苜蓿品種對(duì)薊馬的抗性，張曉燕等[20-21]發(fā)現(xiàn)甘農(nóng)9號(hào)對(duì)薊馬具有較好抗性，胡桂馨等[22]比較了8個(gè)苜蓿品種對(duì)牛角花齒薊馬(Odontothrips loti)的耐害性，特木爾布和等[23-24]發(fā)現(xiàn)苜蓿品種之所以抗薊馬，與苜蓿葉片絨毛密度、葉片絨毛長(zhǎng)度、葉厚度、新葉和幼莖的腺體等有關(guān)，武德功等[25]發(fā)現(xiàn)金皇后品種對(duì)兩種體色豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)的抗性不同，馬建華等[26]提出了蚜量比值法和模糊識(shí)別法等評(píng)價(jià)苜蓿品種抗蚜蟲(chóng)的可靠方法，但至今尚未報(bào)道苜蓿品種對(duì)地下害蟲(chóng)抗性評(píng)價(jià)。為此，本研究擬在確定苜蓿地下害蟲(chóng)種類、發(fā)生數(shù)量、為害程度的基礎(chǔ)上，開(kāi)展苜蓿品種對(duì)地下害蟲(chóng)的抗性評(píng)價(jià)，以期將抗性較強(qiáng)品種推薦給苜蓿生產(chǎn)企業(yè)和農(nóng)戶種植。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概況

試驗(yàn)地位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特南約30 km的土默特左旗沙爾沁鄉(xiāng)的農(nóng)業(yè)農(nóng)村部沙爾沁牧草資源重點(diǎn)野外科學(xué)觀測(cè)試驗(yàn)站，屬半干旱大陸性氣候，土壤類型為砂壤土[27]，2015年播種玉米，2016年6月中旬播種了44個(gè)苜蓿品種(表1)，每個(gè)品種4個(gè)小區(qū)，隨機(jī)排列，每小區(qū)30 m2(3 m × 10 m)，小區(qū)間距1 m，行播，行距0.40 m，播種量16.67 kg·hm-2(每小區(qū)0.05 kg)，采用當(dāng)?shù)厣a(chǎn)中的噴灌澆水方式管理。

供試的44個(gè)苜蓿品種中，我國(guó)育成的品種13個(gè)，占供試品種總數(shù)的29.55%，美國(guó)品種20個(gè)，占45.45%，加拿大品種9個(gè)，占20.45%，澳大利亞的品種2個(gè)。

1.2 取樣方法

于2017年6月(返青后約40 d)，每個(gè)小區(qū)選擇長(zhǎng)0.3 m寬0.3 m深度為0.5 m的樣方，每個(gè)樣方約30株苜蓿，用鐵鍬挖出樣方內(nèi)的苜蓿植株和土壤，抖落根部土壤，并把挖出的土壤破碎成土粒，揀出昆蟲(chóng)，放置在裝入95%酒精的指形管中。

1.3 根部蟲(chóng)傷觀察

將挖出植株的根部放在自來(lái)水下沖洗掉泥土，首先觀察根表面是否有蟲(chóng)傷，然后縱向切開(kāi)主根，觀察有無(wú)蟲(chóng)傷，統(tǒng)計(jì)挖出植株總數(shù)和有蟲(chóng)傷的植株數(shù)，計(jì)算每品種植株根部被害率。

1.4 昆蟲(chóng)鑒定

將采集的昆蟲(chóng)帶回室內(nèi)，統(tǒng)計(jì)并挑出地下害蟲(chóng)，測(cè)量蟲(chóng)體大小，在解剖鏡下觀察各部位特征，拍照，在甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué)教授王森山指導(dǎo)下，依據(jù)形態(tài)學(xué)進(jìn)行了鑒定[28-38]。

1.5 抗蟲(chóng)性評(píng)價(jià)

