诱虫植物香根草控制水稻二化螟的最佳田间布局

郑许松, 鲁艳辉, 钟列权, 黄贤夫, 徐法三, 姚晓明, 徐红星, 吕仲贤*

(1. 浙江省植物有害生物防控省部共建国家重点实验室培育基地,浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所, 杭州 310021;2. 浙江省台州市植物保护站, 台州 318000; 3. 浙江省温岭市植物保护站,温岭 317500; 4. 浙江省衢州市植物保护站, 衢州 324000; 5. 浙江省植物保护检疫局, 杭州 310020)

诱虫植物香根草控制水稻二化螟的最佳田间布局

郑许松1, 鲁艳辉1, 钟列权2, 黄贤夫3, 徐法三4, 姚晓明5, 徐红星1, 吕仲贤1*

(1. 浙江省植物有害生物防控省部共建国家重点实验室培育基地,浙江省农业科学院植物保护与微生物研究所, 杭州 310021;2. 浙江省台州市植物保护站, 台州 318000; 3. 浙江省温岭市植物保护站,温岭 317500; 4. 浙江省衢州市植物保护站, 衢州 324000; 5. 浙江省植物保护检疫局, 杭州 310020)

为明确诱虫植物香根草控制水稻二化螟的最佳田间布局,进行了不同种植年限和丛间距的香根草条带对控制水稻二化螟作用距离和效果的研究。结果表明,在为害程度远低于防治指标的二化螟轻发生区,田埂上种植了一年和二年香根草的稻田螟虫枯心率均显著低于没有种植香根草的对照田,其中种植了二年香根草的稻田比种植了一年香根草的稻田对螟虫的控制效果更好,丛间距为5、3和1 m的二年生香根草条带对早稻的平均保苗效果分别为63.6%、47.5%和69.7%,有效作用距离达到20 m以上。在二化螟常年发生较重(85.45头/百丛)的地区,大田验证试验结果表明,香根草丛间距4 m、行间距50 m时,稻田二化螟越冬代幼虫的虫口减退率达到84.2%。通过研究明确了稻田四周田埂或路边种植香根草控制水稻二化螟的最佳田间布局为:丛间距3～5 m、行间距50～60 m。

香根草; 二化螟; 控制效果; 丛间距; 作用距离

二化螟Chilosuppressalis(Walker)是为害水稻的重要常发性害虫之一。近年来,由于种植结构调整、品种更替、气候变化等原因,二化螟种群数量呈大幅度上升趋势[1-2]。使用化学杀虫剂依然是目前二化螟防治的主要手段,但杀虫剂长期过多使用常造成生态失衡、抗药性、农药残留和环境污染等诸多问题,使防治工作陷于困境[3-4]。诱虫植物作为一种生态调控技术被应用于作物害虫防治,近年来颇受关注[5-6]。陈先茂等[7]提出水稻螟虫在香根草Vetiveriazizanioides(L.)Nash上的产卵趋性高于水稻。郑许松等[8]发现二化螟在香根草和水稻间偏好在香根草上产卵,但其幼虫在香根草上不能完成生活史,且香根草在田间作为诱虫植物对二化螟种群有较好防治潜力。但香根草在田间如何布局才能达到最好的防治效果？种植的丛间距、行间距多少等等,需要进行田间试验明确。我们在浙江省衢州和台州两地进行了香根草防治二化螟的技术规范研究,以期为二化螟的生态控制提供具体的技术参数。

1 材料与方法

1.1 试验材料

香根草种苗购于杭州固绿交通工程有限公司,以分蘖苗无性繁殖,种植时将分蘖苗修剪至根长10 cm,茎长20 cm,分苗时以5株为1丛,种在100 cm宽的田埂上。试验在两个地方进行:1)浙江省衢州市衢江区高桥镇高家村,进行不同种植年限的香根草对水稻螟虫的控制效果和香根草条带控制水稻螟虫的作用距离试验。水稻品种为‘春优84’,种早稻和晚稻2季;2)浙江省温岭市大溪镇桥里村,进行早稻二化螟生态控制的香根草田间布局试验,水稻品种为‘中早39’。

