單季雜交稻病蟲復合為害產量損失測定與防控閾值研究

汪恩國，劉偉明，鄭永利（浙江省臨海市農技推廣中心，臨海　7000；臺州科技職業學院，臺州　800；浙江省植物保護檢疫局，杭州000）

單季雜交稻病蟲復合為害產量損失測定與防控閾值研究

汪恩國1，劉偉明2*，鄭永利3
（1浙江省臨海市農技推廣中心，臨海317000；2臺州科技職業學院，臺州318020；3浙江省植物保護檢疫局，杭州310020）

為安全有效地控制高產、高效栽培制度下單季雜交稻病蟲發生危害，2006—2012年利用自然圃與防治圃時序病蟲系統調查和實收產量數據，對病蟲數量變化及致害當量與產量損失率進行測定。結果表明：自然狀態下各病蟲時序復合數量隨生育期的推進而漸趨增加；時序白背飛虱成若蟲數量、褐飛虱成若蟲數量、稻縱卷葉螟幼蟲數量、螟蟲叢害率動態變化與其紋枯病叢發病率變化存在線性或非線性數量關系，從而建立各種害蟲與紋枯病關系函數模型，得出各病蟲為害當量參數；年度病蟲為害當量與產量損失率存在極顯著相關關系，年度產量損失率與年度各病蟲實際發生為害當量數學模型為Y=0.5343X+12.648（r=0.9076**，r0.01=0.8745）。根據綜合經濟損失允許水平原理制定出了病蟲害聚集性防控閾值、離散性防控閾值和關鍵節點防控閾值；綜合運用這些防控閾值可減少農藥使用次數和數量，保護田間生態和提升整體防控水平。

雜交稻；單季稻；產量損失率；病蟲害；防治閾值；數學模型

本世紀初以來，長江中下游雙季稻區［1］的水稻種植結構發生了變化，雙季連作稻種植面積明顯減少，新的單季稻種植區域逐步形成，近年浙江省單季稻播種面積占稻谷播種面積的比例已達80%左右。受耕作制度的變化，以及品種、栽培技術、氣候等因素的變化，病蟲生長發育和種群繁衍在時空結構及危害特性諸方面也隨之發生了新的變化，致使高致害性病蟲發生為害頻率上升，成為單季雜交稻高產高效栽培的重要障礙［2-4］。因此，制定單季雜交稻病蟲害整體復合防控閾值，對促進單季雜交稻高產高效栽培具有十分重要的意義。然而，各種病蟲的復合為害存在著復雜的或非線性互作，整體為害造成的產量損失不等于單一病蟲造成損失的累加，20世紀80—90年代在雙季稻耕作制度下制定的單蟲、單病防治指標或2、3種病蟲害對靶復合防治標準，在一定程度上已不適應單季稻栽培和現代藥物防控技術的變化［5-10］。目前，國內外對水稻重大病蟲發生為害與防治指標研究頗豐，但對單季雜交稻高產栽培下病蟲為害能力測定與整體復合防控閾值方面缺乏系統而深入的研究［11-14］。為了經濟有效生態安全地控制單季雜交稻高產高效栽培病蟲發生危害，促進農藥使用減量增效，增強生態持續控制能力，提高病蟲害綠色防控水平，于2006—2012年開展了單季雜交稻病蟲復合為害產量損失測定與防控閾值研究。

1　材料與方法

1.1試驗地概況

試驗選擇在浙中河谷平原稻區的全省重點水稻病蟲監測區，地勢平坦，土壤為泥砂頭老黃筋泥田，pH 5.8，有機質35.6g/kg，有效磷12.5 mg/kg，速效鉀55 mg/kg，全氮1.94 mg/kg，為肥力中等稻田。2006—2010年供試品種為雜交稻‘兩優培九’，播種期5月25日前后，移栽期為6月中旬，拔節期7月20日前后，始穗期為8月20日前后，齊穗期8月底，收獲期10月上中旬；2011—2012年為秈粳雜交稻‘甬優12’，播種期為5月中旬，移栽期為6月10日前后，拔節期7月25日前后，始穗期為9月初，齊穗期9月10日前后，收獲期11月中旬。

