海 飛,蔣月麗,武予清*,李 彤*
(1. 河南農業(yè)職業(yè)學院,鄭州 451450;2. 河南省農業(yè)科學院植物保護研究所,農業(yè)部華北南部有害生物治理重點實驗室,河南省農作物病蟲害防治重點實驗室,鄭州 450002)
草莓FragariaananassaDuchesne為薔薇科草莓屬多年生草本植物,外形鮮亮,果實酸甜可口、營養(yǎng)豐富,素有“水果皇后”的美譽(徐藝格等,2020)。近年來,隨著觀光采摘農業(yè)和設施農業(yè)的快速發(fā)展,我國草莓種植面積快速增加、供應周期也逐漸延長,這既有效填補了時令水果的空缺,也提高了種植戶的收入(顏旭等,2020)。但是,由于大棚內高溫高濕,常年連作,導致草莓病蟲害呈逐年加重態(tài)勢(邱曉紅等,2018)。
桃蚜是草莓生產(chǎn)中的主要蟲害之一,具有繁殖能力強、發(fā)生量大、為害期長等特點,主要聚集在草莓植株的葉背面、嫩葉和嫩枝等部位吸取植物養(yǎng)分,蚜蟲取食植物后,會產(chǎn)生大量的蜜露,嚴重時能誘發(fā)煤污病,影響植物的光合作用。同時還伴隨植物病毒傳播,很容易造成病毒病的發(fā)生,嚴重影響草莓果實的品質和產(chǎn)量(吳聲敢等,2017)。目前,生產(chǎn)中主要以化學農藥防治草莓蚜蟲,雖然獲得了較好的防治效果,但是由于草莓的花果期較長,長期施用化學農藥會造成蚜蟲對化學藥劑的抗藥性增強,同時也會導致果實農藥殘留超標(楊慶喜等,2019)。吡蟲啉是防治蚜蟲的主要藥劑,已應用于小麥蚜蟲(王漢芳等,2012)、油菜蚜蟲(韓松等,2016)、苜蓿蚜蟲(羅蘭等,2017)、玉米蚜蟲(王昱等,2020)等眾多作物蚜蟲的防治,且表現(xiàn)出良好的防治效果和持效性。但是,也有研究指出,吡蟲啉由于具有較高的水溶性,土壤中的農藥分子很容易發(fā)生解析,從而進入土壤水和地下水,并在水生態(tài)系統(tǒng)中擴散(Andersonetal.,2015)。另外,吡蟲啉賦存于環(huán)境介質中會被動植物攝入,會導致昆蟲繁殖能力下降、食蟲鳥類數(shù)量銳減(Hallmannetal.,2014),對食物鏈和生態(tài)環(huán)境也會產(chǎn)生不可逆轉的破壞(Hanetal.,2018),也對人類健康產(chǎn)生潛在威脅(Bonmatinetal.,2015)。
黃瑪草蛉MalladabasalisWalker為草蛉科Chrysopidae瑪草蛉屬Mallada,在農田生態(tài)系統(tǒng)較為常見,是一種生物防治技術中應用較為廣泛的捕食性天敵。研究表明,黃瑪草蛉對埃及吹綿蚧Iceyaaegyptiaca(葉靜文等,2013)、玉米蚜和甘藍蚜(周娟等,2020)、扶桑綿粉蚧Phenacoccussolenopsis(李子園等,2021)等害蟲具有較好的防治效果。因此,黃瑪草蛉是一種在草莓蚜蟲生物防治中的潛在資源。隨著綠色防控技術的發(fā)展,生物防治技術作為一種生產(chǎn)無公害果蔬的安全、環(huán)保和持續(xù)有效的綠色防控手段,在生產(chǎn)中日益受到重視,如何利用天敵資源以達到高效防控也已成為研究的熱點。因此,本研究在設施栽培試驗條件下,比較了黃瑪草蛉和吡蟲啉對草莓蚜蟲的防治效果,及對草莓生長和果實品質的影響,以期為草莓蟲害的生物防控提供理論依據(jù)。
試驗在鄭州市中牟縣官渡鎮(zhèn)天王寺村草莓種植示范園大棚內進行。供試草莓品種為“章姬”,選取展開4~5片葉的健壯草莓植株,于2020年9月6日移栽定植,株行距為20 cm×30 cm,試驗期間草莓處于生長期。
供試藥劑:10%吡蟲啉懸浮劑,購自江蘇長青農化股份有限公司。10%吡蟲啉懸浮劑兌水稀釋2 000倍液,使用3WBD-18型背負式噴霧器(購自山東恒晟農業(yè)機械有限公司)將配制的藥液均勻噴灑于草莓葉片的正反面。
供試捕食性天敵:黃瑪草蛉3齡幼蟲,均為同一批次,由首伯農(北京)生物技術有限公司提供。各處理均采用口字形布局,設置4個釋放點,將裝有黃瑪草蛉的容器開口放置在釋放點,讓其自行爬出。
