河西地區(qū)玉米田棉鈴蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律及其化學(xué)防治技術(shù)

袁偉寧, 何樹(shù)文, 魏建榮, 郭 成,周天旺, 郭建國(guó), 張新瑞*

(1.甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所, 蘭州 730070; 2. 農(nóng)業(yè)部天水作物有害生物科學(xué)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)站, 天水 741200;3. 甘肅省張掖市植保植檢站, 張掖 734000; 4.甘肅省武威市植保植檢站, 武威 733000)

甘肅河西地區(qū)地處祁連山與北部山系之間,大陸季風(fēng)氣候,年平均氣溫9.11℃,年日照時(shí)數(shù)2 200～3 030 h,無(wú)霜期85～165 d,太陽(yáng)輻射量530.86～576.84 kJ/cm2,年平均降雨量200 mm以下,降水主要集中在6-8月,占全年降水量的 47%～64%[1],平均氣候生產(chǎn)潛力為313.36 kg/(hm2·年)[2]。河西地區(qū)因其得天獨(dú)厚的光照和地理環(huán)境成為全國(guó)最大、最優(yōu)越的玉米制種基地。但近年來(lái)棉鈴蟲(chóng)Helicoverpaarmigera的發(fā)生嚴(yán)重阻礙了玉米制種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展[3]。

棉鈴蟲(chóng)屬鱗翅目Lepidoptera 夜蛾科Noctuidae,除直接取食玉米引起產(chǎn)量損失外,其鉆蛀產(chǎn)生的傷口和排泄物還容易引起玉米穗腐病,并且病原菌代謝過(guò)程中產(chǎn)生的伏馬毒素和玉米赤霉烯酮等毒素對(duì)人畜具有高度危害性[4-5]。為了降低棉鈴蟲(chóng)為害帶來(lái)的損失,人們大量使用廣譜性殺蟲(chóng)劑,如氨基甲酸鹽、有機(jī)磷酸酯類(lèi)和擬除蟲(chóng)菊酯類(lèi)[6-9]等。但棉鈴蟲(chóng)具有多食性、多化性和遷飛性,非選擇性殺蟲(chóng)劑的大量使用摧毀了自然天敵種群,并且使棉鈴蟲(chóng)產(chǎn)生抗藥性[6,8],導(dǎo)致害蟲(chóng)再猖獗屢見(jiàn)不鮮。為了治理棉鈴蟲(chóng)抗藥性發(fā)展,人們提出了害蟲(chóng)綜合治理(Integrated Pest Management, IPM)和大區(qū)治理(Area-Wide Management, AWM)模式,但無(wú)論是IPM還是AWM,都以棉鈴蟲(chóng)生物學(xué)特性和發(fā)生規(guī)律為基礎(chǔ)[10],并以其作為天敵防控、物理防治、性誘劑誘殺和適時(shí)化學(xué)防治等具體防治措施實(shí)施的參考和依據(jù)。

不同地區(qū)生態(tài)環(huán)境條件不同,棉鈴蟲(chóng)生物學(xué)特性和發(fā)生規(guī)律有很大差異。在我國(guó),棉鈴蟲(chóng)發(fā)生區(qū)域分為黃河流域棉區(qū)、長(zhǎng)江流域棉區(qū)、西北內(nèi)陸棉區(qū)、北部特早熟棉區(qū)、華南棉區(qū)五個(gè)區(qū)域[11]。甘肅河西地區(qū)處于西北內(nèi)陸棉區(qū),棉鈴蟲(chóng)1年可發(fā)生3代,以2代棉鈴蟲(chóng)為害玉米雌穗造成的損失最重。河西地區(qū)2代棉鈴蟲(chóng)產(chǎn)卵期與玉米雌穗吐絲期相吻合,成蟲(chóng)多將卵散產(chǎn)于花絲端部,卵孵化后先取食卵殼,數(shù)小時(shí)后取食花絲,1齡末期即鉆蛀至穗頂部取食為害,造成直接經(jīng)濟(jì)損失。因此,卵孵化盛期和1齡幼蟲(chóng)期是防治的關(guān)鍵時(shí)期,顧學(xué)平等[12]依此提出了誘殺成蟲(chóng)和剪花絲等防治措施。并且,為了進(jìn)行合理的化學(xué)防治,初步研究表明,武威市玉米田2代棉鈴蟲(chóng)幼蟲(chóng)孵化盛期的防治指標(biāo)為百穗33.5～48.7頭[13]。

