謝小群,賀望興,楊普香,李延升,蔡海蘭,彭 華,彭玉輔,李文金*
(1.江西省經(jīng)濟(jì)作物研究所,江西 南昌 330203;2.江西省茶葉質(zhì)量與安全控制重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江西 南昌 330203)
據(jù)統(tǒng)計(jì),危害茶樹的鱗翅目尺蛾科害蟲有40余種,灰茶尺蠖和茶尺蠖是嚴(yán)重危害我國(guó)茶區(qū)的2種尺蠖害蟲,同屬鱗翅目(Lepidoptera)尺蛾科(Geometridae)灰尺蛾亞科(Ennominae)埃尺蛾屬(Ectropis)。由于灰茶尺蠖與茶尺蠖的形態(tài)特征極其相似,形態(tài)上難以區(qū)分,因此常將兩者統(tǒng)稱為茶尺蠖。隨著分子鑒定技術(shù)的發(fā)展,羅宗秀[1]研究發(fā)現(xiàn),江西省浮梁縣、婺源縣、南昌縣、遂川縣等主產(chǎn)茶縣代表茶園發(fā)生的尺蠖類均為灰茶尺蠖,前期可能誤將灰茶尺蠖作為茶尺蠖來(lái)研究?;也璩唧兜陌l(fā)生具有一定的地區(qū)差異性,浙江新昌、湖北和湖南等省份或地區(qū)的灰茶尺蠖每年發(fā)生6~7代[2-4];朱運(yùn)華[5]調(diào)查發(fā)現(xiàn),江西省每年發(fā)生茶尺蠖5~6代。隨著灰茶尺蠖性信息素田間應(yīng)用技術(shù)的研究和推廣[6-8],性信息素由于受到人為因素的影響較小,因而廣受植保監(jiān)測(cè)工作者青睞[9-10]。本研究利用市場(chǎng)上誘集效果較好的灰茶尺蠖性信息素產(chǎn)品監(jiān)測(cè)贛中代表性茶區(qū)的灰茶尺蠖成蟲量,結(jié)合觀察法調(diào)查灰茶尺蠖幼蟲,采用回歸預(yù)測(cè)法分析預(yù)測(cè)茶尺蠖的發(fā)生情況,旨在探索茶尺蠖的發(fā)生動(dòng)態(tài)規(guī)律和預(yù)測(cè)模型,為贛中茶區(qū)的內(nèi)害蟲防控提供科學(xué)依據(jù)。
調(diào)查茶園位于江西省贛中地區(qū)南昌市南昌縣(28°22′20″N,116°0′7″E),海拔40~90 m,樹高0.9~1.3 m,茶行距1.5 m。選取常規(guī)管理茶園(常規(guī)茶園)、有機(jī)管理茶園(有機(jī)茶園)和化學(xué)農(nóng)藥減施茶園(減藥茶園)作為代表性管理茶園。常規(guī)管理茶園:常年施用化學(xué)農(nóng)藥防控主要病蟲害,年均施用化學(xué)農(nóng)藥4次;有機(jī)管理茶園:每年使用殺蟲燈、色板、性誘劑等物理防控措施為主,生物農(nóng)藥為輔;化學(xué)農(nóng)藥減施茶園:使用殺蟲燈、色板、性誘劑、生物農(nóng)藥防控措施為主,應(yīng)急時(shí)使用化學(xué)農(nóng)藥。
1.2.1 蟲口密度調(diào)查 于2017—2022年期間每年3月中旬—4月下旬由固定人員開展第1代幼蟲蟲口調(diào)查。每塊地按平行跳躍法取30個(gè)校點(diǎn),每個(gè)校點(diǎn)相距1 m,每隔2~3 d調(diào)查記錄1次3齡幼蟲及總蟲口密度,3~7 d調(diào)查其他世代幼蟲蟲口。
1.2.2 成蟲調(diào)查 于2017—2021年期間每年3—11月開展成蟲調(diào)查。選擇面積約6667 m2的茶園,采用灰茶尺蠖性誘劑和誘捕器,按正三角形放置誘捕器,每角放置灰茶尺蠖誘捕器1個(gè)(間距15 m),三角形角間距離約50 m,每個(gè)誘捕器與田邊距離不少于5 m。誘捕器安置后,3~7 d更換1次誘蟲板并統(tǒng)計(jì)誘蟲量,每30 d更換1次誘芯?;也璩唧缎孕畔⑺卣T芯、粘蟲板、誘捕器等均采購(gòu)于杭州中茶技術(shù)服務(wù)有限公司。
