海 飛,蔣月麗,武予清*,李 彤*

(1. 河南農(nóng)業(yè)職業(yè)學院,鄭州 451450;2. 河南省農(nóng)業(yè)科學院植物保護研究所,農(nóng)業(yè)部華北南部有害生物治理重點實驗室,河南省農(nóng)作物病蟲害防治重點實驗室,鄭州 450002)

草莓FragariaananassaDuchesne為薔薇科草莓屬多年生草本植物,外形鮮亮,果實酸甜可口、營養(yǎng)豐富,素有“水果皇后”的美譽(徐藝格等,2020)。近年來,隨著觀光采摘農(nóng)業(yè)和設(shè)施農(nóng)業(yè)的快速發(fā)展,我國草莓種植面積快速增加、供應(yīng)周期也逐漸延長,這既有效填補了時令水果的空缺,也提高了種植戶的收入(顏旭等,2020)。但是,由于大棚內(nèi)高溫高濕,常年連作,導致草莓病蟲害呈逐年加重態(tài)勢(邱曉紅等,2018)。

桃蚜是草莓生產(chǎn)中的主要蟲害之一,具有繁殖能力強、發(fā)生量大、為害期長等特點,主要聚集在草莓植株的葉背面、嫩葉和嫩枝等部位吸取植物養(yǎng)分,蚜蟲取食植物后,會產(chǎn)生大量的蜜露,嚴重時能誘發(fā)煤污病,影響植物的光合作用。同時還伴隨植物病毒傳播,很容易造成病毒病的發(fā)生,嚴重影響草莓果實的品質(zhì)和產(chǎn)量(吳聲敢等,2017)。目前,生產(chǎn)中主要以化學農(nóng)藥防治草莓蚜蟲,雖然獲得了較好的防治效果,但是由于草莓的花果期較長,長期施用化學農(nóng)藥會造成蚜蟲對化學藥劑的抗藥性增強,同時也會導致果實農(nóng)藥殘留超標(楊慶喜等,2019)。吡蟲啉是防治蚜蟲的主要藥劑,已應(yīng)用于小麥蚜蟲(王漢芳等,2012)、油菜蚜蟲(韓松等,2016)、苜蓿蚜蟲(羅蘭等,2017)、玉米蚜蟲(王昱等,2020)等眾多作物蚜蟲的防治,且表現(xiàn)出良好的防治效果和持效性。但是,也有研究指出,吡蟲啉由于具有較高的水溶性,土壤中的農(nóng)藥分子很容易發(fā)生解析,從而進入土壤水和地下水,并在水生態(tài)系統(tǒng)中擴散(Andersonetal.,2015)。另外,吡蟲啉賦存于環(huán)境介質(zhì)中會被動植物攝入,會導致昆蟲繁殖能力下降、食蟲鳥類數(shù)量銳減(Hallmannetal.,2014),對食物鏈和生態(tài)環(huán)境也會產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的破壞(Hanetal.,2018),也對人類健康產(chǎn)生潛在威脅(Bonmatinetal.,2015)。

黃瑪草蛉MalladabasalisWalker為草蛉科Chrysopidae瑪草蛉屬Mallada,在農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)較為常見,是一種生物防治技術(shù)中應(yīng)用較為廣泛的捕食性天敵。研究表明,黃瑪草蛉對埃及吹綿蚧Iceyaaegyptiaca(葉靜文等,2013)、玉米蚜和甘藍蚜(周娟等,2020)、扶桑綿粉蚧Phenacoccussolenopsis(李子園等,2021)等害蟲具有較好的防治效果。因此,黃瑪草蛉是一種在草莓蚜蟲生物防治中的潛在資源。隨著綠色防控技術(shù)的發(fā)展,生物防治技術(shù)作為一種生產(chǎn)無公害果蔬的安全、環(huán)保和持續(xù)有效的綠色防控手段,在生產(chǎn)中日益受到重視,如何利用天敵資源以達到高效防控也已成為研究的熱點。因此,本研究在設(shè)施栽培試驗條件下,比較了黃瑪草蛉和吡蟲啉對草莓蚜蟲的防治效果,及對草莓生長和果實品質(zhì)的影響,以期為草莓蟲害的生物防控提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

試驗在鄭州市中牟縣官渡鎮(zhèn)天王寺村草莓種植示范園大棚內(nèi)進行。供試草莓品種為“章姬”,選取展開4～5片葉的健壯草莓植株,于2020年9月6日移栽定植,株行距為20 cm×30 cm,試驗期間草莓處于生長期。