雖然學(xué)者對(duì)棉鈴蟲(chóng)已經(jīng)做了較多研究,但不同生態(tài)區(qū)氣候環(huán)境條件不同,影響棉鈴蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律,使防治適期有較大差異。尤其在河西地區(qū)獨(dú)特的地理位置和生態(tài)環(huán)境下,棉鈴蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律尚不清楚,較大程度阻礙了棉鈴蟲(chóng)的適期防控。為了有效防治棉鈴蟲(chóng),保障玉米生產(chǎn)安全,必須充分了解和掌握其發(fā)生規(guī)律,以確定防治適期,制定相應(yīng)防治策略,因此作者對(duì)河西地區(qū)玉米田棉鈴蟲(chóng)發(fā)生動(dòng)態(tài)進(jìn)行了調(diào)查,并開(kāi)展了藥劑防治試驗(yàn),以期為生產(chǎn)實(shí)踐提供指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 越冬蛹量調(diào)查

2016年11月和2017年3月,分別在甘肅省張掖市九公里園藝場(chǎng)(39°51′18″N,100°30′51″E)和武威市黃羊河農(nóng)場(chǎng)(37°42′49″N,102°56′36″E)玉米田調(diào)查棉鈴蟲(chóng)越冬蛹量。田間調(diào)查采取雙對(duì)角線取樣法,四周地埂上調(diào)查時(shí),每一地埂上任選1點(diǎn)調(diào)查。每點(diǎn)調(diào)查面積2 m2,深20 cm,每5 cm為一梯度,分別記載不同土層深度的蛹量。

1.2 成蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律調(diào)查

成蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律研究采用黑光燈誘集法。2017年4月15日至2017年10月1日在張掖市九公里園藝場(chǎng)和武威市黃羊河農(nóng)場(chǎng)分別設(shè)3個(gè)玉米標(biāo)準(zhǔn)地,每標(biāo)準(zhǔn)地相距至少1 000 m以上,面積1 334 m2,標(biāo)準(zhǔn)地旁邊空地上設(shè)一臺(tái)黑光燈(寧波紐康),每日18:00至次日6:00開(kāi)燈,每天將誘集的昆蟲(chóng)帶回室內(nèi)鑒定并計(jì)數(shù)。

1.3 卵分布規(guī)律調(diào)查

在棉鈴蟲(chóng)產(chǎn)卵盛期,分別調(diào)查玉米5葉期、抽雄期和吐絲期不同部位的著卵量,計(jì)算不同部位的著卵率。五點(diǎn)取樣調(diào)查,每點(diǎn)20株。

1.4 各蟲(chóng)態(tài)發(fā)育歷期研究

將30頭越冬蛹置于29℃,光照L∥D=16 h∥8 h、相對(duì)濕度(70 ± 10)%條件下羽化,記錄成蟲(chóng)產(chǎn)卵量、壽命和卵期,人工飼料飼喂幼蟲(chóng),每12 h觀察幼蟲(chóng)蛻皮,記錄各齡幼蟲(chóng)發(fā)育歷期。

1.5 高架?chē)婌F和無(wú)人機(jī)噴霧的防效比較

選擇0.5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油,利用高架?chē)婌F(自走式噴霧機(jī)3WPYZ-2000豐諾植保機(jī)械制造有限公司)和八旋翼無(wú)人機(jī)噴霧(扇形壓力噴頭,飛行高度距植株頂端50 cm, 水平飛行速度8 m/s)兩種不同施藥器械于玉米雌穗吐絲期進(jìn)行常規(guī)噴霧防治1次,施藥量為50 g/667 m2,噴藥后分別于第1、3、7天進(jìn)行五點(diǎn)取樣,每點(diǎn)20株,掛牌標(biāo)記,定點(diǎn)定株調(diào)查棉鈴蟲(chóng)蟲(chóng)口數(shù)量,以棉鈴蟲(chóng)蟲(chóng)口減退率評(píng)價(jià)兩種施藥器械對(duì)棉鈴蟲(chóng)的防治效果。