1.2.3 氣象數(shù)據(jù)采集 采用Onset HOBO小型自動(dòng)氣象站采集茶園每日最高溫度、最低溫度、平均溫度、降雨量、日照時(shí)數(shù),以及20、40、60 cm土壤層的溫度和濕度等氣象數(shù)據(jù)。
采用Excel 2016軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總整理。幼蟲發(fā)生期綜合3個(gè)代表茶園的發(fā)生情況,取3個(gè)茶園中的最早及最晚期間。旬成蟲量為當(dāng)旬平均每個(gè)性誘誘集到的成蟲量。旬成蟲羽化率為當(dāng)旬成蟲誘集量占當(dāng)年成蟲誘集總量的比例。旬成蟲累積羽化率為當(dāng)旬及以前累積成蟲誘集量占當(dāng)年誘集量的比例。預(yù)測(cè)通過(guò)SPSS 19軟件采用逐步線性回歸分析:臨界值F顯著水平P≤0.05引入變量,P>0.1時(shí)剔除變量。用Pearson法進(jìn)行相關(guān)性分析,通過(guò)相關(guān)系數(shù)來(lái)描述相關(guān)程度:|r|=0,無(wú)相關(guān);|r|<0.3,微弱相關(guān);|r|=0.3~0.5,低度相關(guān);|r|=0.5~0.8,顯著相關(guān);|r|>0.8,高度相關(guān);|r|=1,完全相關(guān)。
利用各年度的灰茶尺蠖發(fā)生實(shí)況資料,借鑒唐啟義等[11]提出的病蟲測(cè)報(bào)應(yīng)驗(yàn)程度判定模式進(jìn)行驗(yàn)證,從而判斷組建模型的可行性。
發(fā)生期預(yù)報(bào)應(yīng)驗(yàn)程度判定模式的計(jì)算公式為:
發(fā)生量預(yù)報(bào)應(yīng)驗(yàn)程度判定模式的計(jì)算公式為:
式(1)~(2)中,ST、SD分別為發(fā)生期和發(fā)生量判定模式的分值;ST(SD)<40,表明預(yù)報(bào)不準(zhǔn)確;40≤ST(SD)<60,表明預(yù)報(bào)比較準(zhǔn)確;ST(SD)≥60,表明預(yù)報(bào)準(zhǔn)確;a為預(yù)報(bào)對(duì)象常年平均值,a1為實(shí)測(cè)值,a2為預(yù)測(cè)值;δ為預(yù)報(bào)對(duì)象常年標(biāo)準(zhǔn)差,t為自預(yù)報(bào)發(fā)出至實(shí)際發(fā)生時(shí)的期距(d)。
由表1可知,2017—2021年除2020年的灰茶尺蠖幼蟲在田間發(fā)生7代,其余年份均發(fā)生6代。第1代幼蟲發(fā)生于3月下旬—4月下旬,1~3齡盛發(fā)期一般發(fā)生于4月中上旬;第2代幼蟲集中發(fā)生于5月中下旬—6月上旬。第1代幼蟲盛發(fā)期和第2代幼蟲發(fā)生期較容易調(diào)查,第2代以后的蟲口發(fā)生世代重疊,由于調(diào)查茶園蟲口較大時(shí),會(huì)及時(shí)防控,幼蟲世代分界較清晰。因此,發(fā)生期沒(méi)有調(diào)查到。根據(jù)防控時(shí)間、尺蠖的生長(zhǎng)規(guī)律推測(cè)出第3代幼蟲發(fā)生在6月下旬—7月上旬,第4代幼蟲發(fā)生在8月中旬—8月底,第5代幼蟲發(fā)生在9月初—9月底,第6代幼蟲發(fā)生在9月中旬—10月下旬。2020年10月下旬平均氣溫明顯高于其他年份,有少量第6代成蟲發(fā)生羽化,第7代幼蟲始發(fā)于11月上旬,后期由于氣溫下降,大部分第7代未完成全世代過(guò)程,少量幼蟲存活完成全世代過(guò)程。2021年第1代和第2代幼蟲呈現(xiàn)雙峰孵化的動(dòng)態(tài),持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng),后期世代因防控、氣候等因素,其幼蟲發(fā)生期與其他年份較為一致。
