云南東部稻區白背飛虱種群增殖影響因子分析

李向永, 尹艷瓊, 趙雪晴, 翟保平, 諶愛東*

(1.云南省農業科學院農業環境資源研究所, 昆明 650205; 2. 南京農業大學昆蟲學系, 南京 210095)

云南東部稻區白背飛虱種群增殖影響因子分析

李向永1, 尹艷瓊1, 趙雪晴1, 翟保平2, 諶愛東1*

(1.云南省農業科學院農業環境資源研究所, 昆明 650205; 2. 南京農業大學昆蟲學系, 南京 210095)

為探討云南省東部稻區白背飛虱種群增殖的主要影響因子,采用正交試驗分析了盆栽籠罩條件下白背飛虱種群在蟲口密度、接蟲時期和水稻品種不同組合條件下增殖倍數。結果表明:(1)接蟲時期、接蟲密度、品種對白背飛虱種群增殖倍數有極顯著的影響,影響作用大小為:接蟲時期(F=23.1,P<0.001)>接蟲密度(F=12.8,P<0.001)>品種(F=5.6,P=0.003);移栽期、拔節期、孕穗期和抽穗期接蟲的種群增殖倍數分別為30.1、16.4、8.1和1.3倍,移栽期接蟲的種群增殖倍數最高,與拔節期、抽穗期、孕穗期接蟲差異極顯著 (P<0.01);5、10、20和40對/叢等4個接蟲密度的種群增殖倍數分別為22.1、21.7、7.2、4.9倍,以5對/叢接蟲密度的種群增殖倍數最高,與10對/叢處理間差異不顯著(P>0.05),與20、40對/叢處理間差異極顯著 (P<0.01);品種‘豐優香占’、‘紅優7號’、‘云恢290’和‘明兩優527’上的種群增殖倍數分別為21.6、15.9、10.8和7.7倍,以‘豐優香占’的種群密度最高,與‘紅優7號’間差異不顯著(P>0.05),與‘云恢290’、‘明兩優527’處理間差異極顯著 (P<0.01)。(2)對接蟲量、苗齡、田間均溫和田間均濕等因素進行多元回歸分析,在品種‘紅優7號’上,種群增殖模型回歸方程為Y=-67.05+1.76X1-1.36X2+3.70X3+0.03X4(Y為增殖倍數、X1為接蟲量、X2為苗齡、X3為平均氣溫、X4為平均濕度,下同)。‘豐優香占’品種的回歸方程為Y= -91.65-0.16X1-0.38X2+3.39X3+0.41X4。‘云恢290’品種的回歸方程為Y= -59.79+0.23X1-0.12X2+2.28X3+0.10X4。‘明兩優527’品種的回歸方程為Y= -8.81+0.27X1-0.15X2+0.92X3+0.01X4。在水稻移栽期接蟲,接蟲密度為5對/叢,品種為‘紅優7號’時,白背飛虱的種群增殖倍數為43.3。本研究表明在移栽期至拔節期,較低的成蟲密度往往能導致較大的種群增殖。

白背飛虱; 正交試驗; 種群增殖; 影響因子; 云南

白背飛虱SogatellafurciferaHorvth是我國水稻產區的重要遷飛性害蟲,也是云南省稻區的常年優勢種,其發生與為害存在明顯的區域性、嚴重性和復雜性[1]。近年來,白背飛虱的發生頻次增加,對移栽期至拔節期的水稻秧苗危害嚴重,遷入種群在云南稻區往往能造成落地成災。師宗中稻區位于云南省東部,常年于3月底育秧,5月中旬移栽;5-7月是師宗縣白背飛虱田間種群為害高峰期[2],由于白背飛虱在師宗稻區無法越冬[3],主害代蟲源以遷入蟲源為主[4],鄭大兵等[5]對1990-2012年45個遷入高峰日白背飛虱蟲源地的軌跡分析結果表明,緬甸東北、越南北部和金三角地區都是師宗4月份白背飛虱的主要蟲源地,越南西北部、老撾北部、緬甸東北部和滇西南則是師宗5月份白背飛虱的主要蟲源地。