1.2試驗設計

設病蟲自然發生為害圃（即病蟲不防治監測圃，簡稱自然圃，下同）和病蟲防治圃（即病蟲防治監測圃，簡稱防治圃，下同）2個處理，均采用開放式的田間病蟲自然入侵感染發生為害，不采取任何人為接蟲接病措施，即自然圃全季不施任何藥劑，任病蟲自然發生為害，防治圃全季按“病蟲情報”藥劑配方進行常規噴施防治控制主害世代或主害期病蟲發生為害。2個處理3次重復，每重復面積各為667 m2，其他栽培措施一致。

1.3調查方法

每年6月20日至9月25日，每5天1次調查病蟲發生情況，調查方法按照水稻病蟲測報調查規范對所有發生病蟲進行抽樣或定點定叢系統調查［15］，紋枯病每重復定2點，每點直線定叢50叢，調查發病叢數；白背飛虱和褐飛虱每重復采取平行躍式取樣10點，每點2叢調查成若蟲數量，并分別統計；稻縱卷葉螟在幼蟲發生為害期每重復采取雙行平行跳躍式取樣100叢剝查幼蟲數；螟蟲螟害率每重復采用平等跳躍式取樣250叢，調查被害株數并測查10叢分蘗數，計算（株）螟害率；分自然圃和防治圃逐次記載各種病蟲發生為害動態數據。

1.4統計分析

病蟲發生為害分別按自然圃和防治圃采用時序各病蟲數量（2006—2012年均值）和年度各病蟲數量（6月20日至9月25日均值）進行統計。各病蟲實際為害當量=自然圃各病蟲數量當量-防治圃各病蟲數量當量；綜合防控效果=（∑自然圃年度各病蟲數量-∑防治圃年度各病蟲數量）/∑自然圃年度各病蟲數量×100%，病蟲為害產量損失率=（防治圃產量-自然圃產量）/防治圃產量×100%。所有調查數據及其為害當量均采用Excel 2003分析并進行xy散點圖建模。

2　結果與分析

2.1單季雜交稻主要害蟲種群數量與紋枯病發病率的關系模型及當量參數

本試驗區除白背飛虱（Sogatella furcifera Horváth）、褐飛虱（Nilaparvata lugensstal.）、稻縱卷葉螟（Cnaphalocrocis medinalisguenée）、紋枯病（Thanatephorus cucumeris（Frank）Donk）和二化螟（Chilosuppressalis Walker）外，試驗期間未查見其他病蟲入侵，但面上個別年份查見零星穗瘟（Pyriculariagrisea）和稻曲病（Ustilaginoidea virens（Cooke）Tak.），總體發生頻率較低，基本上無明顯致害能力。

在單季稻生長發育過程中，由于多種病蟲的共存發生為害，不同病蟲種群存在個體大小、發生時序、取食方式以及發育速率諸方面差異，因此，制定整體防控閾值必須將各種病蟲害造成的損失標準化。應用自然條件下病蟲發生為害為非孤立狀態，而存在相互聯結或相互制約的關系原理［14］，即采用同一生態系下各病蟲之間時序數量自然變化之數量關系，將白背飛虱、褐飛虱、稻縱卷葉螟、螟蟲與紋枯病之間的時序變化數量，運用Excel 2003下的xy散點圖軟件，建立線性或非線性函數模型，從而確定標準當量。經對表1數據分析，白背飛虱成若蟲（L頭/百叢）、褐飛虱成若蟲（N頭/百叢）、稻縱卷葉螟幼蟲（W條/百叢）、螟蟲叢害率（M%）和紋枯病叢發病率（P%）之間存在相互數量關系。為了便于標準化處理和統計分析，考慮紋枯病是水稻常發性普發性病害，與施肥量及溫濕度關系密切［5］，與褐飛虱發生關聯度大［8］，且褐飛虱與白背飛虱［11］、白背飛虱與稻縱卷葉螟［13］或稻縱卷葉螟與二化螟［12］的復合關系研究已有間接報道，加上紋枯病時序病情變化調查容易掌握等因素，故以定點定叢調查的紋枯病發病率為基軸，建立如下病蟲數量關系數學模型，得：