試驗在塑料大棚內進行,于2020年10月12日對草莓植株接入起始桃蚜成蚜100頭/株,試驗期間不進行農事活動。試驗共設5個處理:T1(按照益害比1∶100投放黃瑪草蛉,連續(xù)投放 2次,投放間隔為7 d)、T2(按照益害比1∶80投放黃瑪草蛉,連續(xù)投放2次,投放間隔為7 d)、T3(按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,連續(xù)投放2次,投放間隔為7 d)、T4(10%吡蟲啉懸浮劑2 000倍液噴施,連續(xù)噴施2次,噴施間隔為7 d),T5(CK,不采用任何防治措施)。處理間隔離種植,隔離區(qū)間隔5 m。各處理3次重復,隨機區(qū)組排列,共15個小區(qū),各小區(qū)60 m2。各小區(qū)間隔2 m,彼此無相互干擾。
于第1次投放黃瑪草蛉和噴施10%吡蟲啉懸浮劑后1、7、14、21 d,各調查1次各處理蚜蟲的蟲口數(shù)量。每小區(qū)隨機選取10株草莓,每株隨機選取5片葉,調查并記錄各處理的蟲口數(shù)量,并根據(jù)下式計算出蟲口減退率和防治效果。
蟲口減退率(%)=[(防治前蟲口數(shù)量-防治后蟲口數(shù)量)/防治前蟲口數(shù)量]×100
防治效果(%)=[(防治區(qū)蟲口減退率-對照區(qū)蟲口減退率)/(1-對照區(qū)蟲口減退率)]×100
本研究選擇多個指標來評估蚜蟲取食對草莓光合作用的影響。凈光合速率,指植物在單位時間內積累的有機物的量,反映了植物葉片光合作用的強度;氣孔導度,表示氣孔張開的程度,與葉片光合速率呈正有關,當氣孔導度增大時,葉片光合速率相應增大;胞間CO2濃度,是CO2同化速率與氣孔導度的比值,與葉片凈光合速率呈正相關;蒸騰速率,是指植物在一定時間內單位葉面積蒸騰的水量,反映了植物調節(jié)水分平衡的能力以及適應逆境的能力,與葉片凈光合速率呈正相關;葉綠素相對含量(SPAD),反映了葉片中葉綠素的相對含量,與植物光合作用呈正相關。
在第1次投放黃瑪草蛉和噴施10%吡蟲啉懸浮劑后1、7、14、21 d,各處理選取3株草莓植株,每株選取頂部第4~6片葉色正常、葉片伸展的健康功能葉片,測定葉片光合特性指標,各處理3次重復,記錄數(shù)據(jù)并取平均值。使用FK-GH30型植物光合作用測定儀(購自山東方科儀器有限公司)測定葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率,SPAD含量采用M277597型葉綠素測定儀(購自北京海富達科技有限公司)進行測定。
果實品質指標測定:于草莓成熟期,各小區(qū)均隨機選5株,測定果實可溶性糖、可滴定酸、維生素C、可溶性固形物含量,結果取平均值。草莓可溶性糖與酸的含量及其比例是影響草莓口感的重要因素;維生素C含量反映了草莓果實中營養(yǎng)物質的含量;可溶性固形物含量,反映了草莓果實的成熟程度??扇苄蕴呛坎捎幂焱壬y定,利用蒽酮可以與游離糖起反應的原理,混合草莓果實可溶性糖提取液和蒽酮試劑,測定其在620 nm處吸光值,對照標準曲線,估算草莓果實中可溶性糖的含量??傻味ㄋ岷康臏y定參考相關國家標準(GB/T 12456-2008食品中總酸的測定),根據(jù)酸堿中和原理,采用NaOH滴定法測定。維生素C含量采用高效液相色譜法測定,可溶性固形物含量采用手持折射儀進行測定(錢玲等,2020)。
試驗數(shù)據(jù)使用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗,P值大于0.05,接受原假設,即數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。處理間的多重比較運用Duncan法,并利用GraphPad Prism 8.3.0對結果進行可視化。