水稻生育期和蟲口密度會影響白背飛虱的種群增殖,在‘武育粳3號’水稻的拔節至孕穗初期,白背飛虱低密度區的增殖速度明顯,低密度區的增殖速度要大于高密度區[6]。目前已有研究以單個水稻品種為寄主植物材料,研究了籠罩條件下在水稻孕穗期接種不同蟲量后的種群增殖能力[7]。正交試驗設計是一種研究多因素多水平試驗的有效方法,它是根據正交性從全面試驗中挑選出部分有代表性的點進行試驗,這些有代表性的點具備了“均勻分散,齊整可比”的特點,已經應用于很多研究領域。正交試驗設計在昆蟲學中的應用較多是關于昆蟲飼養中飼料配方的研究[8-10]。

本研究的目的在于探討影響白背飛虱種群增殖能力的外部條件因子,諸如水稻品種、水稻生育期和蟲口密度等。明確白背飛虱在不同品種、不同蟲口密度及不同生育期的種群增殖能力,可為田間種群發生動態的監測預警和及時開展防治工作提供技術支持。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

選擇水稻品種、接蟲時期及蟲口密度3個因素,每個因素設置4個水平(詳見正交設計表1),根據各因素組合進行調查。稻苗移栽與當地的大田移栽時間一致,將4個品種的適齡秧苗3株/叢移栽至盛有稻田土的塑料桶內(d=25 cm,h=60 cm),保證秧苗不帶蟲,塑料桶外罩80目50 cm×100 cm尼龍紗網罩,避免外部白背飛虱成蟲飛入,放置在稻田邊。因素組合共16組,每個因素組合重復4次共計64盆秧苗。

表1因素及因素水平設計

Table1Factorsandfactorlevels

因素水平Leveloffactors接蟲密度/對·叢-1DensityofWBPH接蟲時期Insectinoculationperiod品種Varietyofrice15移栽期Transplantingperiod紅優7號Hongyou7210拔節期Shootingperiod豐優香占Fengyouxiangzhan320孕穗期Bootingstage云恢290Yunhui290440抽穗期Headingperiod明兩優527Mingliangyou527

稻苗移栽成活后,將白背飛虱長翅成蟲按試驗方案接入紗籠內的水稻植株上,試驗在師宗縣五龍鄉進行。

1.2 調查方法

接蟲5 d后開始調查若蟲、長翅成蟲及短翅成蟲數量,每7 d調查1次,至水稻蠟熟期結束,采用盤拍法調查每叢稻苗上的白背飛虱成蟲、若蟲數量。調查時,進入紗籠內之后及時密封籠子,避免水稻植株上的白背飛虱成蟲逸出,盤拍調查記錄蟲量后,將盤內成蟲及若蟲拍擊倒在水稻植株上。

試驗同期用自動溫濕度記錄儀(HE 173,深圳華圖測控系統有限公司)記錄田間溫濕度。

1.3 數據分析方法

以水稻整個生育期內種群最大值和初始接蟲密度的比值作為種群增殖率。用SPSS 13.0(SPSS Inc.)軟件中的Analyze菜單下的“General Linear Model”分析不同因素對種群增殖率的影響作用大小和同一因素不同水平處理間的差異性比較[11]。同時對不同水稻品種上的接蟲密度、秧苗移栽后天數、田間均溫和田間均濕等因素進行逐步多元回歸分析,初步建立不同水稻品種的種群增殖模型。

2 結果分析

2.1 各因素影響作用方差分析

總體而言,在水稻移栽期接蟲,白背飛虱的種群增殖倍數最高,隨著接蟲時間的逐步后移,白背飛虱的種群增殖倍數遞減,根據表1中的種群增殖倍數結果進行方差分析,結果如表2所示。

