甘肅武威地區(qū)釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)及其與氣象因子的關(guān)系研究

郭艷蘭，張學(xué)金，焦旭東，牟德生，金 娜，劉 偉，李 棟，董存元

(1. 武威市林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅武威 733000；2. 武威市林業(yè)綜合服務(wù)中心，甘肅武威 733000)

釀酒葡萄Vitisvinifera是生產(chǎn)葡萄酒的原料，也是葡萄生產(chǎn)的重要組成部分。葡萄葉蟬隸屬于半翅目Hemiptera葉蟬科Cicadellidae小葉蟬亞科Typhlocybinae，是葡萄生產(chǎn)中的重要害蟲，主要以成、若蟲棲息于葡萄葉背面刺吸為害，造成葉片失綠、脫落，阻礙光合作用和枝條發(fā)育，從而影響葡萄產(chǎn)量和品質(zhì)(Gnezdilovetal.，2008；王慧卿等，2011)。據(jù)報道，葡萄葉蟬在很多釀酒葡萄產(chǎn)區(qū)已成為害蟲優(yōu)勢群體，對釀酒葡萄產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展造成了嚴(yán)重威脅(陳玉寶等，2010；呂興等，2013；王穎等，2016；漆錄平，2018)。

對害蟲發(fā)生規(guī)律的研究是對其進行有效控制的基礎(chǔ)，有助于把握最佳防治時機，從而實現(xiàn)有害生物綜合治理的目標(biāo)。影響害蟲發(fā)生的因子眾多，其中，氣象因子是重要因素，它可直接影響昆蟲的生長發(fā)育和繁殖，從而造成害蟲發(fā)生期、發(fā)生量、危害程度等的不同(方精云，2000；常曉娜等，2008)。因此，研究害蟲種群發(fā)生動態(tài)及其與氣象因子間的關(guān)系對于防治關(guān)鍵期的掌握、預(yù)測預(yù)報以及科學(xué)有效防控措施的制定等具有重要的指導(dǎo)意義。目前，國內(nèi)學(xué)者對釀酒葡萄園的葉蟬生物學(xué)特性、種群消長規(guī)律、防治措施、天敵等方面已有相關(guān)研究(沙月霞等，2011；余金詠等，2013；趙榮華等，2013；陳萍等，2014；曹文秋等，2017)，但有關(guān)氣象因子對釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)的影響還未見相關(guān)報道。

本研究連續(xù)2 a對釀酒葡萄園葡萄葉蟬種群動態(tài)進行了監(jiān)測，并分析了其與氣象因子的相關(guān)性，旨在揭示該地區(qū)釀酒葡萄葉蟬種群變化規(guī)律及影響其變化的主要原因，為該地區(qū)釀酒葡萄葉蟬的預(yù)測預(yù)報及有效防控提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地點概況

試驗地點位于武威市林業(yè)科學(xué)研究院院內(nèi)。供試釀酒葡萄品種為貴人香，面積2.3 hm2，籬架栽培，南北向，株行距3 m×1 m，8年生。葡萄園北靠圍墻，西、南鄰苗圃地。園區(qū)管理精細(xì)，定期進行灌水、修剪、除草、施肥等。8-9月園區(qū)內(nèi)每隔2周噴灑1次波爾多液預(yù)防病害發(fā)生，全年不使用殺蟲劑。

1.2 研究方法

2017-2018年，自釀酒葡萄出土萌芽至10月1日，在釀酒葡萄園內(nèi)根據(jù)棋盤式取樣法選取10個點，在距地面高1.2 m處懸掛40 cm×25 cm的黃色誘蟲板，誘蟲板兩側(cè)均涂有粘蟲膠。誘蟲板由北京中捷四方生物科技有限公司生產(chǎn)。每7 d調(diào)查一次(如遇雨天則順延)，記錄誘蟲板上葡萄葉蟬成蟲數(shù)量，并更換誘蟲板。

1.3 氣象數(shù)據(jù)采集

氣象數(shù)據(jù)由武威市林業(yè)科學(xué)研究院院內(nèi)氣象站點采集。根據(jù)2次調(diào)查時間點之間的原始?xì)庀髷?shù)據(jù)計算平均溫度、平均相對濕度、降雨量等，得到后一個調(diào)查時間點對應(yīng)的平均最高溫度X1(℃)、平均最低溫度X2(℃)、平均溫度X3(℃)、平均相對濕度X4(%)、降雨量X5(mm)、平均最高相對濕度X6(%)和平均最低相對濕度X7(%)。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計及分析