1.2 试验方法

1.2.1 不同种植年限的香根草对二化螟的控制效果

试验在30 hm2的水稻试验基地进行。供试香根草分别于2013年4月和2014年种植,设1、3和5 m 3个丛间距,香根草条带长度均为100 m,以不种香根草的稻田作为对照。各重复3次。于2015年早稻灌浆期和晚稻黄熟期,调查稻田中水稻螟虫枯心率,距香根草条带(田埂)平行距离5、10、15和20 m的距离上调查水稻螟虫造成的枯心率,每一距离调查2点,共调查8点,采用平行跳跃法,每点调查150丛。对照区的调查点离田埂距离和香根草种植区一致。设定枯心率达3%时为化学防治经济阈值,因二化螟田间发生量低,试验期间香根草处理和对照田均未使用专门防治二化螟的杀虫剂。

1.2.2 香根草条带控制二化螟的作用距离

香根草于2013年种植,丛间距分别为1、3和5 m,香根草条带长度均为100 m,以不种香根草稻田为对照,各重复3次。2年后(2015年)于早稻分蘖期和晚稻分蘖期进行香根草作用距离的调查。在距香根草条带(田埂)平行距离5、10、15和20 m处调查二化螟造成的枯鞘率,每一距离调查3点,采用平行跳跃法,每点调查100丛。设定枯鞘率达5%时为化学防治经济阈值,因二化螟田间发生量低,试验期间香根草处理和对照田均未使用专门防治二化螟的杀虫剂。

1.2.3 香根草用于二化螟生态控制的田间布局验证

在二化螟常年发生较重的浙江省温岭市大溪镇建立试验基地,进行基于香根草的二化螟生态控制试验,以确定香根草在大田应用中的布局。2013年,在基地宽80～100 cm的田埂上种植香根草,丛间距离为4 m,田埂间的平行距离为50 m。除了种植香根草,整个试验基地还辅以田埂上留草、种植显花植物(芝麻、硫华菊和波斯菊等)的生态控制技术,试验设两个重复试验小区。对照田距离生态试验区1 000 m,日常管理同当地农民习惯。于2016年3月15日调查稻田中距香根草条带不同距离的越冬代二化螟的种群数量。剥查稻桩中的越冬二化螟幼虫虫量,调查距离分别距香根草条带(田埂)5、10、15、20、25 m,采用平行跳跃法,每距离上调查3点,每点100丛。

1.3 数据统计分析

试验数据采用 Excel 2010和SPSS 18.0进行统计和分析。应用One-Way ANOVA-Tukey法(P≤0.05)检验不同处理间的差异显著性,水稻枯鞘率和枯心率等百分率数据在方差分析前,先进行反正弦转换。

2 结果与分析

2.1 不同种植年限的香根草对二化螟的控制效果

结果见表1、图1。田埂上种植二年生香根草条带,其不同丛间距处理的水稻枯心率均显著低于对照田, 丛间距为1、3和5 m的香根草对早稻的保苗效果分别达到69.7%、47.5%和63.6%。一年生香根草对二化螟的控制作用和保苗效果要比二年生香根草要差,晚稻种植间距为1 m和3 m的香根草条带显著降低了水稻二化螟枯心率,种植间距为5 m时枯心率和对照则相近;早稻田不同处理间二化螟枯心率没有显著性差异。

表1不同种植年限香根草对水稻枯心率的影响1)

Table1Effectsofvetivergrasswithdifferentcultivationagesonricedeadheartratecausedbystemborers

水稻生育期Ricegrowthstage香根草年龄Ageofvetivergrass枯心率/% Deadheartrate5m3m1m对照CK方差参数Varianceparameter早稻灌浆期Grainfillingstageofearlyrice一年生(0．73±0．03)a(0．51±0．06)ab(0．52±0．06)ab(0．73±0．03)aF=6．726，P=0．001二年生(0．36±0．08)c(0．52±0．04)b(0．30±0．03)c(0．99±0．08)aF=34．587，P<0．001晚稻黄熟期Yellowripenessstageoflaterice一年生(0．55±0．11)a(0．33±0．03)b(0．34±0．02)b(0．54±0．04)aF=11．704，P<0．001二年生(0．34±0．02)b(0．24±0．06)b(0．27±0．09)b(0．54±0．04)aF=4．424，P=0．011

1) 表中数据为平均值±标准误,同行数据后不同小写字母表示经单因素方差分析(One-way ANOVA)差异显著(P<0.05)。表中5、3、1 m表示香根草丛间距。下同。

Data in the table are means±SE; different lowercase letters in the same row indicate significant difference between treatments (One-way ANOVA,P<0.05). 5 m, 3 m, 1 m in the table indicate vetiver grass cluster spacing. The same below.