表1 2017—2021年灰茶尺蠖幼蟲發(fā)生世代
由圖1可知,2017—2021年每年3月中旬—10月中旬,南昌不同類型茶園的灰茶尺蠖均有不同程度的成蟲羽化,多數(shù)年份在10月下旬—3月上旬的成蟲羽化率較低,其中4月中下旬的成蟲羽化率最低。不同年份間灰茶尺蠖成蟲發(fā)生的動(dòng)態(tài)規(guī)律也不同。2020年明顯發(fā)生7代,其他年份均發(fā)生6代。越冬代成蟲羽化高峰期多發(fā)生在3月中旬,少數(shù)高峰期發(fā)生在3月下旬,第1代羽化高峰期多發(fā)生在5月中旬,若越冬代羽化高峰期為3月下旬,第1代羽化高峰期也將推后至5月下旬。第2代羽化高峰期在6月中下旬,第3代羽化盛發(fā)期在7月中下旬,第4代羽化高峰期多發(fā)生在8月中下旬,少數(shù)年份發(fā)生在8月上旬。第5代羽化盛發(fā)期在9月中下旬,2020年第6代成蟲羽化高峰期發(fā)生在10月下旬。除越冬代外,其他世代的高峰期隨年度變化有小范圍的前移或后推。成蟲羽化高峰期間即可調(diào)查到下一代幼蟲。
圖1 2017—2021年南昌市不同類型茶園灰茶尺蠖成蟲的發(fā)生動(dòng)態(tài)
不同類型茶園在不同年份及不同時(shí)期的灰茶尺蠖成蟲發(fā)生量差異較大,但3種茶園同一年份間發(fā)生的動(dòng)態(tài)趨勢(shì)相對(duì)一致。2017—2021年3個(gè)茶園的年平均誘集總量分別為1250、1258、1325、1114、695頭,2021年誘蟲量明顯少于其他年份。常規(guī)茶園年誘蟲量波動(dòng)范圍最小,為1123~1620頭,平均誘蟲量1376頭;有機(jī)茶園年誘蟲量波動(dòng)幅度最大,為469~1425頭,平均誘蟲量1058頭;減藥茶園的年誘蟲量范圍為495~1142頭,平均誘蟲量952頭。3種茶園年誘蟲量的變異系數(shù)分別為0.1719、0.3398、0.2799,常規(guī)茶園年誘蟲量的波動(dòng)幅度要明顯小于其他2個(gè)茶園。
不同年份內(nèi)3個(gè)茶園的發(fā)蟲量最高時(shí)期不同。2017年3個(gè)茶園的發(fā)蟲量最高時(shí)期均在5月中旬,減藥茶園在當(dāng)旬的誘蟲量達(dá)211頭。2018年常規(guī)茶園的發(fā)蟲量在9月中旬達(dá)到最高,誘蟲量為219頭;有機(jī)茶園和減藥茶園的發(fā)蟲量均在7月中旬達(dá)到最高,分別為147、123頭。2019年常規(guī)茶園發(fā)蟲量在7月下旬達(dá)到最高,為247頭,有機(jī)茶園和減藥茶園的最高發(fā)蟲量均在8月中旬。2020年3個(gè)茶園均在9月下旬達(dá)到年內(nèi)最高發(fā)蟲量,其中有機(jī)茶園誘蟲量達(dá)到370頭。2021年常規(guī)茶園的發(fā)蟲量在5月中旬最高,誘蟲量為127頭;有機(jī)茶園和減藥茶園均在3月中旬達(dá)到2021年內(nèi)最高,分別為117、85頭。在灰茶尺蠖繁殖期內(nèi),除4月和6月外,其他月份在不同茶園均存在發(fā)蟲量最高峰,6—8月高峰期間距變短,說(shuō)明贛中茶區(qū)氣候適宜灰茶尺蠖的生長(zhǎng)繁殖,發(fā)育歷期隨溫度升高而呈縮短趨勢(shì),這與葛超美等[4]室內(nèi)飼養(yǎng)的研究結(jié)果一致。
