小麥間作田微環(huán)境變化及其對麥長管蚜種群數(shù)量的影響

解海翠，趙春明，吉志新，溫曉蕾，齊慧霞，陳巨蓮

(1 河北科技師范學(xué)院生命科技學(xué)院，河北，秦皇島，066600；2 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室)

?

小麥間作田微環(huán)境變化及其對麥長管蚜種群數(shù)量的影響

解海翠1，趙春明1，吉志新1，溫曉蕾1，齊慧霞1，陳巨蓮2*

(1 河北科技師范學(xué)院生命科技學(xué)院，河北，秦皇島，066600；2 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所植物病蟲害生物學(xué)國家重點實驗室)

為探索小麥(Triticumaestivum)和綠豆(Vignaradiata)間作田微環(huán)境變化及其對麥長管蚜(Sitobionavenae)種群數(shù)量的影響，本試驗設(shè)計田間小麥(wheat，W)與綠豆(mung bean，MB)不同行比間作：10∶10(10W∶10MB)，12∶6(12W∶6MB)，12∶4(12W∶4MB)，16∶4(16W∶4MB)，小麥單作為對照；利用小氣候觀測儀器測定麥田中溫度、濕度和風(fēng)速，并調(diào)查麥長管蚜種群數(shù)量。結(jié)果表明：與小麥單作相比，間作還在一定程度提高了麥田的風(fēng)速和溫度，降低了相對濕度，降低了蚜蟲種群數(shù)量，并且12W∶4MB和16W∶4MB處理蚜量最低。調(diào)查期間麥田平均溫度與最高溫度顯著正相關(guān)(相關(guān)系數(shù)0.951)，平均溫度與相對濕度呈顯著負相關(guān)(相關(guān)系數(shù)-0.932)，而風(fēng)速與溫、濕度間沒有顯著相關(guān)性。在麥蚜發(fā)生高峰期之前，平均溫度與蚜量呈顯著負相關(guān)(相關(guān)系數(shù)-0.907)。因此，麥豆間作改變了麥田微環(huán)境，使其通透性增強，蚜量降低。與其他處理相比，12W∶4MB和16W∶4MB處理的麥田蚜量更低，因此為較理想的麥豆間作模式。

小麥；間作田，微環(huán)境；蚜量

農(nóng)田微環(huán)境變化不僅影響作物的生長，還能抑制或誘導(dǎo)作物病蟲害的發(fā)生[1～4]。通過人工調(diào)整農(nóng)作物田間布局，可創(chuàng)建利于作物和害蟲天敵生長的微環(huán)境，并減少有害生物對非生物資源的利用率，避免形成有害生物爆發(fā)的環(huán)境條件[5,6]。間作田增加植物多樣性的同時，作物布局發(fā)生改變，從而影響田間的微環(huán)境變化，如溫度、水分、光強等。而這種變化則可能產(chǎn)生不適合害蟲在生存與繁殖的生境[7,8]。Bertrand等[9]曾報道氣候以及其他非生物的因素是決定昆蟲存活率的關(guān)鍵因子，并且與空氣溫度、濕度和氣壓差的變異系數(shù)相關(guān)。麥長管蚜(Sitobionavenae)是我國小麥生產(chǎn)上的重要害蟲，田間微環(huán)境變化如通風(fēng)不良等往往會造成此類吸汁式口器害蟲的種群數(shù)量驟增[10]。因此，為減少麥蚜的為害程度，應(yīng)將小麥與蔬菜等較矮植物間作，改善麥田的微環(huán)境，增強其通透性。

在我國麥田間作一直為一種重要的栽培模式，冬小麥與與豆科作物間作的報道也相對較多。此種間作模式形成的復(fù)雜而穩(wěn)定的麥田生態(tài)系統(tǒng)，有利于天敵的繁衍與生存、對麥田蚜蟲等進行持續(xù)控制；同時也能夠提高土地利用率，獲得較高的經(jīng)濟與生態(tài)價值[11～18]。

本次試驗試通過小麥與綠豆不同行比間作，通過監(jiān)測間作田與單作田微環(huán)境變化和田間蚜量調(diào)查，評價小麥單作、間作對蚜量的影響及其與微環(huán)境的變化關(guān)系，以期篩選小麥與綠豆間作最佳間作比例，及其相應(yīng)的栽培模式。