供試藥劑:10%吡蟲啉懸浮劑,購自江蘇長青農(nóng)化股份有限公司。10%吡蟲啉懸浮劑兌水稀釋2 000倍液,使用3WBD-18型背負式噴霧器(購自山東恒晟農(nóng)業(yè)機械有限公司)將配制的藥液均勻噴灑于草莓葉片的正反面。

供試捕食性天敵:黃瑪草蛉3齡幼蟲,均為同一批次,由首伯農(nóng)(北京)生物技術(shù)有限公司提供。各處理均采用口字形布局,設(shè)置4個釋放點,將裝有黃瑪草蛉的容器開口放置在釋放點,讓其自行爬出。

1.2 試驗方法

試驗在塑料大棚內(nèi)進行,于2020年10月12日對草莓植株接入起始桃蚜成蚜100頭/株,試驗期間不進行農(nóng)事活動。試驗共設(shè)5個處理:T1(按照益害比1∶100投放黃瑪草蛉,連續(xù)投放 2次,投放間隔為7 d)、T2(按照益害比1∶80投放黃瑪草蛉,連續(xù)投放2次,投放間隔為7 d)、T3(按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,連續(xù)投放2次,投放間隔為7 d)、T4(10%吡蟲啉懸浮劑2 000倍液噴施,連續(xù)噴施2次,噴施間隔為7 d),T5(CK,不采用任何防治措施)。處理間隔離種植,隔離區(qū)間隔5 m。各處理3次重復(fù),隨機區(qū)組排列,共15個小區(qū),各小區(qū)60 m2。各小區(qū)間隔2 m,彼此無相互干擾。

1.3 蚜蟲種群調(diào)查

于第1次投放黃瑪草蛉和噴施10%吡蟲啉懸浮劑后1、7、14、21 d,各調(diào)查1次各處理蚜蟲的蟲口數(shù)量。每小區(qū)隨機選取10株草莓,每株隨機選取5片葉,調(diào)查并記錄各處理的蟲口數(shù)量,并根據(jù)下式計算出蟲口減退率和防治效果。

蟲口減退率(%)=[(防治前蟲口數(shù)量-防治后蟲口數(shù)量)/防治前蟲口數(shù)量]×100

防治效果(%)=[(防治區(qū)蟲口減退率-對照區(qū)蟲口減退率)/(1-對照區(qū)蟲口減退率)]×100

1.4 草莓光合作用指標測定

本研究選擇多個指標來評估蚜蟲取食對草莓光合作用的影響。凈光合速率,指植物在單位時間內(nèi)積累的有機物的量,反映了植物葉片光合作用的強度;氣孔導度,表示氣孔張開的程度,與葉片光合速率呈正有關(guān),當氣孔導度增大時,葉片光合速率相應(yīng)增大;胞間CO2濃度,是CO2同化速率與氣孔導度的比值,與葉片凈光合速率呈正相關(guān);蒸騰速率,是指植物在一定時間內(nèi)單位葉面積蒸騰的水量,反映了植物調(diào)節(jié)水分平衡的能力以及適應(yīng)逆境的能力,與葉片凈光合速率呈正相關(guān);葉綠素相對含量(SPAD),反映了葉片中葉綠素的相對含量,與植物光合作用呈正相關(guān)。

在第1次投放黃瑪草蛉和噴施10%吡蟲啉懸浮劑后1、7、14、21 d,各處理選取3株草莓植株,每株選取頂部第4～6片葉色正常、葉片伸展的健康功能葉片,測定葉片光合特性指標,各處理3次重復(fù),記錄數(shù)據(jù)并取平均值。使用FK-GH30型植物光合作用測定儀(購自山東方科儀器有限公司)測定葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率,SPAD含量采用M277597型葉綠素測定儀(購自北京海富達科技有限公司)進行測定。

1.5 草莓果實品質(zhì)測定

果實品質(zhì)指標測定:于草莓成熟期,各小區(qū)均隨機選5株,測定果實可溶性糖、可滴定酸、維生素C、可溶性固形物含量,結(jié)果取平均值。草莓可溶性糖與酸的含量及其比例是影響草莓口感的重要因素;維生素C含量反映了草莓果實中營養(yǎng)物質(zhì)的含量;可溶性固形物含量,反映了草莓果實的成熟程度。可溶性糖含量采用蒽酮比色法測定,利用蒽酮可以與游離糖起反應(yīng)的原理,混合草莓果實可溶性糖提取液和蒽酮試劑,測定其在620 nm處吸光值,對照標準曲線,估算草莓果實中可溶性糖的含量。可滴定酸含量的測定參考相關(guān)國家標準(GB/T 12456-2008食品中總酸的測定),根據(jù)酸堿中和原理,采用NaOH滴定法測定。維生素C含量采用高效液相色譜法測定,可溶性固形物含量采用手持折射儀進行測定(錢玲等,2020)。