本研究采用美國(guó)國(guó)家苜蓿和牧草聯(lián)盟的病蟲(chóng)抗性級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)劃分，該標(biāo)準(zhǔn)主要根據(jù)苜蓿品種中病健植株比例劃分，并用100%減去健康植株比例表述發(fā)病率；本研究采用苜蓿植株被害率作為抗性評(píng)價(jià)的依據(jù)，采用100%減去健康植株比例表述，且對(duì)該標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了完善和細(xì)化，補(bǔ)充了5%～6%、14%～15%和30%～31%的數(shù)值(表2)。

為進(jìn)一步區(qū)分苜蓿品種抗蟲(chóng)性，參考文獻(xiàn)[19]和[26]采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS11.0的聚類分析法組件平均鄰接法(average linkage between groups)分析，確定品種的相對(duì)抗蟲(chóng)性級(jí)別(表3)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS11.0中新復(fù)極差法分析比較確定品種間的抗性差異。

2 結(jié)果與分析

2.1 苜蓿地下害蟲(chóng)種類及比例

2017年6月，從土壤中共采集156頭昆蟲(chóng)，其中地下害蟲(chóng)43頭，占昆蟲(chóng)總數(shù)的27.56%；分屬于金龜甲科(Scarabaeidae Rutelinae)、叩頭甲科(Elateroidea)、鰓金龜科(Melolonthidae)、擬步甲科(Tenebrionidae)和麗金龜亞科(Rutelinae)，以擬步甲科昆蟲(chóng)最多，有21頭，其次為叩頭甲科的金針蟲(chóng)，有11頭，麗金龜亞科和鰓金龜科的幼蟲(chóng)，即蠐螬，分別有7頭和4頭(表4)，未采集到4大類地下害蟲(chóng)中的螻蛄和地老虎。

以上麗金龜科昆蟲(chóng)鑒定為蒙古異麗金龜(Anomala mongolica) (圖1C、圖1D)，鰓金龜科昆蟲(chóng)鑒定為黑絨鰓金龜(Maladera orientalis) (圖1A、圖1B)，叩頭甲科昆蟲(chóng)鑒定為寬背金針蟲(chóng)(Selatosomus gravidus) (圖1E、圖1F)，擬步甲科昆蟲(chóng)有蒙古沙潛(Gonocephalum reticulatum) (圖1G、圖1H)和網(wǎng)目擬地甲(Opatrum subaratum) (圖1I)。

2.2 苜蓿地下害蟲(chóng)根部害狀

苜蓿根部害狀有兩類，其一為主根或側(cè)根的皮層有凹陷的傷口，圓形、長(zhǎng)條形或不規(guī)則形，嚴(yán)重者傷口環(huán)繞主根一圈，粗糙不平，傷口顏色為褐色或黑色，啃食至淺表層或中柱(圖2C、圖2D)；其二為根皮層上僅有一個(gè)近圓形黑色蟲(chóng)洞，而根中柱內(nèi)蟲(chóng)洞明顯，或向上擴(kuò)展或向下擴(kuò)展(圖2E、圖2F)，可見(jiàn)以上幾種苜蓿地下害蟲(chóng)的為害方式可分為啃食型和鉆蛀型兩種類型。

2.3 苜蓿品種的抗蟲(chóng)性

根據(jù)苜蓿相對(duì)抗蟲(chóng)性級(jí)別 (表3)，在受害苜蓿中，旱地苜蓿品種的被害率最高，為28.85%，甘農(nóng)6號(hào)被害率最低為1.19%，植株的平均被害率為2.77% (P ＞ 0.05) (表5)。供試品種的被害率均小于50%，根據(jù)美國(guó)國(guó)家苜蓿和牧草聯(lián)盟的病蟲(chóng)抗性級(jí)別標(biāo)準(zhǔn)(表2)，供試品種均屬于高抗品種。聚類分析結(jié)果顯示，供試的44個(gè)品種可分為2個(gè)大類群6個(gè)小類群(圖3)。

表 1 44個(gè)苜蓿品種的選育國(guó)家和種子提供者Table 1 Information of 44 alfalfa varieties used in the experiment

續(xù)表 1Table 1(Continued)

表 2 苜蓿品種的抗蟲(chóng)性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Table 2 Resistance rating of alfalfa varieties against insect pests