1 材料與方法

1.1 供試品種

小麥(TriticumaestivumL.)、綠豆 (VignaradiateL.)的品種分別為北京837(感蚜品種)、冀綠2號。

1.2 小區(qū)設(shè)計

試驗共5個處理：以小麥單作(W-M)為對照，10行綠豆∶10行小麥(10W∶10MB)，12行小麥∶4行綠豆(12W∶4MB)，12行小麥∶6行綠豆(12W∶6MB)，16行小麥∶4行綠豆(16W∶4MB)進行間作。小麥單作田行距為30 cm，間作田中小麥與綠豆，以及綠豆與綠豆之間行距為40 cm。所有處理小區(qū)面積均為67 m2，試驗采用完全隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復(fù)。試驗期間田間管理與當?shù)赝ㄓ棉r(nóng)業(yè)措施相一致，不施用任何農(nóng)藥或除草劑。

1.3 小氣候測定

按照《農(nóng)田氣象觀測規(guī)范》進行田間溫度、濕度和風(fēng)速的測定，采用往返觀測法，利用DHM2型通風(fēng)干濕表和QDF-3型熱球式微風(fēng)儀測定2/3株高處麥田溫度、濕度和風(fēng)速。每天測定時間為8∶00，12∶00，16∶00，20∶00。

1.4 田間調(diào)查

用“Z”字形取樣法調(diào)查小麥植株上麥長管蚜(Sitobionavenae)無翅蚜數(shù)量，在每小區(qū)取10點，每點10株小麥，觀察并記錄無翅蚜數(shù)量。采樣期間(5月6日～6月11日)，每4 d調(diào)查1次。

1.5 統(tǒng)計分析

試驗采用單因子方差分析法(SAS 9.0軟件)，平均數(shù)間用Duncan氏多重比較。將溫度、濕度以及風(fēng)速分別與蚜量進行相關(guān)性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理的溫度變化

單作田和間作田中平均溫度曲線變化趨勢相似(圖1A)，在5月30日之前間作田溫度比單作田高，并且在調(diào)查期間16W∶4MB處理一直保持較高的溫度。從調(diào)查期間溫度平均值來看，12W∶4MB和16W∶4MB處理溫度高于10W∶10MB和12W∶6MB處理。由圖1B的平均溫度日變化可以看出，隨白天日照的增強，田間溫度升高，并在下午14∶00時前后達到全天最高溫度。間作田處理溫度在4個正點處溫度均高于小麥單作田，其中16W∶4MB處理溫度在白天一直較高，其次依次為12W∶4MB，10W∶10MB和12W∶6MB處理。同時，12∶00時和16∶00時16W∶4MB處理的溫度比其他處理溫度高 (1.45～0.93) ℃。

圖1A 不同處理小麥間作田日均相對溫度 圖1B 調(diào)查期間不同處理小麥間作田溫度的日變化

2.2 不同處理的相對濕度變化

由于溫度、降雨等的影響，田間平均相對濕度波動較大。調(diào)查期間不同處理間作田的平均濕度均比單作田低(圖2A)。并且間作田中16W∶4MB和10W∶10MB處理相對濕度最低。相對濕度的日變化結(jié)果表明，與溫度變化相反，濕度動態(tài)曲線變化呈“U”型(圖2B)，白天的間作田濕度高于單作田，但晚間的間作田相對濕度略有升高。并在12∶00時和16∶00時相對濕度為一天中的最低值，12∶00時16W∶4MB和10W∶10MB處理最低，分別比單作田低15.94%，10.14%。由此可知，間作田不但能夠調(diào)控田間溫度，同時還能夠在一定范圍內(nèi)降低其相對濕度。

