河西地區玉米田棉鈴蟲發生規律及其化學防治技術

袁偉寧, 何樹文, 魏建榮, 郭 成,周天旺, 郭建國, 張新瑞*

(1.甘肅省農業科學院植物保護研究所, 蘭州 730070; 2. 農業部天水作物有害生物科學觀測實驗站, 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)

甘肅河西地區地處祁連山與北部山系之間,大陸季風氣候,年平均氣溫9.11℃,年日照時數2 200～3 030 h,無霜期85～165 d,太陽輻射量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],平均氣候生產潛力為313.36 kg/(hm2·年)[2]。河西地區因其得天獨厚的光照和地理環境成為全國最大、最優越的玉米制種基地。但近年來棉鈴蟲Helicoverpaarmigera的發生嚴重阻礙了玉米制種產業的發展[3]。

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

不同地區生態環境條件不同,棉鈴蟲生物學特性和發生規律有很大差異。在我國,棉鈴蟲發生區域分為黃河流域棉區、長江流域棉區、西北內陸棉區、北部特早熟棉區、華南棉區五個區域[11]。甘肅河西地區處于西北內陸棉區,棉鈴蟲1年可發生3代,以2代棉鈴蟲為害玉米雌穗造成的損失最重。河西地區2代棉鈴蟲產卵期與玉米雌穗吐絲期相吻合,成蟲多將卵散產于花絲端部,卵孵化后先取食卵殼,數小時后取食花絲,1齡末期即鉆蛀至穗頂部取食為害,造成直接經濟損失。因此,卵孵化盛期和1齡幼蟲期是防治的關鍵時期,顧學平等[12]依此提出了誘殺成蟲和剪花絲等防治措施。并且,為了進行合理的化學防治,初步研究表明,武威市玉米田2代棉鈴蟲幼蟲孵化盛期的防治指標為百穗33.5～48.7頭[13]。

雖然學者對棉鈴蟲已經做了較多研究,但不同生態區氣候環境條件不同,影響棉鈴蟲發生規律,使防治適期有較大差異。尤其在河西地區獨特的地理位置和生態環境下,棉鈴蟲發生規律尚不清楚,較大程度阻礙了棉鈴蟲的適期防控。為了有效防治棉鈴蟲,保障玉米生產安全,必須充分了解和掌握其發生規律,以確定防治適期,制定相應防治策略,因此作者對河西地區玉米田棉鈴蟲發生動態進行了調查,并開展了藥劑防治試驗,以期為生產實踐提供指導。

1 材料與方法

1.1 越冬蛹量調查

2016年11月和2017年3月,分別在甘肅省張掖市九公里園藝場(39°51′18″N,100°30′51″E)和武威市黃羊河農場(37°42′49″N,102°56′36″E)玉米田調查棉鈴蟲越冬蛹量。田間調查采取雙對角線取樣法,四周地埂上調查時,每一地埂上任選1點調查。每點調查面積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 成蟲發生規律調查

成蟲發生規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和武威市黃羊河農場分別設3個玉米標準地,每標準地相距至少1 000 m以上,面積1 334 m2,標準地旁邊空地上設一臺黑光燈(寧波紐康),每日18:00至次日6:00開燈,每天將誘集的昆蟲帶回室內鑒定并計數。

1.3 卵分布規律調查

在棉鈴蟲產卵盛期,分別調查玉米5葉期、抽雄期和吐絲期不同部位的著卵量,計算不同部位的著卵率。五點取樣調查,每點20株。

1.4 各蟲態發育歷期研究

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

1.5 高架噴霧和無人機噴霧的防效比較

選擇0.5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油,利用高架噴霧(自走式噴霧機3WPYZ-2000豐諾植保機械制造有限公司)和八旋翼無人機噴霧(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行常規噴霧防治1次,施藥量為50 g/667 m2,噴藥后分別于第1、3、7天進行五點取樣,每點20株,掛牌標記,定點定株調查棉鈴蟲蟲口數量,以棉鈴蟲蟲口減退率評價兩種施藥器械對棉鈴蟲的防治效果。

蟲口減退率=(對照田蟲口數量-處理田蟲口數量)/對照田蟲口數量×100%。

1.6 兩種生物農藥的防效比較

選擇32 000 IU/μL蘇云金桿菌懸浮劑(湖北康欣農藥藥業有限公司)和0.5%甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽乳油(深圳諾普信農化股份有限公司),在棉鈴蟲卵盛孵期,利用高架噴霧方式以推薦劑量(分別為100 g/667 m2和50 g/667 m2)進行噴霧防治,噴藥后分別于第1、3和7天進行五點取樣,每點20株,掛牌標記,定點定株調查棉鈴蟲蟲口數量,并計算防治效果。

防效=(藥劑處理區蟲口減退率-空白對照區蟲口減退率)/(1-空白對照區蟲口減退率)×100%。

2 結果與分析

2.1 棉鈴蟲越冬蛹量調查

由表1 可知,棉鈴蟲越冬蛹主要分布在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,無越冬蛹分布。調查數據顯示,2016年玉米連作田棉鈴蟲越冬蛹量達0.30頭/m2。