图1 不同种植年限香根草防治水稻二化螟的保苗效果Fig.1 Seedling protection effect of vetiver grass with different cultivation ages on stripped stem borer in rice fields

2.2 香根草条带控制二化螟的作用距离

在二化螟发生相对较重的早稻分蘖期,田埂上种植香根草对稻田中二化螟起到了较好的控制效果,距离香根草条带5 m和10 m的稻桩上,不同丛间距香根草对二化螟的控制效果优劣排序依次为1 m>3 m>5 m,在距离香根草条带15 m和20 m的稻桩上,不同丛间距的香根草对二化螟的控制效果则较为接近(表2)。

表2香根草种植间距及香根草与水稻的距离对水稻枯鞘率的影响

Table2Effectsofvetivergrassclusterintervalsanditsdistancetoriceplantsonricedeadsheathratecausedbystemborers

水稻生育期Ricegrowthstage水稻距香根草条带的距离/mDistanceofsamplingsiteandvetivergrassstripe香根草不同种植间距下水稻枯鞘率/%Ricedeadsheathrateundervariousvetivergrassclusterintervals5m3m1mCK方差参数Varianceparameter早稻分蘖期Tilleringstageofearlyrice5(2．08±0．06)b(1．48±0．09)c(0．68±0．12)d(2．85±0．11)aF=82．014，P<0．00110(1．93±0．10)b(1．62±0．05)b(0．91±0．07)c(3．61±0．17)aF=114．73，P<0．00115(1．35±0．03)b(1．54±0．12)b(1．40±0．17)b(2．90±0．21)aF=26．141，P<0．00120(1．88±0．08)b(2．24±0．13)b(1．95±0．16)b(3．81±0．11)aF=53．169，P<0．001晚稻分蘖期Tilleringstageoflaterice5(0．16±0．02)b(0．06±0．01)c(0．06±0．01)c(0．60±0．02)aF=266．005，P<0．00110(0．49±0．06)b(0．10±0．02)c(0．06±0．01)c(0．90±0．08)aF=57．885，P<0．00115(0．62±0．07)a(0．42±0．09)a(0．66±0．11)a(0．66±0．11)aF=1．453，P=0．29820(0．93±0．14)a(0．38±0．06)b(0．30±0．03)b(1．08±0．11)aF=16．588，P=0．001

早稻分蘖期,田埂上种植香根草对水稻也有较好的保苗效果,丛间距1 m时,在距离香根草条带5 m和10 m处的保苗效果可以达到70%以上,在15 m和20 m处的保苗效果约为50%;而丛间距为5 m的香根草的保苗效果也较理想,距离香根草条带不同点的保苗效果达27.0%～53.4%(图2)。晚稻分蘖期,距离香根草条带5 m和10 m处均有较好的保苗效果,在15 m和20 m处的保苗效果则比早稻分蘖期相对差一些(图2)。综合来看,二年生的香根草条带的有效作用距离可达到20 m。

图2 香根草不同种植间距对水稻的保苗效果Fig.2 Seedling protection efficacy of vetiver grass cluster intervals on rice plants

2.3 水稻二化螟生态控制的香根草田间布局验证

以一定空间布局在田埂上种植香根草对越冬代二化螟种群密度的影响见表3、图3。两个试验小区中,距香根草条带不同距离处的越冬代二化螟百丛虫量均显著低于对照稻田,且不同距离的二化螟幼虫密度很接近,不同距离的虫口减退率为76.2%～92.5%,两个生态试验区在距香根草条带25 m距离上的虫口减退率也达到80%左右,总体平均虫口减退率达到84.2%。说明在辅以生物多样性保护的技术措施下,香根草行间距50 m、丛间距4 m的田间布局对二化螟的控制可以起到很好的效果。

表3距香根草条带不同距离的稻桩上越冬代二化螟种群密度

Table3Populationdensityoftheoverwinteringgenerationofstrippedstemboreronricestubbleswithdifferentdistancestovetivergrassstripe