葡萄葉蟬種群數(shù)量為當(dāng)日所有調(diào)查點數(shù)量的總合，釀酒葡萄葉蟬種群動態(tài)變化圖采用Excel進行制作。

不同年度間葉蟬種群差異應(yīng)用LSD法進行方差分析；采用SPSS 25.0統(tǒng)計分析軟件以調(diào)查日葡萄葉蟬種群數(shù)量為因變量，以平均最高溫度X1(℃)、平均最低溫度X2(℃)、平均溫度X3(℃)、平均相對濕度X4(%)、降雨量X5(mm)、平均最高相對濕度X6(%)和平均最低相對濕度X7(%)為自變量進行相關(guān)分析；以調(diào)查日葡萄葉蟬種群數(shù)量為因變量，平均最低溫度X2(℃)、平均相對濕度X4(%)、平均最高相對濕度X6(%)和平均最低相對濕度X7(%)為自變量進行回歸分析、通徑分析及主成分分析。應(yīng)用Excel分析葡萄葉蟬種群數(shù)量與平均最高溫度X1(℃)、平均最低溫度X2(℃)、平均溫度X3(℃)、平均相對濕度X4(%)、降雨量X5(mm)、平均最高相對濕度X6(%)和平均最低相對濕度X7(%)的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 釀酒葡萄園葉蟬種群消長規(guī)律

2017-2018年釀酒葡萄園葉蟬種群發(fā)生趨勢基本一致，在整個釀酒葡萄生長期共有4個高峰期(圖1)。第1個發(fā)生高峰期在5月底至6月初，此時葡萄葉蟬的種群數(shù)量最高，且明顯高于其他3個高峰期，2017和2018年第1個發(fā)生高峰期葉蟬種群數(shù)量分別達(dá)269、480頭；第2、3、4個種群發(fā)生高峰期分別在7月中旬、8月上中旬、9月中旬，種群數(shù)量均在100頭以下；2018年蟲口密度大于2017年，但并無顯著差異(F=2.8317，P=0.1002>0.05)。

圖1 2017-2018年釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)Fig.1 Occurrence dynamics of leafhopper in wine vineyard in 2017 and 2018

2.2 氣象因素對葡萄葉蟬種群動態(tài)的相關(guān)性分析

平均最高溫度(X1)、平均最低溫度(X2)、平均溫度(X3)、平均相對濕度(X4)、降雨量(X5)、平均最高相對濕度(X6)、平均最低相對濕度(X7)與葉蟬的發(fā)生均呈負(fù)相關(guān)(表1)。其中，葉蟬種群動態(tài)與平均相對濕度(X4)和平均最低相對濕度(X7)的相關(guān)性達(dá)極顯著水平(P<0.01)，與平均最低溫度(X2)和平均最高相對濕度(X6)達(dá)顯著水平(P<0.05)，與平均最高溫度(X1)、平均溫度(X3)和降雨量(X5)的相關(guān)性均不顯著(P>0.05)。由此表明，平均最低溫度(X2)、平均相對濕度(X4)、平均最高相對濕度(X6)和平均最低相對濕度(X7)對釀酒葡萄園葉蟬種群數(shù)量的變化有較大影響，而平均最高溫度(X1)、平均溫度(X3)和降雨量(X5)對葉蟬種群變化影響較小。

表1 釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)與氣象因子的相關(guān)性分析

2.3 氣象因素對葡萄葉蟬種群動態(tài)的回歸分析

根據(jù)相關(guān)性分析結(jié)果，以葡萄葉蟬誘捕量(Y)為因變量，以平均最低溫度(X2)、平均相對濕度(X4)、平均最高相對濕度(X6)、平均最低相對濕度(X7)為自變量進行回歸分析，建立種群數(shù)量與氣象因子的回歸方程。

Y=331.0207-1.3675 X2-2.4469 X4-0.2919 X6-1.7668 X7

上述回歸方程中，F(xiàn)值為3.7554，顯著性概率(P)為0.0116<0.05，表明回歸模型顯著，可以用于葉蟬種群發(fā)生的預(yù)測預(yù)報。且分析結(jié)果表明，平均最低溫度(X2)、平均相對濕度(X4)、平均最高相對濕度(X6)和平均最高相對濕度(X7)4因素綜合影響著葡萄葉蟬種群的發(fā)生。

