摘要:利用稻田田埂等非農(nóng)生境合理布局進行生態(tài)防控是稻田蟲害防治的可持續(xù)方式和有效策略之一,為明確以蜜源植物波斯菊為主要功能植物構(gòu)建稻田生態(tài)田埂對水稻害蟲的生態(tài)防控效應(yīng)及可能機制,設(shè)置生態(tài)田埂和常規(guī)對照2個處理,采用掃網(wǎng)法結(jié)合拍打震落法調(diào)查研究大田試驗條件下蜜源植物波斯菊花帶構(gòu)建對稻田稻縱卷葉螟、大螟、稻飛虱、稻葉蟬等害蟲發(fā)生及蜘蛛類捕食性天敵數(shù)量的影響。結(jié)果表明:蜜源植物波斯菊花帶顯著降低稻縱卷葉螟卷葉率、大螟為害的白穗率及稻縱卷葉螟、大螟、稻飛虱活蟲數(shù),分別由3.02%~3.32%、2.48%~3.16%、26.00~34.00頭/10穴、11.00~18.33頭/10穴、3.00~4.33頭/2穴降低至0.29%~0.52%、0%~0.19%、2.33~4.67頭/10穴、0~0.33頭/10穴、0~1.33頭/2穴,但能提高稻田蜘蛛活蟲數(shù),由4.00~8.67個/2穴增加到5.67~11.00個/2穴,且在水稻中后期保持穩(wěn)定的種群數(shù)量。同時,蜜源植物波斯菊花帶顯著提高稻田益害比,達對照田塊的1.29~11.57倍。綜上可知,通過蜜源植物波斯菊花帶合理布局進行生態(tài)田埂構(gòu)建可顯著提高稻田重要捕食性天敵蜘蛛的數(shù)量,并保持穩(wěn)定的種群,從而有效控制稻縱卷葉螟、稻飛虱、螟蟲等水稻主要害蟲的發(fā)生和為害。
關(guān)鍵詞:蜜源植物;波斯菊;生態(tài)田??;水稻害蟲;生態(tài)防控
中圖分類號:S435.112文獻標(biāo)志碼:A
文章編號:1002-1302(2025)02-0166-05
水稻螟蟲(稻縱卷葉螟、大螟、二化螟等)和稻飛虱是水稻生產(chǎn)過程中的重要害蟲,生態(tài)防控是稻田蟲害防治的可持續(xù)方式和有效策略之一[1-2],主要利用稻田非農(nóng)生境進行生態(tài)化布局,而稻田田埂是非農(nóng)生境的最重要組成部分。已有研究應(yīng)用芝麻、香根草等功能植物進行稻田主要害蟲的生態(tài)防控,取得較大進展[3-6]。然而,芝麻連作導(dǎo)致青枯病加重[7],且植株株型高大,易倒伏;香根草僅針對二化螟等鉆蛀性害蟲[3,8]。適宜于生態(tài)田埂布局的功能植物篩選和主要害蟲防控效應(yīng)評估是稻田生態(tài)防控技術(shù)推廣應(yīng)用的關(guān)鍵之一。
波斯菊是1年生或多年生菊科秋英屬草本植物,具有環(huán)境效應(yīng)好、管護成本低、易于栽培、生長適應(yīng)性強等特點[9-10],已被廣泛應(yīng)用于重金屬污染土壤修復(fù)[11]、山體生態(tài)修復(fù)[12]、生態(tài)護坡建設(shè)[13-14]、景觀花海營造[15-16]及果園林下復(fù)合種植[17-18]等方面。近年來,部分研究將波斯菊應(yīng)用于農(nóng)田害蟲生態(tài)防控方面,并取得一定進展[19-21]。王明亮研究表明,茶園林下覆蓋波斯菊等復(fù)合作物可顯著提高茶園節(jié)肢動物多樣性指數(shù),提高茶園自然控害能力[19];方艷等研究發(fā)現(xiàn),波斯菊花帶上益害比較高,且捕食性瓢蟲為優(yōu)勢天敵,表明波斯菊花帶可誘集涵養(yǎng)菜地瓢蟲類捕食性天敵[20]。筆者所在課題組前期研究發(fā)現(xiàn),稻田田埂“香根草+芝麻+波斯菊”組合下距田埂5~10 m的稻縱卷葉螟防治效率高達81%~96%,且可誘集涵養(yǎng)部分寄生性和捕食性天敵[21]。然而,將波斯菊單獨應(yīng)用于稻田生態(tài)田埂營建以研究其對水稻主要蟲害的防控效應(yīng)及對稻田主要捕食性天敵多樣性影響的研究較少?;诖?,本研究以蜜源植物波斯菊為主要功能植物構(gòu)建稻田生態(tài)田埂,通過大田試驗調(diào)查其對稻縱卷葉螟、大螟、稻飛虱等水稻害蟲發(fā)生及蜘蛛類捕食性天敵數(shù)量的影響,旨在探索其生態(tài)防控效應(yīng)及可能機制,為集約稻田農(nóng)藥減量施用提供一定科學(xué)支撐。