圖2A 不同處理小麥間作田日均相對濕度 圖2B 調(diào)查期間不同處理小麥間作田相對濕度的日變化

2.3 不同處理的風(fēng)速變化

與上述結(jié)果相似，不同處理的間作田風(fēng)速動態(tài)變化曲線波動趨于一致。從調(diào)查期間平均風(fēng)速來看，間作田比小麥單作田風(fēng)速提高了4.17%～20.83 %(圖3A)。并且12W∶6MB處理的風(fēng)速最高。從每天4個時間點風(fēng)速變化看，早晚風(fēng)速較低，一般在下午16∶00時前后達到風(fēng)速最高值，此時除間作田10W∶ 10MB處理外，其他間作田處理比單作田提高10.73%～36.91%(圖3B)。并且在8∶00～16∶00時，小麥單作田風(fēng)速均較間作田低。12W∶6MB處理的風(fēng)速一直較高，其次為12W∶4MB和16W∶4MB處理的。因此，間作增加了麥田的通風(fēng)效果。有利于CO2的輸送，從而促進小麥光合作用。

圖3A 不同處理小麥間作田日均風(fēng)速 圖3B 調(diào)查期間不同處理小麥間作田風(fēng)速的日變化

2.4 小氣候要素及其與蚜量間的相關(guān)關(guān)系

圖4 不同處理小麥間作田麥長管蚜的種群數(shù)量

麥長管蚜(無翅蚜)的種群增長曲線為單峰型，數(shù)量高峰期在5月30日前后(圖4)。對各處理的總蚜量調(diào)查結(jié)果顯示：小麥單作田與10W∶10MB處理和12W∶6MB處理差異不顯著，但顯著高于12W∶ 4MB處理和16W∶4MB處理，但12W∶4MB處理和16W∶4MB處理之間差異不顯著(P<0.017)。

調(diào)查期間，麥田平均溫度與最高溫度呈顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.951(表1)，表明隨最高溫度升高，田間平均溫度也隨之升高；并且平均溫度與相對濕度呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.932。最高溫度對相對濕度也存在一定相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.876。而其他各因素間無相關(guān)性。百株蚜量與氣象要素間相關(guān)關(guān)系不顯著。

表1 調(diào)查期間百株蚜量與氣象要素相關(guān)關(guān)系

注：*表示差異達0.05水平，**表示差異達0.01水平，下同。

麥蚜發(fā)生高峰期前，田間最高溫度對平均溫度的影響更為明顯，為極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.961(表2)；而百株蚜量與平均溫度呈顯著負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.907。說明隨高溫升高不利于蚜蟲的生長發(fā)育。最高溫度與百株蚜量為負相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.875。

田間最高溫度與平均溫度仍然呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.959(表3)。同時相對濕度和最低溫度的相關(guān)系數(shù)也較高為-0.874。

表2 高峰期前百株蚜量與氣象要素相關(guān)關(guān)系

表3 高峰期后百株蚜量與氣象要素相關(guān)關(guān)系

3 結(jié)論與討論

在實際生產(chǎn)中，依據(jù)不同昆蟲對微環(huán)境的要求不同，創(chuàng)造不適合害蟲生長發(fā)育，而利于天敵生存、繁殖的微環(huán)境尤為重要。而田間不同作物格局變化則直接影響田間微環(huán)境。因此，因地制宜地進行作物合理布局，調(diào)整昆蟲生長的微環(huán)境，可利于對害蟲進行綜合防治。

本實驗結(jié)果顯示，麥豆間作不僅能夠提高麥田微環(huán)境溫度，降低其相對濕度，同時利于麥田通風(fēng)透光。這是由于間作綠豆植株矮于小麥，使小麥通風(fēng)透光效果好于小麥單作，但間作田風(fēng)速的提高幅度較小，所以適當?shù)奶岣咄L(fēng)透光效果對溫度影響較小，最終導(dǎo)致間作田中小麥田溫度稍高。這與小麥與林木間作結(jié)果相反[19,20]。說明與高大的林木相比，植株較矮豆類作物更利于增強麥田的通透性。但隨間作比例的增加，小氣候要素沒有呈規(guī)律性變化?？赡苁怯捎陂g作比例設(shè)計較接近造成的。不同間作方式田間小氣候溫濕度和風(fēng)速也有所不同：小麥與綠豆間作比為16行∶4行處理的變化與其他間作相比，溫度和風(fēng)速較高，相對濕度也較低。