2.4 氣象因素對葡萄葉蟬種群動態(tài)的通經(jīng)分析

依據(jù)回歸分析結(jié)果，將綜合影響葉蟬種群動態(tài)的平均最低溫度(X2)、平均相對濕度(X4)、平均最高相對濕度(X6)和平均最低相對濕度(X7)4個因素根據(jù)相關(guān)系數(shù)的組成效應(yīng)，把各氣象因子(Xi)與種群數(shù)量(Y)的相關(guān)系數(shù)剖分為直接作用和通過其他因子(Xj)的間接影響兩部分進行通徑分析(何東進等，2000)。結(jié)果表明(表2)，平均相對濕度(X4)的反向直接作用最大，其次是平均最低相對濕度(X7)，且兩個因子的反向直接作用均大于反向間接作用；平均最低溫度(X2)和平均最高相對濕度(X6)的反向間接作用大于反向直接作用，平均最低溫度(X2)的反向間接作用主要通過平均相對濕度(X4)發(fā)生，而平均最高相對濕度(X6)的反向間接作用主要通過平均最低相對濕度(X7)發(fā)生。綜上所述，平均相對濕度(X4)和平均最低相對濕度(X7)是影響釀酒葡萄園葡萄葉蟬種群變化最重要的氣象因子。

表2 釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)與氣象因子的通徑分析

2.5 氣象因素對葡萄葉蟬種群動態(tài)的主成分分析

以葡萄葉蟬種群數(shù)量為因變量，平均最低溫度(X2)、平均相對濕度(X4)、平均最高相對濕度(X6)和平均最低相對濕度(X7)4個因子為自變量，對影響釀酒葡萄園葉蟬種群發(fā)生數(shù)量氣象因素進行主成分分析。結(jié)果表明(表3)，第一主成分至第二主成分的方差貢獻率分別為58.80%、26.66%，累積方差貢獻率達(dá)85.46%，表明前2個主成分已反映出影響釀酒葡萄園葉蟬種群變化氣象因子85%的信息，因此可以作為氣象因子選擇的綜合指標(biāo)來進行分析。

表3 釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)與氣象因子的主成分分析

各氣象因子的主成分荷載結(jié)果顯示(表4)，第一主成分中平均最低相對濕度(X7)的荷載最大，為0.8604，其次為平均最低溫度(X2)，主成分荷載為0.7830，說明第一主成分中平均最低相對濕度(X7)和平均最低溫度(X2)是主要影響因素；第二主成分中平均最低溫度(X2)和平均相對濕度(X4)的荷載分別為0.4076、0.6603，表明第二主成分主要由平均相對濕度(X4)決定，平均最高相對濕度(X6)的主成分荷載為-0.5796，表明其為限制種群增長的主要因素。

表4 氣象因子的主成分荷載

2.6 氣象因素對葡萄葉蟬種群動態(tài)的灰色關(guān)聯(lián)度分析

2017年，平均最高溫度(X1)、平均最低溫度(X2)、平均溫度(X3)、平均相對濕度(X4)、降雨量(X5)、平均最高相對濕度(X6)和平均最低相對濕度(X7)的關(guān)聯(lián)度分別為0.8204、0.8183、0.8340、0.9481、0.8689、0.8264、0.9629，關(guān)聯(lián)度大小排序為X7>X4>X5>X3>X6>X1>X2，2018年各氣象因子關(guān)聯(lián)度大小排序為X4>X7>X5>X3>X1>X6>X2，2017和2018年綜合關(guān)聯(lián)度順序為X4>X7>X5>X3>X6>X1>X2。由此說明，對釀酒葡萄園葡萄葉蟬種群動態(tài)影響最大的因子是平均最低相對濕度和平均相對濕度，其次為降雨量，影響最小的為平均最低溫度(表5)。