1.6 數(shù)據(jù)分析

試驗數(shù)據(jù)使用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析,數(shù)據(jù)經(jīng)Shapiro-Wilk檢驗,P值大于0.05,接受原假設(shè),即數(shù)據(jù)符合正態(tài)分布。處理間的多重比較運用Duncan法,并利用GraphPad Prism 8.3.0對結(jié)果進行可視化。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同處理對草莓蚜蟲的防治效果

使用吡蟲啉防治1 d后,蚜蟲數(shù)量顯著降低,蟲口減退率為92.42%,防治效果高達95.89%。但是,吡蟲啉的防治效果與防治時間呈負相關(guān),隨著防治時間的延長,吡蟲啉處理的蚜蟲蟲口減退率和防治效果均呈下降趨勢。另外,按照不同益害比投放黃瑪草蛉,均對蚜蟲具有明顯的控制作用,并隨著防治時間的延長,黃瑪草蛉對蚜蟲的控制作用呈上升趨勢,其中益害比1∶60投放黃瑪草蛉具有最佳的防治效果。防治21 d后,益害比1∶60投放黃瑪草蛉的蟲口減退率和防治效果已分別增至62.88%和89.27%。因此,在草莓蚜蟲防治中,吡蟲啉具有速效性,早期對蚜蟲的控制作用顯著,但隨著時間推移其防治效果逐漸降低;而投放黃瑪草蛉的防治效果雖然相對滯后,但其防治效果隨投放數(shù)量的增加和時間推移將逐漸提升,并在后期與使用吡蟲啉防治的效果相當(表1)。

表1 不同處理對草莓蚜蟲的防治效果Table 1 Control effects of different treatments on strawberry aphids

2.2 不同處理對草莓光合特性的影響

未進行蚜蟲防治的對照組,所有光合特性相關(guān)指標都隨時間呈逐漸降低趨勢,表明蚜蟲發(fā)生可以影響草莓的正常光合作用;而使用吡蟲啉和黃瑪草蛉防治蚜蟲后,均可以顯著改善草莓葉片的光合特性指標,但具有各自的特點(圖1)。吡蟲啉防治蚜蟲后,草莓的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率和葉綠素相對含量均隨時間推延呈先增加后降低趨勢,并且在早期具有顯著的優(yōu)勢。而與吡蟲啉不同,按照不同益害比投放黃瑪草蛉防治蚜蟲后,草莓光合特性指標均隨時間呈增加趨勢。其中,按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,后期可以顯著改善草莓光合特性指標。

圖1 不同處理對草莓光合特性的影響Fig.1 Effects of different treatments on photosynthetic characteristics of strawberry

2.3 不同處理對草莓品質(zhì)的影響

蚜蟲對草莓的品質(zhì)具有明顯的不利影響,本研究中測定了多個草莓品質(zhì)指標,如可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量,固酸比和可滴定酸含量來評估不同蚜蟲防治方法對草莓品質(zhì)的影響。結(jié)果顯示,利用吡蟲啉和黃瑪草蛉防治蚜蟲后,其可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量和固酸比均顯著高于蚜蟲未防治對照組,而可滴定酸含量均顯著降低,表明蚜蟲防治后,提高了草莓的品質(zhì),并改善了口感。而不同處理對草莓品質(zhì)指標的改善具有明顯的差異,其中按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,對草莓品質(zhì)的具有最明顯的改善。而與蚜蟲不防治組對比,按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,其可溶性固形物含量增加16.73%,可溶性糖含量增加10.48%,維生素C含量增加29.31%,固酸比提高43.10%,可滴定酸含量降低18.42%(表2)。

表2 不同處理對草莓品質(zhì)的影響Table 2 Effects of different treatments on strawberry quality

