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      4種農(nóng)業(yè)措施對三化螟種群動態(tài)的控制作用

      2013-12-20 05:59:48張振飛黃炳超肖漢祥李燕芳廖永林李國君譚耀華范秀其
      生態(tài)學(xué)報(bào) 2013年22期
      關(guān)鍵詞:蟲口輪作越冬

      張振飛,黃炳超,肖漢祥,李燕芳,廖永林,李國君,譚耀華,范秀其,張 揚(yáng),*

      (1.廣東省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/廣東省植物保護(hù)新技術(shù)重點(diǎn)研究室,廣州 510640;2.廣東省雷州市農(nóng)業(yè)局,湛江 524200;3.廣東省高要市農(nóng)業(yè)局,肇慶 526100;4.佛岡縣科技與農(nóng)業(yè)局,清遠(yuǎn) 511600)

      水稻三化螟(Tryporyza incertulas Walker)是我國南方稻區(qū)主要害蟲[1]。廣東省從20世紀(jì)50年代后期單季稻改為早、晚造雙季稻,三化螟發(fā)生量逐年遞增。隨著化學(xué)農(nóng)藥大量使用,單、雙季稻并存地區(qū)壓縮雙季稻種植面積,恢復(fù)單季稻種植制度,三化螟危害得到有效控制[2]。進(jìn)入90年代,受耕作制度變更、水稻品種更換、害蟲抗藥性、免耕及少耕技術(shù)等諸多因素影響,三化螟種群上升很快,導(dǎo)致廣東稻區(qū)呈間歇性大發(fā)生態(tài)勢[3-4]。

      三化螟發(fā)生區(qū)地理位置、氣候條件、耕作制度等不同,導(dǎo)致發(fā)生世代各異。廣東三化螟發(fā)生區(qū)域可劃分為粵北4代區(qū)、粵中4—5代區(qū)和粵西5—6代區(qū)。受機(jī)械化種植、農(nóng)田水利建設(shè)及農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整等影響,廣東省三化螟發(fā)生區(qū)陸續(xù)出現(xiàn)了與之配套的三化螟農(nóng)業(yè)防控措施和技術(shù)手段。如清遠(yuǎn)市、韶關(guān)市推行的水稻隔離育秧-小苗機(jī)插技術(shù);肇慶市為滿足珠三角地區(qū)的蔬菜供應(yīng),將耕作制度由雙季稻種植改為稻菜輪作;粵西雷州市通過興修水利,利用南渡河水,將部分坑田進(jìn)行改造,每年農(nóng)歷1月15日前灌水浸田,結(jié)合備耕,用拖拉機(jī)旋耕、直播等。另外,廣東多數(shù)稻區(qū)由于機(jī)械收割留茬較高,農(nóng)民經(jīng)常喜歡燒樁,認(rèn)為這是一種消滅三化螟的有效措施。隔離育秧、稻菜輪作、浸樁旋耕、燒樁滅螟這些伴隨農(nóng)業(yè)機(jī)械化、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整過程中產(chǎn)生的三化螟農(nóng)業(yè)防控策略是否有效,是否值得推廣,需要經(jīng)過科學(xué)調(diào)查和合理評價(jià)。于2008—2010年分別在佛岡縣、高要市、雷州市開展不同農(nóng)業(yè)防控措施對三化螟的控制作用研究,希望通過調(diào)查越冬蟲口密度、秧田卵塊密度、分蘗期枯心率、孕穗期白穗率等數(shù)據(jù),科學(xué)合理地評價(jià)隔離育秧、稻菜輪作、浸樁旋耕、燒樁滅螟對三化螟的控制作用。這對于廣東省以至我國其他稻區(qū)的三化螟防控具有很強(qiáng)的現(xiàn)實(shí)意義。

      1 材料與方法

      1.1 調(diào)查樣點(diǎn)