由于上述數學模型包含線性函數和二次函數，且二次函數模型精度高于線性函數模型，故采用初始期病蟲數量作為標準當量的入口值較能體現實際情況，即以紋枯病初病期（浙江現行紋枯病防治指標）叢病率10%（P=10）代入上述模型，則L=1940（1922—1958）、N=670（618—728）、W=90（75—112）、M= 0.42（0.41—0.44）。若以百叢紋枯病1叢病叢為1個標準當量，則紋枯病病叢率（P=1）每1%為1當量，白背飛虱成若蟲（L）每頭1/194（≈0.0052）當量，褐飛虱成若蟲量（N）每頭1/67（≈0.0149）當量，稻縱卷葉螟幼蟲（W）每條1/9（≈0.1111）當量，螟蟲叢螟害率（M）每1%為500/21（≈23.8095）當量。

表1　2006—2012年單季雜交稻自然圃時序病蟲數量變化動態Table 1　Sequential variations ofdiseases and pests in naturalsingle-crop hybrid rice plots in 2006—2012

2.2 單季雜交稻病蟲復合為害當量與產量損失率測定

對2006—2012年自然圃和防治圃的年度各病蟲數量統計結果如表2，年度之間致害病蟲種群數量及其結構變化較大，綜合防控效果年度之間不平衡，總體防控效果87.31%，幅度62.20%—97.44%。對實際病蟲發生為害與產量損失關系的測定結果如表3，單季雜交稻受白背飛虱、褐飛虱、稻縱卷葉螟、紋枯病和二化螟等病蟲發生為害，其為害產量損失率隨實際為害當量增加而上升，平均產量損失率為43.07%，年度之間變化幅度18.34%—62.48%，病蟲對產量致損能力強弱依實際發生為害當量排序分別為褐飛虱＞紋枯病＞白背飛虱＞稻縱卷葉螟＞螟蟲，其致損比例分別占總致損量的44.45%、33.10%，11.08%，6.41%，4.96%。

表2　單季雜交稻自然圃與防治圃年度各病蟲數量（6月20日—9月25日均值）Table 2　Annual variations ofdiseases and pests in natural and controlledsingle-crop hybrid rice plots （Mean values between June 20 andsep.25）

表3　單季雜交稻年度各種病蟲實際發生為害當量及實收產量損失率Table 3　Annual equivalent values ofdiseases and pests and actual yield losses ofsingle-crop hybrid rice

2.3單季雜交稻病蟲害復合防治閾值的含義與制定

水稻病蟲復合防控閾值是針對生產實際及病蟲害整體防控需求提出的經濟防控閾值，運用生態學、生物學、經濟學及控制論等相關理論進行制定。綜合經濟損失允許水平是指引起綜合防控措施期望收益相當的各種病蟲當量密度造成的綜合產量損失水平。依此原理綜合防控病蟲害的期望收益至少等于綜合防控投入費用。其綜合經濟允許損失可用如下模型來確定：

式中：C為綜合防控成本，P為稻谷市場價格，E為綜合防控效果，Y為產量，F為期望效益校正系數；綜合防控成本C由農藥綜合費用IC、人工費用HC、藥械折舊及油料費MC等構成。在EIL條件下的各種病蟲綜合當量密度指標XT為病蟲害綜合防控閾值。

2.3.1整體復合防控閾值模型的建立

運用實際病蟲發生為害當量與產量損失率關系，建立單季雜交稻病蟲發生為害當量X與產量為害損失率Y%關系模型：

代入綜合經濟允許損失模型，XT必須滿足：0.5343X+12.648=（C×F）/（P×E×Y）×100

經方程變換，得出整體復合防控閾值，即：

2.3.2整體復合防控閾值的擬訂

聚集性（整體復合）防控閾值。根據當前單季稻生產水平、市場價格和防治成本，平均產量10.5 t/hm2、稻谷市場售價3 100元（人民幣，下同）/t，以及現代病蟲綜合防控藥劑組合配方主要推廣20%氯蟲苯甲酰胺或20%氯蟲·噻蟲嗪或10%阿維·氟酰胺加50%（或25%）吡蚜酮或20%膚蟲胺加75%肟菌·戊唑醇或32.5%苯甲·嘧菌酯或24%噻呋酰胺等等，一般全季組合防治3次左右，每次投入藥劑成本750元/hm2，即2 250元/hm2；綜合防控效果90%左右；人工費用與機械折舊及油料費用等360元/hm2。取校正系數F=2。代入整體復合防控閾值模型，得單季雜交稻生長中期（拔節孕穗期）聚集性（整體復合）防控閾值為：