由圖2可知,3個(gè)茶園的平均旬累積羽化率隨著時(shí)間的推移而呈穩(wěn)步上升的趨勢(shì)。3個(gè)茶園的成蟲累計(jì)羽化率在3月下旬均達(dá)到10%,可以判斷越冬代的成蟲羽化量占全年羽化量的10%左右。7月中下旬期間,全年成蟲羽化量基本達(dá)到50%左右。3個(gè)茶園累積羽化率的平均變異系數(shù)分別為0.2968、0.4488、0.4529,常規(guī)茶園的旬累積羽化率在年份間的波動(dòng)幅度明顯小于其他2個(gè)茶園。
圖2 2017—2021年不同類型茶園灰茶尺蠖平均旬累積羽化率
2.3.1 灰茶尺蠖第1代幼蟲發(fā)生期模型建立 以第1代幼蟲發(fā)生始盛期最后的日期(即4月份)為因變量,以茶園內(nèi)每月的氣象數(shù)據(jù)為自變量,通過(guò)SPSS 19軟件進(jìn)行逐步線性回歸分析,得到的回歸模型為:
式(3)中,Y值四舍五入取整,X為3月平均最低溫度(℃)。方程的相關(guān)系數(shù)r=0.975,擬合優(yōu)度R2=0.950,顯著水平P=0.001,常量顯著水平P=0.000,系數(shù)顯著水平P=0.001。
2.3.2 灰茶尺蠖第1代幼蟲發(fā)生期模型驗(yàn)證 將2017—2022年3月平均最低溫度代入到回歸模型(1)中,得到灰茶尺蠖第1代幼蟲發(fā)生期的預(yù)測(cè)值a2,并將計(jì)算結(jié)果代入ST模型中檢驗(yàn)。式(3)中常年平均值a取近6 a發(fā)生日期的平均值11.333,常年標(biāo)準(zhǔn)差δ為4.320;同時(shí),假設(shè)3月份結(jié)束后即可預(yù)測(cè)發(fā)生期,檢驗(yàn)式中的預(yù)測(cè)期距t即為實(shí)際值(表2)。
表2 灰茶尺蠖第1代幼蟲發(fā)生期預(yù)測(cè)檢驗(yàn)結(jié)果
由表2可知,2017—2022年的發(fā)生期預(yù)測(cè)檢驗(yàn)值ST均介于75.52~100.00之間(ST≥60即預(yù)報(bào)準(zhǔn)確),平均值為92.45,其中2019年和2022年的發(fā)生期預(yù)測(cè)檢驗(yàn)值ST均為100.00,預(yù)測(cè)結(jié)果為完全準(zhǔn)確。因此,可以判定該灰茶尺蠖第1代幼蟲發(fā)生期預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性較高。
由表3可知,灰茶尺蠖成蟲旬發(fā)生量與平均溫度、光照強(qiáng)度、20 cm土壤溫度均呈極顯著正相關(guān),成蟲旬發(fā)生量與平均濕度、降雨量、20 cm土壤含水量之間均無(wú)顯著相關(guān)性。成蟲月發(fā)生量與平均溫度和20 cm土壤溫度分別呈顯著和極顯著正相關(guān),與平均濕度、降雨量、光照強(qiáng)度、20 cm土壤含水量之間均無(wú)顯著相關(guān)性。成蟲年發(fā)生量除了與平均溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)外,與其他因素均無(wú)顯著相關(guān)性。
表3 灰茶尺蠖成蟲發(fā)生量與主要?dú)庀笠蜃拥南嚓P(guān)性分析結(jié)果
2.5.1 灰茶尺蠖成蟲旬累積羽化率模型的建立 以2—11月的旬(依次為1,2,3,…,30)為自變量,旬累積羽化率為因變量,通過(guò)SPSS 19軟件進(jìn)行逐步線性回歸分析,分別得到3個(gè)茶園的旬累積羽化率回歸模型(表4)。由表4可知,3個(gè)茶園的擬合優(yōu)度分別為0.941、0.869、0.861,常規(guī)茶園的回歸方程的擬合程度最高。3個(gè)茶園的成蟲旬累積羽化率回歸方程、常量和自變量系數(shù)均為極顯著性水平。
