黄玛草蛉对蚜虫的防治效果及对草莓光合特性与品质的影响

海 飞,蒋月丽,武予清*,李 彤*

(1. 河南农业职业学院,郑州 451450;2. 河南省农业科学院植物保护研究所,农业部华北南部有害生物治理重点实验室,河南省农作物病虫害防治重点实验室,郑州 450002)

草莓FragariaananassaDuchesne为蔷薇科草莓属多年生草本植物,外形鲜亮,果实酸甜可口、营养丰富,素有“水果皇后”的美誉(徐艺格等,2020)。近年来,随着观光采摘农业和设施农业的快速发展,我国草莓种植面积快速增加、供应周期也逐渐延长,这既有效填补了时令水果的空缺,也提高了种植户的收入(颜旭等,2020)。但是,由于大棚内高温高湿,常年连作,导致草莓病虫害呈逐年加重态势(邱晓红等,2018)。

桃蚜是草莓生产中的主要虫害之一,具有繁殖能力强、发生量大、为害期长等特点,主要聚集在草莓植株的叶背面、嫩叶和嫩枝等部位吸取植物养分,蚜虫取食植物后,会产生大量的蜜露,严重时能诱发煤污病,影响植物的光合作用。同时还伴随植物病毒传播,很容易造成病毒病的发生,严重影响草莓果实的品质和产量(吴声敢等,2017)。目前,生产中主要以化学农药防治草莓蚜虫,虽然获得了较好的防治效果,但是由于草莓的花果期较长,长期施用化学农药会造成蚜虫对化学药剂的抗药性增强,同时也会导致果实农药残留超标(杨庆喜等,2019)。吡虫啉是防治蚜虫的主要药剂,已应用于小麦蚜虫(王汉芳等,2012)、油菜蚜虫(韩松等,2016)、苜蓿蚜虫(罗兰等,2017)、玉米蚜虫(王昱等,2020)等众多作物蚜虫的防治,且表现出良好的防治效果和持效性。但是,也有研究指出,吡虫啉由于具有较高的水溶性,土壤中的农药分子很容易发生解析,从而进入土壤水和地下水,并在水生态系统中扩散(Andersonetal.,2015)。另外,吡虫啉赋存于环境介质中会被动植物摄入,会导致昆虫繁殖能力下降、食虫鸟类数量锐减(Hallmannetal.,2014),对食物链和生态环境也会产生不可逆转的破坏(Hanetal.,2018),也对人类健康产生潜在威胁(Bonmatinetal.,2015)。

黄玛草蛉MalladabasalisWalker为草蛉科Chrysopidae玛草蛉属Mallada,在农田生态系统较为常见,是一种生物防治技术中应用较为广泛的捕食性天敌。研究表明,黄玛草蛉对埃及吹绵蚧Iceyaaegyptiaca(叶静文等,2013)、玉米蚜和甘蓝蚜(周娟等,2020)、扶桑绵粉蚧Phenacoccussolenopsis(李子园等,2021)等害虫具有较好的防治效果。因此,黄玛草蛉是一种在草莓蚜虫生物防治中的潜在资源。随着绿色防控技术的发展,生物防治技术作为一种生产无公害果蔬的安全、环保和持续有效的绿色防控手段,在生产中日益受到重视,如何利用天敌资源以达到高效防控也已成为研究的热点。因此,本研究在设施栽培试验条件下,比较了黄玛草蛉和吡虫啉对草莓蚜虫的防治效果,及对草莓生长和果实品质的影响,以期为草莓虫害的生物防控提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验在郑州市中牟县官渡镇天王寺村草莓种植示范园大棚内进行。供试草莓品种为“章姬”,选取展开4～5片叶的健壮草莓植株,于2020年9月6日移栽定植,株行距为20 cm×30 cm,试验期间草莓处于生长期。

供试药剂:10%吡虫啉悬浮剂,购自江苏长青农化股份有限公司。10%吡虫啉悬浮剂兑水稀释2 000倍液,使用3WBD-18型背负式喷雾器(购自山东恒晟农业机械有限公司)将配制的药液均匀喷洒于草莓叶片的正反面。

