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多样化的套间作系统可有效控制害虫的发生[5],如紫花苜蓿与棉花间作可显著降低棉蚜的种群数量[6],小麦与油菜间作增加了瓢虫和蚜茧蜂的种群数量及蚜虫被寄生率[7],大豆与甜葫芦、籽用香瓜和烟草等形成的多作物种植系统中,大豆蚜天敌与蚜虫的益害比是单作田的1.5~2.5倍,大豆蚜种群数量减少40.7%~83.5%[8],麦棉套作田的苗蚜比直播棉田减少69.8%,苗蚜造成的卷叶株率较对照田降低87.8%~94.4%[9]。但多作物间套作模式存在种植单元小、管理措施多样和机械化程度不高等问题,在实际推广中存在局限。宽带轮作将作物条带拉宽,采取多作物等带宽布局,解决了作物种植、管理及收获过程中的机械化问题,有利于实现农田光、热、水资源的充分利用,耕地休养和土壤养分高效利用。
农业景观中作物斑块空间配置和排列格局是影响昆虫分布的关键[10],宽带轮作作为一种探索中的农业景观种植模式,其形成的条带种植对棉花害虫的影响尚不明确。本文研究了棉花–小麦条带种植对棉花苗蚜种群数量的影响,旨在为宽带轮作模式的综合评价和蚜虫的生态控制提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验设计
试验于2019年在河北省曲周县西漳头村进行,试验区面积7 500m2。采取条带种植方式,设置5带棉花和4带小麦,棉花带与小麦带等带宽相间排列,每带宽6m、长80m。小麦带内种植30行小麦,行距20cm,种植品种为邯麦14,于2018年10月24日播种;棉花带内种植8行棉花,行距76cm,株距25cm,留苗密度52 500株/hm2,种植品种为冀棉863,于2018年4月23日播种。对照为播种时间、品种、种植模式、管理措施与试验区一致的常规种植棉田。
1.2 调查方法及指标
于2019年5月22日、5月28日和6月3日进行田间调查,棉花单株真叶数分别为2.6~3.2、4.5~4.8和7.0~7.2,为便于准确描述,下文统一记为3叶期、5叶期和7叶期。试验期间,春小麦处于乳熟灌浆期。
于棉花3叶期、5叶期和7叶期对棉花带内8行棉花进行标记,每行标记10株,常规棉田内选取长势一致的8行棉花作为对照,每行标记10株,重复3次,调查并记录标记植株上的总蚜量、有蚜株及卷叶株数,计算百株蚜量、有蚜株率和卷叶株率。
1.3 数据统计分析
条带种植与常规种植均以8行棉花的调查数据进行统计分析。以条带内紧邻小麦的第1行和第8行作为边行,第4行和第5行棉花作为中间行,以2行调查数据的平均值分别作为边行和中间行的数据。利用Excel 2010和DPS 7.05软件对数据进行处理及统计分析,采用t检验法对条带种植与常规种植、边行与中间行的蚜虫数量及为害情况进行对比分析。
2 结果与分析
2.1 不同种植模式对蚜虫数量及为害的影响
由表1可知,棉花与小麦条带种植模式下,整个苗期棉蚜的有翅蚜和无翅蚜数量均显著低于常规种植,分别减少70.4%和84.8%,苗期蚜虫为害显著减轻,有蚜株率和卷叶株率分别较常规种植降低67.4%和81.3%。
表1 条带种植与常规种植苗蚜数量及为害
Table 1
| 种植模式 Planting mode | 蚜虫数量（头/100株） Number of aphids per 100 plants | 有蚜株率 Percentage of aphids plants | 卷叶株率 Percentage of curly-leaf plants | |
|---|---|---|---|---|
| 有翅蚜Alate aphid | 无翅蚜Apterae aphid | |||
| 条带种植Strip-planting | 11.5±0.7b | 257.7±37.0b | 22.5±2.8b | 4.3±0.4b |
| 常规种植Conventional planting | 39.4±3.7a | 1 695.4±144.5a | 69.1±1.1a | 23.1±3.4a |
Note: The data are mean±standard error, and data followed by different lowercase letters in the same column indicate significant difference at 0.05 level, the same below
注：数值为平均值±标准误,同列不同小写字母表示处理之间差异显著（P<0.05）,下同
由图1可知,在棉花苗期不同阶段,常规种植蚜虫种群数量增加明显,条带种植棉田的蚜虫数量则一直保持在较低数量。常规种植棉田5叶期和7叶期有翅蚜数量分别是条带种植的1.4和5.6倍,差异显著;3叶期条带种植和常规种植的有翅蚜数量差异不显著,但条带种植仍比常规种植少26.1%。2种种植模式不同生育期的无翅蚜种群数量均差异显著,常规种植棉田3叶期、5叶期和7叶期无翅蚜数量分别达到761.3、1097.5和3 227.5头/100株,分别是条带种植棉田的9.3、7.8和5.9倍。常规种植棉田蚜虫为害较重,苗期有蚜株率和卷叶株率均显著高于条带种植,3叶期、5叶期和7叶期有蚜株率分别是条带种植的3.4、5.0和2.2倍,卷叶株率分别是条带种植的5.0、5.0和5.6倍。
