江西省鄱阳湖平原双季稻区稻水象甲种群动态分析
2014-11-06徐国平宋建辉王建国
张 锋,徐国平,宋建辉,王建国*
(1.江西农业大学 农学院,江西 南昌 330045;2.江西省乐平市植保站,江西 乐平 333300;3.江西省植保植检局,江西南昌330045)
稻水象甲(Lissorhoptrus oryzophilus Kuschel),又名稻水象、稻根象和稻象甲等,属鞘翅目(Coleoptera),象甲科(Curculionidae),沼泽象甲亚科(Erirhininae),稻水象属(Lissorhoptrus),主要危害水稻[1-2],被国际自然保护联盟(IUCN)列为最具威胁的100种外来入侵生物之一。稻水象甲原产于北美密西西比河流域,随水稻大规模种植而在美国本土迅速蔓延,1976年孤雌生殖型稻水象甲从美国加利福尼亚由海运随稻草传入日本,之后传入朝鲜半岛[3-5],目前稻水象甲广布于美国、加拿大、墨西哥、多米尼加、哥伦比亚、圭亚那、中国、朝鲜、韩国和日本等国家[6],1986年我国将其列为二类外来检疫害虫[7]。1988年稻水象甲传入河北省唐海县,目前已扩散到天津1990、北京1990、台湾1990、辽宁1991、山东1992、吉林 1993、浙江 1993、福建 1996、安徽 2001、湖南 2001、山西 2003、陕西 2003、云南 2007、江苏 2010、贵州2010、新疆2011等23个省(直辖市和自治区)[1],当前仍在我国南部地区蔓延。稻水象甲寄主植物达8科105种,抗药性、抗逆性很强,繁殖扩散速度快,且营孤雌生殖,成虫可以飞行、潜水及钻入泥土越冬;成虫啃食稻叶,幼虫蛀食稻根,是典型的水稻毁灭性害虫,在发生区水稻一般减产20%~70%,重者绝收。研究表明稻水象甲在我国北方每年1代;在南方每年1代或一个不完全2代;温州等沿海地区和台湾的双季稻稻区每年2代[8-11],严重危害我国水稻生产[12]。江西省于2007年在鄱阳湖平原区的万年县和乐平市首次发现稻水象甲危害,发生面积511 hm2,至2010年达2 415 hm2,发生面积3年递增3.72倍,年间同比增长稍有下降但范围仍在扩大。
鄱阳湖平原乃江西粮仓,是江西省粮食供应的重要保障,为明确稻水象甲在江西省的越冬规律、发生特点及田间发生动态,以供防治参考,作者于2010、2011年对江西鄱阳湖平原乐平等地稻水象甲发生规律展开调查研究。
1 材料与方法
1.1 材料
主要仪器:佳多牌频振式杀虫灯(鹤壁佳多科工贸有限责任公司);ZDR-20/ZDR-20j型温湿度记录仪(液晶双路)(杭州泽大仪器有限公司);MOTIC K显微镜(MOTIC公司)。
1.2 试验设计及方法
1.2.1 调查地点 江西省鄱阳湖平原区乐平市新城村上徐村小组(E 117.10915°,N 28.80325°)双季稻田区。
1.2.2 越冬代成虫冬后出蛰规律调查 2011年4月初在山坡地、堤坝及田埂处分别取3~5处面积约0.25 m2的小区,取10 cm深泥土置于塑料盘上暴晒,统计爬出成虫数量。观察越冬场所稻水象甲出迁过程中田埂上杂草被取食情况,记录杂草名称及取食斑数量。
1.2.3 年度种群发生规律与种群动态调查 (1)越冬成虫田间发生动态调查。稻田区呈直线排设诱虫灯,灯坐距地面1.5 m。2010年设3盏灯,灯距约120 m;2011年设4盏灯,灯距约80 m。每日18:00准时开灯,翌日07:00收灯,统计灯下虫量。早稻扦插1周后,择5丘稻田,相互隔离,在稻田东、西、南、北四个方位沿田埂各选择5点用木棍做上标记,每点10棵稻苗,逐日统计各方位稻苗上成虫数量。
为明确气候因素对稻水象甲生活习性的影响,2011年5月1日将1个ZDR-20/ZDR-20j型温湿度记录仪置于田间,金属头距水面约5 cm,8月中旬将仪器从田间取出,导出数据。
(2)一代幼虫、成虫田间发生动态调查。5月初开始在田间随机选择几棵水稻剥查叶鞘,置于显微镜下观察卵量。5月中旬在发生较严重的两块稻田,于田角处随机选取5株水稻,截取根部约20 cm(长)×20 cm(宽)的泥土样方置于密孔纱网袋,渠中漂洗,挑出根部幼虫,记数。在田埂及堤坝上各选择3处样方进行成虫杂草取食斑调查,方法同越冬代杂草取食斑调查。一季晚稻田间百丛成虫调查:选择3块相互隔离的一季晚稻田,在各田田埂上选择若干个点,每点10丛水稻,逐日观察记录水稻稻苗上成虫数量及取食斑数量。灯诱一代成虫,方法如越冬代成虫,从6月下旬始,至8月上旬止。