供试捕食性天敌:黄玛草蛉3龄幼虫,均为同一批次,由首伯农(北京)生物技术有限公司提供。各处理均采用口字形布局,设置4个释放点,将装有黄玛草蛉的容器开口放置在释放点,让其自行爬出。

1.2 试验方法

试验在塑料大棚内进行,于2020年10月12日对草莓植株接入起始桃蚜成蚜100头/株,试验期间不进行农事活动。试验共设5个处理:T1(按照益害比1∶100投放黄玛草蛉,连续投放 2次,投放间隔为7 d)、T2(按照益害比1∶80投放黄玛草蛉,连续投放2次,投放间隔为7 d)、T3(按照益害比1∶60投放黄玛草蛉,连续投放2次,投放间隔为7 d)、T4(10%吡虫啉悬浮剂2 000倍液喷施,连续喷施2次,喷施间隔为7 d),T5(CK,不采用任何防治措施)。处理间隔离种植,隔离区间隔5 m。各处理3次重复,随机区组排列,共15个小区,各小区60 m2。各小区间隔2 m,彼此无相互干扰。

1.3 蚜虫种群调查

于第1次投放黄玛草蛉和喷施10%吡虫啉悬浮剂后1、7、14、21 d,各调查1次各处理蚜虫的虫口数量。每小区随机选取10株草莓,每株随机选取5片叶,调查并记录各处理的虫口数量,并根据下式计算出虫口减退率和防治效果。

虫口减退率(%)=[(防治前虫口数量-防治后虫口数量)/防治前虫口数量]×100

防治效果(%)=[(防治区虫口减退率-对照区虫口减退率)/(1-对照区虫口减退率)]×100

1.4 草莓光合作用指标测定

本研究选择多个指标来评估蚜虫取食对草莓光合作用的影响。净光合速率,指植物在单位时间内积累的有机物的量,反映了植物叶片光合作用的强度;气孔导度,表示气孔张开的程度,与叶片光合速率呈正有关,当气孔导度增大时,叶片光合速率相应增大;胞间CO2浓度,是CO2同化速率与气孔导度的比值,与叶片净光合速率呈正相关;蒸腾速率,是指植物在一定时间内单位叶面积蒸腾的水量,反映了植物调节水分平衡的能力以及适应逆境的能力,与叶片净光合速率呈正相关;叶绿素相对含量(SPAD),反映了叶片中叶绿素的相对含量,与植物光合作用呈正相关。

在第1次投放黄玛草蛉和喷施10%吡虫啉悬浮剂后1、7、14、21 d,各处理选取3株草莓植株,每株选取顶部第4～6片叶色正常、叶片伸展的健康功能叶片,测定叶片光合特性指标,各处理3次重复,记录数据并取平均值。使用FK-GH30型植物光合作用测定仪(购自山东方科仪器有限公司)测定叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率,SPAD含量采用M277597型叶绿素测定仪(购自北京海富达科技有限公司)进行测定。

1.5 草莓果实品质测定

果实品质指标测定:于草莓成熟期,各小区均随机选5株,测定果实可溶性糖、可滴定酸、维生素C、可溶性固形物含量,结果取平均值。草莓可溶性糖与酸的含量及其比例是影响草莓口感的重要因素;维生素C含量反映了草莓果实中营养物质的含量;可溶性固形物含量,反映了草莓果实的成熟程度。可溶性糖含量采用蒽酮比色法测定,利用蒽酮可以与游离糖起反应的原理,混合草莓果实可溶性糖提取液和蒽酮试剂,测定其在620 nm处吸光值,对照标准曲线,估算草莓果实中可溶性糖的含量。可滴定酸含量的测定参考相关国家标准(GB/T 12456-2008食品中总酸的测定),根据酸碱中和原理,采用NaOH滴定法测定。维生素C含量采用高效液相色谱法测定,可溶性固形物含量采用手持折射仪进行测定(钱玲等,2020)。

