小麦间作田微环境变化及其对麦长管蚜种群数量的影响

解海翠，赵春明，吉志新，温晓蕾，齐慧霞，陈巨莲

(1 河北科技师范学院生命科技学院，河北，秦皇岛，066600；2 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室)



小麦间作田微环境变化及其对麦长管蚜种群数量的影响

解海翠1，赵春明1，吉志新1，温晓蕾1，齐慧霞1，陈巨莲2*

(1 河北科技师范学院生命科技学院，河北，秦皇岛，066600；2 中国农业科学院植物保护研究所植物病虫害生物学国家重点实验室)

为探索小麦(Triticumaestivum)和绿豆(Vignaradiata)间作田微环境变化及其对麦长管蚜(Sitobionavenae)种群数量的影响，本试验设计田间小麦(wheat，W)与绿豆(mung bean，MB)不同行比间作：10∶10(10W∶10MB)，12∶6(12W∶6MB)，12∶4(12W∶4MB)，16∶4(16W∶4MB)，小麦单作为对照；利用小气候观测仪器测定麦田中温度、湿度和风速，并调查麦长管蚜种群数量。结果表明：与小麦单作相比，间作还在一定程度提高了麦田的风速和温度，降低了相对湿度，降低了蚜虫种群数量，并且12W∶4MB和16W∶4MB处理蚜量最低。调查期间麦田平均温度与最高温度显著正相关(相关系数0.951)，平均温度与相对湿度呈显著负相关(相关系数-0.932)，而风速与温、湿度间没有显著相关性。在麦蚜发生高峰期之前，平均温度与蚜量呈显著负相关(相关系数-0.907)。因此，麦豆间作改变了麦田微环境，使其通透性增强，蚜量降低。与其他处理相比，12W∶4MB和16W∶4MB处理的麦田蚜量更低，因此为较理想的麦豆间作模式。

小麦；间作田，微环境；蚜量

农田微环境变化不仅影响作物的生长，还能抑制或诱导作物病虫害的发生[1～4]。通过人工调整农作物田间布局，可创建利于作物和害虫天敌生长的微环境，并减少有害生物对非生物资源的利用率，避免形成有害生物爆发的环境条件[5,6]。间作田增加植物多样性的同时，作物布局发生改变，从而影响田间的微环境变化，如温度、水分、光强等。而这种变化则可能产生不适合害虫在生存与繁殖的生境[7,8]。Bertrand等[9]曾报道气候以及其他非生物的因素是决定昆虫存活率的关键因子，并且与空气温度、湿度和气压差的变异系数相关。麦长管蚜(Sitobionavenae)是我国小麦生产上的重要害虫，田间微环境变化如通风不良等往往会造成此类吸汁式口器害虫的种群数量骤增[10]。因此，为减少麦蚜的为害程度，应将小麦与蔬菜等较矮植物间作，改善麦田的微环境，增强其通透性。

在我国麦田间作一直为一种重要的栽培模式，冬小麦与与豆科作物间作的报道也相对较多。此种间作模式形成的复杂而稳定的麦田生态系统，有利于天敌的繁衍与生存、对麦田蚜虫等进行持续控制；同时也能够提高土地利用率，获得较高的经济与生态价值[11～18]。

本次试验试通过小麦与绿豆不同行比间作，通过监测间作田与单作田微环境变化和田间蚜量调查，评价小麦单作、间作对蚜量的影响及其与微环境的变化关系，以期筛选小麦与绿豆间作最佳间作比例，及其相应的栽培模式。

1 材料与方法

1.1 供试品种

小麦(TriticumaestivumL.)、绿豆 (VignaradiateL.)的品种分别为北京837(感蚜品种)、冀绿2号。

1.2 小区设计

试验共5个处理：以小麦单作(W-M)为对照，10行绿豆∶10行小麦(10W∶10MB)，12行小麦∶4行绿豆(12W∶4MB)，12行小麦∶6行绿豆(12W∶6MB)，16行小麦∶4行绿豆(16W∶4MB)进行间作。小麦单作田行距为30 cm，间作田中小麦与绿豆，以及绿豆与绿豆之间行距为40 cm。所有处理小区面积均为67 m2，试验采用完全随机区组设计，3次重复。试验期间田间管理与当地通用农业措施相一致，不施用任何农药或除草剂。

1.3 小气候测定

按照《农田气象观测规范》进行田间温度、湿度和风速的测定，采用往返观测法，利用DHM2型通风干湿表和QDF-3型热球式微风仪测定2/3株高处麦田温度、湿度和风速。每天测定时间为8∶00，12∶00，16∶00，20∶00。

1.4 田间调查

用“Z”字形取样法调查小麦植株上麦长管蚜(Sitobionavenae)无翅蚜数量，在每小区取10点，每点10株小麦，观察并记录无翅蚜数量。采样期间(5月6日～6月11日)，每4 d调查1次。