離散性（獨立病蟲）防控閾值。為了明確突出整體病蟲主治或主治兼治并舉，將聚集性（整體復合）防控閾值離散成單一性的病蟲防控閾值，即離散性（獨立病蟲）防控閾值=聚集性（整體復合）防控閾值/當量參數×相關系數（與標準當量相關的r值）。將聚集性整體復合防控閾值XT=9.6776當量，代入當量參數，離散成獨立的單病單蟲的離散性防控閾值，則紋枯病為叢病率10%，白背飛虱為1 200頭/百叢，褐飛虱為600頭/百叢，稻縱卷葉螟為60條/百叢，螟蟲叢螟害率為0.4%，與現行指標比較褐飛虱和稻縱卷葉螟明顯偏高，究其原因，主要在于單季雜交稻植株高大，對稻縱卷葉螟和褐飛虱具有較強的自然補償能力和自然調節能力所致。因此，單季雜交稻病蟲綜合防控閾值高于現行實施的單病單蟲防治指標，應用綜合防控閾值可大大減少藥物對靶使用次數和數量，對保護田間生態和提升整體防控水平具有重要作用。

不同生育期（關鍵節點復合防控閾值）。在單季雜交稻生育進程中，不同生育期多種病蟲雖共存發生為害，但致害當量存在較大差異，特別是不同生育期病蟲種群構成、自然補償以及群體抵害能力諸方面存在較大差異。對此將聚集性整體復合防控閾值XT分解成不同生育期（關鍵生育期節點t）防控閾值Xt。通過將表1自然條件下各病蟲數量轉換成當量值如表4，以yt為時序當量值，t為數值化日期，即6月20日為初始日期，且t=1，2，…，n，結果yt=1.7579t-18.104，（df=10，r=0.9474**）。將聚集性整體復合防控閾值（XT=9.6776當量）與自然病蟲數量當量均值（∑時序各病蟲當量731.33/10=73.133當量）的比例分解成各生育期（關鍵節點生育期）防控閾值Xt，即 Xt=yt×9.6776/73.133=（1.7579t-18.104）× 0.1323，得Xt=0.2326t-2.3952。應用此模型將聚集性整體復合防控閾值分解成Xt不同時序病蟲為害控制指標當量，結合田間實際情況，建立分蘗期、孕穗期、破口期及齊穗期關鍵節點的防控閾值分別為5當量、10當量、15當量和20當量。

表4　單季雜交稻自然圃時序病蟲數量（當量）及生育期節點防控閾值Table 4　Sequential equivalent values ofdiseases and pests in a naturalsingle-crop hybrid rice plots and control thresholds atdifferentgrowthstage points

3　結論與討論

3.1單季雜交稻病蟲整體發生當量隨生育期推進而漸趨增加，為害產量損失趨勢隨之嚴重

試驗結果表明，單季雜交稻致害病蟲主要為白背飛虱、褐飛虱、紋枯病、稻縱卷葉螟、螟蟲等。單季雜交稻不僅植株高大、群體旺盛，而且生育期長，病蟲發生期與生育期相吻合，害蟲主害代別增加而病害主害期拉長，其時序復合病蟲種群數量當量隨生育期推進而漸趨增加，其產量損失率與整體病蟲發生當量數學模型為Y=0.5343X+12.648（r=0.9076**），依實際對產量為害損失當量排序分別為褐飛虱＞紋枯病＞白背飛虱＞稻縱卷葉螟＞螟蟲，整體為害產量損失可達43.07%（18.34%—62.48%），與黃志農等2001—2002年對湖南9個縣（區）試驗不防治較防治減產45.6%結論基本一致［15］，對單季雜交稻奪取高產高效形成較大威脅。

3.2單季雜交稻病蟲數量變化存在相互關系，應用為害當量參數對簡化測報和實際決策指導具有重要作用

試驗研究表明，水稻各種病蟲在自然條件下時序數量變化呈線性或非線性函數狀態。利用此機理得出了病蟲為害當量參數，若以百叢紋枯病1叢病叢為1個標準當量，則紋枯病病叢率每1%為1當量，白背飛虱成若蟲每頭約為0.0052當量，褐飛虱成若蟲量每頭約為0.0149當量，稻縱卷葉螟幼蟲每條約為0.1111當量，螟蟲叢螟害率每1%約為23.8095當量。即1叢紋枯病≈0.04叢螟害≈67頭褐飛虱；1頭褐飛虱≈3頭白背飛虱；1條稻縱卷葉螟≈21頭白背飛虱≈7.5頭褐飛虱。這些當量關系與傳統稻作制度下研究結果和田間實際發生為害情況基本一致［11-13］。應用這些當量參數，既避免病蟲孤立對靶藥物防治弊端，又解決整體測報和關鍵生育期節點病蟲主治兼治整體量化指導問題［14］。