表 3 苜蓿相對(duì)抗蟲(chóng)性級(jí)別Table 3 Relative resistance rating of alfalfa varieties against insect pests

根據(jù)聚類結(jié)果，高抗品種(HR)為新牧2號(hào)、MF4030、獵人河、MF4010等10個(gè)品種，占品種總數(shù)的22.64%，抗蟲(chóng)品種(R)為中草3號(hào)、肇東、巨能等10個(gè)品種，占29.54%，中抗品種(M)為敖漢、SK3010等13個(gè)品種，占22.73%，低抗品種(L)為龍牧806、準(zhǔn)格爾、巨人等9個(gè)品種，占20.45%，感蟲(chóng)品種(S)為潤(rùn)布勒和旱地2個(gè)品種，占4.55%。國(guó)內(nèi)高抗品種和抗性品種分別占供試品種總數(shù)的9%和2.27%，共為11.27%，低于國(guó)內(nèi)品種占供試總品種數(shù)的比例(29.55%)，2個(gè)感蟲(chóng)品種潤(rùn)布勒和旱地均為國(guó)外品種(表5)。

表 4 調(diào)查區(qū)苜蓿田地下害蟲(chóng)種類及占比Table 4 Species and percentage of soil insect pests collected from alfalfa soil

圖 1 呼和浩特地區(qū)苜蓿地下害蟲(chóng)種類Figure 1 Species of soil insect pests found in alfalfa field in Hohhot region

3 討論與結(jié)論

圖 2 苜蓿地下害蟲(chóng)的害狀Figure 2 Wounds in alfalfa caused by soil insect pests

本研究針對(duì)我國(guó)苜蓿地下害蟲(chóng)危害狀況不清楚、主栽品種對(duì)地下害蟲(chóng)的抗性不明的現(xiàn)狀，在呼和浩特開(kāi)展了相關(guān)研究，調(diào)查到的5種地下害蟲(chóng)old wounds on cortexes.均在內(nèi)蒙古草地上已有報(bào)道[17]，且在安徽、東北、河北、甘肅、陜西等省(區(qū))的苜蓿地中也有發(fā)生[39-41]，但當(dāng)?shù)剀俎５叵潞οx(chóng)以蒙古沙潛和網(wǎng)目擬地甲為優(yōu)勢(shì)種的情況與其他省(區(qū))的情況有所不同，是否與當(dāng)?shù)厣叭劳临|(zhì)和降水量低有關(guān)還有待后續(xù)研究[32,42-43]。

國(guó)內(nèi)外苜蓿地下害蟲(chóng)研究雖有不少報(bào)道，但均無(wú)害狀的描述，本研究對(duì)地下害蟲(chóng)造成的苜蓿害狀做了仔細(xì)觀察和詳細(xì)描述，有助于今后開(kāi)展苜蓿病蟲(chóng)害調(diào)查時(shí)關(guān)注地下害蟲(chóng)造成的為害，并根據(jù)本描述將地下害蟲(chóng)的害狀與根腐病的癥狀準(zhǔn)確區(qū)分開(kāi)來(lái)。然而，本研究未跟蹤觀察何種地下害蟲(chóng)造成了怎樣的害狀，但根據(jù)不同害蟲(chóng)的取食習(xí)性，可以初步確定根皮層缺刻主要由蠐螬所致，而根中柱空洞則由金針蟲(chóng)、沙潛等鉆蛀性害蟲(chóng)所致。

文獻(xiàn)記載，地下害蟲(chóng)的為害可加劇根腐病的發(fā)生[42]，本研究發(fā)現(xiàn)蟲(chóng)傷周圍的皮層變色或腐爛，中柱組織也出現(xiàn)變黑、腐爛，但地下害蟲(chóng)是否促進(jìn)根腐病的發(fā)生，以及地下害蟲(chóng)為害后有利于為何種根腐病菌的侵染與擴(kuò)展尚不明確，有待后續(xù)研究。

圖 3 44個(gè)苜蓿品種對(duì)地下害蟲(chóng)的抗性類群Figure 3 Clusters of 44 alfalfa varieties resistant to soil insect pests

