郭歡樂,湯彬,李涵,曾強(qiáng),曹鐘洋,王培,唐濤,瞿玉國,陳志輝,2*,符偉*
(1 湖南省作物研究所,長沙 410125;2 南方糧油作物協(xié)同創(chuàng)新中心,湖南長沙 410128;3 湖南省植物保護(hù)研究所,湖南長沙 410125;4 古丈縣農(nóng)業(yè)特色產(chǎn)業(yè)服務(wù)中心,湖南古丈 416300)
草地貪夜蛾Spodoptea frugiperda(J.E.Smith),隸屬鱗翅目Lepidoptera 夜蛾科Noctuidae,起源于美洲[1]。該蟲具有適應(yīng)性廣、遷飛、繁殖能力強(qiáng)、對作物危害嚴(yán)重等特點(diǎn),是農(nóng)作物的重要害蟲[2]。隨著國際貿(mào)易發(fā)展,貨物交流往來越來越頻繁,該蟲隨之在全球各地?cái)U(kuò)散。2016 年該蟲入侵非洲,2018 年進(jìn)入印度,隨后擴(kuò)散至東南亞各國[3-5]。2019 年1 月,草地貪夜蛾首次入侵至中國[6],之后在國內(nèi)擴(kuò)散,對玉米生產(chǎn)造成較大危害[7]。2019 年5 月初,長沙地區(qū)首次監(jiān)測到草地貪夜蛾,并在本地快速繁殖,形成危害。由于湖南屬于亞熱帶季風(fēng)氣候,全年熱量資源較豐富,適宜草地貪夜蛾生長,因此,2019 年春、夏、秋3 季玉米均遭到草地貪夜蛾危害。夏玉米和秋玉米生育期間,不僅有外地遷飛過來的害蟲,且本地早期遷飛過來的害蟲已經(jīng)大量繁殖,因此害蟲基數(shù)較大,造成更嚴(yán)重危害。為研究長沙地區(qū)玉米田草地貪夜蛾害蟲發(fā)生規(guī)律,2020 年針對草地貪夜蛾雄蟲開展誘捕試驗(yàn),研究草地貪夜蛾誘捕數(shù)量與播期、生育階段、氣象因子、玉米類型等因素的關(guān)系,為該害蟲的監(jiān)測和防控提供參考。
本研究地點(diǎn)在湖南省作物研究所長沙市玉米試驗(yàn)田,土壤類型為壤土,肥力中等,前茬作物為玉米。本研究采用的誘捕器為桶形誘捕器,內(nèi)置誘芯為深圳百樂寶生物農(nóng)業(yè)科技有限公司生產(chǎn)的“誘餡多”昆蟲性信息素?fù)]散芯。
選取普通玉米試驗(yàn)田0.4 hm2、甜糯玉米試驗(yàn)田0.4 hm2、普通玉米播期試驗(yàn)田0.4 hm2,開展春、秋兩季試驗(yàn)。誘捕器距地面高1.2 m,每塊試驗(yàn)田內(nèi)每667 m2放置1 個誘捕器,每30 d 更換1 次誘芯。普通玉米和甜糯玉米均在3 月19 日播種,7 月20 日收獲,在普通春玉米田接茬種植秋玉米。秋玉米7 月31 日播種,12 月5 日收獲。普通玉米播期試驗(yàn)田3 月19 日至6 月27 日每10 d 一個播期,共計(jì)種植10 批,每次播種400 m2,用來與正常播期的春秋兩季玉米作對比。
田間蟲害防治措施:春玉米田和分期播種田前5 個播期在玉米6~7 葉期和10~11 葉期各進(jìn)行1次化學(xué)防治,秋玉米田和分期播種田后5 個播期在玉米4 葉期、6~7 葉期和10~11 葉期各進(jìn)行1 次化學(xué)防治。化學(xué)藥劑均為氯蟲苯甲酰胺和甲維蟲螨腈混劑。其余田間栽培管理與大田相同。
2020 年4 月1 日開始,每日上午9:00 觀察誘捕結(jié)果,直至誘捕到雄蟲,記錄誘捕到雄蟲首日。之后每隔3 d 統(tǒng)計(jì)1 次各個試驗(yàn)田誘捕數(shù)量,并清理掉誘捕到的蟲子,直至12 月31 日結(jié)束。收集本試驗(yàn)點(diǎn)4-12 月氣溫、濕度、日照時間、降水量等氣象數(shù)據(jù)。
利用DPS9.01 進(jìn)行方差分析、相關(guān)性分析等數(shù)據(jù)處理,利用Excel 2010 進(jìn)行圖表制作。
