棉花棉叶蝉消长气象条件种间差异研究

刘湘元　谭晓兰　周鸿凯　罗秀仁　何仪　何觉民

摘 要：为有效防治棉叶蝉，研究了温度和降水对3个棉花栽培种棉叶蝉发生数量的影响。结果表明：制约亚洲棉单株棉叶蝉数的气象因子是降水量，降水对亚洲棉棉叶蝉的作用为正向，即降水越多，棉叶蝉数越多。制约海岛棉单株棉叶蝉数的气象因子是温度和降水量。温度对海岛棉棉叶蝉的作用为正向，即温度越高，棉叶蝉数越越多；降水对海岛棉棉叶蝉的作用为负向，即降水越多，棉叶蝉数越少。制约陆地棉单株棉叶蝉数的气象因子是降水量。降水对陆地棉棉叶蝉的作用为负向，即降水越多，棉叶蝉数越少。

关键词：棉花栽培种；棉叶蝉；温度；降水

中图分类号：S562 文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2013.05.020

转基因抗虫棉广泛应用于生产后，华南棉区的主要障碍——棉铃虫危害问题已不复存在。由于华南棉花生长季节气温高、湿度大，棉铃虫以外的害虫种类多，棉叶蝉就是其中最突出的。由于棉叶蝉虫口基数大，繁殖速度快，已取代棉铃虫成为华南棉花最主要的害虫。

棉叶蝉（Empoasca biguttula），属于半翅目（He-miptera）叶蝉科（Cicadellidae），是南方棉区分布广、为害大、寄主多的一种棉花重要害虫。在浙江省的金华、衢州新棉区，20世纪80年代初期以来为害严重，发生量大且为害期长[1]。莫俊杰等[2]的研究认为，在陆地棉中，抗虫栽培种较少，广东湛江市的霞山野生棉对棉叶蝉的抗性评级为抗，广东湛江廉江野生棉对棉叶蝉的抗性评级为中抗，而河北陆地棉品系科杂005对棉叶蝉的抗性评级为感。何觉民等[3]在湛江自然条件下，采用调查各栽培种植株上棉叶蝉数的方法，研究了1个野生木棉、1个海岛棉与16个陆地棉栽培种对棉叶蝉的抗性。刘湘元等[4]研究了陆地棉棉叶蝉数量气象预报模型。莫俊杰等[5]研究了不同浓度高效氯氰菊酯对棉叶蝉的防治效果及其对铃质量、铃数的影响。在此基础上，对3个栽培棉种即陆地棉、亚洲棉和海岛棉棉叶蝉消长气象条件的差异进行研究，以期为不同种棉花的棉叶蝉防治奠定基础。

1 材料和方法

1.1 试验材料

供试栽培种共12个，分别为亚洲棉：硇洲亚洲棉；海岛棉：长绒棉203；陆地棉：鲁棉研16、鲁棉研22、抗虫棉9949、新丰抗12、鲁棉研18、抗虫棉95-1、枣阳99-9、鲁棉研17、石家庄G004、石家庄428。硇洲亚洲棉在湛江硇洲岛收集，海岛棉和陆地棉从省外引进。

1.2 试验地情况

试验地点在湛江市湖光岩东（21°11N）广东海洋大学农业生物技术研究所试验田进行，土质为沙壤。2008年7月2日播种，每栽培种各种12行，行长2 m。每行种5穴，行距0.5 m，每穴播3～5粒种子。出苗后定苗，每穴约3株。施肥与除草等田间管理按丰产田水平进行。不喷洒任何农药，从8月初开始用人工方法捕杀棉叶蝉以外的害虫，每3～4 d捕杀1次，直到棉叶蝉数调查结束。

1.3 调查时间和方式

棉叶蝉数调查从9月9日开始，至12月19日截止。每7 d调查1次，期间如有台风和暴雨则取消当日调查，共6次观察。观察时间为每天16：00—17：30。

采用点式随机抽样方式调查棉叶蝉虫口密度，各品种每次随机抽取6株，计数各株上部5片棉叶正反面虫数。

1.4 资料来源与数据处理

温度和降水资料来源于试验地附近的湛江市气象局湖光观测站。回归分析按唐启义、冯明光[6]方法，用DPS统计分析软件完成。

2 结果与分析

2.1 各棉花栽培种棉叶蝉发生量与温度、降水关系

各栽培种平均单株虫口数及其对应的温度和降水见表1。对表1各栽培种温度、降水和平均单株虫口数资料进行二次多项式逐步回归分析、偏相关分析和通经分析，结果分别见表2、3、4、5。由表2、3、4、5可以看出，种间棉叶蝉发生轻重对温度、降水的反应有很大差异。

2.1.1 亚洲棉棉叶蝉发生量与温度、降水的关系 由表2可以看出，对亚洲棉单株棉叶蝉数影响最大的是降水，X2系数为0.428，即降水可以增加亚洲棉单株棉叶蝉数；温度对亚洲棉单株棉叶蝉数无影响。温度与降水间互作对亚洲棉单株棉叶蝉数有较小的负影响；降水的平方对亚洲棉单株棉叶蝉数有较小的边际递减效应；温度的平方对亚洲棉单株棉叶蝉数有较轻微的边际递增效应。

