趙利敏

(陜西理工大學(xué) 生物科學(xué)與工程學(xué)院，陜西省資源生物重點實驗室，陜西漢中 723001)

作為西洋參(PanaxquinquefoliumL.)在中國西北部的主產(chǎn)區(qū)，陜西省留壩縣自1978年引種這一藥用植物[1]，面積由逐步擴大轉(zhuǎn)為相對持平[2]，但近年來有所下降，緣于病蟲害問題比較嚴(yán)重[3]。早年記載的病蟲種類，如銹腐病、疫病、根腐病、黑斑病、螻蛄、蠐螬、金針蟲、地老虎等[4-5]，在當(dāng)?shù)厝匀话l(fā)生。近年來還發(fā)現(xiàn)一些新害蟲在西洋參蘆頭和根部滋生，主要包括似士維螨(SchwiebeasimilisManson)[6-10]、球囊線蚓(EnchytraeusbulbosusNielsen & Christensen)[3, 11-14]、遲眼蕈蚊(Bradysiasp.)等。新發(fā)現(xiàn)的害蟲與原有病蟲害混合發(fā)生，已對當(dāng)?shù)匚餮髤⒎N植業(yè)造成巨大威脅。

針對西洋參新害蟲及其主要病害的發(fā)生和治理難題，筆者設(shè)計、實施室內(nèi)與田間試驗，提出播種前以農(nóng)藥拌催芽籽并處理土壤的化學(xué)防治技術(shù)(簡稱播前化防技術(shù))[3]，應(yīng)用效果良好。本文旨在估算以播前化防技術(shù)防治似士維螨時需要確定的經(jīng)濟危害水平和經(jīng)濟閾值，促使本項經(jīng)濟學(xué)研究與生物學(xué)研究相結(jié)合的測算結(jié)果在西洋參種植業(yè)發(fā)展進程中發(fā)揮科學(xué)指導(dǎo)作用。

1 材料與方法

根據(jù)經(jīng)濟危害水平(economic-injury level, EIL)概念公式[15-18]，實施本項研究前確定下列變量：單位面積上的病蟲害治理成本(C)；農(nóng)產(chǎn)品(這里指西洋參2 a生種苗和4 a生鮮根)市場單價(V)；蟲均損失量(b)。另外，為估算西洋參單株蟲數(shù)，尚需檢測其幼苗或植株在參棚內(nèi)苗畦中的種植密度(planting density,PD)；為估算提前1代施藥防治似士維螨的經(jīng)濟閾值(economic threshold,ET)，尚需檢測目標(biāo)螨蟲的世代繁殖效率(reproductive efficiency in a generation,REG)。項目組分頭開展市場調(diào)查、苗情調(diào)查和試驗研究，逐一搜尋這些變量的分布范圍，計算均值，并將各變量均值當(dāng)作基本參數(shù)代入下列應(yīng)用公式進行計算。

1.1 確定參數(shù)C

在陜西省留壩縣西洋參種植區(qū)治理苗期病蟲害，目前以病蟲兼治的播前化防技術(shù)效果為佳。這種技術(shù)的步驟為用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25%吡蟲啉可濕性粉劑和體積分?jǐn)?shù)為2.5%咯菌腈種衣劑混合液拌種(催芽籽)，配以質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%辛硫磷顆粒劑處理土壤[3]。通過走訪當(dāng)?shù)剞r(nóng)藥市場和參農(nóng)，了解近年內(nèi)農(nóng)藥價格、人工施藥費、器械折舊費等，按比例折算西洋參苗期病蟲害的施藥防治成本。

1.2 確定參數(shù)V和PD

查詢留壩縣西洋參產(chǎn)品交易市場，了解近年2 a生種苗和4 a生鮮根的買賣市價。

深入留壩縣西洋參種植區(qū)，主要在棗木欄村、閘口石村、營盤村、月九村等調(diào)查苗情與病蟲害疫情。田間2 a生種苗密度以面積0.1 m2的鐵絲方框(邊長0.32 m)和隨機取樣法實測。把測框置于待測參棚內(nèi)的長條形苗畦中，使對角線與某一幼苗行重合，統(tǒng)計測框內(nèi)苗數(shù)；每塊參田(參棚群)內(nèi)隨機取樣30～50個。每村如此調(diào)查3～5塊參田，并將原始數(shù)據(jù)折算為1 m2實種面積內(nèi)的幼苗密度。秋末查苗時隨機抽取2 a生種苗宿根樣本，攜回室內(nèi)稱其質(zhì)量。