1.2.4 迁入和迁出稻田规律 (1)越冬成虫入迁稻田调查。为明确其出土及入侵稻田的时间动态,在田埂及堤坝上分别选择3处和4处0.25 m2的区域,用木棍分成田字形,调查各区域杂草上取食斑数以获取其取食动态,并将当日的取食叶片摘除,逐日记录。
(2)一代成虫迁离稻田调查。一代待飞成虫调查:稻水象甲羽化后进行迁飞,通常于17:00—19:00爬上稻苗顶部活动,等待飞行,这里称其为一代待飞成虫。为明确一代成虫外迁动态,在同一块田中沿田埂随意选几个1 m2样区(计20棵稻苗)目测其顶部待飞成虫数量;同时于稻田田埂上抽取4~5个1 m2的样区进行杂草上待飞成虫调查。
一代成虫百丛成虫调查:该调查仅在2010年进行,从7月26日即水稻扦插约3 d后开始调查,方法如越冬代百丛成虫调查。
1.3 数据统计及分析
利用Excel 2003软件及DPS软件对调查数据进行统计分析并作图。
2 结果与分析
2.1 越冬代成虫冬后出蛰规律
稻水象甲越冬场所复杂,成虫以滞育状态在田边、路旁、林带、荒草等潮干土交界处0~10 cm的浅土层中越冬[13]。2011年4月初上徐村调查发现山坡地越冬基数为17.5头/m2,堤坝地带8 头/m2,田埂上仅6.5 头/m2。
成虫多在叶尖近中叶脉处逆向啃食寄主嫩叶叶肉,留有表皮形成条状斑纹。3月下旬越冬成虫开始逐渐爬出泥面,在山坡及田埂杂草上发现约0.3 cm长的条形斑纹,此时气温达到13℃以上,正接近稻水象甲飞行肌发育起点温度 13.8 ℃[14]。
图1 2011年越冬代成虫杂草样方日均取食斑数量Fig.1 Daily feeding scars of overwintered RWW adults on weeds in weeds quadrat in 2011
杂草叶片的日均被取食量表明成虫出土盛期在四月上中旬(图1)。田埂处分别在4月7日和4月15日各有一个取食峰;堤坝处取食峰在4月15日。4月7日以后田埂处日取食斑锐减,是因4月12日水稻移栽后迅速迁入田间;而4月15日堤坝等处成虫活动达到高峰表明此时虫量才是出土高峰虫量,因此15日为越冬场所成虫出土高峰。
2.2 年度种群发生规律与种群动态分析
2.2.1 越冬代稻水象甲成虫发生规律 (1)越冬代成虫田间发生量。2011年越冬代稻水象甲秧田成虫发生量很少,扦插初期虫口密度5~10头/m2,4月28日达到峰期时,平均虫口密度达22.95头/百丛,损失率为18%~20%;受害严重田块达49.25头/百丛,损失率30%~35%。个别严重田块百丛虫量超过150头,同时单株虫量可达6~8只。
(2)越冬代成虫田间发生动态。百丛虫量调查显示2010及2011年本田成虫发生高峰在4月底至5月初(图2a)。2011年4月25日及29日各有一个峰,但成虫入迁本田主要集中在4月下旬。进入5月中旬后,百丛虫量剧减,5月16日本田虫量突然归零,调查泥面以及稻苗基部发现虫尸,不排除其自然死亡。2010年5月初有一个峰,5月中旬以后虫口减少,6月3日虫量为零。灯诱数据显示(图2b),2011年灯诱主峰在5月8日,较百丛成虫发生高峰略有推迟,但在5月16日当天成虫数量激增。2010年上灯虫量偏低,5月初为成虫发生盛期,至5月中旬上灯虫量降低,两年数据基本相符。两年的灯诱数据进一步证实稻水象甲的发生高峰期是在4月底—5月初。
图2 2010年及2011年越冬代稻水象甲发生动态Fig.2 Dynamic occurrence of overwintered generation adults in 2010 and 2011
据2011年4、5月份上徐村田间日均温、湿度曲线图(图3)显示,田间稻水象甲成虫活动深受温度影响,4月5日以前温度逐步上升,虫量随之上升,5月1日前后温度达25℃以上,2011年田间成虫活动达到高峰;随后温度突然下降至20℃以下,相应的2011年5月1日—7日田间虫量急剧减少。5月7日—10日温度回升至30℃,5月7日以后田间成虫发生量又呈现一峰;5月中旬持续的偏低温或许是稻水象甲田间成虫突然消失的成因。而湿度随温度的变化呈逆向波动,两者共同影响稻水象甲的生活习性。
图3 2011年4、5月份上徐田间百丛虫量与田间日均温、湿度相关曲线图Fig.3 Graphs of the relationship between No.of adults on 100 plants and daily mean tempreature and daily mean humidity from April to May in Shangxu Village.