蟲(chóng)口減退率=(對(duì)照田蟲(chóng)口數(shù)量-處理田蟲(chóng)口數(shù)量)/對(duì)照田蟲(chóng)口數(shù)量×100%。

1.6 兩種生物農(nóng)藥的防效比較

選擇32 000 IU/μL蘇云金桿菌懸浮劑(湖北康欣農(nóng)藥藥業(yè)有限公司)和0.5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油(深圳諾普信農(nóng)化股份有限公司),在棉鈴蟲(chóng)卵盛孵期,利用高架?chē)婌F方式以推薦劑量(分別為100 g/667 m2和50 g/667 m2)進(jìn)行噴霧防治,噴藥后分別于第1、3和7天進(jìn)行五點(diǎn)取樣,每點(diǎn)20株,掛牌標(biāo)記,定點(diǎn)定株調(diào)查棉鈴蟲(chóng)蟲(chóng)口數(shù)量,并計(jì)算防治效果。

防效=(藥劑處理區(qū)蟲(chóng)口減退率-空白對(duì)照區(qū)蟲(chóng)口減退率)/(1-空白對(duì)照區(qū)蟲(chóng)口減退率)×100%。

2 結(jié)果與分析

2.1 棉鈴蟲(chóng)越冬蛹量調(diào)查

由表1 可知,棉鈴蟲(chóng)越冬蛹主要分布在1～5 cm土層中,占總蛹量55.56%,蛹量為0.17頭/m2,隨著土層深度增加,越冬蛹分布逐漸減少,至15 cm以下,無(wú)越冬蛹分布。調(diào)查數(shù)據(jù)顯示,2016年玉米連作田棉鈴蟲(chóng)越冬蛹量達(dá)0.30頭/m2。

表1玉米田棉鈴蟲(chóng)越冬蛹量

Table1NumberofoverwinteringHelicoverpaarmigerapupaincornfield

土層深度/cmDepth of soil越冬蛹量/頭·m-2Overwintering pupa占比/%Proportion of pupae1～50.1755.566～100.1033.3311～150.0311.1116～2000

2.2 棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律

由圖1可知,棉鈴蟲(chóng)越冬蛹于4月下旬開(kāi)始羽化,羽化高峰為5月中下旬,至7月上旬羽化結(jié)束。1代棉鈴蟲(chóng)初見(jiàn)期為7月上旬末,至7月下旬羽化達(dá)到高峰。1代成蟲(chóng)與2代成蟲(chóng)可出現(xiàn)世代重疊,2代成蟲(chóng)羽化高峰為8月中旬,9月中旬以后2代棉鈴蟲(chóng)羽化結(jié)束。

圖1 棉鈴蟲(chóng)成蟲(chóng)在玉米田間發(fā)生規(guī)律Fig.1 Occurring pattern of Helicoverpa armigera adults in corn field

2.3 玉米不同生育期棉鈴蟲(chóng)的產(chǎn)卵選擇

由圖2可知,棉鈴蟲(chóng)在玉米不同生育期的產(chǎn)卵習(xí)性不同。玉米5葉期,卵均產(chǎn)在玉米葉正面或背面,不在葉鞘上產(chǎn)卵。玉米抽雄期,雌穗未吐絲時(shí),卵主要產(chǎn)在葉鞘部位,占總產(chǎn)卵量的87.10%,葉片和苞葉上也有著卵,但著卵量顯著低于葉鞘,不足總產(chǎn)卵量的10%。玉米吐絲后,卵主要產(chǎn)在花絲部位,著卵量占總產(chǎn)卵量的87.86%,產(chǎn)在葉鞘部位的比例為5.78%,產(chǎn)在苞葉和葉片上的比例不足2%。由此可見(jiàn),玉米花絲或雌穗可能對(duì)棉鈴蟲(chóng)有引誘作用,使棉鈴蟲(chóng)在其上或附近產(chǎn)卵。

2.4 棉鈴蟲(chóng)發(fā)育歷期

由表2可以看出,29℃下,棉鈴蟲(chóng)卵期4.53 d,幼蟲(chóng)平均每齡歷期4.10 d,1～4齡歷期相對(duì)較短,在3.58～3.78 d之間,5齡和6齡歷期相對(duì)較長(zhǎng),分別為5.65 d和4.17 d,蛹期為9.93 d,羽化后成蟲(chóng)飼喂20%～30%蜂蜜水,壽命為10.07 d,棉鈴蟲(chóng)完成一個(gè)世代需49.13 d。