5 月20 日首次誘捕到雄蟲,11 月22 日最后1次誘捕到雄蟲,本試驗(yàn)點(diǎn)2020 年草地貪夜蛾雄蟲活動時間共186 d,基本涵蓋本地春、夏、秋3 季玉米生育期。與2019 年本試驗(yàn)點(diǎn)監(jiān)測結(jié)果相比,2020 年草地貪夜蛾發(fā)現(xiàn)時間延后15 d,可能是2020 年春季發(fā)生2 次倒春寒,氣溫較低,影響了草地貪夜蛾的遷飛。此外,5 月20 日在田間同時觀察到剛孵化的草地貪夜蛾幼蟲,根據(jù)當(dāng)時的氣象條件,其從卵到幼蟲的孵化時間為3 d[8,9],可推斷其雌蟲到達(dá)長沙的時間應(yīng)該不晚于5 月17 日。
將每次統(tǒng)計(jì)時的日期和與之對應(yīng)的誘捕總數(shù)作圖得到圖1,可知2020 年全年雄蟲數(shù)量表現(xiàn)出5-7月保持較低水平,8 月份數(shù)量猛增,9-11 月數(shù)量不斷波動直至為0。
圖1 2020 年全年草地貪夜蛾雄蟲誘捕數(shù)量動態(tài)Fig.1 Dynamic of trapping number of male moth of Spodoptera frugiperda in 2020
將每月誘捕總數(shù)及其在全年誘捕總數(shù)中的占比作表得到表1,可知5-7 月誘捕數(shù)量占比最小,處于低速增長過程,從5 月的0.28%增長至7 月的4.43%。8-10 月占絕大部分(84.78%)。由于4-7月處于春玉米生育期,8-11 月處于秋玉米生育期,因此從雄蟲數(shù)量來看,春玉米受該蟲害威脅程度要小于秋玉米。
表1 2020 年不同月份草地貪夜蛾雄蟲誘捕數(shù)量及占比Table 1 Trapping number and proportion of male moth Spodoptera frugiperda in different months in 2020
2.3.1 普通玉米田正常播種與分期播種誘捕數(shù)量動態(tài)對比
將普通玉米春季正常播種田與分期播種田誘捕數(shù)據(jù)進(jìn)行作圖得到圖2,可知整體上分為兩個階段,5-7 月為分期播種田多于正常播種田,而8-11 月則為正常播種田高于分期播種田,兩階段差異均達(dá)極顯著水平。將誘捕數(shù)量與兩塊田玉米的生育階段相關(guān)聯(lián)可知,當(dāng)5 月20 日草地貪夜蛾到達(dá)本試驗(yàn)點(diǎn)時,正常播種的玉米已經(jīng)進(jìn)入小喇叭口期,即將進(jìn)入生育中期。而分期播種田由于分批播種,田間有從苗期到小喇叭口期不同階段的玉米。4-7 月播期田田間玉米多數(shù)處于生育前期,較為幼嫩,田間誘捕數(shù)量多于正常播種田。而進(jìn)入8 月份后,分期播種田玉米均進(jìn)入生育中后期,而此時秋玉米進(jìn)入苗期,兩塊田田間狀況出現(xiàn)反轉(zhuǎn),田間雄蟲誘捕數(shù)量對比也出現(xiàn)反轉(zhuǎn)。對比秋玉米8 月和9 月蟲子數(shù)量,8 月遠(yuǎn)高于9 月,即生育前期多于生育中期,因此生育前期玉米對雄蟲吸引能力強(qiáng)于中期。本研究與盧軍帥等[10]的誘捕結(jié)果類似。再對比秋玉米田與分期播種田9 月份情況,秋玉米此時進(jìn)入吐絲—灌漿初期,分期播種田玉米進(jìn)入灌漿后期—成熟期,田間誘捕數(shù)量表現(xiàn)為正常播種田遠(yuǎn)高于播期田,達(dá)極顯著差異水平,說明生育中期的玉米比生育后期玉米對草地貪夜蛾具有更強(qiáng)的吸引力。由此可以得出,玉米前期>中期>后期的草地貪夜蛾雄蟲吸引能力動態(tài)。
圖2 2020 年普通玉米正常播種田與分期播種田誘捕數(shù)量對比Fig.2 Comparison of trapping numbers between test fields which have normal maize planted with normal sowing and sowing by stages in 2020
2.3.2 普通玉米田與甜糯玉米田誘捕數(shù)量動態(tài)對比
將春季普通玉米與甜糯玉米田間誘捕數(shù)量進(jìn)行作圖得圖3,可知春季甜糯玉米田誘捕數(shù)量明顯高于普通玉米田,差異十分明顯。由此可知,甜糯玉米比普通玉米對草地貪夜蛾吸引能力更強(qiáng)。該結(jié)果可能是兩類玉米植株揮發(fā)性物質(zhì)等的差異造成的,但需進(jìn)一步驗(yàn)證。