稻桩与香根草距离/mDistancebetweensamplingsiteandvetivergrassstripe二化螟种群密度/头·(100丛)-1 PopulationdensityofChilosuppressalis生态试验区1Ecologicalexperimentalzone1生态试验区2Ecologicalexperimentalzone2对照CK方差参数Varianceparameter5(8．61±2．47)b(7．22±4．01)b(96．67±9．62)aF=68．661，P<0．00110(14．17±2．68)b(15．56±4．34)b(100．56±17．46)aF=22．194，P=0．00215(17．22±11．40)b(12．20±4．34)b(72．23±12．52)aF=10．882，P=0．01020(13．34±0．96)b(17．25±6．26)b(80．56±11．88)aF=15．930，P=0．00425(15．83±3．37)b(13．89±5．63)b(77．21±10．81)aF=24．307，P=0．001

图3 距香根草条带不同距离的稻桩上越冬代二化螟种群虫口减退率Fig.3 Rates of population decrease of the overwintering generation of stripped stem borer on rice stubbles with different distances to vetiver grass stripe

3 讨论

诱虫植物对靶标害虫引诱作用明显强于主栽作物,在田间种植小面积的诱虫植物,阻止害虫到达主栽作物,或使害虫集中到诱虫植物上而被方便地消灭,从而使主栽作物得以保护。利用诱虫植物防治害虫可以大大减少杀虫剂的用量,在有些情况下甚至可以不施杀虫剂,既降低人力物力成本、减少环境污染,又可保护作物生态系统的生物多样性[9-10]。鉴于诱虫植物环保和可持续的优点,在现代害虫综合治理中呈现越来越重要的作用[11-12]。

诱集植物的空间布局取决于害虫的类型。对于迁入性的害虫,诱集植物种植宜采用四周环绕的方法。有研究表明,在胡椒园四周种植对胡椒带实蝇Zonosemataelecta(Say)引诱力强的胡椒品种作为诱集植物,胡椒园内的胡椒受害率仅为1.7%,而化学防治田受害率达15.4%[13]。在稻田生态系统中,牺牲水稻种植面积来种植香根草经济效益上并不划算,根据香根草的生物学特点,田埂上种植香根草是理性的选择。二化螟的飞行能力较强,常常在临近的稻田间迁移为害。所以在田块四周或平行的两边田埂上种植香根草是应用香根草防治二化螟的基本布局策略。

诱虫植物的田间种植比例也是影响诱虫植物诱集效果的重要因素。诱虫植物一般是按一定的比例、在一定的时期种植在作物系统中,如果比例太大,将会影响主栽作物的产量,种植者不易接受:反之,如果比例太小,对害虫的引诱力就会降低,控虫达不到理想效果。一般根据生产实践或田间试验结果确定适当的比例,大多数诱虫作物占主栽作物种植面积的1%～10%[14-16]。本试验表明,2年生丛间距为3 m和5 m的香根草条带对二化螟的防控效果和丛间距为1 m香根草条带没有显著性差异(表1、图1)。香根草生长迅速,在种植第1年生物量相对较小、第2年的分蘖量即可达到几十个乃至百多个分蘖,株高超过2 m,到第3年的生物量还能增长。因此,香根草的种植间距不宜过密、也不宜过稀,3～5 m比较适宜。从衢州的试验结果来看,在早稻分蘖期,2年生的香根草条带对距其20 m距离处水稻保苗效果可以达到50%(表2、图2),这说明田埂上种植香根草条带控制二化螟的有效距离可以达到20 m以上。但作用范围是因具体情况而异的,我们此前在浙江省余姚和金华等地的试验结果显示,田埂上种植香根草对稻田螟虫的有效控制距离为8～12 m,这是二化螟和稻蛀茎夜蛾Sesamiainferens(Walker)混合发生的稻田的调查结果。稻蛀茎夜蛾在田埂边为害重而稻田中间发生轻,香根草对稻蛀茎夜蛾一样具有较好的引诱效果(另文发表),当二化螟和稻蛀茎夜蛾混合发生时,近田埂10 m 左右的范围内对螟虫的防治效果往往显得更直观一些。上述为单纯种植香根草的防治效果,当我们采取措施提高稻田生态系统中的天敌的情况下,种植香根草对二化螟的控制作用会达到更远的距离、更好的防治效果。在台州温岭市大溪镇,我们种植了蜜源植物，田埂上留花留草以提高天敌数量和功能。结果表明,以丛间距4 m在稻田田埂上单行种植香根草条带,两条平行田埂上香根草行间距50 m的情况下,在种植香根草的第3年,整个田块越冬代二化螟幼虫平均虫口减退率84.2%,且不同距离上效果均匀(表3、图3)。这说明大田实际应用中,香根草条带间的平行距离可以在50 m或以上,对稻田螟虫的有效作用距离超过25 m。 香根草的控制作用随着种植年限的增加而显现的效果越好,因此,我们推荐香根草在田间的种植布局是:丛间距3～5 m,行间距50～60 m。