由表3中单株虫口数与温度、降水的偏相关系数可以看出：在一次项中，降水量与亚洲棉单株棉叶蝉数的偏相关系数高达0.992；而温度与亚洲棉单株棉叶蝉数的偏相关系数为0。在二次项中，温度与降水互作、降水平方对亞洲棉棉叶蝉数有很大负影响；温度平方对亚洲棉棉叶蝉数有很大正影响。

由表4中气象条件与单株虫口数的直接通径系数可以看出，在一次项中，降水量对亚洲棉单株棉叶蝉数的影响最大，直接通经系数高达5.908；而温度对棉叶蝉数量的作用为0。在二次项中，降水平方对亚洲棉单株棉叶蝉数的影响最大，直接通经系数高达-3.843；其次是温度与降水的互作，直接通经系数为-2.183；温度的平方对亚洲棉单株棉叶蝉数的直接通经系数为1.786。

由表5可知，温度与降水的互作通过降水对亚洲棉单株棉叶蝉数的间接通经系数高达5.733；降水的平方通过降水对亚洲棉单株棉叶蝉数的间接通经系数高达5.702；温度的平方通过降水对亚洲棉单株棉叶蝉数的间接通经系数为-1.735。可以看出，二次项对亚洲棉单株棉叶蝉数的影响是通过降水量实现的。

由此可知，制约亚洲棉单株棉叶蝉数的气象因子是降水量。降水对亚洲棉棉叶蝉的作用为正向，即降水越多，棉叶蝉数越多。当观察日前3 d降水量为0时，单株棉叶蝉数达到最小值；当观察日前3 d降水达到22 mm时，单株棉叶蝉数达到最大值（表6）。

2.1.2 海岛棉棉叶蝉发生量与温度、降水的关系 由表2可以看出，温度和降水可以完全决定海岛棉单株棉叶蝉数。当温度和降水的作用均为0时，将不发生棉叶蝉。在一次项中，对海岛棉单株棉叶蝉数影响最大的是温度，X1系数为1.306，即温度提高，海岛棉单株棉叶蝉数增加；降水对海岛棉单株棉叶蝉数为负影响，X2系数为-0.538，即降水增加，海岛棉单株棉叶蝉数减少。在二次项中，温度的平方对海岛棉单株棉叶蝉数有较小的边际递减效应；降水的平方对海岛棉单株棉叶蝉数有轻微的边际递减效应；温度与降水间互作对海岛棉单株棉叶蝉数的影响为0。

由表3中单株虫口数与温度、降水的偏相关系数可以看出，在一次项中，降水量与海岛棉单株棉叶蝉数的偏相关系数高达-0.870；而温度与海岛棉单株棉叶蝉数的偏相关系数为0.685。在二次项中，降水平方对海岛棉棉叶蝉数有很大负影响；温度平方对海岛棉棉叶蝉数较大正影响；温度与降水互作对海岛棉棉叶蝉数的影响为0。

由表4中气象条件与单株虫口数的直接通径系数可以看出，在一次项中，温度对海岛棉单株棉叶蝉数的影响最大，直接通经系数高达1.572；降水度对棉叶蝉数量的作用为-1.548。在二次项中，温度平方对海岛棉单株棉叶蝉数的影响最大，直接通经系数高达-1.134；其次是降水的平方，其对海岛棉单株棉叶蝉数的直接通经系数为0.836；温度与降水的互作对海岛棉单株棉叶蝉数的直接通经系数为0。

由以上分析可以看出，制约海岛棉单株棉叶蝉数的气象因子是温度和降水量。温度对海岛棉棉叶蝉的作用为正向，即温度越高，棉叶蝉数越多。当观察日前3 d平均温度为11 ℃时，单株棉叶蝉数达到最小值；当观察日前3 d平均温度达到28 ℃时，单株棉叶蝉数达到最大值（表6）。降水对海岛棉棉叶蝉的作用为负向，即降水越多，棉叶蝉数越少。当观察日前3 d最大降雨日降水量为45 mm时，单株棉叶蝉数达到最小值；当观察日前3 d降水为0时，单株棉叶蝉数达到最大值（表6）。

2.1.3 陆地棉棉叶蝉发生量与温度、降水的关系 由表2可以看出，在一次项中，对陆地棉单株棉叶蝉数影响最大的是温度。X1系数为-2.531，即温度提高，陆地棉单株棉叶蝉数反而减少；降水对陆地棉单株棉叶蝉数的作用为负向，X2系数为-1.069，即降水增加，陆地棉单株棉叶蝉数减少。在二次项中，温度与降水间互作对陆地棉单株棉叶蝉数有较小的正影响，其系数为0.045；温度的平方对陆地棉单株棉叶蝉数为较小的边际递减效应；降水的平方对陆地棉单株棉叶蝉数有轻微的边际递减效应。