使用吡蟲啉防治1 d后,蚜蟲數(shù)量顯著降低,蟲口減退率為92.42%,防治效果高達95.89%。但是,吡蟲啉的防治效果與防治時間呈負相關,隨著防治時間的延長,吡蟲啉處理的蚜蟲蟲口減退率和防治效果均呈下降趨勢。另外,按照不同益害比投放黃瑪草蛉,均對蚜蟲具有明顯的控制作用,并隨著防治時間的延長,黃瑪草蛉對蚜蟲的控制作用呈上升趨勢,其中益害比1∶60投放黃瑪草蛉具有最佳的防治效果。防治21 d后,益害比1∶60投放黃瑪草蛉的蟲口減退率和防治效果已分別增至62.88%和89.27%。因此,在草莓蚜蟲防治中,吡蟲啉具有速效性,早期對蚜蟲的控制作用顯著,但隨著時間推移其防治效果逐漸降低;而投放黃瑪草蛉的防治效果雖然相對滯后,但其防治效果隨投放數(shù)量的增加和時間推移將逐漸提升,并在后期與使用吡蟲啉防治的效果相當(表1)。
表1 不同處理對草莓蚜蟲的防治效果Table 1 Control effects of different treatments on strawberry aphids
未進行蚜蟲防治的對照組,所有光合特性相關指標都隨時間呈逐漸降低趨勢,表明蚜蟲發(fā)生可以影響草莓的正常光合作用;而使用吡蟲啉和黃瑪草蛉防治蚜蟲后,均可以顯著改善草莓葉片的光合特性指標,但具有各自的特點(圖1)。吡蟲啉防治蚜蟲后,草莓的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率和葉綠素相對含量均隨時間推延呈先增加后降低趨勢,并且在早期具有顯著的優(yōu)勢。而與吡蟲啉不同,按照不同益害比投放黃瑪草蛉防治蚜蟲后,草莓光合特性指標均隨時間呈增加趨勢。其中,按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,后期可以顯著改善草莓光合特性指標。
圖1 不同處理對草莓光合特性的影響Fig.1 Effects of different treatments on photosynthetic characteristics of strawberry
蚜蟲對草莓的品質具有明顯的不利影響,本研究中測定了多個草莓品質指標,如可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量,固酸比和可滴定酸含量來評估不同蚜蟲防治方法對草莓品質的影響。結果顯示,利用吡蟲啉和黃瑪草蛉防治蚜蟲后,其可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量和固酸比均顯著高于蚜蟲未防治對照組,而可滴定酸含量均顯著降低,表明蚜蟲防治后,提高了草莓的品質,并改善了口感。而不同處理對草莓品質指標的改善具有明顯的差異,其中按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,對草莓品質的具有最明顯的改善。而與蚜蟲不防治組對比,按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,其可溶性固形物含量增加16.73%,可溶性糖含量增加10.48%,維生素C含量增加29.31%,固酸比提高43.10%,可滴定酸含量降低18.42%(表2)。
表2 不同處理對草莓品質的影響Table 2 Effects of different treatments on strawberry quality
作為第一代新煙堿類殺蟲劑的典型代表,吡蟲啉已經(jīng)被廣泛地應用在對蚜蟲、粉虱等刺吸式口器害蟲的防治中。蚜蟲是草莓種植過程中的重大害蟲,本研究表明,噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理對草莓蚜蟲的防治仍表現(xiàn)出較好的速效性,1 d后的防治效果就高達95.89%,但是其防治持效期較短。草莓作為一種鮮食水果,在其種植過程中,開展害蟲的生物防治,減少殺蟲劑的使用,是構建草莓綠色產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)。另外,在草莓種植過程中,利用蜜蜂或熊蜂授粉已經(jīng)逐步被農戶接受,但是新煙堿類殺蟲劑對傳粉昆蟲具有潛在的毒性。因此,篩選一種可以有效防控草莓蚜蟲的天敵資源,減少吡蟲啉等新煙堿類殺蟲劑的使用,對保護傳粉昆蟲和開展草莓的綠色生產(chǎn)具有重要意義。