圖2 棉鈴蟲(chóng)在玉米不同生育期不同部位的著卵率Fig.2 Percentage of Helicoverpa armigera eggs in different growth periods and position of maize plants

蟲(chóng)態(tài)Insect stage發(fā)育歷期/dDevelopmentalduration蟲(chóng)態(tài)Insect stage發(fā)育歷期/dDevelopmentalduration卵 Egg4.53±0.085齡 5th instar5.65±0.691齡 1st instar3.58±0.086齡 6th instar4.17±0.112齡 2nd instar3.78±0.11蛹 Pupa9.93±0.153齡 3rd instar3.72±0.10成蟲(chóng) Adult10.07±0.384齡 4th instar3.70±0.10全世代 Whole life49.13±1.80

2.5 兩種高效噴霧方式的防效對(duì)比

由圖3可以看出,高架?chē)婌F方式下藥后第1、3、7天棉鈴蟲(chóng)蟲(chóng)口減退率差異不顯著,為61.33%～ 79.33%。無(wú)人機(jī)噴霧方式下第3天和第7天蟲(chóng)口減退率顯著高于第1天,最高為66.00%。在藥劑持效期內(nèi),兩種噴霧方式下棉鈴蟲(chóng)蟲(chóng)口減退率均呈上升趨勢(shì),且高架?chē)婌F方式防治效果整體高于飛機(jī)噴霧。

2.6 兩種生物農(nóng)藥的田間防效

由圖4可以看出,甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(簡(jiǎn)稱(chēng):甲維鹽)在7 d有效期內(nèi),藥后1 d和3 d防效增加不顯著,至藥后7 d,累積防效顯著高于藥后1 d和3 d。蘇云金芽孢桿菌(Bt)在7 d有效期內(nèi),田間防效呈顯著上升趨勢(shì),但施藥后1 d和3 d防效明顯低于甲維鹽。藥后7 d防效雖然低于甲維鹽,但二者防效差異減小,甲維鹽防效為82.60%,Bt防效為73.60%。

圖3 兩種藥械防治后的蟲(chóng)口減退率Fig.3 Reducing rate of Helicoverpa armigera larvae under two spraying equipment treatments

圖4 Bt和甲維鹽對(duì)棉鈴蟲(chóng)的田間防效Fig.4 Field efficacy of Bt and emamectin benzoate against Helicoverpa armigera

3 結(jié)論與討論

玉米ZeamaysL.是重要的糧食作物、飼料作物、工業(yè)原料和能源植物,在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中占有重要地位。河西地區(qū)作為我國(guó)優(yōu)良的玉米制種基地,近年來(lái)受棉鈴蟲(chóng)威脅,嚴(yán)重阻礙了玉米生產(chǎn)[14-16]。因此本文研究了棉鈴蟲(chóng)在玉米田的發(fā)生規(guī)律,產(chǎn)卵習(xí)性,發(fā)育歷期和藥劑防治措施。

3.1 棉鈴蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律

研究結(jié)果顯示,2016年河西地區(qū)玉米田棉鈴蟲(chóng)越冬基數(shù)為200.10頭/667 m2,越冬蛹88.89%分布在1～10 cm土層中,以1～5 cm土層分布最多。該地區(qū)生態(tài)和氣候與新疆具有相似性,因此越冬蛹在土壤中的分布規(guī)律一致[17]。越冬蛹翌年4月下旬羽化,羽化高峰為5月中旬,1代羽化高峰為7月下旬,2代羽化高峰為8月中旬。河西地區(qū)棉鈴蟲(chóng)1年3次羽化高峰符合西北內(nèi)陸棉區(qū)的發(fā)生規(guī)律,但不同地區(qū)棉鈴蟲(chóng)羽化高峰出現(xiàn)時(shí)間不同,在適溫區(qū)內(nèi),環(huán)境溫度越高則發(fā)育速度越快,羽化高峰越早出現(xiàn)[11]。棉鈴蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律是預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的重要組成部分,對(duì)棉鈴蟲(chóng)適期防治和釋放天敵具有實(shí)際指導(dǎo)意義。