由表3中单株虫口数与温度、降水的偏相关系数可以看出，在一次项中，降水量与陆地棉单株棉叶蝉数的偏相关系数高达-0.998；而温度与陆地棉单株棉叶蝉数的偏相关系数为0。在二次项中，温度降水互作与陆地棉棉叶蝉数的偏相关系数高达0.999；温度平方与陆地棉棉叶蝉数的偏相关系数高达-0.997；降水平方与陆地棉棉叶蝉数的偏相关系数高达-0.996。

由表4中气象条件与单株虫口数的直接通径系数可以看出：在一次项中，降水对陆地棉单株棉叶蝉数的影响最大，直接通经系数高达-7.226；而温度对棉叶蝉数量的作用为0。在二次项中，温度与降水的互作对陆地棉单株棉叶蝉数的直接通经系数高达7.531；温度平方对陆地棉单株棉叶蝉数的直接通经系数为-1.206；降水的平方对陆地棉单株棉叶蝉数的直接通经系数为-1.106。

由以上分析可以看出，与亚洲棉一样，制约陆地棉单株棉叶蝉数的气象因子也是降水量。所不同的是，降水对亚洲棉棉叶蝉的作用为正向，即降水越多，棉叶蝉数越多；而降水对陆地棉棉叶蝉的作用为负向，即降水越多，棉叶蝉数越少。当观察日前3 d降水量为47 mm时，单株棉叶蝉数达到最小值；当观察日前3 d降水达到37 mm时，单株棉叶蝉数达到最大值（表6）。

2.2 棉花不同种间棉叶蝉发生量的预报

由表2各栽培种单株虫口数的气象模型算得的拟合值、观测值和拟合误差见表7。由表7可以看出，各模型均可由温度和降水较准确地预测单株棉叶蝉数。

硇洲亚洲棉的回归方程为：

Y=-4.654+0.428X2-0.006X1X2+0.008X1X1-0.005X2X2………………………（1）

长绒棉203的回归方程为：

Y=-3.005+1.306X1-0.538X2-0.023X1X1+0.006X2X2…………………… （2）

陆地棉各栽培种平均数的回归方程为：

Y=12.863-1.069X2+0.045X1X2-0.011X1X1-0.003X2X2 …………………… （3）

3 结论与讨论

制约亚洲棉单株棉叶蝉数的气象因子是降水量，降水对亚洲棉棉叶蝉的作用为正向，即降水越多，棉叶蝉数越多。

制约海岛棉单株棉叶蝉数的气象因子是温度和降水量。温度对海岛棉棉叶蝉的作用为正向，即温度越高，棉叶蝉数越多；降水对海岛棉棉叶蝉的作用为负向，即降水越多，棉叶蝉数越少。

制约陆地棉单株棉叶蝉数的气象因子是降水量，降水对陆地棉棉叶蝉的作用为负向，即降水越多，棉叶蝉数越少。

一般说来，棉叶蝉数发生轻重决定于温度和降水。用温度与降雨量，可以较准确地预测棉叶蝉发生的轻重，从而决定是否采取防治措施。式（1）可作为亚洲棉棉叶蝉发生轻重的预报模型，式（2）可作为海岛棉棉叶蝉发生轻重的预报模型，式（3）可作为陆地棉叶蝉发生轻重的预报模型。由于华南寄主植物多，棉叶蝉虫源较丰富，因此，一般情况下棉叶蝉预报模型可不考虑虫源。

一般认为，温度对棉叶蝉发生数量有正的影响，即温度越高，棉叶蝉数越多。但本研究的结果显示，3个棉花栽培种中，仅海岛棉棉叶蝉发生数随温度升高而增加，而亚洲棉与陆地棉棉叶蝉发生数量与温度无关。这可能是在本试验温度范围（11.2～28.7 ℃）内，棉叶蝉在亚洲棉与陆地棉植株上的取食条件差异不大。

一般认为，降水对棉叶蝉发生数量有负的影响，即降水越少，棉叶蝉数越多。但本研究的结果显示，降水对亚洲棉棉叶蝉数的影响为正向，即降水越多，棉叶蝉数反而越多。这可能与亚洲棉有较强的抗棉叶蝉性有关，降水导致新叶发生数量增加，而较多的新叶降低了亚洲棉对棉叶蝉的抗性。

参考文献：

[1] 方振珍，陈娜珍，夏春花，等. 棉叶蝉的发生与防治[J].中国棉花，1991（6）：40.

[2] 莫俊杰，何觉民，李学谦，等.湛江2个野生棉的抗棉叶蝉性测定[J].中国棉花，2008（12）：11-12.

[3] 何觉民，罗秀仁，何仪，等.18个棉花栽培种抗棉叶蝉性研究[J].安徽农业科学，2009，37（32）：15892-15894，15901.

[4] 刘湘元，梁灿文，何觉民，等.陆地棉棉叶蝉数量气象预报模型研究[J].广东农业科学，2012（6）：84-86.

[5] 莫俊杰，何觉民，莫福章，等. 华南棉花优质高产高效栽培研究Ⅱ.不同浓度高效氯氰菊酯对棉叶蝉的防治效果[J]. 广东农业科学，2007（7）：61-63.

[6] 唐启义，冯明光. DPS数据处理系统——实验设计、统计分析及模型优化[M].北京：科学出版社，2006.