1.5 统计分析

试验采用单因子方差分析法(SAS 9.0软件)，平均数间用Duncan氏多重比较。将温度、湿度以及风速分别与蚜量进行相关性分析。

2 结果与分析

2.1 不同处理的温度变化

单作田和间作田中平均温度曲线变化趋势相似(图1A)，在5月30日之前间作田温度比单作田高，并且在调查期间16W∶4MB处理一直保持较高的温度。从调查期间温度平均值来看，12W∶4MB和16W∶4MB处理温度高于10W∶10MB和12W∶6MB处理。由图1B的平均温度日变化可以看出，随白天日照的增强，田间温度升高，并在下午14∶00时前后达到全天最高温度。间作田处理温度在4个正点处温度均高于小麦单作田，其中16W∶4MB处理温度在白天一直较高，其次依次为12W∶4MB，10W∶10MB和12W∶6MB处理。同时，12∶00时和16∶00时16W∶4MB处理的温度比其他处理温度高 (1.45～0.93) ℃。

图1A 不同处理小麦间作田日均相对温度 图1B 调查期间不同处理小麦间作田温度的日变化

2.2 不同处理的相对湿度变化

由于温度、降雨等的影响，田间平均相对湿度波动较大。调查期间不同处理间作田的平均湿度均比单作田低(图2A)。并且间作田中16W∶4MB和10W∶10MB处理相对湿度最低。相对湿度的日变化结果表明，与温度变化相反，湿度动态曲线变化呈“U”型(图2B)，白天的间作田湿度高于单作田，但晚间的间作田相对湿度略有升高。并在12∶00时和16∶00时相对湿度为一天中的最低值，12∶00时16W∶4MB和10W∶10MB处理最低，分别比单作田低15.94%，10.14%。由此可知，间作田不但能够调控田间温度，同时还能够在一定范围内降低其相对湿度。

图2A 不同处理小麦间作田日均相对湿度 图2B 调查期间不同处理小麦间作田相对湿度的日变化

2.3 不同处理的风速变化

与上述结果相似，不同处理的间作田风速动态变化曲线波动趋于一致。从调查期间平均风速来看，间作田比小麦单作田风速提高了4.17%～20.83 %(图3A)。并且12W∶6MB处理的风速最高。从每天4个时间点风速变化看，早晚风速较低，一般在下午16∶00时前后达到风速最高值，此时除间作田10W∶ 10MB处理外，其他间作田处理比单作田提高10.73%～36.91%(图3B)。并且在8∶00～16∶00时，小麦单作田风速均较间作田低。12W∶6MB处理的风速一直较高，其次为12W∶4MB和16W∶4MB处理的。因此，间作增加了麦田的通风效果。有利于CO2的输送，从而促进小麦光合作用。

图3A 不同处理小麦间作田日均风速 图3B 调查期间不同处理小麦间作田风速的日变化

2.4 小气候要素及其与蚜量间的相关关系

图4 不同处理小麦间作田麦长管蚜的种群数量

麦长管蚜(无翅蚜)的种群增长曲线为单峰型，数量高峰期在5月30日前后(图4)。对各处理的总蚜量调查结果显示：小麦单作田与10W∶10MB处理和12W∶6MB处理差异不显著，但显著高于12W∶ 4MB处理和16W∶4MB处理，但12W∶4MB处理和16W∶4MB处理之间差异不显著(P<0.017)。

调查期间，麦田平均温度与最高温度呈显著相关，相关系数为0.951(表1)，表明随最高温度升高，田间平均温度也随之升高；并且平均温度与相对湿度呈显著负相关，相关系数为-0.932。最高温度对相对湿度也存在一定相关性，相关系数为-0.876。而其他各因素间无相关性。百株蚜量与气象要素间相关关系不显著。

表1 调查期间百株蚜量与气象要素相关关系

注：*表示差异达0.05水平，**表示差异达0.01水平，下同。

麦蚜发生高峰期前，田间最高温度对平均温度的影响更为明显，为极显著正相关，相关系数为0.961(表2)；而百株蚜量与平均温度呈显著负相关，相关系数为-0.907。说明随高温升高不利于蚜虫的生长发育。最高温度与百株蚜量为负相关，相关系数为-0.875。

田间最高温度与平均温度仍然呈极显著正相关，相关系数为0.959(表3)。同时相对湿度和最低温度的相关系数也较高为-0.874。

表2 高峰期前百株蚜量与气象要素相关关系

表3 高峰期后百株蚜量与气象要素相关关系

3 结论与讨论

在实际生产中，依据不同昆虫对微环境的要求不同，创造不适合害虫生长发育，而利于天敌生存、繁殖的微环境尤为重要。而田间不同作物格局变化则直接影响田间微环境。因此，因地制宜地进行作物合理布局，调整昆虫生长的微环境，可利于对害虫进行综合防治。