2.2.2 一代幼虫、成虫发生动态 (1)一代幼虫发生动态。5月初在叶鞘内侧可以剥到少量虫卵,5月15日初次发现幼虫,17日平均单株虫量1.4头,9日单株虫量6.7头,22日单株水稻根部幼虫多达14只,且初次发现茧。5月上、中旬虫量迅速增加,进入幼虫孵化高峰期,6月1日调查幼虫大部分已结茧,化蛹在6月上旬,并且剥查虫茧时可看到已有成虫出现。成虫破茧羽化在6月中下旬,高峰期在6月下旬至7月初。
(2)一代成虫发生动态。一代成虫羽化后,先取食水稻叶片,待接受足够的有效积温使飞行肌成熟后向田外飞行迁移[8]。如图4-a所示,田埂上杂草取食斑量呈现数峰,揭示成虫从田间过渡到田埂是多次成批进行,但主峰是在7月中旬,此后取食斑数量减少。7月25日至8月中旬在田埂上仍有取食斑,且呈平稳趋势。从堤坝上的杂草取食动态同样发现7月中旬为取食高峰期,7月25日日取食量基本趋零,说明成虫几乎停止外迁,与田埂上取食斑所反应规律一致。灯诱一代成虫(图4b)表明,2010年一代成虫从6月26日—7月12日上灯虫量递增,12日达到上灯高峰,7月26日以后虫量趋零。2011年有少量成虫上灯,可判断成虫上灯集中于7月上、中旬,与2011年相似至7月26日以后几乎无成虫上灯。据成虫上灯动态,可明确稻水象甲一代成虫发生规律:6月下旬成虫羽化,7月中旬为发生盛期,成虫终见期在8月初。
图4 2011年一代成虫田埂、堤坝杂草取食动态及2010年、2011年一代成虫上灯数量动态。Fig.4 Occurrence dynamics of feeding scars of the first generation RWW adults on weeds on ridge of field and dyke in 2011 and occurrence dynamics of the first generation RWW adults in light traps in 2010 and 2011.
2.3 稻水象甲成虫迁入和迁出稻田规律
2.3.1 越冬代成虫入迁稻田 稻水象甲成虫春季出土的同时,已有少量成虫迁至秧田,4月上旬揭膜后秧田虫口密度为2~3头/m2。乐平市于4月12日早稻开始小苗带土移栽,较其它地区要早,4月14日发现本田成虫为害较重。大田初查在近田埂的两棵稻苗上发现有成虫取食,田中间未见取食痕迹,可知大部分稻水象甲成虫并非随秧苗带入至本田,而是从田埂逐级迁至本田。杂草叶片的日均被取食量表明成虫出土盛期在四月上中旬,4月7日以后田埂处日取食斑锐减,表明田埂上的稻水象甲成虫出蛰的同时,在4月12日水稻移栽后迅速迁入田间;而4月15日堤坝等处成虫活动达到高峰表明此时虫量才是出土高峰,此后再入迁本田。因此15日为越冬场所成虫出土高峰,而入迁本田盛期在15日以后至4月底。据田间百丛虫量来看,4月15以后杂草取食斑减少时田间虫量增加,而4月底日取食斑趋零时田间虫量最大,表明成虫基本完成向田间的迁移。
2.3.2 一代成虫迁出稻田 7月中旬乐平市早稻收割,一季晚稻6月末移栽。两年一季晚稻田间调查显示:一代成虫羽化后迁出早稻田,晚稻移栽后便有成虫迁入,但虫量偏低。
图5 (a)2010年及2011年稻水象甲一季晚稻上一代成虫发生动态;(b)2010—2011年稻水象甲一代成虫一季晚上取食动态。Fig.5 (a)Occurrence dynamics of the first generation RWW adults on single-cropping late rice in 2010 and 2011;(b)Occurrence dynamics of feeding scars on single-cropping late rice feeding by the first generation RWW adults.