草蛉是一類重要的捕食性天敵昆蟲,麗草蛉Chrysopaformosa對斜紋夜蛾Spodopteralitura卵和低齡幼蟲均具有較高的控害潛能(王亞南等,2022)。而普通草蛉幼蟲對麥二叉蚜Schizaphisgraminum和麥長管蚜Sitobionavenae也有很好的防治效果,且隨著普通草蛉投放數(shù)量的增加,防治效果呈上升趨勢(白微微等,2021),大草蛉可以用來防治桃粉大尾蚜、繡線菊蚜Aphiscitricolavander、牛蒡長管蚜Uroleucongobonis(孫麗娟等,2013)。黃瑪草蛉是我國常見的草蛉科天敵昆蟲(賴艷和劉星月,2020),對蚜蟲和螨類均具有較好的控制作用(Chengetal., 2010)。近期的研究結果顯示,黃瑪草蛉3齡幼蟲對玉米蚜的日捕食量可達185頭左右(周娟等,2020),并且相較于普通草蛉,黃瑪草蛉對甘藍蚜具有更好的控制作用(Mushtaoetal., 2010)。另外,黃瑪草蛉目前已經(jīng)可以商業(yè)化生產(chǎn),及時評估其在草莓蚜蟲防治中的效果,將為下一步的推廣應用奠定基礎。本研究結果表明,黃瑪草蛉對草莓蚜蟲有著明顯的防治作用,按照益害比1:60投放黃瑪草蛉,21 d后的防治效果高達89.27%,其防治效果與投放數(shù)量呈正比,但相對于吡蟲啉,其防治效果具有一定的滯后性,說明利用黃瑪草蛉防治草莓蚜蟲的關鍵在于對益害比和防治時期的選擇。
蚜蟲取食會產(chǎn)生大量的蜜露,其誘發(fā)的煤污病會嚴重影響草莓葉片的光合作用,進而影響草莓的品質。本研究表明,投放黃瑪草蛉的各處理隨時間推延,葉片光合作用指標均呈逐漸增加趨勢,改善了草莓葉片的光合作用。噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理,隨時間的推延,葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率均呈先增加后降低的趨勢,而葉綠素相對含量含量呈逐漸增加趨勢,這與以前的研究結果一致(張立楠等,2021),可能是由于吡蟲啉使用導致葉片激素含量增加所致(夏玉榮等,2010)。另外,吡蟲啉具有吡啶、咪唑啉、硝基烯胺部分等結構,氮原子含量豐富,被植物吸收后會在植物體內發(fā)生降解,含氮的部分可以作為氮源被植物利用,從而促進植株的生長(和銳敏等,2020)。但是,在設施條件下吡蟲啉的降解速率較慢,長期用藥會增加棚內的農藥殘留,污染環(huán)境(儀美芹等,2010)。本研究表明,投放黃瑪草蛉和噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理均可以顯著提升草莓果實可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量和固酸比,并顯著降低草莓果實可滴定酸含量。其中,按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,在改善草莓品質、提高果實風味方面與使用吡蟲啉處理的效果相當。
綜上所述,投放黃瑪草蛉對草莓蚜蟲具有較好的防治效果,可以提高草莓葉片的光合作用能力,改善草莓品質,其防效后期與噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理相當。因此,黃瑪草蛉在開展草莓的綠色防控中具有較好的應用前景,但是黃瑪草蛉的捕食過程較為復雜,對蟲害的防治效果會受到環(huán)境、天敵特性、投放密度等多種因素的影響,未來將進一步篩選不同試驗條件下黃瑪草蛉的最佳投放量,以及它們對草莓光合特性和果實品質的影響。