表2白背飛虱種群增殖正交試驗結果

Table2ResultsoforthogonalexperimentofSogatellafurciferapopulationproliferation

品種Variety接蟲時期Insectinoculationperiod接蟲密度/對·叢-1DensityofWBPH最大密度/對·叢-1Maximumdensity增殖倍數Proliferationtimes豐優香占Fengyouxiangzhan移栽期Transplantingperiod10548．354．8豐優香占Fengyouxiangzhan拔節期Shootingperiod5139．027．8豐優香占Fengyouxiangzhan孕穗期Bootingstage40111．32．8豐優香占Fengyouxiangzhan抽穗期Headingperiod2017．00．9紅優7號Hongyou7移栽期Transplantingperiod5216．743．3紅優7號Hongyou7拔節期Shootingperiod10176．317．6紅優7號Hongyou7孕穗期Bootingstage2030．71．5紅優7號Hongyou7抽穗期Headingperiod4038．31．0明兩優527Mingliangyou527移栽期Transplantingperiod40256．36．4明兩優527Mingliangyou527拔節期Shootingperiod20209．310．5明兩優527Mingliangyou527孕穗期Bootingstage10123．712．4明兩優527Mingliangyou527抽穗期Headingperiod57．71．5云恢290Yunhui290移栽期Transplantingperiod20317．715．9云恢290Yunhui290拔節期Shootingperiod40380．79．5云恢290Yunhui290孕穗期Bootingstage579．015．8云恢290Yunhui290抽穗期Headingperiod1019．72．0

從表3方差分析可以看出,接蟲時期、接蟲密度、品種這3個因素對白背飛虱的種群增殖倍數都有極顯著影響。根據各因素的F值大小,可確定3個因素對種群增殖倍數的影響作用大小為接蟲時期(F=23.1,P<0.001)>接蟲密度(F=12.8,P<0.001)>品種(F=5.6,P=0.003)。

表3種群增殖倍數方差分析結果

Table3Varianceanalysesofpopulationproliferation

方差來源Sourceofvariance離均差平方和Sumsquares自由度df均方差MeansquaredeviationFP接蟲時期Insectinoculationperiod5524．731841．623．1<0．001接蟲密度DensityofWBPH3049．731016．612．8<0．001品種Ricevariety1329．53443．25．60．003誤差Error3024．73879．6

2.2 接蟲時期影響作用分析

在移栽期、拔節期、孕穗期和抽穗期等4個時期接蟲,移栽期接蟲的種群增殖倍數最高,為30.1倍,其次是拔節期16.4倍、孕穗期8.1倍、抽穗期1.3倍。對各接蟲時期的配對比較結果表明,移栽期接蟲的種群增殖倍數與拔節期、抽穗期、孕穗期接蟲的增殖倍數存在極顯著差異(P<0.01),拔節期與孕穗期接蟲的種群增殖倍數存在顯著差異(P<0.05)、與抽穗期存在極顯著差(P<0.01),孕穗期與抽穗期接蟲的種群增殖倍數差異不顯著(P>0.05)(表4)。

表4不同接蟲時期的影響作用方差分析1)

Table4Varianceanalysisoftheeffectsofdifferentgrowthperiods

接蟲時期Insectinoculationperiod平均增殖倍數Meanmultiplicationmultiple95%置信限95%Confidencelimit移栽期Transplantingperiod(30．1±11．4)aA24．9～35．3拔節期Shootingperiod(16．4±4．2)bB11．1～21．6孕穗期Bootingstage(8．1±3．5)cBC2．9～13．3抽穗期Headingperiod(1．3±0．3)cC-3．9～6．5

1) 表中不同大小寫字母表示在0.01和0.05水平上的差異性。下同。 Different capital and lowercase letters in the column indicate significant difference atP=0.01 and 0.05 levels, respectively. The same below.