本实验结果显示，麦豆间作不仅能够提高麦田微环境温度，降低其相对湿度，同时利于麦田通风透光。这是由于间作绿豆植株矮于小麦，使小麦通风透光效果好于小麦单作，但间作田风速的提高幅度较小，所以适当的提高通风透光效果对温度影响较小，最终导致间作田中小麦田温度稍高。这与小麦与林木间作结果相反[19,20]。说明与高大的林木相比，植株较矮豆类作物更利于增强麦田的通透性。但随间作比例的增加，小气候要素没有呈规律性变化。可能是由于间作比例设计较接近造成的。不同间作方式田间小气候温湿度和风速也有所不同：小麦与绿豆间作比为16行∶4行处理的变化与其他间作相比，温度和风速较高，相对湿度也较低。

调查期间，平均温度和最高温度在都呈显著正相关，表明田间最高温度对平均温度影响较大。相对湿度则随平均温度变化呈相反趋势变化。由蚜量高峰期前相关分析结果表明，温度与蚜量呈负相关关系，表明随温度升高不利于麦蚜生长繁殖，因为已有研究结果显示，麦长管蚜生长的最适温度为16.5～20.0 ℃[21]，而高峰期前温度已超过蚜虫生长的最适温度。高峰期后蚜量与温度相关关系不明显，这可能是由于6月11日的低温造成的。

小麦与绿豆间作比为12行∶4行处理和16行∶4行处理的麦田温度高于单作田，而蚜量显著低于单作田。由上述可知，这种低蚜量很可能是由上述两个处理的相对高温引起的。与单作田相比，导致间作田蚜量降低的另一重要因素是间作田的通透性提高[10]。相似研究结果显示，适当增加田间生物多样性可改变步甲产卵的微环境，从而影响步甲的种群数量。因此，间作田生物多样性增加，也是造成其低蚜量重要原因[22]。综上所述，与其他处理相比，小麦与绿豆间作比为12行∶4行处理和16行∶4行处理的麦田通透性较好，蚜量更低，为较理想的麦豆间作模式。间作系统中组成微环境的各气候要素之间的相互关系还受大气环境条件的影响，所以，此方面的问题还需从多方向、多角度进行探讨。继而可以充分利用非生物要素对害虫进行持续控制。

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The Microclimate Change in Wheat Intercropping Field and Its Effect on Population Quantity of English Grain Aphid

XIE Hai-cui1，ZHAO Chun-ming1，JI Zhi-xin1, WEN Xiao-lei, QI Hui-xiA1，CHEN Ju-lian2
(1 College of Life Science and Technology, Hebei Normal University of Science & Tchnology,Qinhuangdao Hebei，066600；2 The State Key Laboratory for Biology of Plant Diseases and Insect Pests, Institute of Plant Protection, Chinese Academy of Agricultural Sciences;China)

To evaluate the effect of wheat(TriticumaestivumL.)/mung bean(Vignaradiate) intercropping on micoclimate and population quantity of English grain aphid(Sitobionavenae). Wheat(W) and mung bean(MB) intercropped were designed by the following different row ratios:10∶10(10W∶10MB),12∶6(12W∶6MB),12∶4(12W∶4MB),16∶4(16W∶4MB), as well as wheat monoculture control. Temperature, humidity and wind speed also were monitored by the microclimate observation apparatus. Population quantity ofS.avenaealso had been sampling surveyed. The results showed that compared with wheat monoculture, intercropping improved the wind speed and temperature, reduced relative humidity in wheat field, and also reduced aphid quantity, the lowest values in 12W∶4MB and 16W∶4MB. During experiment period, the average temperature with the highest temperature was positive correlation(correlation index 0.951). The average temperature with relative humidity was negative correlation(correlation index -0.932). Wind speed with temperature or relative humidity had no correlation. Before peak time of aphid quantity, the average temperature with aphid quantity was negative correlation(correlation index -0.907). Therefore, wheat/mung bean intercropping changed the microclimate in field, enhanced permeability and reduced aphid quantity. Compared with other treatments, lower aphid quantity was found in 12W∶4MB and 16W∶4MB, that is better intercropping patter.

wheat;intercropping;microclimate;aphid quantity

河北省高等学校科学技术研究青年基金项目(项目编号：QN2015076)，河北科技师范学院博士研究启动基金项目。

2015-09-15

10.3969/J.ISSN.1672-7983.2015.03.012

S435.122

A

1672-7983(2015)03-0063-06

解海翠(1985-)，女，讲师，博士。主要研究方向：农业昆虫与害虫防治。

(责任编辑：朱宝昌)

*通讯作者，女，研究员。主要研究方向：农业昆虫与害虫防治。E-mail：jlchen@ippcaas.cn。