1材料與方法
1.1試驗材料及試驗點概況
試驗于江蘇省農(nóng)業(yè)科學(xué)院溧水植物科學(xué)基地(119°11′E,31°36′N)開展。該試驗基地位于江蘇省南京市溧水區(qū)白馬鎮(zhèn),年均氣溫約15.5 ℃,年均日照時數(shù)約2 146 h,年均降雨量約1 037 mm,年無霜期為237 d。試驗田塊土壤為黃棕壤,耕層(0~15 cm)土壤基本理化性狀:pH值為6.21,有機質(zhì)含量16.62 g/kg,全氮含量0.87 g/kg,全磷含量 0.24 g/kg,速效氮含量35.16 mg/kg,速效磷含量11.84 mg/kg。試驗時間為2019年6—11月水稻生長季。水稻品種為南粳46,于2019年6月20日進行移栽,栽插株行距分別為30、13 cm,每穴移栽2~3株,并于11月15日收獲。波斯菊(高稈)種子購自京東商城楚漢園藝專營店,播種量120 kg/hm2,于水稻育秧后2 d(即2019年5月22日)撒播于 45~55 cm寬“L”形水稻田埂(田埂長度55 m+55 m)后覆蓋表土,并適量澆水保墑。同時,播種前整理田埂時施用有機肥13.1 t/hm2作為基肥,蜜源植物生長期間不施肥,初花期6月28日,盛花期7月8日至9月15日。試驗所用豬糞有機肥,氮(N)、磷(P2O5)、鉀(K2O)含量(干基)分別為1.34%、1.21%、1.96%,含水率為23.8%。
1.2調(diào)查內(nèi)容與方法
為了明確蜜源植物波斯菊花帶對水稻害蟲的防控效應(yīng),在與生態(tài)田埂不同距離(1、5、10 m)稻田(標(biāo)記為ER)設(shè)置3個調(diào)查點,將田埂不種植波斯菊的稻田作為對照稻田(圖1,標(biāo)記為CK),2塊稻田相隔距離gt;50 m。分別于8月5日、8月20日、8月29日、9月3日、9月17日田間調(diào)查稻縱卷葉螟、大螟、稻飛虱、稻葉蟬等害蟲發(fā)生及蜘蛛(主要為肖蛸科、微蛛科、球腹蛛科、狼蛛科蜘蛛)等捕食性天敵活蟲數(shù)量。
采用掃網(wǎng)法(掃網(wǎng)直徑28 cm,網(wǎng)長71 cm,棒柄長74 cm)對稻田生物多樣性進行定點調(diào)查。參照文獻[22]中介紹的方法,用掃網(wǎng)對水稻冠層進行掃捕采樣,在上述每個調(diào)查點采集3個試驗樣本,然后將收集到的樣品置入事先裝有75%乙醇的樣品收集瓶中,作好標(biāo)記,盡快帶回實驗室進行分類鑒定。同時,結(jié)合拍打振落法,補充開展田間天敵、害蟲定點調(diào)查,在距離生態(tài)田埂1、5、10 m 處的稻田隨機選擇5個調(diào)查點, 每個調(diào)查點采用白色長方形塑料盆(長25 cm,寬20 cm,高7 cm)拍查2穴水稻,快速計數(shù)相應(yīng)的害蟲和天敵數(shù)量[21]。同時,分別在距生態(tài)田埂1、5、10 m 處的稻田選取10穴水稻調(diào)查稻縱卷葉螟和大螟為害情況,統(tǒng)計調(diào)查水稻的白穗數(shù)、卷葉數(shù)、分蘗數(shù)、葉片數(shù),計算稻縱卷葉螟卷葉率和大螟為害的白穗率。