2.3 接蟲密度影響作用分析

5、10、20和40對/叢等4個接蟲密度中,5對/叢接蟲密度的種群增殖倍數最高,為22.1倍,其次是10對/叢21.7倍、20對/叢7.2倍、40對/叢4.9倍。對各接蟲密度的配對比較結果表明,5對/叢接蟲密度種群增殖倍數與10對/叢接蟲密度間差異不顯著(P>0.05)、5對/叢接蟲密度種群增殖倍數與20、40對/叢接蟲密度處理間存在極顯著差異(P<0.01);10對/叢接蟲密度種群增殖倍數與20、40對/叢接蟲密度處理間存在極顯著差異(P<0.01);20對/叢接蟲密度、40對/叢接蟲密度處理間差異不顯著(P>0.05)(表5)。

表5不同接蟲密度的影響作用方差分析

Table5VarianceanalysisoftheeffectsofdifferentdensitiesofWBPH

接蟲密度/對·叢-1DensityofWBPH平均增殖倍數Meanmultiplicationmultiple95%置信限95%Confidencelimit5(22．1±8．9)aA16．9～27．310(21．7±11．5)aA16．5～26．920(7．2±3．6)bB2．0～12．440(4．9±1．9)bB-0．3～10．1

2.4 品種影響作用分析

4個品種中, ‘豐優香占’上白背飛虱的種群增殖倍數最高,為21.6倍,其次是 ‘紅優7號’,為15.9倍, ‘云恢290’為 10.8倍, ‘明兩優527’為7.7倍。對各品種的配對比較結果表明,‘豐優香占’品種上種群增殖倍數與‘紅優7號’品種間差異不顯著(P>0.05)、‘豐優香占’上種群增殖倍數與‘云恢290’、‘明兩優527’品種間存在極顯著差異(P<0.01);‘紅優7號’與‘明兩優527’品種間存在顯著差異(P<0.05),與‘云恢290’品種間差異不顯著(P>0.05);‘云恢290’與‘明兩優527’品種間差異不顯著 (P>0.05)(表6)。

表6不同品種的影響作用方差分析

Table6Varianceanalysisoftheeffectsofdifferentvarieties

品種Variety平均增殖倍數Meanmultiplicationmultiple95%置信限95%Confidencelimit豐優香占Fengyouxiangzhan(21．6±12．7)aA 16．4～26．8紅優7號Hongyou7(15．9±9．9)abAB10．7～21．1云恢290Yunhui290(10．8±3．3)bcB5．6～16．0明兩優527Mingliangyou527(7．7±2．4)cB2．5～12．9

2.5 白背飛虱在不同水稻品種上種群增殖模型

對接蟲量、秧苗移栽后天數、田間均溫和田間均濕等因素進行多元回歸分析(全進入法),初步建立白背飛虱在4個水稻品種上的種群增殖模型,4個品種上白背飛虱的回歸模型各參數如表7所示。在品種‘紅優7號’上,種群增殖模型回歸方程的回歸系數為0.865,回歸方程的F值檢驗表明增殖倍數與各變量間相關性極顯著(F=0.865,P<0.01),對各自變量的回歸系數顯著性分析結果表明:水稻苗齡、蟲量和田間平均溫度對增殖倍數有極顯著的線性相關性(P<0.01),回歸方程為Y= -67.05+1.76X1-1.36X2+3.70X3+0.03X4(Y為增殖倍數、X1為接蟲量、X2為苗齡、X3為平均氣溫、X4為平均濕度,下同)。

在品種‘豐優香占’上,種群增殖模型回歸方程的回歸系數為0.706,回歸方程的F值檢驗表明:增殖倍數與各變量間相關性極顯著(F=9.46,P<0.01), 對各自變量的回歸系數顯著性分析結果表明:水稻苗齡、田間平均溫度對增殖倍數有極顯著的線性相關性(P<0.01),平均濕度與增殖倍數有顯著的線性相關性(P<0.05);回歸方程為Y=- 91.65 - 0.16X1- 0.38X2+ 3.39X3+ 0.41X4。

表7不同品種白背飛虱種群增殖模型參數1)