      本研究于2008—2010年在清遠(yuǎn)市佛岡縣湯塘鎮(zhèn)、鳳星鎮(zhèn),肇慶市高要蜆崗鎮(zhèn)、金利鎮(zhèn)和湛江市雷州附城鎮(zhèn)、調(diào)風(fēng)鎮(zhèn)設(shè)點(diǎn)調(diào)查,樣點(diǎn)的經(jīng)緯度、三化螟發(fā)生世代數(shù)詳見表1。清遠(yuǎn)地處于粵北稻區(qū),該區(qū)域地處丘陵山區(qū),水源缺乏,耕作制復(fù)雜,三化螟種群數(shù)量大,主害代(第2、4代)的白穗率常達(dá)10%—25%,嚴(yán)重者達(dá)30%—50%以上;肇慶市地處于粵中地區(qū),大部分稻田在珠江三角洲沖積平原或河谷,一些稻田也分布在丘陵山地,第1、3代常危害秧苗和分蘗,主害代(第2、4代)常給生產(chǎn)帶來嚴(yán)重?fù)p失;雷州市地處粵西,位于廣東最南端,氣溫高,水稻栽培和生育期復(fù)雜,三化螟危害嚴(yán)重者白穗率可達(dá)90%以上,造成農(nóng)民失收。因?yàn)闄C(jī)械化種植技術(shù)推廣、農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)化提升以及農(nóng)田水利建設(shè)的完善,上述地區(qū)在三化螟的防治上形成了富有特色的農(nóng)業(yè)防治新技術(shù),技術(shù)特點(diǎn)見表1。

      表1 調(diào)查區(qū)域三化螟發(fā)生情況及農(nóng)業(yè)防治措施Table 1 The occurrence and agricultural control methods of Tryporyza incertulas in investigated positions

      在整個試驗(yàn)期間,處理區(qū)和對照區(qū)田塊都不使用三化螟防治化學(xué)藥劑。但在一個水稻生育期內(nèi)使用1次井岡霉素防治紋枯病;使用1—2次25%噻蟲嗪水分散粒劑(商品名:阿克泰,瑞士先正達(dá)公司生產(chǎn))防治褐飛虱;大多數(shù)稻縱卷葉螟防治化學(xué)藥劑對三化螟有兼治效果,所以在處理田和對照田均不對稻縱卷葉螟進(jìn)行防治。在隔離育秧實(shí)驗(yàn)區(qū)、浸樁旋耕實(shí)驗(yàn)區(qū)以及燒樁實(shí)驗(yàn)區(qū),處理田和對照田在開始試驗(yàn)之前均是采取相同的耕作方式,如隔離育秧試驗(yàn)區(qū)開始實(shí)驗(yàn)之前均采用露天育秧-大秧手插方式,浸樁旋耕實(shí)驗(yàn)區(qū)均采用非浸樁旋耕方式。實(shí)驗(yàn)過程中,不同處理田塊間隔均大于3 km,且有山坡等地理屏障阻隔三化螟成蟲的短距離遷飛。在稻菜輪作實(shí)驗(yàn)區(qū),處理田和對照田在開始實(shí)驗(yàn)之前則分別采用稻菜輪作模式和單一水稻種植模式,對照區(qū)和處理區(qū)分處于不同的兩個鎮(zhèn),相隔距離大于10 km。

      1.2 越冬蟲口密度調(diào)查

      1.2.1 調(diào)查時(shí)間

      越冬蟲口密度調(diào)查時(shí)間一般選擇在晚季水稻收割后75 d左右進(jìn)行調(diào)查。

      1.2.2 調(diào)查方法

      處理田和對照田各選取4塊,采用對角線5點(diǎn)取樣,以1 m2為1個樣方,每個點(diǎn)隨機(jī)取3個樣方。拔取樣方內(nèi)所有稻樁。剝查稻樁內(nèi)三化螟的越冬蟲數(shù),計(jì)算越冬蟲口密度:

      1.3 卵塊密度調(diào)查

      1.3.1 調(diào)查時(shí)間

      當(dāng)成蟲盛發(fā)后10 d到秧田或本田開展卵塊密度調(diào)查。

      1.3.2 調(diào)查方法

      處理田和對照田各選取4塊,采用對角線5點(diǎn)取樣,以1 m2為1個樣方,每個點(diǎn)隨機(jī)取3個樣方。調(diào)查定田定點(diǎn)。記錄下樣方內(nèi)卵塊數(shù)量,計(jì)算卵塊密度:

      1.4 螟害率、冬后各代蟲口密度調(diào)查

      1.4.1 調(diào)查時(shí)間

      枯心率調(diào)查于田間枯心基本定局(化蛹率達(dá)30%)時(shí)進(jìn)行;白穗調(diào)查于水稻黃熟期進(jìn)行。

      1.4.2 調(diào)查方法

      選取有代表性的處理田和對照田各4塊,采用平行跳躍式取樣,每塊田取200叢,計(jì)數(shù)每叢的枯心數(shù)或白穗數(shù),計(jì)算枯心率和白穗率,同時(shí)調(diào)查20叢水稻的分蘗或有效穗數(shù),計(jì)數(shù)每叢平均穗數(shù)。

      1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

      試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS13.0數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,處理之間的差異顯著性分析均是利用鄧肯氏新復(fù)極差(DMRT)法進(jìn)行方差分析。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 隔離育秧技術(shù)對三化螟的控制作用

      本研究于2008—2009年在清遠(yuǎn)市佛岡縣(4代區(qū))進(jìn)行,研究了隔離育秧、小苗機(jī)插技術(shù)對三化螟種群的控制作用。實(shí)驗(yàn)以塑盤育秧-拋秧移栽和露地育秧-大秧手插這兩種移栽方式作為對照,從2008年2月5日—2009年2月11日分別調(diào)查了三化螟越冬蟲口密度、第1代秧田著卵密度、第1代早季枯心率、第2代本田白穗率、第3代晚季秧田著卵密度、第3代晚季枯心率、第4代白穗率、實(shí)驗(yàn)處理后越冬代蟲口密度。調(diào)查結(jié)果(圖1)表明,隔離育秧、小苗機(jī)插技術(shù)對于三化螟種群具有很好的防控作用,實(shí)驗(yàn)開展前處理區(qū)與對照區(qū)越冬蟲口密度差異不顯著(F=0.056,d f=3,11,P=0.9462);實(shí)驗(yàn)開展后隔離育秧、塑盤育秧和露地育秧在第1代秧田著卵密度(F=14.156,d f=3,11,P=0.0017)、第 1 代早季枯心率(F=17.319,d f=3,11,P=0.0008)、第 2代本田白穗率(F=13.383,d f=3,11,P=0.002)、第3 代晚季秧田著卵密度(F=6.526,d f=3,11,P=0.0177)、第3 代晚季枯心率(F=214.559,d f=3,11,P=0.0001)、第 4 代白穗率(F=33.054,d f=3,11,P=0.0001)、實(shí)驗(yàn)處理后越冬代蟲口密度(F=39.42,d f=3,11,P=0.0001)比較均呈現(xiàn)出顯著差異,隔離育秧控制效果最好,塑盤育秧次之,露地育秧沒有控制效果。

      三化螟第2代,即早造主害代,在不同移栽方式水稻灌漿期白穗率的發(fā)生情況表明隔離育秧-小苗機(jī)插與露地育秧-大秧手插傳統(tǒng)移栽方式相比,第2代白穗率降低了43.4倍,差異顯著;與塑盤育秧-拋秧移栽相比降低了14.4倍,差異不顯著(圖1)。晚造隔離育秧-小苗機(jī)插第4代白穗率與露地育秧-大秧手插相比降低了53.7倍,差異顯著;與塑盤育秧-拋秧移栽相比降低了11倍,差異不顯著 (圖1)。隔離育秧-小苗機(jī)插的越冬蟲口密度與露地育秧-大秧手插和塑盤育秧-拋秧移栽相比,分別降低了14倍和4.7倍,差異顯著(圖1)。