表4 不同類型茶園灰茶尺蠖平均累積羽化率回歸分析結(jié)果
2.5.2 灰茶尺蠖成蟲旬累積羽化率預(yù)測(cè)結(jié)果的檢驗(yàn) 將2—11月的旬代表序號(hào)回代到各茶園的回歸模型中,得到各茶園灰茶尺蠖成蟲旬累積羽化率的預(yù)測(cè)值a2,并將結(jié)果代入ST模型中檢驗(yàn)。常年平均值a和常年標(biāo)準(zhǔn)差δ分別取近5 a旬累積羽化率的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差(圖2);檢驗(yàn)式中的預(yù)測(cè)期距t為15 d。
由表5可知,各茶園的旬累積羽化率除3月中旬、4月中旬—5月上旬為比較準(zhǔn)確外,其他均為準(zhǔn)確。因此,可以判定3個(gè)不同類型茶園的灰茶尺蠖成蟲旬累積羽化率預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性均較高。其中有機(jī)茶園的準(zhǔn)確率最高,達(dá)91.67%;常規(guī)茶園次之,為87.50%;減藥茶園的準(zhǔn)確率最低,為83.33%。
表5 不同類型茶園灰茶尺蠖平均累積羽化率預(yù)測(cè)的檢驗(yàn)結(jié)果
陳李林等[12]調(diào)查發(fā)現(xiàn)江西省灰茶尺蠖年發(fā)生5~6代,有預(yù)測(cè)表明江西茶區(qū)灰茶尺蠖世代發(fā)生數(shù)平均為5代,本研究發(fā)現(xiàn)灰茶尺蠖在贛中茶區(qū)田間發(fā)生6~7代。溫度、濕度、光周期等環(huán)境因素均對(duì)昆蟲的生長(zhǎng)發(fā)育及分布范圍有重要影響,其中溫度是最主要的影響因素[13]。目前,全球變暖的問(wèn)題逐漸加劇,灰茶尺蠖年發(fā)生世代是否受全球氣候變暖的影響尚不明確。贛中茶區(qū)灰茶尺蠖越冬代成蟲高峰一般發(fā)生在3月中下旬,第1代幼蟲集中發(fā)生于3月下旬—4月下旬,5—9月每月發(fā)生1個(gè)世代,第1代幼蟲發(fā)生始盛期與3月份的平均最低溫度呈極顯著負(fù)相關(guān)。如遇氣溫較高的10月,部分灰茶尺蠖進(jìn)入第7個(gè)世代。在實(shí)際調(diào)查中還發(fā)現(xiàn),江西其他茶區(qū)灰茶尺蠖的年發(fā)生世代數(shù)基本相同,贛南茶區(qū)出現(xiàn)灰茶尺蠖危害高峰期較贛北茶區(qū)提早10~15 d。湖北、浙江、貴州、安徽等省份均有報(bào)道灰茶尺蠖發(fā)生的具體世代,一般為5~7代[14-17]。謝殿杰等[18-19]利用1985—2014年我國(guó)不同地區(qū)605個(gè)氣象站的氣象數(shù)據(jù),并結(jié)合地理信息系統(tǒng)按照預(yù)測(cè)的草地貪夜蛾在各地區(qū)年發(fā)生世代數(shù)對(duì)其發(fā)生區(qū)進(jìn)行了劃分,研究發(fā)現(xiàn),草地貪夜蛾理論年平均發(fā)生世代數(shù)在0~7.41代之間,總體發(fā)生世代數(shù)隨緯度和海拔的升高而減少?;也璩唧对谖覈?guó)各茶區(qū)的年發(fā)生世代劃分仍不明確,其發(fā)生世代數(shù)是否隨緯度和海拔的升高而減少則有待進(jìn)一步研究。