一季晚稻田成虫取食斑调查结果显示(图5b):7月11日以前稻叶上取食斑数量增加,此后呈平稳不变。同样说明成虫迁入一季晚田是在7月上旬,而且一季晚田只是成虫进一步外迁的过渡地带而非目的地。
稻水象甲一代成虫羽化以后,继续取食水稻叶片,随飞行肌发育日渐成熟,便向田外扩散回迁,从图6可以看出,2010年成虫出迁高峰在7月15日,2011年待飞成虫数量亦是在7月中旬以后达到高峰,说明此时成虫迁飞量最高。
图6 2010年、2011年待飞成虫动态Fig.6 Population dynamics of RWW adults on weeds and rice wait for flying in 2010 and 2011.
3 讨论
稻水象甲生活史可概述如下:3月下旬温度回升,越冬成虫从越冬场所泥土中爬出,陆续向稻田迁移,出土高峰在4月15日,4月底完成本田入迁。田间成虫盛发于5月初,成虫终见期在6月初;5月上旬成虫产卵,5月上旬开始孵化,孵化高峰在5月上、中旬,6月初结茧化蛹。一代成虫6月下旬羽化,7月中旬达羽化盛期,8月初终见。少量留在田间的一代成虫可构成二代虫源,田间调查时很难发现成虫,偶尔在田间可见少量取食斑,可以肯定二代成虫的发生,但二代成虫的生活史需进一步研究。2011年一代成虫灯诱调查时仅可捕获少量成虫,与灯诱越冬代倍增数量存在极大的差距,具体原因尚需深究。2011年越冬成虫始发期比2010年有所提前,发生高峰期比2010年约早10 d,终见期却要比2010年早20多天,可能是由于2011年温度回升的早,相应地早稻扦插也早一周,而在2011年5月中旬出现干旱,对稻田生境影响相当大,影响成虫生存,死亡期相应提前。2011年在5月16日当天虫量突增,可能是气候因素引起的反常行为。7月25日以后田埂上有一代成虫取食斑,且呈平稳趋势,说明此部分取食斑可能为停留在田埂上准备越冬的成虫。稻水象甲偏好取食狗牙根等禾本科杂草,应在稻水象甲进入本田前将田边杂草铲除,阻隔其入迁本田过渡带,同时秋后应将田埂杂草清除,破坏其越冬生境,减少来年虫口基数。对稻水象甲防治进行,应控制在4月初,狠治越冬代;5月上旬重治发生较重的田间幼虫;一代成虫的防治就控制在6月下旬。
温度过高与过低都会抑制稻水象甲的活动,并直接影响稻水象甲接受有效积温的多少从而决定昆虫发育时间的长短[15-16],湿度与温度呈逆向相关。稻水象甲成虫具趋光、趋嫩、趋绿、趋水、趋边、假死等习性。轻微地触碰就会引起成虫的假死掉落,如果漂浮于水面以上则静止不动,一旦掉入水面以下则会迅速游动钻至水稻近根处潜伏。同时,孤雌生殖是稻水象甲的另一特性,也是其难以根治的另一重要原因[17-18]
我国整个东部各省市都有稻水象甲的发生。从地理格局来看,以浙、赣、湘三省北部边界为分界线,以南地区几乎都发生两代,以北则只发生一代,少数一代半。东部沿海地带因气候湿润,水稻种植条件较中部优越从而稻水象甲的发生世代也相应多于中部地区,在温州等沿海地区和台湾的双季稻区每年发生两代。此外,这还与水稻耕作制度有关,通常单季稻区只发生一代,双季稻区可发生一代半或两代[19-20]。南部稻水象甲发生时间要早于北部,南以江西为例,江西稻水象甲春季开始活动时间在3月下旬,大田峰期在4月底至5月初,一代成虫羽化盛期在7月上旬;北以辽宁为例,辽宁辽阳市越冬成虫4月中旬开始活动,6月中下旬为本田发生盛期,新一代成虫羽化高峰要到8月15日。可以看出整个发生时间相应推后了一个月[12,21-27]。
湘、浙、闽三省与江西发生疫情相似,气候及作栽制度近似,而江西省稻水象甲初发地鄱阳湖平原与浙江接壤,浙赣线路横贯其间,频繁地铁路运输使稻水象甲从浙江传入江西省成为可能。据报告,稻水象甲最先发现于铁路沿线地带,从江西省发生情况来看也是近铁路线路地带疫情更为严重,因此可以肯定稻水象甲是经铁路交通从浙江传至江西。至今,稻水象甲在江西省以乐平、万年市为中心向四周扩散,水传播、交通运输传播、风力传播等都是其扩散的重要途径[28-29]。为防止稻水象甲危害进一步扩大,应加大检疫力度,控制虫源;加强虫情测报,适时防治;探索新的防治技术,将生物防治、物理防治、化学防治技术结合使用。
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