田間3 a或4 a生植株的留苗密度以長0.5 m的測桿按隨機取樣法實測。把測桿放在苗畦地面，貼近待測植株行基部，統(tǒng)計0.5 m行長內(nèi)的株數(shù)；每塊參田內(nèi)隨機取樣20～40個。每村如此調(diào)查3塊參田。參考植株行距而將0.5 m行長內(nèi)的株數(shù)折算為1 m2實種面積密度。

1.3 確定參數(shù)b和REG

從留壩縣西洋參種植區(qū)采集遭受病蟲危害的西洋參殘根，帶回漢中室內(nèi)。從殘根上挑取似士維螨活體標(biāo)本，接種于內(nèi)含濕沙和西洋參根粉的培養(yǎng)皿中，在21 ℃分離、提純并繼代培養(yǎng)以便建立其室內(nèi)原種群。從中挑取新近蛻皮且較活躍的雌成螨，用于下列專項試驗。旨在測定似士維螨的取食量和繁殖潛勢，專項試驗采取二因素試驗設(shè)計[9](論文已單獨發(fā)表；現(xiàn)僅摘引其最重要的信息)。因素A為雌螨接種量，設(shè)7級：每塑環(huán)內(nèi)接種1、2、3、4、5、6或7 ♀。因素B為培養(yǎng)溫度，據(jù)實際培養(yǎng)過程所測螨蟲活動和取食溫度范圍及田間土溫模型[14]而設(shè)5級(實測值)：15.6、18.5、21.2、24.5和27.2 ℃。本試驗共含35項組合，每項組合重復(fù)21次，分別投食(已滅菌的西洋參根粉)4 mg，全面實施。

將同溫階下同級接種量處理的螨蟲培養(yǎng)始日至其理論高峰日間的天數(shù)定為螨蟲安居期D(螨蟲聚集取食、繁殖并穩(wěn)定生活的時期)；將理論高峰日螨蟲數(shù)記為峰螨數(shù)Np(峰期密度)；培養(yǎng)溫度t和親代雌螨接種量N0(初始密度或初螨數(shù))為本試驗固有自變量。由Np除以N0算得雌均殖數(shù)PCR(僅含幼螨、若螨和成螨數(shù)而不含卵數(shù))；由Np除以2W得成蟲當(dāng)量AE[其中W(weight) =幼螨期與若螨期之和在世代期中所占比率，簡稱權(quán)重；由同一溫階下螨蟲培養(yǎng)始日至各環(huán)幼螨孵化始日計算卵期均值。AE=成蟲當(dāng)量(adult equivalent)，依據(jù)親代雌螨繁殖1代期末時處于不同蟲態(tài)的子代螨蟲發(fā)育進度折算而得的即將進入繁殖期的新生成蟲數(shù)]。以4 mg×3.5=14 mg算式將定量的西洋參根粉轉(zhuǎn)為參根鮮活組織質(zhì)量，再除以AE即得均食量FA，意指1頭似士維螨自卵發(fā)育至成螨時需要消耗的西洋參根鮮質(zhì)量均值[9]。

因越冬代似士維螨種群密度在早春相對較小，且新生代所處生境土溫高峰均值為17.8 ℃(閘口石)～ 20.3 ℃(棗木欄)[14]，所以對參數(shù)b和REG都以文內(nèi)表1中與初始1頭雌螨和15.6～21.2 ℃對應(yīng)的PCR、AE和FA值為基礎(chǔ)進行估算[9]。