表5 釀酒葡萄園葉蟬種群數(shù)量動態(tài)與氣象因子的灰色關(guān)聯(lián)度分析

綜合以上分析與比較說明，平均相對濕度和平均最低相對濕度是影響釀酒葡萄園葉蟬種群數(shù)量變化的主要氣象因子。

3 結(jié)論與討論

釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)監(jiān)測結(jié)果表明，不同年度間其種群消長動態(tài)基本一致，在釀酒葡萄生長期共有4個發(fā)生高峰，5月底至6月初為第1個發(fā)生高峰期，此時正值釀酒葡萄花期，大量越冬代成蟲進入葡萄園進行為害，種群發(fā)生數(shù)量較高，此后葡萄葉蟬世代重疊，7月中旬、8月上中旬、9月中旬分別為葡萄葉蟬第2、3、4個發(fā)生高峰。這與漆錄平(2018)報道甘肅河西走廊葡萄葉蟬6月初第1代成蟲發(fā)生，8-10月為第2代、第3代成蟲發(fā)生盛期，王少山等(2011)報道葡萄斑葉蟬EzythroneuraapicahsNawa在石河子地區(qū)5月底開始遷移至葡萄上為害，7月底為種群始盛期，8月底達(dá)最高峰，陳玉寶等(2010)報道葡萄二星葉蟬在新疆昌吉6月上旬出現(xiàn)第1代若蟲，中下旬發(fā)生第l代成蟲，7月中旬發(fā)生第2代若蟲，8月出現(xiàn)第2代成蟲，王慧卿等(2010)報道葡萄斑葉蟬在吐魯番地區(qū)每年4月中旬開始遷入葡萄園，8月達(dá)到高峰均存在一定差異，且已有的報道中，葡萄葉蟬的發(fā)生期與高峰期也存在著差異，主要原因是不同報道中的研究區(qū)域、寄主植物不同。另外，也可能與栽培管理措施等外界干擾因素有關(guān)。為有效預(yù)防病害發(fā)生，本試驗區(qū)域果園在管理過程中，7-9月每間隔15 d噴施一次殺菌劑，化學(xué)藥劑的噴施可能對葡萄葉蟬種群數(shù)量增長具有一定的干擾。但關(guān)于葡萄葉蟬后期種群的變化是否受藥劑影響及藥劑影響作用如何等還需進一步深入研究。

溫度、濕度等氣象因素影響著葉蟬的發(fā)生與繁殖，且因葉蟬種類不同其影響不同(李慧玲和林乃銓，2012；雒珺瑜等，2015；周天躍，2015)。毛迎新等報道，氣溫是影響假眼小綠葉蟬Empoascavitis種群變動的最主要因子，其次是降雨和濕度，在一定溫度范圍內(nèi)，最高溫度的升高不利于種群增長，最低溫度的提高有利于假眼小綠葉蟬種群增長(毛迎新等，2014)；雒珺瑜等研究認(rèn)為，影響棉葉蟬Empoascabiguttula的關(guān)鍵氣象因子是1-4月的降雨量，其次是1-8月的相對濕度，而平均氣溫與其相關(guān)性很低(雒珺瑜等，2015)。

本文的相關(guān)性分析表明，釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)與平均最低溫度(X2)和平均最高相對濕度(X6)呈顯著負(fù)相關(guān)，與平均相對濕度(X4)和平均最低相對濕度(X7)呈極顯著負(fù)相關(guān)；回歸分析、通徑分析、主成分分析及灰色關(guān)聯(lián)度分析表明，葉蟬種群的變化受這4個因素的綜合影響，其中以平均相對濕度(X4)和平均最低相對濕度(X7)的影響最大。說明濕度是影響釀酒葡萄園葉蟬種群變化的最主要氣象因子，其次是溫度。這主要與武威地區(qū)特殊的氣候條件有關(guān)。22～28℃為葡萄斑葉蟬較適宜的生長發(fā)育溫度，以28℃為最佳(馬德英等，2004)。武威地區(qū)干旱少雨、晝夜溫差大，5-9月月平均最高氣溫在22.8℃以上，處于葉蟬生長發(fā)育所需的溫度范圍，而5-9月月平均最低氣溫最低達(dá)7.18℃，對葉蟬的生長發(fā)育非常不利。由此可知，較大的溫差對葉蟬種群的影響較大。此外，該地區(qū)7-8月降雨量較多，為全年最高，月平均相對濕度最高達(dá)81.37%，而平均最低相對濕度僅為22.6%，說明平均相對濕度的增大和平均最低相對濕度的減小均不利于葉蟬的發(fā)生。

氣象因素對昆蟲的影響是多方面的。本文在分析氣象因素的影響時，僅選擇了溫度、濕度、降雨及與這3種因素密切相關(guān)的氣象指標(biāo)對釀酒葡萄園葉蟬種群動態(tài)的影響進行了分析，關(guān)于其它氣象因子，比如日照時數(shù)、風(fēng)速、氣壓等對葉蟬種群的變化是否有影響還有待進一步研究，且本文雖建立了預(yù)測預(yù)報多元回歸方程，但方程的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性還有待進一步研究及驗證。此外，除氣象因素外，葡萄葉蟬的發(fā)育及繁殖還受自身繁殖能力、天敵、寄主等因素的影響，因此，釀酒葡萄園葉蟬種群數(shù)量變化過程中，各因素對其影響如何，也還需要進一步深入系統(tǒng)的研究。