1.6 数据分析

试验数据使用SPSS 20.0软件进行统计分析,数据经Shapiro-Wilk检验,P值大于0.05,接受原假设,即数据符合正态分布。处理间的多重比较运用Duncan法,并利用GraphPad Prism 8.3.0对结果进行可视化。

2 结果与分析

2.1 不同处理对草莓蚜虫的防治效果

使用吡虫啉防治1 d后,蚜虫数量显著降低,虫口减退率为92.42%,防治效果高达95.89%。但是,吡虫啉的防治效果与防治时间呈负相关,随着防治时间的延长,吡虫啉处理的蚜虫虫口减退率和防治效果均呈下降趋势。另外,按照不同益害比投放黄玛草蛉,均对蚜虫具有明显的控制作用,并随着防治时间的延长,黄玛草蛉对蚜虫的控制作用呈上升趋势,其中益害比1∶60投放黄玛草蛉具有最佳的防治效果。防治21 d后,益害比1∶60投放黄玛草蛉的虫口减退率和防治效果已分别增至62.88%和89.27%。因此,在草莓蚜虫防治中,吡虫啉具有速效性,早期对蚜虫的控制作用显著,但随着时间推移其防治效果逐渐降低;而投放黄玛草蛉的防治效果虽然相对滞后,但其防治效果随投放数量的增加和时间推移将逐渐提升,并在后期与使用吡虫啉防治的效果相当(表1)。

表1 不同处理对草莓蚜虫的防治效果Table 1 Control effects of different treatments on strawberry aphids

2.2 不同处理对草莓光合特性的影响

未进行蚜虫防治的对照组,所有光合特性相关指标都随时间呈逐渐降低趋势,表明蚜虫发生可以影响草莓的正常光合作用;而使用吡虫啉和黄玛草蛉防治蚜虫后,均可以显著改善草莓叶片的光合特性指标,但具有各自的特点(图1)。吡虫啉防治蚜虫后,草莓的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率和叶绿素相对含量均随时间推延呈先增加后降低趋势,并且在早期具有显著的优势。而与吡虫啉不同,按照不同益害比投放黄玛草蛉防治蚜虫后,草莓光合特性指标均随时间呈增加趋势。其中,按照益害比1∶60投放黄玛草蛉,后期可以显著改善草莓光合特性指标。

图1 不同处理对草莓光合特性的影响Fig.1 Effects of different treatments on photosynthetic characteristics of strawberry

2.3 不同处理对草莓品质的影响

蚜虫对草莓的品质具有明显的不利影响,本研究中测定了多个草莓品质指标,如可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量,固酸比和可滴定酸含量来评估不同蚜虫防治方法对草莓品质的影响。结果显示,利用吡虫啉和黄玛草蛉防治蚜虫后,其可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量和固酸比均显著高于蚜虫未防治对照组,而可滴定酸含量均显著降低,表明蚜虫防治后,提高了草莓的品质,并改善了口感。而不同处理对草莓品质指标的改善具有明显的差异,其中按照益害比1∶60投放黄玛草蛉,对草莓品质的具有最明显的改善。而与蚜虫不防治组对比,按照益害比1∶60投放黄玛草蛉,其可溶性固形物含量增加16.73%,可溶性糖含量增加10.48%,维生素C含量增加29.31%,固酸比提高43.10%,可滴定酸含量降低18.42%(表2)。

表2 不同处理对草莓品质的影响Table 2 Effects of different treatments on strawberry quality

3 讨论与结论

作为第一代新烟碱类杀虫剂的典型代表,吡虫啉已经被广泛地应用在对蚜虫、粉虱等刺吸式口器害虫的防治中。蚜虫是草莓种植过程中的重大害虫,本研究表明,喷施10%吡虫啉悬浮剂的处理对草莓蚜虫的防治仍表现出较好的速效性,1 d后的防治效果就高达95.89%,但是其防治持效期较短。草莓作为一种鲜食水果,在其种植过程中,开展害虫的生物防治,减少杀虫剂的使用,是构建草莓绿色产业链的重要一环。另外,在草莓种植过程中,利用蜜蜂或熊蜂授粉已经逐步被农户接受,但是新烟碱类杀虫剂对传粉昆虫具有潜在的毒性。因此,筛选一种可以有效防控草莓蚜虫的天敌资源,减少吡虫啉等新烟碱类杀虫剂的使用,对保护传粉昆虫和开展草莓的绿色生产具有重要意义。