      2.2 稻菜輪作對三化螟的控制作用

      2008年和2009年在肇慶市高要市(4—5代區(qū)),對稻菜輪作和非稻菜輪作兩種栽培方式對螟蟲種群的控制作用進(jìn)行調(diào)查研究。蜆崗鎮(zhèn)實(shí)行稻菜輪作,而生態(tài)條件相同的相鄰的金利鎮(zhèn)則水稻每年連種2季。據(jù)冬后調(diào)查,兩地的三化螟越冬蟲口密度差異顯著(F=38.705,d f=2,7,P=0.0008)(圖2),主要危害世代(2、4代)的白穗率有明顯的差異(F=8.875,d f=2,7,P=0.0179) 、(F=9.882,d f=2,7,P=0.02)(圖 2),早季水稻稻菜輪作區(qū)第2代螟害白穗率為0.01%,非稻菜輪作區(qū)達(dá)0.254%;晚造稻菜輪作區(qū)第4代螟害白穗率為0.008%,而非稻菜輪作區(qū)達(dá)0.354%。稻菜輪作區(qū)與非稻菜輪作區(qū)比較,第2代本田白穗率、第4代白穗率和越冬蟲口密度分別降低了24.4、43.3、152.3倍。以上數(shù)據(jù)表明稻菜輪作對三化螟蟲有很好的控制作用。

      2.3 浸樁旋耕對三化螟的控制作用

      2008—2009年在湛江市雷州市(6代區(qū))開展對浸樁旋耕滅螟技術(shù)進(jìn)行研究。調(diào)查結(jié)果顯示,非浸樁旋耕的坑田的三化螟冬后蟲口密度是浸樁旋耕的坑田的9.9倍,差異顯著(F=144.861,d f=2,7,P=0.0001)(圖3);早季(主害代第2代三化螟)(F=9.654,d f=2,7,P=0.0195)浸樁旋耕稻田和晚季(主害代第4代三化螟)(F=11.645,d f=2,7,P=0.023)浸樁旋耕稻田白穗率分別是非浸樁旋耕稻田的 4.7 倍和 3.7 倍(圖3),差異顯著。

      2.4 燒樁對三化螟的控制作用

      圖1 不同的育秧方式對三化螟發(fā)生的影響Fig.1 Effects of different rice seedling on YSB occurrence

      在清遠(yuǎn)市和雷州市不同生態(tài)環(huán)境類型稻田(平原田和山崗田)燒樁后三化螟冬后蟲口密度進(jìn)行調(diào)查,結(jié)果顯示(圖 4),燒樁比不燒樁的三化螟蟲口密度約降低 14.9%,差異不顯著(F平原田=1.395,d f=2,7,P=0.2822;F山崗田=0.331,d f=2,7,P=0.5859)(圖4)?,F(xiàn)場剝稻樁情況看,燒樁并沒有顯著影響其生存適合度,存活率較高。

      3 結(jié)論與討論

      隔離育秧對田間三化螟蟲種群有明顯的控制作用(圖1)。工廠化育秧,秧苗成長環(huán)境可控,第1代三化螟不能在秧苗上產(chǎn)卵,造成第1代三化螟在大田危害輕,殘存蟲量少。塑盤育秧-拋秧移栽這種輕簡型水稻種植技術(shù)在南方稻區(qū)比較受農(nóng)戶歡迎,其與隔離育秧手段相比,如果單從三化螟控制效果看差異不顯著,顯著強(qiáng)于露地育秧(圖1)。塑盤育秧前半期覆膜,后半期為了滿足水稻生產(chǎn)的光照需求,必須把塑料膜掀開,導(dǎo)致少量第1代三化螟成蟲將卵塊產(chǎn)在秧苗上,晚季水稻與之類似(圖1)。由此可見,控制好秧田三化螟著卵量對于全年三化螟防控具有十分重要的作用。

      圖2 不同的耕作方式對三化螟發(fā)生的影響Fig.2 Effects of different cultivation ways on YSB occurrence