調(diào)查期間，平均溫度和最高溫度在都呈顯著正相關(guān)，表明田間最高溫度對平均溫度影響較大。相對濕度則隨平均溫度變化呈相反趨勢變化。由蚜量高峰期前相關(guān)分析結(jié)果表明，溫度與蚜量呈負相關(guān)關(guān)系，表明隨溫度升高不利于麥蚜生長繁殖，因為已有研究結(jié)果顯示，麥長管蚜生長的最適溫度為16.5～20.0 ℃[21]，而高峰期前溫度已超過蚜蟲生長的最適溫度。高峰期后蚜量與溫度相關(guān)關(guān)系不明顯，這可能是由于6月11日的低溫造成的。

小麥與綠豆間作比為12行∶4行處理和16行∶4行處理的麥田溫度高于單作田，而蚜量顯著低于單作田。由上述可知，這種低蚜量很可能是由上述兩個處理的相對高溫引起的。與單作田相比，導(dǎo)致間作田蚜量降低的另一重要因素是間作田的通透性提高[10]。相似研究結(jié)果顯示，適當增加田間生物多樣性可改變步甲產(chǎn)卵的微環(huán)境，從而影響步甲的種群數(shù)量。因此，間作田生物多樣性增加，也是造成其低蚜量重要原因[22]。綜上所述，與其他處理相比，小麥與綠豆間作比為12行∶4行處理和16行∶4行處理的麥田通透性較好，蚜量更低，為較理想的麥豆間作模式。間作系統(tǒng)中組成微環(huán)境的各氣候要素之間的相互關(guān)系還受大氣環(huán)境條件的影響，所以，此方面的問題還需從多方向、多角度進行探討。繼而可以充分利用非生物要素對害蟲進行持續(xù)控制。

[1] 婁善偉,饒翠婷,趙強,等.不同種植密度下的棉田小氣候特點[J].中國農(nóng)業(yè)氣象, 2010,31(2):255-260.

[2] 郭峰,萬書波,王才斌,等.寬幅麥田套種田間小氣候效應(yīng)及對花生生長發(fā)育的影響[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2008,29(3):285-289．

[3] 孫立德,張殿香,梁志兵.二代棉鈴蟲發(fā)生程度與氣象因素的灰色關(guān)聯(lián)優(yōu)勢分析[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,2005,26(3):187-190．

[4] 王霞,李月英,于海磊,等.河北大豆病蟲害與氣象因素的關(guān)系[J].農(nóng)業(yè)科技通訊,2009(6):169-170.

[5] 楊寧,于淑琴,孫占祥,等.生物多樣性影響農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)功能及其機制研究進展[J].遼寧農(nóng)業(yè)科學(xué),2008(1):27-31.

[6] Root R B.Organization of plain arthropod association in simple and diverse habitats:the fauna of collards (B.oleracea)[J].Ecology Monographs,1973,43:95-124.

[7] 姚政一,蔣觀真,施漢民.春玉米間作旱稻的田間小氣候研究[J].中國農(nóng)業(yè)氣象,1992,13(2):29-32，39.

[8] Rao M R,Singh M P,Day R.Insect pest problems in tropical agroforestry systems:contributory factors and strategies for management[J].Agroforestry Systems,2004,50:243-277.

[9] Bertrand M R,Wilson M L.Microclimate-dependent survival of unfed adultIxodesscapularis(Acari:Ixodidae) in nature:Life cycle and study design implications[J].Journal of Medical Entomolgy,1996,33:6196-27.

[10] 唐燕平,劉遠,張惠云,等.安徽園林植物蟲害發(fā)生趨勢與防治對策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,30(1):115-117.

[11] 王萬磊,劉勇,紀祥龍,等.小麥間作大蒜或油菜對麥長管蚜及其主要天敵種群動態(tài)的影響[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報,2008,19(6):1 331-1 336.

[12] 楊進成,劉堅堅,安正云,等.小麥蠶豆間作控制病蟲害與增產(chǎn)效應(yīng)分析[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2009,24(3):340-348.

[13] 周海波,陳巨蓮,程登發(fā),等.小麥間作豌豆對麥長管蚜及其主要天敵種群動態(tài)的影響[J].昆蟲學(xué)報,2009,52(7):775-782.

