单季杂交稻病虫复合为害产量损失测定与防控阈值研究

汪恩国，刘伟明，郑永利（浙江省临海市农技推广中心，临海　7000；台州科技职业学院，台州　800；浙江省植物保护检疫局，杭州000）

单季杂交稻病虫复合为害产量损失测定与防控阈值研究

汪恩国1，刘伟明2*，郑永利3
（1浙江省临海市农技推广中心，临海317000；2台州科技职业学院，台州318020；3浙江省植物保护检疫局，杭州310020）

为安全有效地控制高产、高效栽培制度下单季杂交稻病虫发生危害，2006—2012年利用自然圃与防治圃时序病虫系统调查和实收产量数据，对病虫数量变化及致害当量与产量损失率进行测定。结果表明：自然状态下各病虫时序复合数量随生育期的推进而渐趋增加；时序白背飞虱成若虫数量、褐飞虱成若虫数量、稻纵卷叶螟幼虫数量、螟虫丛害率动态变化与其纹枯病丛发病率变化存在线性或非线性数量关系，从而建立各种害虫与纹枯病关系函数模型，得出各病虫为害当量参数；年度病虫为害当量与产量损失率存在极显著相关关系，年度产量损失率与年度各病虫实际发生为害当量数学模型为Y=0.5343X+12.648（r=0.9076**，r0.01=0.8745）。根据综合经济损失允许水平原理制定出了病虫害聚集性防控阈值、离散性防控阈值和关键节点防控阈值；综合运用这些防控阈值可减少农药使用次数和数量，保护田间生态和提升整体防控水平。

杂交稻；单季稻；产量损失率；病虫害；防治阈值；数学模型

本世纪初以来，长江中下游双季稻区［1］的水稻种植结构发生了变化，双季连作稻种植面积明显减少，新的单季稻种植区域逐步形成，近年浙江省单季稻播种面积占稻谷播种面积的比例已达80%左右。受耕作制度的变化，以及品种、栽培技术、气候等因素的变化，病虫生长发育和种群繁衍在时空结构及危害特性诸方面也随之发生了新的变化，致使高致害性病虫发生为害频率上升，成为单季杂交稻高产高效栽培的重要障碍［2-4］。因此，制定单季杂交稻病虫害整体复合防控阈值，对促进单季杂交稻高产高效栽培具有十分重要的意义。然而，各种病虫的复合为害存在着复杂的或非线性互作，整体为害造成的产量损失不等于单一病虫造成损失的累加，20世纪80—90年代在双季稻耕作制度下制定的单虫、单病防治指标或2、3种病虫害对靶复合防治标准，在一定程度上已不适应单季稻栽培和现代药物防控技术的变化［5-10］。目前，国内外对水稻重大病虫发生为害与防治指标研究颇丰，但对单季杂交稻高产栽培下病虫为害能力测定与整体复合防控阈值方面缺乏系统而深入的研究［11-14］。为了经济有效生态安全地控制单季杂交稻高产高效栽培病虫发生危害，促进农药使用减量增效，增强生态持续控制能力，提高病虫害绿色防控水平，于2006—2012年开展了单季杂交稻病虫复合为害产量损失测定与防控阈值研究。

1　材料与方法

1.1试验地概况

试验选择在浙中河谷平原稻区的全省重点水稻病虫监测区，地势平坦，土壤为泥砂头老黄筋泥田，pH 5.8，有机质35.6g/kg，有效磷12.5 mg/kg，速效钾55 mg/kg，全氮1.94 mg/kg，为肥力中等稻田。2006—2010年供试品种为杂交稻‘两优培九’，播种期5月25日前后，移栽期为6月中旬，拔节期7月20日前后，始穗期为8月20日前后，齐穗期8月底，收获期10月上中旬；2011—2012年为籼粳杂交稻‘甬优12’，播种期为5月中旬，移栽期为6月10日前后，拔节期7月25日前后，始穗期为9月初，齐穗期9月10日前后，收获期11月中旬。

1.2试验设计

设病虫自然发生为害圃（即病虫不防治监测圃，简称自然圃，下同）和病虫防治圃（即病虫防治监测圃，简称防治圃，下同）2个处理，均采用开放式的田间病虫自然入侵感染发生为害，不采取任何人为接虫接病措施，即自然圃全季不施任何药剂，任病虫自然发生为害，防治圃全季按“病虫情报”药剂配方进行常规喷施防治控制主害世代或主害期病虫发生为害。2个处理3次重复，每重复面积各为667 m2，其他栽培措施一致。