1.4 計算經(jīng)濟危害水平EIL

本文引用由Stern等[15-16]提出并由Pedigo[17]和Higley等[18]發(fā)展的經(jīng)濟危害水平概念公式。結(jié)合陜西省留壩縣西洋參種植實踐及苗期病蟲害的播前化防技術(shù)，選用略去變量K的EIL原式。單位面積統(tǒng)一按實際種植1 m2折算；另將田間幼苗或植株密度設(shè)為變量PD并代入原式分母。因此，原式變?yōu)槿缦?個應(yīng)用公式：用于計算實際種植1 m2面積蟲數(shù)之EIL值的式①；用于計算西洋參單株蟲數(shù)之EIL值的式②。

EIL1 m2面積蟲數(shù)=C1 m2面積防治成本/(V·b)

①

EIL單株蟲數(shù)=C1 m2面積防治成本/(V·b·PD1 m2面積株數(shù))

②

1.5 計算經(jīng)濟閾值ET

基于式①和式②，分別向其分母代入似士維螨的世代繁殖效率REG[9]，從而構(gòu)成計算目標(biāo)螨蟲經(jīng)濟閾值ET的應(yīng)用公式：式③和式④。其結(jié)果含義為：提前似士維螨的1個世代，即在播種伊始，采用播前化防技術(shù)防治其越冬種群時需要設(shè)定的ET值。因僅有雌螨產(chǎn)卵，數(shù)值量綱以雌蟲當(dāng)量(adult female equivalent,AFE)表達，分作2種：1 m2面積雌蟲數(shù)；催芽籽單籽雌蟲數(shù)。

ET1 m2面積雌蟲數(shù)=C/(V·b·REG)=EIL1 m2面積蟲數(shù)/REG

③

ET單籽雌蟲數(shù)=C/(V·b·PD·REG)=EIL單株蟲數(shù)/REG

④

2 結(jié)果與分析

2.1 參數(shù)C的值

西洋參屬于喜陰多年生名貴藥用植物，人工栽培時需種植在局部遮陽的參棚內(nèi)。常見參棚橫斷面為屋脊形[19-20]；催芽籽播于參棚內(nèi)的苗畦中，幼苗或植株在參棚內(nèi)的實種面積約占0.6。

播前化防技術(shù)的應(yīng)用成本，包括農(nóng)藥費(80元/667 m2)、人工施藥費(40元/667 m2)和器械折舊費(4元/667 m2)，合計124元/667 m2；平攤在參棚內(nèi)實種面積上的均值為0.31元/m2(= 124元/667 m2/0.6)。將此值定為播前化防技術(shù)的成本參數(shù)C。

2.2 參數(shù)V和PD的值

西洋參催芽籽于頭年早春播種，幼苗長至翌年深秋時成為2 a生種苗；田間留苗密度均值為160株/m2，范圍130～190株/m2。種苗宿根鮮質(zhì)量均值可達5.26 g/株，范圍4.7～5.82 g/株[21](近年調(diào)查結(jié)果與此范圍近似)。此時至翌春，有些參農(nóng)將種苗宿根挖出并轉(zhuǎn)大田移栽或賣至外地種植，銷售單價1.2元/株。將上述2 a生種苗單價指定為價格參數(shù)V1，并將相應(yīng)的種苗密度均值指定為密度參數(shù)PD1。

西洋參3 a或4 a生植株的田間留苗密度均值為90株/m2，范圍80～100株/m2。4 a生鮮根在2013-2016年的市場均價約為160 元/kg。將4 a生鮮根單價指定為價格參數(shù)V2，并將相應(yīng)的留苗密度均值指定為密度參數(shù)PD2。

2.3 參數(shù)b和REG的值

2.4 似士維螨對2 a生種苗和4 a生鮮根的經(jīng)濟危害水平危害水平

正如上述，由1種防治技術(shù)×2種農(nóng)產(chǎn)品單價×2級種植密度形成4種組合。將參數(shù)C、V1、V2、b、PD1、PD2代入式①和/或式②，算出似士維螨在4種組合條件下的EIL值(表1)。結(jié)果表明，采用播前化防技術(shù)時，似士維螨在2 a生種苗上的EIL值為3 314 AE/m2，而在4 a生鮮根上的EIL值為4 726 AE/m2；細(xì)化至單株蟲數(shù)，其EIL值分別為20.7 AE/株和52.5 AE/株(表1列8)。