      圖3 浸樁旋耕農(nóng)業(yè)措施對三化螟發(fā)生的影響Fig.3 Effects of dip piles and rotary tiller agricultural measure on YSB occurrence

      稻菜輪作對田間三化螟種群同樣具有明顯控制作用(圖2)。在珠三角城市群周邊,為了保障“菜籃子”工程,逐步實(shí)施農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整。水稻由一年兩季逐漸改為一年水稻、一年(或兩年)蔬菜種植模式。由于三化螟無法遠(yuǎn)距離遷飛,且水稻是三化螟唯一寄主植物,稻菜輪作使得殘留蟲源無法尋覓合適食物保障種群繁衍,種群密度將會逐漸降低。另外,肇慶市的經(jīng)驗(yàn)還表明,只有以鎮(zhèn)或更高級別行政區(qū)域?yàn)閱挝唤y(tǒng)一實(shí)施稻菜輪作,有效避免為三化螟提供橋梁田,才能有效地控制三化螟為害。

      浸樁旋耕對三化螟的防控具有很好的效果(圖3)。在調(diào)查點(diǎn)所在的雷州市,洋田區(qū)(平原田)由于水利條件較好,可引南渡河水進(jìn)行初春灌溉,漫水浸田,三化螟發(fā)生歷來較輕;而坑田區(qū)(丘陵山坑田)由于無法采取浸樁滅螟措施,三化螟發(fā)生嚴(yán)重,最嚴(yán)重田塊白穗率可達(dá)90%,造成基本絕收。本研究選擇經(jīng)過改造的坑田區(qū)(國家加大水利設(shè)施建設(shè)原因)開展浸樁旋耕,和沒有經(jīng)過改造不采用浸樁旋耕措施的坑田區(qū)進(jìn)行比較,調(diào)查數(shù)據(jù)顯示浸水后殘留蟲量得到有效的降低,再經(jīng)過初春旋耕,三化螟的種群密度被降到極低(圖3)。之前只能采用化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行三化螟控制的坑田區(qū),現(xiàn)在農(nóng)業(yè)防治措施成為控制三化螟蟲的主要手段。

      圖4 燒樁對三化螟越冬蟲口密度的影響Fig.4 Effects of piles burning on YSB over winter population

      經(jīng)過持續(xù)2a時(shí)間共4個點(diǎn)的調(diào)查研究,結(jié)果顯示燒樁并不能有效減輕三化螟的為害(圖4)。從現(xiàn)場剝稻樁情況看,火燒殘留稻樁可以消滅沒來得及轉(zhuǎn)移到稻樁基部的少量三化螟老熟幼蟲,但絕大多數(shù)三化螟高齡幼蟲或蛹越冬或渡夏時(shí)在稻樁最基部,一般處于土下1—2 cm,所以燒樁后基本存活(圖4)。二化螟的越冬場所通常處于稻樁基部以上3—5 cm。二化螟發(fā)生區(qū)雜交稻種植面積大,雜交稻經(jīng)機(jī)械收割留樁較高,有時(shí)可達(dá)10—15 cm,燒樁是防控二化螟十分有效的農(nóng)業(yè)措施。

