黏虫虫口密度与春玉米产量损失关系及经济阈值研究

于洪春，陈佳欢，孙苓芙，宋显东，王春荣，庄宝龙，李润钊

（1.东北农业大学农学院，哈尔滨150030；2.黑龙江省植检植保站，哈尔滨150090）

黏虫[Mythimna separata(Walker)]，又称东方黏虫，属鳞翅目、夜蛾科，其寄主范围广，喜食和为害水稻、小麦、玉米、谷子、高粱等禾本科粮食作物[1-2]，具有发生范围广、暴食性突出、产量损失重[3-4]和远距离迁飞能力强[5-6]等为害特点，年度间发生差异大[7]，是我国最重要粮食作物害虫之一。黏虫暴发时造成玉米大幅度减产，严重威胁我国粮食生产安全[8]。

害虫经济阈值概念最早由Stern等提出[9]，当前害虫经济阈值（Economic threshold，ET）与经济允许损害水平（Economic injury level，EIL）研究已成为害虫综合治理基础和开展药剂防治主要依据[10-11]，对害虫预测预报、科学合理使用农药、保护天敌及环境安全具有重要意义[12]，在农业害虫管理系统中发挥重要作用。对黏虫经济阈值的研究目前仍停留在20世纪80～90年代，程家安等采用笼罩法和剪叶法研究黏虫虫口密度与大麦损失关系[13]，苏祥瑶和林昌善通过模拟黏虫为害水平，采取建立生态学模型方法推算得到冬小麦田黏虫经济阈值[14]，舒占涛和杨吉善通过黏虫自然危害和人工剪叶模拟危害方法研究二代黏虫危害与春小麦产量损失关系及防治指标[15]。但有关玉米田黏虫虫口密度与产量损失关系及经济阈值研究目前仍未见报道。当前，玉米已成为我国最重要粮食和饲料作物，且黏虫年度间发生数量差异大，迫切需要科学合理的玉米田黏虫防治指标，指导玉米田黏虫精准防控和合理用药。

本研究根据黏虫田间发生动态，在黑龙江省春玉米田实地接虫试验，调查和研究二代、三代黏虫不同虫口密度与玉米产量损失关系，确定玉米田二代、三代黏虫防治经济阈值，以期为玉米生产上对黏虫科学、经济、有效防控提供理论依据，为玉米田黏虫精准用药和农药减量使用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试黏虫采自于哈尔滨市香坊区东北农业大学向阳试验示范基地农场玉米田，6月初采用黑光灯诱集成虫，将诱集成虫带回实验室放入养虫笼中，饲喂5%蜂蜜水，收集卵块。待卵块孵化后，在养虫盒中用新鲜玉米苗饲喂至所需虫龄，用于田间接虫试验。

1.2 方法

1.2.1 试验地点

试验点位于哈尔滨市东北农业大学向阳试验示范基地，玉米田块面积约2 hm2，田间垄距67 cm，玉米株距33 cm，田间有效植株为45 000株·hm-2。种植玉米品种为九粟702，正常田间水肥和除草管理。

1.2.2 二代黏虫虫口密度与玉米产量损失关系

2019年6月21日（此时田间黏虫幼虫大多处于2～3龄期）选长势一致玉米植株，于玉米心叶处接2～3龄黏虫幼虫，接虫密度设为1、3、5、7、9、11头·株-1，设不接虫植株为对照，每处理15株，重复3次。7月初调查被害叶片数，观测并记录玉米叶片被害程度。玉米叶片被害程度按以下分级：

0级：叶片未被害；

1级：叶片被害面积小于或等于1/4；

2级：叶片被害面积大于1/4小于或等于1/2；

3级：叶片被害面积大于1/2小于或等于3/4；

4级：叶片被害面积大于3/4。

1.2.3 三代黏虫虫口密度与玉米产量损失关系

2019年8月5日（此时田间黏虫幼虫大多处于3～4龄幼虫期）选长势一致玉米植株，于玉米棒三叶处接3～4龄幼虫，接虫密度为5、10、15、20、25、30头·株-1，设不接虫植株为对照，每处理10株，重复3次，接虫后每株玉米用防虫网罩住，8月15日去掉网罩并调查玉米被害程度，调查方法同1.2.2。

1.2.4 测产与经济阈值分析

2019年10月14日单独收获各处理玉米，晾晒40日后待玉米籽粒干燥后测量各处理玉米棒长（穗长）及棒中部横截面周长，计算玉米棒中部直径（穗粗），分别单独脱粒，称量各处理玉米百粒重及总重。根据测产结果确定黏虫虫口密度（X）与玉米产量损失量（Y）直线回归方程Y=aX+b。根据下列公式计算单位面积玉米实际损失量及黏虫经济阈值。使用DPS 7.05软件对各处理数据采用邓肯式新复极差法检验差异显著性，分析各组数据差异显著性。