1.3數(shù)據(jù)分析
稻縱卷葉螟為害的卷葉率、大螟為害的白穗率計算公式如下:
卷葉率=調(diào)查卷葉數(shù)/調(diào)查總?cè)~數(shù)×100%;
白穗率=調(diào)查白穗數(shù)/調(diào)查總穗數(shù)×100%。
益害比是衡量天敵物種自然控害效能的關(guān)鍵評價指標(biāo)之一,是天敵個體數(shù)量與害蟲個體數(shù)量的比值[23]。
利用 SPSS 13.0軟件進行數(shù)據(jù)分析,采用WPS Office 2024和Excel 2016軟件進行作圖。
2結(jié)果與分析
2.1蜜源植物波斯菊花帶對稻縱卷葉螟發(fā)生的影響
稻縱卷葉螟廣泛分布于我國各水稻產(chǎn)區(qū),對水稻生產(chǎn)造成嚴重威脅。由圖2可知,與對照相比,生態(tài)田埂構(gòu)建(蜜源植物波斯菊花帶)顯著降低稻縱卷葉螟卷葉率和活蟲數(shù),分別由3.02%~3.32%降低至0.29%~0.52%,26.00~34.00頭/10穴降低至2.33~5.00頭/10穴。
2.2蜜源植物波斯菊花帶對水稻螟蟲發(fā)生的影響
大螟、二化螟和三化螟是水稻上的重要害蟲,其中江蘇稻區(qū)以大螟、二化螟為主。由圖3可知,與對照相比,生態(tài)田埂構(gòu)建顯著降低大螟白穗率和活蟲數(shù),分別由2.48%~3.16%降低至0~0.19%,11.00~18.33頭/10穴降低至0~0.33頭/10穴。
2.3蜜源植物波斯菊花帶對稻飛虱和稻葉蟬活蟲數(shù)的影響
水稻上刺吸類害蟲主要有稻飛虱和稻葉蟬,其中稻飛虱主要有灰飛虱、褐飛虱和白背飛虱3種。由圖4可知,與對照相比,生態(tài)田埂構(gòu)建顯著降低稻飛虱活蟲數(shù),由3.00~4.33頭/2穴降低至0~1.33頭/2穴。然而,生態(tài)田埂構(gòu)建卻增加了孕穗期和齊穗期的稻葉蟬數(shù)量,增幅達12.50%~23.08%??赡茉蚴堑救~蟬在水稻中后期作為稻飛虱的替代食物,為蜘蛛種群保持奠定物質(zhì)基礎(chǔ)。
2.4蜜源植物波斯菊花帶對稻田蜘蛛數(shù)量的影響
稻田蜘蛛是水稻害蟲的重要捕食性天敵,對控制水稻害蟲為害起到重要作用。由圖5可知,與對照相比,生態(tài)田埂構(gòu)建可提高稻田蜘蛛類捕食性天敵活蟲數(shù),由4.00~8.67頭/2穴增加到5.67~11.00頭/2穴,且在水稻中后期保持穩(wěn)定的種群數(shù)量。
2.5益害比
益害比可作為衡量天敵物種自然控害效能的關(guān)鍵評價指標(biāo)[23]。由圖6可知,與對照相比,生態(tài)田埂構(gòu)建顯著提高稻田天敵、害蟲益害比,益害比達對照的1.29~11.57倍,且在水稻中前期(8月5日、8月20日、8月29日)保持更高益害比水平,顯著高于水稻孕穗期(9月3日)和齊穗期(9月17日)。究其原因,可能與水稻害蟲發(fā)生動態(tài)有關(guān),尤其是水稻孕穗期和齊穗期稻葉蟬等害蟲大量發(fā)生。
3討論
合理的功能植物選用與布局可為稻田天敵提供適宜的棲息地和食物來源[24-26],是稻田生態(tài)田埂成功構(gòu)建的關(guān)鍵所在,主要包括功能植物選用、配置時期(與水稻害蟲發(fā)生高峰相吻合)、配置模式(行間距離、每行寬度、布局面積等)、日常管護及效應(yīng)評估(經(jīng)濟效益、生態(tài)防控效應(yīng)等)等技術(shù)環(huán)節(jié)。研究表明,顯花植物可為稻田天敵提供寄主或非寄主食物來源[27-28]。Zhu等研究發(fā)現(xiàn),芝麻花能夠提高稻虱纓小蜂、盤絨繭蜂及黑肩綠盲蝽等天敵的壽命、雌蟲產(chǎn)卵量和寄生或捕食能力[5-6]。張莉麗等研究報道,在以波斯菊、芝麻為功能植物而構(gòu)建水稻生態(tài)田埂條件下,稻田中天敵物種多樣性指數(shù)顯著提高了39.42%~161.64%[22]。本研究中,以波斯菊為主要功能植物的生態(tài)田埂構(gòu)建也提高了稻田捕食性天敵蜘蛛活蟲數(shù),且在水稻中后期保持穩(wěn)定的種群數(shù)量。以上研究均表明芝麻、波斯菊等功能植物在稻田害蟲生態(tài)防控中具有較大的應(yīng)用潛力。