3.3綜合運用聚集性、離散性和不同生育期防控閾值，全面提升病蟲整體決策防控水平

運用年度各病蟲實際發生數量為害當量與年度產量損失率的數學模型和綜合經濟損失允許水平原理，研究制定出單季雜交稻生長中期病蟲聚集性（整體復合）防控閾值10當量；離散性（獨立病蟲）防控閾值紋枯病叢病率10%，白背飛虱1 200頭/百叢，褐飛虱600頭/百叢，稻縱卷葉螟60條/百叢，螟蟲叢螟害率0.4%；不同生育期（關鍵節點）病蟲復合防控閾值為分蘗期5當量、孕穗期10當量、破口期15當量及齊穗期20當量。其中離散性閾值高于蘭建東等利用邊際增量分析技術研究的復合防治指標和現行防治指標［16-17］，創新了聚集性整體復合防控閾值和不同生育期節點復合防控閾值當量標準，完善了現行防治指標。綜合運用聚集性、離散性和不同生育期節點防控閾值體系，對促進現代藥物配方長效高效防控效應和決策防控水平具有十分重要的作用。因此，這對于彌補現行指標的某些不足和應用缺陷，提高整體決策防控、控制藥物對靶使用副作用、減少農藥使用次數和數量、保護田間生態和綠色防控水平具有重要意義。

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（責任編輯：程智強）

Determination ofsingle-crop hybrid rice yield loss by compositediseases and pests and investigation of control threshold

WANG En-guo1，LIU Wei-ming2*，ZHENG Yong-li3
（1Linhai Agro-Technology Extension Center，Linhai 317000，China；
2Taizhou Vocational College ofscience&Technology，Taizhou 318020，China；3Zhejiangdepartment of Plant Protection and Quarantine，Hangzhou 31002，China）

In order tosafely and effectively controldiseases and pestsdamagingsingle-crop hybrid rice under high-yield and high-efficiency cultivationsystem，the quantitative variations ofdiseases and pests，thedamage equivalents and the percentages of yield loss weredetermined according to thesurveyeddata ofdiseases and pests and actual yields under both natural and controlled plots in 2006—2012.The resultsshowed that under natural conditions，thesequential composite quantities of all thediseases and pestsgradually increased with thedevelopmentalstages；Thesequential adult and nymph quantities of white backed planthoppers and brown backed rice planthoppers，rice leaf rollers’larva quantity，and percentage of borer-damaged bunches had linear or non-linear relationships with the incidence of bandedsclerotial blight in bunch，and thus the functional models between various pests and bandedsclerotial blight were established，obtaining the equivalent parameters ofdamage bydifferentdiseases and pests；There was asignificant correlation between the percentage of yield loss and the annual equivalent value ofdiseases and pests：Y=0.5343X+12.648（r=0.9076**，r0.01=0.8745）. The aggregate anddiscrete control thresholds ofdiseases and pests and the control thresholds at the key time points were formulated by the integrated economic loss evaluation approach；Integrated application of those control thresholds could reduce the frequency and amount of applied pesticides，protect farmland ecosystem and improve the overall efficiency of controllingdiseases and pests.

Hybrid rice；Single-crop rice；Percentage of yield loss；Disease and insectdamage；Control threshold；Mathematical model

S435.1

A

1000-3924（2016）04-099-06

2015-08-20

2005臺州市黃巖農學會橫向課題；臺州市科學技術重大貢獻獎項目［臺政辦發（2010）124］；臺州市科技計劃項目（14NY14）

汪恩國（1959—），男，本科，農業推廣研究員，主要從事農業有害生物監測預報與治理研究。E-mail：lhweg2011@163.com

劉偉明（1959—），男，碩士，農業推廣研究員、教授，主要從事農學、園藝專業技術研究與推廣。E-mail：lwm4567878@163.com