草蛉是一类重要的捕食性天敌昆虫,丽草蛉Chrysopaformosa对斜纹夜蛾Spodopteralitura卵和低龄幼虫均具有较高的控害潜能(王亚南等,2022)。而普通草蛉幼虫对麦二叉蚜Schizaphisgraminum和麦长管蚜Sitobionavenae也有很好的防治效果,且随着普通草蛉投放数量的增加,防治效果呈上升趋势(白微微等,2021),大草蛉可以用来防治桃粉大尾蚜、绣线菊蚜Aphiscitricolavander、牛蒡长管蚜Uroleucongobonis(孙丽娟等,2013)。黄玛草蛉是我国常见的草蛉科天敌昆虫(赖艳和刘星月,2020),对蚜虫和螨类均具有较好的控制作用(Chengetal., 2010)。近期的研究结果显示,黄玛草蛉3龄幼虫对玉米蚜的日捕食量可达185头左右(周娟等,2020),并且相较于普通草蛉,黄玛草蛉对甘蓝蚜具有更好的控制作用(Mushtaoetal., 2010)。另外,黄玛草蛉目前已经可以商业化生产,及时评估其在草莓蚜虫防治中的效果,将为下一步的推广应用奠定基础。本研究结果表明,黄玛草蛉对草莓蚜虫有着明显的防治作用,按照益害比1:60投放黄玛草蛉,21 d后的防治效果高达89.27%,其防治效果与投放数量呈正比,但相对于吡虫啉,其防治效果具有一定的滞后性,说明利用黄玛草蛉防治草莓蚜虫的关键在于对益害比和防治时期的选择。

蚜虫取食会产生大量的蜜露,其诱发的煤污病会严重影响草莓叶片的光合作用,进而影响草莓的品质。本研究表明,投放黄玛草蛉的各处理随时间推延,叶片光合作用指标均呈逐渐增加趋势,改善了草莓叶片的光合作用。喷施10%吡虫啉悬浮剂的处理,随时间的推延,叶片的净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度、蒸腾速率均呈先增加后降低的趋势,而叶绿素相对含量含量呈逐渐增加趋势,这与以前的研究结果一致(张立楠等,2021),可能是由于吡虫啉使用导致叶片激素含量增加所致(夏玉荣等,2010)。另外,吡虫啉具有吡啶、咪唑啉、硝基烯胺部分等结构,氮原子含量丰富,被植物吸收后会在植物体内发生降解,含氮的部分可以作为氮源被植物利用,从而促进植株的生长(和锐敏等,2020)。但是,在设施条件下吡虫啉的降解速率较慢,长期用药会增加棚内的农药残留,污染环境(仪美芹等,2010)。本研究表明,投放黄玛草蛉和喷施10%吡虫啉悬浮剂的处理均可以显著提升草莓果实可溶性固形物、可溶性糖、维生素C含量和固酸比,并显著降低草莓果实可滴定酸含量。其中,按照益害比1∶60投放黄玛草蛉,在改善草莓品质、提高果实风味方面与使用吡虫啉处理的效果相当。

综上所述,投放黄玛草蛉对草莓蚜虫具有较好的防治效果,可以提高草莓叶片的光合作用能力,改善草莓品质,其防效后期与喷施10%吡虫啉悬浮剂的处理相当。因此,黄玛草蛉在开展草莓的绿色防控中具有较好的应用前景,但是黄玛草蛉的捕食过程较为复杂,对虫害的防治效果会受到环境、天敌特性、投放密度等多种因素的影响,未来将进一步筛选不同试验条件下黄玛草蛉的最佳投放量,以及它们对草莓光合特性和果实品质的影响。