此外,诱虫植物的播期对害虫的控制效果有重要影响,播期适当,才能使之在主栽作物的关键时期或整个生长期保持比主栽作物对害虫有更强的引诱力[17-18]。其关键是寄主植物的物候期与害虫着卵量密切相关[19-20]。香根草为多年生宿根性植物,每年3月上旬开始抽芽生长,4月-7月进入快速生长期抽生大量分蘖,7月下旬-10月中旬生长平缓,但仍有不少新生分蘖。螟虫喜在新生分蘖上产卵钻蛀,香根草的营养生长期几乎覆盖整个水稻生育期,因此在整个水稻生长期香根草对二化螟都保持着强烈的引诱作用。为保证香根草多抽生新分蘖强化对二化螟的引诱效果,在7-8月份应对香根草刈割和追肥。

除了诱集害虫这一主要作用,诱虫植物还给天敌提供避难和繁殖场所,诱虫植物上诱集到的害虫为作物田繁殖大量的天敌,诱虫植物在调控害虫的同时还起到天敌库的作用[21-22]。在实际应用中,在种植布局香根草的同时,我们推荐稻田田埂留种杂草和种植蜜源植物,这样可以进一步保护和提高天敌数量,强化基于诱虫植物香根草技术体系的对二化螟的生态控制作用。试验中,我们观察到种植香根草的稻田二化螟寄生蜂尤其是卵寄生蜂的多样性和丰盛度显著高于对照田,有关研究结果将另文发表。

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(责任编辑： 田 喆)

Optimalplantingpatternoftrapplantvetivergrass,Vetiveriazizanioides,forcontrollingricestripedstemborer,Chilosuppressalis

Zheng Xusong1, Lu Yanhui1, Zhong Liequan2, Huang Xianfu3, Xu Fasan4, Yao Xiaoming5, Xu Hongxing1, Lü Zhongxian1

(1.StateKeyLaboratoryBreedingBaseforZhejiangSustainablePestandDiseaseControl,InstituteofPlantProtectionandMicrobiology,ZhejiangAcademyofAgriculturalSciences,Hangzhou310021,China; 2.TaizhouStationofPlantProtection,ZhejiangProvince,Taizhou318000,China; 3.WenlingStationofPlantProtection,ZhejiangProvince,Wenling317500,China; 4.QuzhouStationofPlantProtection,ZhejiangProvince,Quzhou324000,China; 5.ZhejiangProvincePlantProtectionandQuarantineBureau,Hangzhou310020,China)

In order to clarify the optimal planting pattern of the trap plant vetiver grass,Vetiveriazizanioidesfor controlling rice striped stemborer (SSB),Chilosuppressalisin rice fields, the control range and effect of vetiver grass stripe with different cultivation age and cluster spacing to SSB were investigated in this study. The results showed that, in the areas where the extent of the damage were far below the control index, rice dead heart rates in the paddy field with 1-year and 2-year vetiver grass trap stripe were significantly lower than that in the control field without vetiver grass trap stripe. The control efficiency of 2-year vetiver grass trap stripe on SSB was higher than that of 1-year vetiver grass trap stripe. The rice seedling protection rates of 2-year vetiver grass trap stripe of 5 m, 3 m, and 1 m cluster spacings to paddy field were 63.6%, 47.5% and 69.7%, respectively, and the control range was >20 m. While in the area with the density of 85.45 individuals per hundred hills where SSB occurred seriously, the field experiment results showed that the SSB population decline rate in the paddy field with cluster spacing of 4 m and line spacing of 50 m vetiver grass trap stripe was 84.2%. Our study clarified that the optimal planting pattern of the trap plant vetiver grass around the paddy ridge or roadside for controlling rice stem borer was cluster spacing of 3-5 m and line spacing of 50-60 m.

Vetiveriazizanioides;Chilosuppressalis; field efficacy evaluation; cluster spacing; control range

2017-02-08

2017-03-22

国家重点研发计划(2016YFD0200800)；浙江省重点研发计划(2015C02014)；公益性行业(农业)科研专项(201303017)

* 通信作者 E-mail: luzxmh@163.com

S 435.112.1

A

10.3969/j.issn.0529-1542.2017.06.016