3.2 棉鈴蟲(chóng)產(chǎn)卵選擇性

棉鈴蟲(chóng)在玉米不同生育期的產(chǎn)卵習(xí)性不同,1代成蟲(chóng)發(fā)生期為玉米苗期,卵主要產(chǎn)在玉米葉片上。2代成蟲(chóng)發(fā)生期為玉米抽穗期,雌穗未吐絲時(shí),卵多產(chǎn)在雌穗當(dāng)節(jié)或上節(jié)的葉鞘上,研究結(jié)果與Fefelova[18]的調(diào)查結(jié)果相同。他認(rèn)為棉鈴蟲(chóng)在玉米上的產(chǎn)卵部位影響卵和幼蟲(chóng)的存活率,因?yàn)椴煌课坏臓I(yíng)養(yǎng)組成有差異。玉米雌穗吐絲后,卵散產(chǎn)于花絲上,著卵量迅速增加,占總卵量87.86%。Barber[19]的研究顯示,棉鈴蟲(chóng)可在玉米所有部位產(chǎn)卵,但花絲吐露后,雌穗上的著卵量會(huì)迅速增加,并迎來(lái)產(chǎn)卵高峰,與本研究結(jié)果相同。因此在防治2代棉鈴蟲(chóng)時(shí),雌穗吐絲可以作為預(yù)測(cè)產(chǎn)卵高峰來(lái)臨的物候特征。

3.3 棉鈴蟲(chóng)發(fā)育歷期

室內(nèi)研究表明,29℃下,棉鈴蟲(chóng)卵期4.53 d,幼蟲(chóng)平均歷期24.6 d,蛹期9.93 d,成蟲(chóng)壽命10.07 d,完成一個(gè)世代需49.13 d。昆蟲(chóng)生長(zhǎng)發(fā)育受溫度、濕度、光照[20]和寄主[21-23]等多種因素影響,不同條件下生長(zhǎng)發(fā)育歷期有差異。

3.4 棉鈴蟲(chóng)藥劑防治

河西玉米密植模式和國(guó)家減藥計(jì)劃的實(shí)施促使人們尋求高效節(jié)藥的施藥方式,以高架?chē)婌F[24]和無(wú)人機(jī)噴霧[25]應(yīng)用較廣。田間研究數(shù)據(jù)顯示,高架?chē)婌F方式防治效果優(yōu)于無(wú)人機(jī)噴霧,這與兩種施藥方式的用水量和霧化程度有關(guān)。高架?chē)婌F可負(fù)載量大,霧化程度雖然較無(wú)人機(jī)低,但高密度種植模式下,藥液噴施量相對(duì)大,更有利于藥液到達(dá)穗部及植株下部[26],從而殺死幼蟲(chóng)。同時(shí)為了提高食品安全,減少環(huán)境污染,生物農(nóng)藥的選擇與應(yīng)用成為必然[27]。當(dāng)前應(yīng)用較廣的制劑為Bt和甲維鹽,研究結(jié)果表明,甲維鹽的田間防效優(yōu)于Bt,對(duì)棉鈴蟲(chóng)殺傷作用較快,這是因?yàn)槊掴徬x(chóng)對(duì)Bt抗性較甲維鹽強(qiáng)[10],并且兩種農(nóng)藥的作用方式也不同。Bt經(jīng)過(guò)棉鈴蟲(chóng)腸道蛋白酶水解才能轉(zhuǎn)換為有殺蟲(chóng)活性的多肽分子,并和中腸上皮細(xì)胞結(jié)合,引起敗血癥,使其致死[28-29],而甲維鹽被棉鈴蟲(chóng)攝取后,直接作用于神經(jīng)元突觸或神經(jīng)肌肉突觸的γ-氨基丁酸(GABA)系統(tǒng),阻斷神經(jīng)沖動(dòng)傳導(dǎo),使昆蟲(chóng)麻痹和拒食,最終致其死亡[20],因此甲維鹽較Bt速效性強(qiáng)。本研究?jī)H分析了棉鈴蟲(chóng)發(fā)生規(guī)律和藥劑防治措施,以期為生產(chǎn)實(shí)踐提供指導(dǎo)。若要綜合防治,還需補(bǔ)充天敵防控、農(nóng)業(yè)治理和物理防治等多方面的數(shù)據(jù)。