2.5 似士維螨對2 a生種苗和4 a生鮮根的經(jīng)濟閾值

將參數(shù)REG代入式③和式④，算得相應(yīng)的似士維螨ET值(表1列10)。結(jié)果表明，按1 m2實種面積測算，當(dāng)提前1代應(yīng)用播前化防技術(shù)時，似士維螨在2 a生種苗和4 a生鮮根上的ET值分別為96 AFE/m2和137 AFE/m2；如以催芽籽單籽蟲數(shù)測算，ET值分別為0.6 AFE/籽和1.5 AFE/籽(表2列10)。表1中ET值比EIL值大幅度降低，緣于似士維螨的REG值較大。

3 討論與結(jié)論

3.1 為似士維螨設(shè)定EIL和ET的意義

表1 應(yīng)用播前化防技術(shù)后似士維螨對西洋參2 a生種苗和4 a生鮮根的經(jīng)濟危害水平(EIL)和經(jīng)濟閾值(ET)(以成蟲當(dāng)量AE或雌蟲當(dāng)量AFE計)Table 1 Theoretical estimation of economic-injury levels (EIL) and economic thresholds (ET) of the root mite Schwiebea similis, in terms of adult equivalent (AE) or adult female equivalent (AFE), on 2-year-old seedlings (2YOS) and 4-year-old fresh roots (4YOFR) of American ginseng Panax quinquefolium when applying the chemical control technique before sowing

注：參數(shù)(變量均值)來自上述正文指定；括號中的參數(shù)不參與本行內(nèi)EIL值和ET值的計算。

Note： Parameters (means of the variables) come from the designations in the text; those in brackets were not used to calculate both theEILand theETin the same row.

依據(jù)來自現(xiàn)場調(diào)查和試驗研究的7個參數(shù)及上述4個應(yīng)用公式，本文估算了似士維螨在西洋參幼苗、植株、催芽籽上或根際土壤中的EIL和ET。所得EIL值表示能對西洋參幼苗造成經(jīng)濟損害的似士維螨種群最低蟲數(shù)，而ET值則顯示在似士維螨越冬代于田間早春條件下出蟄、繁殖前(即西洋參催芽籽播種前)采用播前化防技術(shù)時可供參比的種群密度。文內(nèi)以1 m2實種面積、單株、單籽上的AE或AFE為量綱進行測算，利于專業(yè)人員調(diào)查蟲情時把握尺度，并將調(diào)查結(jié)果與量化指標(biāo)進行比較。

似士維螨經(jīng)由西洋參催芽籽和土壤傳播；切斷這2條途徑，當(dāng)然要以種子處理與土壤處理相結(jié)合為上策[3]。在西洋參催芽籽播種伊始就以吡蟲啉和咯菌腈混合液拌種并將辛硫磷顆粒劑施于苗畦土內(nèi)，只有這樣才能將對癥農(nóng)藥施放到位，實現(xiàn)既有效治理苗期病蟲害又保護幼苗正常生長之目的。2014年以來的田間小區(qū)試驗和大田示范驗證了這種播前化防技術(shù)的優(yōu)點；良好的治害保苗效果證明理論與實踐趨于統(tǒng)一，同時也為EIL和ET的成功應(yīng)用提供了范例。

3.2 與EIL值對應(yīng)的時間原點

由上述應(yīng)用公式可見，似士維螨的EIL值與參數(shù)C、V、b、PD密切關(guān)聯(lián)；EIL與C成正比，并與V、b、PD成反比，處于動態(tài)平衡。EIL值的應(yīng)用依賴于田間蟲情調(diào)查結(jié)果；蟲情隨時間變化，因此，EIL還與其應(yīng)用時間關(guān)聯(lián)，通常表現(xiàn)為早應(yīng)用早受益。本文把與似士維螨EIL值對應(yīng)的時間原點(即EIL值在寄主生長季內(nèi)的首次應(yīng)用期)設(shè)在當(dāng)年生幼苗展葉至齊苗期內(nèi)，因為似士維螨越冬代和子一代如果發(fā)生的話，此時已侵入幼苗、聚集危害，致使蟲害癥狀顯露出來。田間苗情(包括病情和蟲情)調(diào)查計劃理應(yīng)于此時啟動，且會查有所獲。此時的似士維螨種群密度如果已超其EIL值，那就預(yù)示經(jīng)濟損害已經(jīng)形成，勢必迅速加重，導(dǎo)致幼苗夭折及更大損失。反之，如果提前變換防治策略，立足播前施藥防治，則可避免那些損失。