[14] Ferguson A W,Barari H,Warner D J,et al.Distributions and interactions of the stem minersPsylliodeschrysocephalaandCeutorhynchuspallidactylusand their parasitoids in a crop of winter oilseed rape (Brassicanapus)[J]. Entomologia Experimentalis et Applicata,2006,119:81-92.

[15] Sule H.Effect of variety and intercropping on two major cowpea[Vignaunguiculata(L) Walp ] field pestin Mubi,Adamawa State,Nigeria[J].Journal of Horticulture and Forestry,2009,1(2):14-16.

[16] 葛江麗,劉芳,施漢玉,等.東北刺人參的物候觀測[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(2):663,685.

[17] 嚴曉路,陳思英.應(yīng)對氣候變化的農(nóng)業(yè)適應(yīng)性技術(shù)在農(nóng)業(yè)綜合開發(fā)中的應(yīng)用[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(4):1 641-1 642.

[18] 曹勇,姬虎太,張健華,等.淺析災(zāi)害性氣候?qū)π←溕a(chǎn)的影響及對策[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,41(4):1 643-1 644.

[19] 王穎,袁玉欣,魏紅俠，等.楊糧間作系統(tǒng)小氣候研究[J].中國生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報,2001,9(3):40-42.

[20] 俞濤,宋鋒惠,卓熱木·塔西,等.棗麥間作系統(tǒng)小氣候效應(yīng)研究初報[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2009,46(2):338-345.

[21] 李光博,曾士邁,李振歧.小麥病蟲草鼠害綜合治理[M].北京:中國農(nóng)業(yè)科技出版社,1990.

[22] Tréfás H,Lenteren J C.Egg-laying-site preferences ofPterostichusmelanariusin mono-and intercrops[J].Bulletin of Insectology,2008,61(2):225-231.

The Microclimate Change in Wheat Intercropping Field and Its Effect on Population Quantity of English Grain Aphid

XIE Hai-cui1，ZHAO Chun-ming1，JI Zhi-xin1, WEN Xiao-lei, QI Hui-xiA1，CHEN Ju-lian2
(1 College of Life Science and Technology, Hebei Normal University of Science & Tchnology,Qinhuangdao Hebei，066600；2 The State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences;China)

To evaluate the effect of wheat(TriticumaestivumL.)/mung bean(Vignaradiate) intercropping on micoclimate and population quantity of English grain aphid(Sitobionavenae). Wheat(W) and mung bean(MB) intercropped were designed by the following different row ratios:10∶10(10W∶10MB),12∶6(12W∶6MB),12∶4(12W∶4MB),16∶4(16W∶4MB), as well as wheat monoculture control. Temperature, humidity and wind speed also were monitored by the microclimate observation apparatus. Population quantity ofS.avenaealso had been sampling surveyed. The results showed that compared with wheat monoculture, intercropping improved the wind speed and temperature, reduced relative humidity in wheat field, and also reduced aphid quantity, the lowest values in 12W∶4MB and 16W∶4MB. During experiment period, the average temperature with the highest temperature was positive correlation(correlation index 0.951). The average temperature with relative humidity was negative correlation(correlation index -0.932). Wind speed with temperature or relative humidity had no correlation. Before peak time of aphid quantity, the average temperature with aphid quantity was negative correlation(correlation index -0.907). Therefore, wheat/mung bean intercropping changed the microclimate in field, enhanced permeability and reduced aphid quantity. Compared with other treatments, lower aphid quantity was found in 12W∶4MB and 16W∶4MB, that is better intercropping patter.

wheat;intercropping;microclimate;aphid quantity

河北省高等學(xué)校科學(xué)技術(shù)研究青年基金項目(項目編號：QN2015076)，河北科技師范學(xué)院博士研究啟動基金項目。

2015-09-15

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2015.03.012

S435.122

A

1672-7983(2015)03-0063-06

解海翠(1985-)，女，講師，博士。主要研究方向：農(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治。

(責(zé)任編輯：朱寶昌)

*通訊作者，女，研究員。主要研究方向：農(nóng)業(yè)昆蟲與害蟲防治。E-mail：jlchen@ippcaas.cn。