式中，n为调查总株数，m为被害株数，d为未被害株单株平均产量，e为被害株单株平均产量，M为单位面积总株数，C为防治费用，P为玉米价格，N为玉米单位面积产量，EC为防治效果，F为效益校正系数，一般认为收益是支出2倍为宜[16-17]。

2 结果与分析

2.1 春玉米田二代黏虫经济阈值确定

于2019年6月21日将2～3龄黏虫幼虫按不同密度接种于春玉米田，其为害结果见表1。接虫时各处理玉米株高差异均不显著，长势一致，接虫后调查所有接虫植株均有被害特征。各处理中被害叶片1级占比最大，随接虫量增加，叶片被害程度加重，达到2级和3级被害叶片数量增多，当接虫量每株9～11头时，2级被害叶片比率超过25%，虫量为每株7～11头时，有极少量玉米叶片几乎被吃光，达到4级被害程度。接虫量每株1～11头时玉米棒直径（穗粗）无显著差异，各处理玉米棒长（穗长）与对照穗长无明显差异，但处理间存在一定差异。

表1 二代黏虫不同虫口密度取食春玉米危害参数Table 1 Damage parameters of different population density of Mythimna seperata second generation on spring maize

秋季收获玉米棒晾晒脱水后测产，结果见表2。未被害健康株单株平均产量为240.09 g，接虫量11、9、7头·株-1处理单株平均产量分别为216.75、219.43和220.07 g，与未被害株产量存在显著差异；接虫量5、3、1头·株-1处理单株平均产量与未被害株产量无显著差异。未被害株百粒重平均为42.39 g，接虫量11、9、7头·株-1处理百粒重分别为40.13、40.29和40.44 g，与未被害株百粒重存在极显著差异；接虫量5、3、1头·株-1处理百粒重与未被害株百粒重无显著差异。玉米损失率和损失量均随黏虫虫口密度增加而呈上升趋势，其中接虫量每株7～11头时产量损失明显，在11头·株-1时产量损失率接近10%，玉米实际产量损失超过1 000 kg·hm-2。根据表2数据建立玉米产量损失率与黏虫虫量回归方程为y=1.0755x-1.5411（R=0.9204）、玉米产量损失量与黏虫虫量回归方程为y=116.2x-166.82（R=0.9204）。

根据社会实际调查，黑龙江省春玉米田黏虫防治费用一般为150元·hm-2，2019年玉米平均价格为1.6元·kg-2，防治效果为90%。由于各地栽培方式以及土壤肥力不同，玉米单位面积产量不同，参考黑龙江省各地春玉米实际平均产量，将产量水平定为5 250～10 500 kg·hm-2，据此测算出黑龙江省春玉米田二代黏虫危害经济损害允许水平和经济阈值，结果见表3。在所设定产量水平范围内，二代黏虫经济允许损害水平为1.98%～3.97%，经济阈值为327～512头·百株-1，经济允许损害水平和经济阈值均随产量水平升高而降低。

表2 二代黏虫不同虫口密度对春玉米产量的影响Table 2 Effects of different population density of Mythimna separata second generation on spring maize

表3 春玉米二代黏虫经济允许损害水平和经济阈值Table 3 Economic injury level and economic threshold of Mythimna separata second generation on spring maize

2.2 春玉米田三代黏虫经济阈值确定

于2019年8月上旬将3～4龄黏虫幼虫接种于玉米田，受害结果见表4。接虫时玉米雄穗已抽出，各处理组玉米叶片数和长势与对照组相同。调查时发现接虫植株玉米雌穗花丝均被食害，叶片不同程度受害。玉米植株中部叶片受害较重，随接虫量升高，受害程度加重。接虫量30头·株-1处理受害叶片4级占比达9.6%，25头·株-1处理4级受害叶片占比为2.36%，两处理组受害叶片数多于未受害叶片数。接虫量20、15、10、5头·株-1处理受害叶片受害程度多为1级，3级受害叶片占比均未达10%。接虫量30和25头·株-1处理玉米平均穗长分别为18.90和18.87 cm，与对照组穗长20.86 cm差异显著，其他处理组玉米穗长与未接虫对照穗长差异不显著。接虫量30头·株-1处理玉米棒中部平均穗粗为4.73 cm，与各处理和对照玉米穗粗均存在极显著差异；接虫量25和20头·株-1处理玉米平均穗粗分别为4.97和5.02 cm，与对照穗粗5.28 cm差异极显著；接虫量15头·株-1处理玉米穗粗为5.08 cm，与对照穗粗差异显著；但接虫量10和5头·株-1处理玉米穗粗与对照穗粗差异不显著。