田間實際觀測結(jié)果表明，西洋參當(dāng)年生幼苗展葉期，在留壩縣棗木欄村(海拔1 236 m)發(fā)生于4月中旬，而在閘口石村(海拔1 722 m)發(fā)生于4月末至5月上旬?；诋?dāng)?shù)貐⑴飪?nèi)10 cm深處土溫模型[14]和幼苗早期發(fā)育的生理學(xué)時間測定結(jié)果[22]，以有效積溫法進行測算，當(dāng)年生幼苗展葉期分別為4月16日(棗木欄)和5月5日(閘口石)。這種理論估算值與實測值吻合的事實，證明所建數(shù)學(xué)模型都是可靠的。似士維螨的世代發(fā)育起點為8.4 ℃，有效積溫為184.3 ℃·d(待發(fā)表資料)；將此2值納入當(dāng)?shù)赝翜啬Ｐ蚚14]并以同法測算，結(jié)果為越冬代在當(dāng)?shù)胤敝车淖右淮沈l(fā)生期是5月7日(棗木欄)和5月30日(閘口石)。由此可知，似士維螨子一代成蟲期比幼苗展葉期晚發(fā)生21～25 d，且與田間幼苗的齊苗期吻合。這就是把與似士維螨EIL值對應(yīng)的時間原點設(shè)在幼苗展葉至齊苗期內(nèi)的客觀依據(jù)。此期前參棚內(nèi)無苗或苗未出齊，不便查苗，尚無數(shù)據(jù)與本文設(shè)定的EIL值相比。

3.3 ET值的應(yīng)用條件

ET值與EIL值在應(yīng)用時間上存在差異，ET值適合專業(yè)人員提前采取行動以防止日益增長的害蟲種群達其EIL值[15-18]。鑒于似士維螨種群增長特性，向EIL公式引入其世代繁殖效率REG[9]，于是構(gòu)成了與提前1代采用播前化防技術(shù)相適應(yīng)的ET值計算公式。

表1表明，似士維螨的ET值為0.6～1.5 AFE/籽(雌雄螨在田間混合發(fā)生，可按AFE的1.9倍估算AE)。此值要求專業(yè)人員在播種前對所有待播的西洋參催芽籽進行抽樣解剖與鏡檢。如果受檢的催芽籽已經(jīng)遭受螨蟲侵襲且雌螨密度超過上述ET值，說明催芽籽已經(jīng)普遍帶蟲。這時應(yīng)從實際出發(fā)，不論生產(chǎn)何種農(nóng)產(chǎn)品，凡是從播種催芽籽起步者都應(yīng)采納較低的ET值。鑒于現(xiàn)行ET值很低，建議對發(fā)現(xiàn)似士維螨蹤跡的所有催芽籽和待播農(nóng)田(特別是西洋參重茬田)一律應(yīng)用播前化防技術(shù)，全面遏制目標(biāo)螨蟲以及同時發(fā)生的其他種傳、土傳病蟲害。

似士維螨喜在西洋參蘆頭和根部上段蛀食，群集危害。蘆頭受害的參根往往難以再度發(fā)芽、生長；根部受害組織及其周邊易被蟲糞或其他代謝產(chǎn)物污染，很易遭受病菌侵襲而罹病腐爛；受害的殘根即使不被完全消耗卻也難以人為利用，潛在損失很大。似士維螨一旦潛入催芽籽、參根并立足于田間，便有機會大量繁衍，待形成較大種群后迅速向其他幼苗和植株蔓延、造成災(zāi)禍。這些特點增強了它對西洋參種植業(yè)的潛在威脅。為此，建議專業(yè)人員和參農(nóng)保持高度警惕，遵循“治早、治小、治了”的植保原則，早日行動，治害保苗，確保西洋參種植業(yè)穩(wěn)產(chǎn)與豐收。

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