图1
图1
不同生育期条带种植与常规种植苗蚜数量及为害
不同小写字母表示处理间差异显著（P<0.05）,下同
Fig.1
The number and damage of aphids of strip-planting and conventional planting at different growth stages
Different lowercase letters indicate significant difference at 0.05 level, the same below
2.2 边行与中间行的蚜虫数量及为害比较分析
由表2可知,棉花与小麦条带种植模式下,苗期的棉花边行与中间行内有翅蚜数量存在显著差异,边行比中间行减少43.7%;无翅蚜数量分别为226.3和495.0头/100株,边行比中间行显著减少54.3%;边行的蚜虫为害较轻,有蚜株率和卷叶株率分别较中间行显著降低52.4%和84.6%。
表2 边行与中间行的苗蚜数量及为害
Table 2
| 位置 Location | 蚜虫数量（头/100株）Number of aphids per 100 plants | 有蚜株率 Percentage of aphids plants (%) | 卷叶株率 Percentage of curly-leaf plants (%) | |
|---|---|---|---|---|
| 有翅蚜Alate aphid | 无翅蚜Apterae aphid | |||
| 边行Border row | 9.4±1.5b | 226.3±13.9b | 16.7±1.0b | 1.1±0.6b |
| 中间行Middle row | 16.7±1.7a | 495.0±106.9a | 35.0±4.4a | 7.2±0.6a |
由图2可知,3叶期属为害早期,有翅蚜较少且随机分布,边行与中间行棉花上的有翅蚜数量没有显著差异,而5叶期和7叶期中间行的有翅蚜数量显著高于边行,分别是边行的2.3和2.1倍;除7叶期外,3叶期和5叶期的边行与中间行无翅蚜数量差异显著,中间行无翅蚜数量分别为210.0和323.3头/100株,显著高于边行21.7和90.7头/100株,且中间行是边行的9.7和3.6倍。蚜害方面,边行的有蚜株率和卷叶株率均显著低于中间行,3叶期、5叶期和7叶期有蚜株率分别降低58.4%、46.7%和52.8%,卷叶株率分别降低100.0%、100.0%和75.0%,边行棉花蚜虫为害水平显著降低。
图2
图2
不同生育期边行与中间行苗蚜数量及为害
Fig.2
The number and damage of aphids of border and middle rows at different growth stages
3 讨论
近年来,受收储政策、价格及种植成本的影响,棉花、玉米和小麦等大宗作物的种植面积变化幅度增大。一方面农民种植习惯由单一作物种植逐渐转为多作物间套作或轮作,作物布局由大面积单一作物转变为不等规模的条块种植;另一方面,土地流转及新型经营主体的发展,农业生产方式将趋于机械化、规模化和绿色化,种植单元增大。一定种植区域内条块布局带来的作物种类多样、生态环境复杂等特征对虫害治理提出了新的要求。
作物多样性控制害虫的机理主要有联合抗性假说、资源集中假说、天敌假说和干扰作物假说等[15]。本研究中,边行对棉蚜的控制作用显著优于中间行,边行有翅蚜数量和无翅蚜数量分别较中间行减少43.7%和54.3%,有蚜株率和卷叶株率分别较中间行降低52.4%和84.6%,这可能与小麦植株对边行棉花的屏障保护作用以及麦田天敌的迁移取食有关。有翅蚜在迁入棉田过程中,受小麦种植带的物理阻隔作用影响,其降落在临近小麦的棉花边行的难度增大,有翅蚜基数变小。小麦带与棉花带均以瓢虫为天敌优势种群,且条带种植棉田的瓢虫与蚜虫益害比高于常规种植棉田,说明天敌对蚜虫具有控制作用,且主要控制近距离的蚜虫为害[16,17]。后续将对条带种植与常规种植棉田中苗蚜种群数量存在差异的原因进行系统研究。
忽视生物多样性保护,种植单一作物品种和过度依靠化学农药而导致生态系统自我调节能力低下,是作物虫害发生严重的主要原因之一[18]。采用多作物宽带轮作模式,可在适宜机械化作业的同时发挥作物多样性对害虫的控制作用。通过生态调控措施减少蚜虫对棉花的为害,有利于减少棉田农药的使用量,加强天敌对害虫的控制作用,维护棉田生态系统平衡。对其他虫害的影响及天敌资源的利用有待进一步研究。
4 结论
采取棉花–小麦条带种植模式,棉田有翅蚜和无翅蚜数量显著低于常规种植模式,有蚜株率和卷叶株率显著降低,且对苗蚜的影响作用在棉花边行中更加明显。
参考文献
The evolution of cotton pest management practices in China
Impact of alfalfa/cotton intercropping and management on some aphid predators in China
Evaluation of winter wheat as a potential relay crop for enhancing biological control of cotton aphids in seedling cotton