3 討論與結(jié)論

作為第一代新煙堿類殺蟲劑的典型代表,吡蟲啉已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在對蚜蟲、粉虱等刺吸式口器害蟲的防治中。蚜蟲是草莓種植過程中的重大害蟲,本研究表明,噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理對草莓蚜蟲的防治仍表現(xiàn)出較好的速效性,1 d后的防治效果就高達95.89%,但是其防治持效期較短。草莓作為一種鮮食水果,在其種植過程中,開展害蟲的生物防治,減少殺蟲劑的使用,是構(gòu)建草莓綠色產(chǎn)業(yè)鏈的重要一環(huán)。另外,在草莓種植過程中,利用蜜蜂或熊蜂授粉已經(jīng)逐步被農(nóng)戶接受,但是新煙堿類殺蟲劑對傳粉昆蟲具有潛在的毒性。因此,篩選一種可以有效防控草莓蚜蟲的天敵資源,減少吡蟲啉等新煙堿類殺蟲劑的使用,對保護傳粉昆蟲和開展草莓的綠色生產(chǎn)具有重要意義。

草蛉是一類重要的捕食性天敵昆蟲,麗草蛉Chrysopaformosa對斜紋夜蛾Spodopteralitura卵和低齡幼蟲均具有較高的控害潛能(王亞南等,2022)。而普通草蛉幼蟲對麥二叉蚜Schizaphisgraminum和麥長管蚜Sitobionavenae也有很好的防治效果,且隨著普通草蛉投放數(shù)量的增加,防治效果呈上升趨勢(白微微等,2021),大草蛉可以用來防治桃粉大尾蚜、繡線菊蚜Aphiscitricolavander、牛蒡長管蚜Uroleucongobonis(孫麗娟等,2013)。黃瑪草蛉是我國常見的草蛉科天敵昆蟲(賴艷和劉星月,2020),對蚜蟲和螨類均具有較好的控制作用(Chengetal., 2010)。近期的研究結(jié)果顯示,黃瑪草蛉3齡幼蟲對玉米蚜的日捕食量可達185頭左右(周娟等,2020),并且相較于普通草蛉,黃瑪草蛉對甘藍蚜具有更好的控制作用(Mushtaoetal., 2010)。另外,黃瑪草蛉目前已經(jīng)可以商業(yè)化生產(chǎn),及時評估其在草莓蚜蟲防治中的效果,將為下一步的推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。本研究結(jié)果表明,黃瑪草蛉對草莓蚜蟲有著明顯的防治作用,按照益害比1:60投放黃瑪草蛉,21 d后的防治效果高達89.27%,其防治效果與投放數(shù)量呈正比,但相對于吡蟲啉,其防治效果具有一定的滯后性,說明利用黃瑪草蛉防治草莓蚜蟲的關(guān)鍵在于對益害比和防治時期的選擇。

蚜蟲取食會產(chǎn)生大量的蜜露,其誘發(fā)的煤污病會嚴重影響草莓葉片的光合作用,進而影響草莓的品質(zhì)。本研究表明,投放黃瑪草蛉的各處理隨時間推延,葉片光合作用指標均呈逐漸增加趨勢,改善了草莓葉片的光合作用。噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理,隨時間的推延,葉片的凈光合速率、氣孔導度、胞間CO2濃度、蒸騰速率均呈先增加后降低的趨勢,而葉綠素相對含量含量呈逐漸增加趨勢,這與以前的研究結(jié)果一致(張立楠等,2021),可能是由于吡蟲啉使用導致葉片激素含量增加所致(夏玉榮等,2010)。另外,吡蟲啉具有吡啶、咪唑啉、硝基烯胺部分等結(jié)構(gòu),氮原子含量豐富,被植物吸收后會在植物體內(nèi)發(fā)生降解,含氮的部分可以作為氮源被植物利用,從而促進植株的生長(和銳敏等,2020)。但是,在設(shè)施條件下吡蟲啉的降解速率較慢,長期用藥會增加棚內(nèi)的農(nóng)藥殘留,污染環(huán)境(儀美芹等,2010)。本研究表明,投放黃瑪草蛉和噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理均可以顯著提升草莓果實可溶性固形物、可溶性糖、維生素C含量和固酸比,并顯著降低草莓果實可滴定酸含量。其中,按照益害比1∶60投放黃瑪草蛉,在改善草莓品質(zhì)、提高果實風味方面與使用吡蟲啉處理的效果相當。

綜上所述,投放黃瑪草蛉對草莓蚜蟲具有較好的防治效果,可以提高草莓葉片的光合作用能力,改善草莓品質(zhì),其防效后期與噴施10%吡蟲啉懸浮劑的處理相當。因此,黃瑪草蛉在開展草莓的綠色防控中具有較好的應(yīng)用前景,但是黃瑪草蛉的捕食過程較為復(fù)雜,對蟲害的防治效果會受到環(huán)境、天敵特性、投放密度等多種因素的影響,未來將進一步篩選不同試驗條件下黃瑪草蛉的最佳投放量,以及它們對草莓光合特性和果實品質(zhì)的影響。