灰茶尺蠖的田間發(fā)生量與茶園小氣候有關(guān),由于贛中茶區(qū)防控均較為及時(shí),幼蟲發(fā)生量與氣象因子的相關(guān)性尚未見相關(guān)報(bào)道。各階段成蟲的發(fā)生量與平均溫度均呈顯著相關(guān),與濕度、降雨量、土壤含水量等因素的相關(guān)性均不顯著?;也璩唧兜陌l(fā)生與茶園管理水平密切相關(guān)。宋同清等[19-20]研究表明,間作白三葉茶園的茶尺蠖數(shù)量顯著低于清耕對(duì)照茶園,其茶尺蠖危害率較清耕對(duì)照茶園降低了55.7%,間作圓葉決明茶園的尺蠖類幼蟲個(gè)體數(shù)顯著低于自然留養(yǎng)雜草對(duì)照茶園。培土措施、農(nóng)藥、寄生性天敵、燈誘與性誘等因素也對(duì)灰茶尺蠖成幼蟲動(dòng)態(tài)產(chǎn)生影響[21-24]。本研究發(fā)現(xiàn),3種茶園的灰茶尺蠖發(fā)生量有明顯差異,常規(guī)管理茶園全年防控方式單一,僅使用化學(xué)防控,灰茶尺蠖發(fā)生量最大但年度變化幅度??;有機(jī)管理茶園防控方式多樣,不使用化學(xué)農(nóng)藥的茶園發(fā)生量次之,年度間發(fā)生量變化幅度最大;化學(xué)農(nóng)藥減施茶園在有機(jī)管理基礎(chǔ)上使用化學(xué)農(nóng)藥防控應(yīng)急,發(fā)生量最少,年度間變化幅度介于其他2個(gè)茶園之間?;也璩唧栋l(fā)生量受到茶園采摘、防控、肥培、天氣等因素影響的大小還有待進(jìn)一步研究。
彭萍等[25]研究發(fā)現(xiàn),3月份平均氣溫直接影響第1代灰茶尺蠖幼蟲發(fā)生量,并建立了灰茶尺蠖第1代防控時(shí)期的回歸預(yù)測(cè)模型。本研究的預(yù)測(cè)模型的準(zhǔn)確性較高。
本研究發(fā)現(xiàn),灰茶尺蠖年度內(nèi)的旬累積羽化率與氣象因素關(guān)系不大,與其自身繁殖特性有關(guān),這說(shuō)明贛中茶區(qū)的全年氣候適宜灰茶尺蠖的周年繁殖。3個(gè)茶園的旬平均累積羽化率隨著時(shí)間的推移而呈穩(wěn)步上升趨勢(shì)。3個(gè)茶園的成蟲累積羽化率增速一致且均在3月下旬達(dá)到10%,旬累積羽化率回歸模型自變量系數(shù)均為0.04,其中常規(guī)茶園的回歸方程擬合效果最佳,有機(jī)茶園和減藥茶園的擬合程度相當(dāng)。這可能是因?yàn)橛袡C(jī)茶園和減藥茶園的人為管理因素較為復(fù)雜。通過(guò)預(yù)測(cè)結(jié)果檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn),除3月下旬、4月中旬—5月上旬表現(xiàn)為比較準(zhǔn)確外,其他均為準(zhǔn)確。這說(shuō)明3個(gè)茶園的旬累積羽化率回歸模型可準(zhǔn)確預(yù)測(cè)贛中不同類型茶園灰茶尺蠖的發(fā)生動(dòng)態(tài)規(guī)律。
采用性誘法調(diào)查田間成蟲具有簡(jiǎn)單、客觀的優(yōu)點(diǎn)。田間每世代成蟲高峰期即可調(diào)查到3齡內(nèi)幼蟲,因此根據(jù)成蟲調(diào)查結(jié)果便可推測(cè)出幼蟲防控期。除第1代幼蟲發(fā)生量調(diào)查較為準(zhǔn)確外,其他世代的幼蟲量均受到人為調(diào)查、茶園管理及防控等因素的影響而導(dǎo)致其調(diào)查數(shù)據(jù)連貫性較差,田間成蟲發(fā)生量與下一代幼蟲發(fā)生量之間的關(guān)系仍有待進(jìn)一步研究。
江西農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)2023年8期