同時,波斯菊自播繁衍能力較強,可快速形成穩(wěn)定群落,可有效降低后續(xù)人工維護成本[16]。雖然波斯菊已被列入中國入侵植物名錄[29],且楊博通過分類地位、繁殖方式等參數(shù)對波斯菊等外來植物進行了入侵風(fēng)險評估,認為波斯菊為高風(fēng)險入侵植物[30],但陳瓊等研究認為,波斯菊自然結(jié)實率較低,套袋結(jié)實現(xiàn)象也未發(fā)現(xiàn),不依賴傳粉媒介的繁殖保障能力較低,因此波斯菊未被列入高入侵風(fēng)險外來植物[31]。同時,馬金雙等也認為波斯菊危害性不明顯且難以形成新的發(fā)展趨勢,屬于一般入侵種[32]。因此,作者認為波斯菊是適宜于稻田生態(tài)田埂構(gòu)建的優(yōu)異功能植物。然而,波斯菊與適宜的鄉(xiāng)土植物組合對水稻主要蟲害的防控效應(yīng)和稻田捕食性與寄生性天敵多樣性的影響尚需進一步研究。
已有研究表明,利用誘集植物香根草防治水稻二化螟最佳田間布局模式為以叢間距3~5 m、行間距50~60 m為標(biāo)準在稻田四周田埂或路邊種植香根草[33]。田俊策等研究表明,芝麻生態(tài)田埂不僅顯著提高稻螟赤眼蜂約30%的寄生能力,而且能顯著提高其擴散能力,更多寄生蜂可擴散至距田埂20~25 m的距離[34]。這些研究表明,在南方平原區(qū)高標(biāo)準農(nóng)田條田(50 m寬)兩側(cè)或四周田埂布局香根草、芝麻等功能植物可基本滿足水稻害蟲生態(tài)防控田間布局要求。
蜘蛛是稻田捕食性天敵優(yōu)勢種,具有種類多、數(shù)量大、捕食力強、食量大等特點,可捕食稻飛虱、稻縱卷葉螟、二化螟等主要水稻害蟲,尤其對稻飛虱的控制能力顯著,對于控制害蟲種群和維持生態(tài)系統(tǒng)平衡具有重要作用[35-37]。相關(guān)研究發(fā)現(xiàn),當(dāng)?shù)咎镏胧却笥? ∶10時,蜘蛛可有效控制稻飛虱的發(fā)生量[38]。本研究中,生態(tài)田埂布局稻田蛛虱比達4.25~12.5,高達常規(guī)稻田的4.26~5.17倍,表現(xiàn)出良好的害蟲生態(tài)防控效應(yīng)。究其原因,稻田生態(tài)田埂類似于半自然生境,可為天敵提供棲息地和食物來源。覃如霞研究認為,稻田半自然生境比例越高,食蟲溝瘤蛛等結(jié)網(wǎng)型蜘蛛多樣性越高,自然控害能力越強[39]。波斯菊生態(tài)田埂一方面為稻田蜘蛛提供棲息地,另一方面誘集的害蟲也有利于天敵的繁衍,起到天敵庫的作用[40-41]。同時,植物花粉也能為蜘蛛類天敵補充食物來源[42],且花粉喂食進一步提高了捕食性天敵的生殖力[43]。然而,田埂蜜源植物-害蟲-天敵-水稻間的營養(yǎng)級互作關(guān)系仍需進一步研究。
4結(jié)論
通過蜜源植物波斯菊花帶合理布局進行生態(tài)田埂構(gòu)建可顯著提高稻田重要捕食性天敵蜘蛛數(shù)量,并保持穩(wěn)定的種群,從而有效控制稻縱卷葉螟、稻飛虱、大螟等水稻主要害蟲的發(fā)生和為害。
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