表4 三代黏虫不同虫口密度取食春玉米危害参数Table 4 Damage parameters of different population density of Mythimna seperata third generation on spring maize

秋季收获玉米棒经晾晒后测产，测产结果见表5。接虫量30、25、20、15、10头·株-1处理玉米单株平均产量分别为190.45、193.76、199.38、202.16和208.66 g，与未接虫对照单株平均产量230.18 g存在极显著差异；但接虫量5头·株-1处理单株产量与对照株单株产量无显著差异。接虫量30、25、20头·株-1处理平均百粒重分别为33.29、34.24和34.07 g，与对照株39.93 g平均百粒重差异极显著；接虫量15和10头·株-1处理平均百粒重分别为35.27和36.05 g，与对照株百粒重差异显著，但接虫量5头·株-1处理百粒重与对照株并无显著差异。玉米损失率和损失量均随黏虫虫口密度增加而增加，接虫量每株5～30头时玉米损失率和损失量分别为2.76%～17.26%和285.88～1 787.81 kg·hm-2，虫量超过10头·株-1处理玉米产量损失率大于10%，实际损失量可超过1 000 kg·hm-2。根据表5数据建立玉米产量损失率与黏虫虫口密度回归方程为y=0.5853x+1.3279(R=0.9687)，玉米产量损失量与黏虫虫口密度回归方程为y=60.625x+137.54(R=0.9687)。

表5 三代黏虫不同虫口密度对春玉米产量影响Table 5 Effects of different population density of Mythimna separata third generation on spring maize yield

由于黑龙江省三代黏虫幼虫发生时玉米株高超过2 m，故玉米田三代黏虫防治需高杆喷雾机或无人机等配套植保机械，防治成本增加，防治费用定为200元·hm-2，其他玉米价格、防治效果以及玉米产量水平同二代黏虫防治各项指标，测算得到黑龙江省春玉米田三代黏虫经济损害允许水平和经济阈值，结果见表6。在所设定玉米产量水平范围内，春玉米田三代黏虫经济允许损害水平为2.65%～5.29%，经济阈值为225～677头·百株-1，经济允许损害水平和经济阈值均随产量水平升高而降低。

表6 春玉米三代黏虫经济允许损害水平和经济阈值Table 6 Economic injury level and economic threshold of Mythimna separata third generation on spring maize

3 讨论与结论

害虫虫口密度与作物受害后产量损失关系研究是确定害虫经济阈值基础。开展害虫经济阈值研究是科学、精准防控害虫前提[18-19]，在经济阈值指导下防控害虫，可避免用药不及时和农药过量使用问题，减少不必要成本支出，有效提升害虫防治水平和经济效益[12,20]。

黏虫在黑龙江省一年发生2代[2]，为黑龙江省春玉米田危害最重害虫之一，是一种典型迁飞性和突发性害虫，年际间虫口密度波动较大。黏虫虫口密度、防治标准与虫灾严重程度关系密切。因此，明确玉米田黏虫虫口密度与玉米产量损失关系及玉米田黏虫经济阈值十分必要。目前，有关黏虫经济阈值研究多限于麦田[14-15]，春玉米田黏虫经济阈值系统研究报道较少。

本研究根据黏虫在黑龙江省春玉米田发生实际，研究二代和三代黏虫不同虫口密度下玉米产量损失，确定黏虫虫口密度与玉米产量损失直线回归方程，在此基础上确定春玉米田二代和三代黏虫经济阈值分别为327～512和225～677头·百株-1。该数值均明显大于已记载夏玉米田防治指标，即百株二代黏虫80头和三代黏虫150头[2]。这是因为经济阈值确定受多种因素影响，与防治成本、产品价格、生态效益、环境保护、防治时间、害虫自然存活率、防治措施效能等有关[19-21]，尤其当前人工和农药成本明显增加，环境和生态保护意识增强，必然导致经济阈值数值变大。同时，本研究在田间实地开展，接虫幼虫期2～4龄是田间药剂防治和幼虫调查最佳时期，在田间自然条件下，本试验观察到一定数量玉米田黏虫幼虫被天敌捕食和寄生而死亡，降低黏虫暴食期（5～6龄）实际虫口数量，加之二代黏虫被害后，玉米生长点几乎无死亡，新叶片不断抽出和生长，被害叶片多变成植株下部叶片，即使未受害底部叶片也干枯死亡，导致接虫密度下黏虫实际危害程度降低，与田间黏虫实际发生相符。害虫经济阈值是一个动态值，作物不同生育期害虫经济阈值也不同[22-23]。由于各地土壤肥力、温度和雨水等条件不同，作物栽培方式也存在差异，必然导致同一品种作物产量存在差异，因此经济阈值应为某一范围值，而非确定值。