表1玉米田棉鈴蟲越冬蛹量

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 棉鈴蟲成蟲發生規律

由圖1可知,棉鈴蟲越冬蛹于4月下旬開始羽化,羽化高峰為5月中下旬,至7月上旬羽化結束。1代棉鈴蟲初見期為7月上旬末,至7月下旬羽化達到高峰。1代成蟲與2代成蟲可出現世代重疊,2代成蟲羽化高峰為8月中旬,9月中旬以后2代棉鈴蟲羽化結束。

圖1 棉鈴蟲成蟲在玉米田間發生規律Fig.1 Occurring pattern of Helicoverpa armigera adults in corn field

2.3 玉米不同生育期棉鈴蟲的產卵選擇

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

2.4 棉鈴蟲發育歷期

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

圖2 棉鈴蟲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

蟲態Insect stage發育歷期/dDevelopmentalduration蟲態Insect stage發育歷期/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 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比

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

2.6 兩種生物農藥的田間防效

由圖4可以看出,甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽(簡稱:甲維鹽)在7 d有效期內,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,田間防效呈顯著上升趨勢,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和甲維鹽對棉鈴蟲的田間防效Fig.4 Field efficacy of Bt and emamectin benzoate against Helicoverpa armigera

3 結論與討論

玉米ZeamaysL.是重要的糧食作物、飼料作物、工業原料和能源植物,在國民經濟和農業生產中占有重要地位。河西地區作為我國優良的玉米制種基地,近年來受棉鈴蟲威脅,嚴重阻礙了玉米生產[14-16]。因此本文研究了棉鈴蟲在玉米田的發生規律,產卵習性,發育歷期和藥劑防治措施。

3.1 棉鈴蟲發生規律

研究結果顯示,2016年河西地區玉米田棉鈴蟲越冬基數為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。該地區生態和氣候與新疆具有相似性,因此越冬蛹在土壤中的分布規律一致[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。河西地區棉鈴蟲1年3次羽化高峰符合西北內陸棉區的發生規律,但不同地區棉鈴蟲羽化高峰出現時間不同,在適溫區內,環境溫度越高則發育速度越快,羽化高峰越早出現[11]。棉鈴蟲發生規律是預測預報的重要組成部分,對棉鈴蟲適期防治和釋放天敵具有實際指導意義。

3.2 棉鈴蟲產卵選擇性

棉鈴蟲在玉米不同生育期的產卵習性不同,1代成蟲發生期為玉米苗期,卵主要產在玉米葉片上。2代成蟲發生期為玉米抽穗期,雌穗未吐絲時,卵多產在雌穗當節或上節的葉鞘上,研究結果與Fefelova[18]的調查結果相同。他認為棉鈴蟲在玉米上的產卵部位影響卵和幼蟲的存活率,因為不同部位的營養組成有差異。玉米雌穗吐絲后,卵散產于花絲上,著卵量迅速增加,占總卵量87.86%。Barber[19]的研究顯示,棉鈴蟲可在玉米所有部位產卵,但花絲吐露后,雌穗上的著卵量會迅速增加,并迎來產卵高峰,與本研究結果相同。因此在防治2代棉鈴蟲時,雌穗吐絲可以作為預測產卵高峰來臨的物候特征。

3.3 棉鈴蟲發育歷期

室內研究表明,29℃下,棉鈴蟲卵期4.53 d,幼蟲平均歷期24.6 d,蛹期9.93 d,成蟲壽命10.07 d,完成一個世代需49.13 d。昆蟲生長發育受溫度、濕度、光照[20]和寄主[21-23]等多種因素影響,不同條件下生長發育歷期有差異。

3.4 棉鈴蟲藥劑防治

河西玉米密植模式和國家減藥計劃的實施促使人們尋求高效節藥的施藥方式,以高架噴霧[24]和無人機噴霧[25]應用較廣。田間研究數據顯示,高架噴霧方式防治效果優于無人機噴霧,這與兩種施藥方式的用水量和霧化程度有關。高架噴霧可負載量大,霧化程度雖然較無人機低,但高密度種植模式下,藥液噴施量相對大,更有利于藥液到達穗部及植株下部[26],從而殺死幼蟲。同時為了提高食品安全,減少環境污染,生物農藥的選擇與應用成為必然[27]。當前應用較廣的制劑為Bt和甲維鹽,研究結果表明,甲維鹽的田間防效優于Bt,對棉鈴蟲殺傷作用較快,這是因為棉鈴蟲對Bt抗性較甲維鹽強[10],并且兩種農藥的作用方式也不同。Bt經過棉鈴蟲腸道蛋白酶水解才能轉換為有殺蟲活性的多肽分子,并和中腸上皮細胞結合,引起敗血癥,使其致死[28-29],而甲維鹽被棉鈴蟲攝取后,直接作用于神經元突觸或神經肌肉突觸的γ-氨基丁酸(GABA)系統,阻斷神經沖動傳導,使昆蟲麻痹和拒食,最終致其死亡[20],因此甲維鹽較Bt速效性強。本研究僅分析了棉鈴蟲發生規律和藥劑防治措施,以期為生產實踐提供指導。若要綜合防治,還需補充天敵防控、農業治理和物理防治等多方面的數據。