根據(jù)美國(guó)國(guó)家苜蓿和牧草聯(lián)盟制定的苜蓿抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，本研究供試的所有品種對(duì)地下害蟲(chóng)的抗性級(jí)別均屬于高抗品種。此抗性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用于抗寒性、抗病性和抗蟲(chóng)性等。該抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)采用了品種的群體中健康植株的比例來(lái)確定抗性分級(jí)級(jí)別，不同于在其他作物對(duì)地下害蟲(chóng)抗性時(shí)按每株根部蟲(chóng)傷多少先確定蟲(chóng)情級(jí)別，再根據(jù)公式計(jì)算蟲(chóng)情指數(shù)，最終以蟲(chóng)情指數(shù)高低人為確定抗蟲(chóng)性級(jí)別，如大蒜對(duì)蒜蛆(Delia antique)的抗蟲(chóng)性[44]、甜菜對(duì)象甲(Cylas formicarius elegantulus)、甜菜跳甲(Chaetocnema confinis)和一種蠐螬(Plectris aliena)的抗蟲(chóng)性[45]，稻谷對(duì)玉米象(Sitophilus zeamais)的抗蟲(chóng)性[46]。也有學(xué)者采用模糊聚類分析法確定品種的抗蟲(chóng)性[47]。筆者認(rèn)為苜蓿是異花授粉植物，同一品種的籽粒間遺傳背景差異大，以健康植株的比例或受害植株的比例評(píng)定抗性級(jí)別比蟲(chóng)情指數(shù)的評(píng)定方法更可靠且易于操作。

表 5 供試44個(gè)苜蓿品種對(duì)地下害蟲(chóng)的抗性級(jí)別Table 5 Resistance classes of 44 alfalfa varieties to soil insect pests

本研究在植株被害率分級(jí)評(píng)定方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合聚類分析法，制定了相對(duì)抗蟲(chóng)性的分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，其品種的抗性并無(wú)絕對(duì)大小，只有相對(duì)大小的客觀實(shí)際。本研究中，苜蓿受害源于多種地下害蟲(chóng)所致，故其抗性不是針對(duì)某一種地下害蟲(chóng)而言，而是對(duì)多種地下害蟲(chóng)，不同于以往對(duì)專一害蟲(chóng)的抗性評(píng)價(jià)。由于在確定的地點(diǎn)和確定的寄主植物，地下害蟲(chóng)種類和類群相對(duì)穩(wěn)定，因此，本研究的結(jié)果對(duì)呼和浩特地區(qū)仍有參考價(jià)值。當(dāng)然，地下害蟲(chóng)的種類和數(shù)量隨年份、栽培管理方式等因素方式波動(dòng)，抗性級(jí)別亦會(huì)有所變化，至于如何在田間準(zhǔn)確評(píng)價(jià)苜蓿地下害蟲(chóng)的抗性仍有待完善，本研究?jī)H為初步嘗試。

綜上，內(nèi)蒙古呼和浩特地區(qū)苜蓿地下害蟲(chóng)主要有黑絨鰓金龜、蒙古異麗金龜、寬背金針蟲(chóng)、蒙古沙潛和網(wǎng)目擬地甲5種，為害方式有啃食型和和鉆蛀型2類，造成的相應(yīng)害狀為根皮層缺刻和根中柱空洞；植株被害率因品種不同，最高為28.85%；根據(jù)美國(guó)國(guó)家苜蓿和牧草聯(lián)盟制定的抗性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，供試品種均為高抗品種，但根據(jù)品種間存在抗性差異的實(shí)際情況，采用聚類分析可將供試品種的抗蟲(chóng)性分為6個(gè)類群。鑒于苜蓿以根和根頸越冬，根部受害可能導(dǎo)致苜蓿植株生長(zhǎng)不良，甚至死亡，進(jìn)而降低草產(chǎn)量和草地持久性，故應(yīng)重視苜蓿地下害蟲(chóng)的發(fā)生動(dòng)態(tài)和為害狀況，以便及時(shí)有效防治，減少損失。