圖3 2020 年春播普通玉米田與甜糯玉米田誘捕數(shù)量對比Fig.3 Comparison of trapping numbers between test fields with common maize and sweet glutinous maize planted in the spring of 2020
氣象因子是影響草地貪夜蛾生長發(fā)育和遷飛的重要因子[8,9,11-16]。前人研究的氣象因子基本以溫度為主,少有光照、降水、空氣濕度等因素對成蟲活動影響的報(bào)道。本研究將溫度、光照、空氣濕度與雄蟲誘捕數(shù)進(jìn)行相關(guān)性分析,研究其與雄蟲活動的關(guān)聯(lián)。2020 年5-7 月雄蟲處于發(fā)生初期,誘捕數(shù)量有限且變化不大,受氣象條件影響較小。8-11 月不僅誘捕數(shù)量變化較大,且氣象條件處于不斷變化中,因此分析秋季誘捕數(shù)量與氣象因子關(guān)系更有意義。將8-11 月普通秋玉米田和分期播種田誘捕數(shù)據(jù)和氣象因子進(jìn)行相關(guān)性分析得到表2。
由表2 可知,普通秋玉米田和分期播種田誘捕數(shù)量成極顯著正相關(guān)關(guān)系,說明不同田塊的誘捕數(shù)量在相同氣象條件下趨勢一致。氣象因子中,降水量與誘捕數(shù)成負(fù)相關(guān)但不顯著,說明秋季降雨可減少雄蟲誘捕數(shù)量,但對草地貪夜蛾雄蟲活動未造成明顯影響。日照時間與秋玉米田誘捕數(shù)量成極顯著正相關(guān),與分期播種田誘捕數(shù)量正相關(guān)但不顯著,說明日照時間長可促使雄蟲活動,有利于誘捕。分期播種田誘捕數(shù)與日照時間相關(guān)性不顯著,可能是因?yàn)椴テ谔锎蟛糠钟衩自谠摃r間段已經(jīng)進(jìn)入生育后期,對雄蟲吸引力不夠強(qiáng)。日均氣溫、日最高氣溫和日最低氣溫均與誘捕數(shù)成顯著或極顯著正相關(guān),說明溫度可顯著影響雄蟲活動。本研究中氣溫越高,雄蟲誘捕數(shù)量隨之增加,該結(jié)果與盧軍帥等[10]的結(jié)果相同??諝鉂穸扰c誘捕量成負(fù)相關(guān),可知濕度是雄蟲活動的限制因素,空氣濕度大不利于雄蟲活動。因此可得出氣溫較高、日照時間長和空氣濕度小的天氣雄蟲活動較活躍,有利于雄蟲的誘捕。
表2 2020 年8-11 月草地貪夜蛾雄蟲誘捕數(shù)量與氣象因子的相關(guān)系數(shù)Table 2 Coefficients of correlation between the trapping number of male moth of Spodoptera frugiperda and meteorological factors from August to November in 2020
溫度是影響草地貪夜蛾生長發(fā)育和遷飛等活動最關(guān)鍵因素之一[8,10],明確該蟲的抗寒能力,從而分析其生存時間和活動范圍,可為科學(xué)防治害蟲提供重要依據(jù)。國內(nèi)對于草地貪夜蛾雄蟲的田間活動能力與溫度之間的關(guān)系報(bào)道較少,因此本研究將田間溫度變化與雄蟲誘捕結(jié)果進(jìn)行分析研究。由圖4 可知,8 月份氣溫相對穩(wěn)定,雄蟲誘捕數(shù)量與溫度無明顯關(guān)聯(lián);9-11 月雄蟲誘捕數(shù)量明顯隨氣溫波動,如9 月8 日、23 日、29 日,10 月8 日、17 日等統(tǒng)計(jì)日期對應(yīng)時間段出現(xiàn)明顯降溫,雄蟲誘捕數(shù)量隨之下降,而隨氣溫回升,雄蟲誘捕數(shù)量上升,11 月22 日之后氣溫進(jìn)一步降低,雄蟲誘捕數(shù)量降為0 并不再恢復(fù)。
圖4 2020 年8-11 月雄蟲誘捕數(shù)量與氣溫動態(tài)Fig.4 Dynamics of trapping number of male moth of Spodoptera frugiperda and air temperature from August to November in 2020