      總結(jié)上述幾種有效的三化螟農(nóng)業(yè)防控措施,歸納其途徑,大體都是消滅或降低越冬蟲源,壓低發(fā)生基數(shù),控制以后各代螟蟲的發(fā)生量。其他一些類似的農(nóng)業(yè)防控措施,比如齊泥割稻、淺耕滅茬、耕翻種麥、中稻拋栽等都可以對三化螟具有良好的控制作用。三化螟僅以水稻為食,稻樁是其唯一越冬場所,螟蛾產(chǎn)卵、蟻螟侵入為害對水稻生育期有明顯選擇性。分蘗期和孕穗、抽穗期有利產(chǎn)卵和蟻螟的侵入,被稱為三化螟防治的“危險(xiǎn)生育期”,已抽穗稻株難以被侵入。這些獨(dú)特的生物學(xué)特性使三化螟田間種群數(shù)量變化易受水稻種植制度與水稻品種布局變化制約,水稻種植制度與水稻品種布局是導(dǎo)致三化螟種群盛衰的根本原因[5-9]。20世紀(jì)50年代中期,由于執(zhí)行農(nóng)業(yè)部提出的“單季改雙季、間作改連作、秈稻改粳稻”的“三改”方針,全國主要稻區(qū)形成了早、中、晚稻普遍混栽的局面,三化螟種群爆發(fā),為害嚴(yán)重。70年代末期,由于大面積推廣雜交稻,壓縮雙季稻面積,恢復(fù)單季稻種植制度,三化螟種群密度很大,不構(gòu)成威脅。進(jìn)入90年代,受耕作制度變更、環(huán)境變化等多因素影響,三化螟種群上升很快[10-17]。如廣西地區(qū)水稻種植和栽培方式呈多樣化,過去傳統(tǒng)的栽培方式已逐步被“旱育稀植、旱育拋秧、水直播、免耕拋秧、翻秋”替代,田間出現(xiàn)新舊栽培方式并存現(xiàn)象,造成了三化螟發(fā)生環(huán)境及食料的多樣化,增加了成蟲產(chǎn)卵和幼蟲趨勢的選擇空間,改善了群體繁衍的生態(tài)環(huán)境,使發(fā)生期拉長。另外受氣候變化、種植結(jié)構(gòu)調(diào)整,田間水稻生育期復(fù)雜化,出現(xiàn)“雙季稻、一早一中、一季中晚稻、一季中稻”混栽的局面,三化螟發(fā)生為害嚴(yán)重[18]。根據(jù)1975—1996年期間積累的數(shù)據(jù)分析,三化螟在廣東省發(fā)生表現(xiàn)為間歇性偏重發(fā)生并呈波浪式下降趨勢[19]。從90年代末期到現(xiàn)在,受耕作制度變革,農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整,以及氣候變化等因素的影響,廣東省內(nèi)粵北4代區(qū),粵中4—5代區(qū),粵西南5—6代區(qū)三化螟種群密度逐年上升,有些區(qū)域甚至嚴(yán)重爆發(fā)成災(zāi)。目前,完成了新形勢下幾種農(nóng)業(yè)耕作措施對三化螟防控作用的評價(jià)工作,這其中既包括現(xiàn)代農(nóng)業(yè)防控新措施,也有傳統(tǒng)防控措施的更新和重新組合,以及對錯誤農(nóng)業(yè)措施的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。調(diào)查研究結(jié)果表明:通過實(shí)施有效的耕作栽培措施,可以有效地控制三化螟為害。但三化螟農(nóng)業(yè)防治的區(qū)域特征十分明顯,必須因地制宜。降低越冬代蟲源基數(shù)、有效減少秧田蟲口密度,對于三化螟防治尤為關(guān)鍵。此外,確定防治適期[20],合理用藥[21-22],對于三化螟的防控,尤其是爆發(fā)性發(fā)生區(qū)防控工作也很關(guān)鍵。三化螟防控須結(jié)合農(nóng)業(yè)措施與合理用藥。水稻種植輕簡化和機(jī)械化將是未來主流,本文探討的這幾種農(nóng)業(yè)防控措施對廣東乃至全國的三化螟防治具有借鑒和現(xiàn)實(shí)意義。

      此外,以下幾個方面的研究還有待加強(qiáng)。一是局部地區(qū)三化螟種群呈下降趨勢,而臺灣稻螟和大螟成為優(yōu)勢種群,探討三化螟與其他鉆蛀性螟蟲的互作關(guān)系;二是研究適合具有區(qū)域特色的三化螟防控組合技術(shù);三是開發(fā)出對三化螟具有可持續(xù)控制效果的高效低毒藥劑,真正做到“區(qū)域爆發(fā)時(shí)有藥可控,種群密度低時(shí)有法可防”,徹底減少三化螟防治農(nóng)藥的使用率,節(jié)省水稻生產(chǎn)成本。

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