Table7TheparametersofSogatellafurciferaproliferationmodelfordifferentvarieties

品種Variety回歸系數RegressioncoefficientF值Fvalue回歸方程系數Coefficientofregressionequation常量Constant苗齡Seedlingage蟲量Pestdensity平均溫度Meantemperature平均濕度Meanhumidity紅優7號Hongyou70．86527．56??-67．05-1．36??1．76??3．70??0．03豐優香占Fengyouxiangzhan0．7069．46??-91．65-0．38??-0．163．39??0．41?云恢290Yunhui2900．80517．43??-59．79-0．12??0．23??2．28??0．10明兩優527Mingliangyou5270．5153．43?-8．81-0．15-0．27?0．92?0．01

1) 表中各數據上標**表示0.01水平顯著性,*表示0.05水平顯著性。**indicates the significance atP=0.01 level; * indicates the significance atP=0.05 level.

在品種‘云恢290’上,種群增殖模型回歸方程的回歸系數為0.805,回歸方程的F值檢驗表明:增殖倍數與各變量間相關性極顯著(F=17.43,P<0.01), 對各自變量的回歸系數顯著性分析結果表明:水稻苗齡、蟲量和田間平均溫度與增殖倍數有極顯著的線性相關性(P<0.01),回歸方程為Y=-59.79+0.23X1-0.12X2+2.28X3+0.10X4。

在品種‘明兩優527’上,種群增殖模型回歸方程的回歸系數為0.515,回歸方程的F值檢驗表明增殖倍數與各變量間相關性極顯著(F=3.43,P<0.05), 對各自變量的回歸系數顯著性分析結果表明:蟲量和田間平均溫度與增殖倍數有顯著的線性相關性(P<0.05);回歸方程為Y=-8.81+0.27X1-0.15X2+0.92X3+0.01X4。

3 結論與討論

本研究通過對接蟲時期、接蟲密度、品種等因素對白背飛虱種群增殖倍數的影響作用分析,明確了當水稻處于移栽期、較低的蟲口密度(接蟲密度5～10對/叢)時,白背飛虱的種群增殖倍數較大,在所選用的4個品種中,除‘明兩優527’外,其余3個品種的種群增殖倍數均在10倍以上。在移栽期,接蟲密度為5對/叢,品種為‘紅優7號’時,白背飛虱的種群增殖倍數最大。白背飛虱是云南省稻區的重要害蟲,在水稻的各生長階段均有遷入蟲峰。在移栽期至拔節期,較低的遷入密度往往能導致較大的種群增殖。在實際的預測預報工作中,應當注意白背飛虱在移栽-拔節期時,較低的種群密度條件下種群增殖倍數較大的現象。水稻植株韌皮部汁液中的蔗糖、氨基酸、無機鹽和有機酸等是褐飛虱生長發育和生殖所需的主要營養物質[12],游離氨基酸的含量影響著稻飛虱的種群增殖能力,如感蟲品種‘TN1’葉鞘內的主要游離氨基酸含量和氨基酸總量均高于抗蟲品種,游離氨基酸含量與褐飛虱的產卵量呈顯著正相關[13]。本研究結果表明白背飛虱在移栽期和拔節期的種群增殖能力較強,而在孕穗和抽穗期的種群增殖能力較弱,水稻植株不同生育期的氨基酸含量變化特征及其與種群增殖倍數之間的相關性還有待于研究。

白背飛虱種群密度制約效應明顯[14],本研究中,20對/叢和40對/叢的接蟲密度下的種群增殖倍數均低于10倍,而5對/叢和10對/叢的種群增殖倍數均高于20倍,可見種群密度對白背飛虱的增殖有明顯的密度抑制作用。在白背飛虱早期遷入的過程中,每叢稻株上的白背飛虱密度往往較低,但在實際的預測預報和防治過程中更應該注意白背飛虱在低密度條件下的高增殖率問題。本研究選用的4個水稻品種是師宗稻區當地的主栽品種,除‘明兩優527’外,其余3個品種上的種群增殖倍數較大,因此可適當增加‘明兩優527’品種的推廣力度。