10 月3 日至10 月8 日,長沙出現(xiàn)一次大幅降溫,該時間段內(nèi)誘捕到的蟲數(shù)一度降至0。隨著氣溫回升,10 月11 日出現(xiàn)誘捕數(shù)暴增。可知該時間段內(nèi)的低溫并未使雄蟲喪失活動能力,仍可以正常存活。10 月3 日至10 月8 日平均氣溫在11.7~17.6 ℃之間,日最高氣溫在13.6~22.2 ℃之間,日最低氣溫在10.8~15.4 ℃之間,均在10 ℃以上。11 月22 日之后連續(xù)6 d 日均溫度、日最高溫度、日最低溫度均降至10 ℃以下,之后的雄蟲誘捕數(shù)量均為0,說明草地貪夜蛾雄蟲不能忍受10 ℃以下的低溫。由此可推斷,10 ℃是草地貪夜蛾雄蟲在田間保持活動能力的溫度臨界點(diǎn)。也有研究表明,草地貪夜蛾低于0 ℃時即無法長時間生存[17,18],但本研究結(jié)果表明氣溫低于10 ℃持續(xù)一段時間后,其雄蟲即喪失活動能力,也就同時喪失交配與繁殖能力,因此10 ℃也可作為該蟲活動以及防治的重要參照溫度。
2020 年長沙5 月17 日至5 月31 日,日平均氣溫為24.0 ℃,6-10 月平均氣溫分別為27.1、28.3、30.0、22.6 和17.6 ℃。何莉梅等研究顯示,草地貪夜蛾在15、20、25 和30 ℃時的世代周期分別為109.55±1.59、70.59±0.51、40.0±0.38 和31.01±0.37 d[3]。由此可知,最早遷飛至長沙的草地貪夜蛾在本地可完成4 個世代。
5-7 月份田間草地貪夜蛾誘捕數(shù)量主要取決于遷飛的數(shù)量。由于早期遷飛到本地的基數(shù)有限,加上前期氣溫相對較低,世代周期較長,至7 月底時僅有極少量完成2 個世代繁殖,多數(shù)處于第1 個世代,因此春玉米田間蟲數(shù)相對有限。之后,隨著氣溫不斷升高,世代更替時間縮短,進(jìn)入8 月后,多數(shù)遷入成蟲后代陸續(xù)完成第2 個世代。8 月至10 月,隨著秋季世代數(shù)增加,繁殖基數(shù)迅速增加,田間種群規(guī)模自然隨之快速增長,因此秋季田間誘捕數(shù)量顯著多于春季。
在8 月上旬,最早到達(dá)本地的草地貪夜蛾已完成2 個世代繁殖,7 月初到達(dá)的草地貪夜蛾已完成一個世代繁殖,正處于剛孵化或者1~2 齡時期,經(jīng)過2 個世代繁殖,田間幼蟲數(shù)量大幅增加,這是秋玉米苗期危害較嚴(yán)重的重要原因。此外,6 月和7 月分別有1、2 次誘捕數(shù)高峰(圖1),此時遷入本地的成蟲產(chǎn)生的后代,在8 月上旬至中旬分別處于第2個和第1 個世代羽化高峰期,此時田間成蟲數(shù)量迅速增加,這可能是造成8 月田間誘捕數(shù)量突然出現(xiàn)猛增的重要原因。
草地貪夜蛾將長期影響湖南玉米生產(chǎn),因此防治工作需長期規(guī)劃。本研究表明,草地貪夜蛾在長沙地區(qū)生存時間長,對不同季節(jié)的玉米均可產(chǎn)生危害,尤其是對秋玉米的威脅更嚴(yán)峻,因此需特別注意草地貪夜蛾的防治。盡管春玉米相對秋玉米受危害較輕,但是5-7 月屬于遷飛早期和初代害蟲繁殖階段,其防治工作仍然十分重要??刂魄捌谔镩g害蟲數(shù)量,既可減少后期害蟲危害,也可減少從本地遷往其他玉米生產(chǎn)區(qū)的害蟲數(shù)量,減輕其他地區(qū)該害蟲的防治壓力。
本研究中甜糯玉米對草地貪夜蛾雄蟲的吸引力顯著強(qiáng)于普通玉米,應(yīng)加強(qiáng)對甜糯玉米田的防治及研究。由于玉米對草地貪夜蛾雄蟲的吸引力表現(xiàn)為前期>中期>后期,應(yīng)更加重視玉米前期的害蟲防治。本研究結(jié)果顯示,10 ℃是草地貪夜蛾雄蟲活動的重要溫度臨界點(diǎn),冬季最低氣溫高于10 ℃地區(qū)很有可能是草地貪夜蛾周年繁殖區(qū)域,應(yīng)當(dāng)全年監(jiān)測害蟲動態(tài),并且重點(diǎn)防治,以減少害蟲危害和遷飛數(shù)量。