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(責任編輯： 田 喆)

Analysisofthefactorsimpactingonpopulationproliferationofwhite-backedplanthopper(Sogatellafurcifera)inriceareasofeasternYunnan

Li Xiangyong1, Yin Yanqiong1, Zhao Xueqing1, Zhai Baoping2, Chen Aidong1

(1.InstituteofAgriculturalResourcesandEnvironment,YunnanAcademyofAgriculturalSciences,Kunming650205,China;2.DepartmentofEntomology,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)

To find out the main factors affecting population proliferation of the white-backed planthopper (WBPH),Sogatellafurciferain eastern Yunnan, an orthogonal experiment was designed in the potting covered with net to analyze the impact of population densities, insect inoculation period and rice varieties on the reproduction ofS.furcifera. The results showed that : i)the insect inoculation period, population densities and rice varieties had significant impact on the population reproduction. The impact sequence from strong to weak was developmental period (F=23.1,P=0.000), initial density (F=12.8,P=0.000), variety (F=5.6,P=0.003). Population multiplication during transplanting period, jointing stage, booting stage and heading stage were 30.1, 16.4, 8.1 and 1.3 times, respectively. The variance analysis showed significant differences between transplanting period and others stages (P<0.01). Multiplication at 4 initial densities ( 5 adult pairs / clump, 10 adult pairs/ clump, 20 adult pairs/ clump, 40 adult pairs/ clump) were 22.1,21.7,7.2 and 4.9 times , respectively, and there was significant difference between the initial densities of 5 adult pairs/ clump and 20 adult pairs / clump, 40 adult pairs/ clump (P<0.01). Proliferation rates of the varieties ‘Fengyouxiangzhan’, ‘Hongyou 7’, ‘Yunhui 290’ and ‘Mingliangyou 527’ were 21.6, 15.9 , 10.8 and 7.7 times, respectively. There was significant difference between ‘Fengyouxiangzhan’ and ‘Yunhui 290’, ‘Mingliangyou 527’ (P< 0.01); ii)analysis of the relationship between proliferation rate and independent variables (pest density, seedling age, mean temperature and humidity) by the multiple regression analysis generated a regressional model of population proliferation for ‘Hongyou 7’:Y= -67.05+1.76X1-1.36X2+3.70X3+0.03X4(Y, proliferation multiples;X1, pest density;X2, seedling age;X3, temperature;X4, humidity; the same below), a regression model for ‘Fengyouxiangzhan’:Y= -91.65-0.16X1-0.38X2+3.39X3+0.41X4, a population proliferation model for ‘Yunhui 290’:Y=-59.79+0.23X1-0.12X2+2.28X3+0.10X4, and a population proliferation model for ‘Mingliangyou 527’:Y=-8.81+0.27X1-0.15X2+0.92X3+0.01X4. Population multiplication ofS.furciferawas 43.3 times during rice transplanting period, at 5 /clump pest density for ‘Hongyou7’. The results indicated that, from the transplanting stage to jointing stage, a lower immigration density of white-backed planthopper could result in a larger population proliferation.

Sogatellafurcifera; orthogonal experiment; population proliferation; influence factor; Yunnan

S 435.112.3

： ADOI： 10.3969/j.issn.0529-1542.2017.05.008

2016-11-16

： 2017-02-03

NSFC-云南聯合基金資助項目(U1202266);云南省科技計劃項目(2014I A 009);云南省現代農業水稻產業技術體系

致謝： 誠摯感謝南京農業大學昆蟲學系碩士研究生王鵬、范淑琴、鄭傲冰和王明鑫;云南省師宗縣植保植檢站的黎彬和吳陽文高級農藝師;師宗縣五龍鄉農業技術推廣中心的何洪平和岳云輝高級農藝師為本試驗提供的幫助與支持。

* 通信作者 E-mail: shenad68@163.com