1.3调查方法

每年6月20日至9月25日，每5天1次调查病虫发生情况，调查方法按照水稻病虫测报调查规范对所有发生病虫进行抽样或定点定丛系统调查［15］，纹枯病每重复定2点，每点直线定丛50丛，调查发病丛数；白背飞虱和褐飞虱每重复采取平行跃式取样10点，每点2丛调查成若虫数量，并分别统计；稻纵卷叶螟在幼虫发生为害期每重复采取双行平行跳跃式取样100丛剥查幼虫数；螟虫螟害率每重复采用平等跳跃式取样250丛，调查被害株数并测查10丛分蘖数，计算（株）螟害率；分自然圃和防治圃逐次记载各种病虫发生为害动态数据。

1.4统计分析

病虫发生为害分别按自然圃和防治圃采用时序各病虫数量（2006—2012年均值）和年度各病虫数量（6月20日至9月25日均值）进行统计。各病虫实际为害当量=自然圃各病虫数量当量-防治圃各病虫数量当量；综合防控效果=（∑自然圃年度各病虫数量-∑防治圃年度各病虫数量）/∑自然圃年度各病虫数量×100%，病虫为害产量损失率=（防治圃产量-自然圃产量）/防治圃产量×100%。所有调查数据及其为害当量均采用Excel 2003分析并进行xy散点图建模。

2　结果与分析

2.1单季杂交稻主要害虫种群数量与纹枯病发病率的关系模型及当量参数

本试验区除白背飞虱（Sogatella furcifera Horváth）、褐飞虱（Nilaparvata lugensstal.）、稻纵卷叶螟（Cnaphalocrocis medinalisguenée）、纹枯病（Thanatephorus cucumeris（Frank）Donk）和二化螟（Chilosuppressalis Walker）外，试验期间未查见其他病虫入侵，但面上个别年份查见零星穗瘟（Pyriculariagrisea）和稻曲病（Ustilaginoidea virens（Cooke）Tak.），总体发生频率较低，基本上无明显致害能力。

在单季稻生长发育过程中，由于多种病虫的共存发生为害，不同病虫种群存在个体大小、发生时序、取食方式以及发育速率诸方面差异，因此，制定整体防控阈值必须将各种病虫害造成的损失标准化。应用自然条件下病虫发生为害为非孤立状态，而存在相互联结或相互制约的关系原理［14］，即采用同一生态系下各病虫之间时序数量自然变化之数量关系，将白背飞虱、褐飞虱、稻纵卷叶螟、螟虫与纹枯病之间的时序变化数量，运用Excel 2003下的xy散点图软件，建立线性或非线性函数模型，从而确定标准当量。经对表1数据分析，白背飞虱成若虫（L头/百丛）、褐飞虱成若虫（N头/百丛）、稻纵卷叶螟幼虫（W条/百丛）、螟虫丛害率（M%）和纹枯病丛发病率（P%）之间存在相互数量关系。为了便于标准化处理和统计分析，考虑纹枯病是水稻常发性普发性病害，与施肥量及温湿度关系密切［5］，与褐飞虱发生关联度大［8］，且褐飞虱与白背飞虱［11］、白背飞虱与稻纵卷叶螟［13］或稻纵卷叶螟与二化螟［12］的复合关系研究已有间接报道，加上纹枯病时序病情变化调查容易掌握等因素，故以定点定丛调查的纹枯病发病率为基轴，建立如下病虫数量关系数学模型，得：

由于上述数学模型包含线性函数和二次函数，且二次函数模型精度高于线性函数模型，故采用初始期病虫数量作为标准当量的入口值较能体现实际情况，即以纹枯病初病期（浙江现行纹枯病防治指标）丛病率10%（P=10）代入上述模型，则L=1940（1922—1958）、N=670（618—728）、W=90（75—112）、M= 0.42（0.41—0.44）。若以百丛纹枯病1丛病丛为1个标准当量，则纹枯病病丛率（P=1）每1%为1当量，白背飞虱成若虫（L）每头1/194（≈0.0052）当量，褐飞虱成若虫量（N）每头1/67（≈0.0149）当量，稻纵卷叶螟幼虫（W）每条1/9（≈0.1111）当量，螟虫丛螟害率（M）每1%为500/21（≈23.8095）当量。

表1　2006—2012年单季杂交稻自然圃时序病虫数量变化动态Table 1　Sequential variations ofdiseases and pests in naturalsingle-crop hybrid rice plots in 2006—2012

2.2 单季杂交稻病虫复合为害当量与产量损失率测定

对2006—2012年自然圃和防治圃的年度各病虫数量统计结果如表2，年度之间致害病虫种群数量及其结构变化较大，综合防控效果年度之间不平衡，总体防控效果87.31%，幅度62.20%—97.44%。对实际病虫发生为害与产量损失关系的测定结果如表3，单季杂交稻受白背飞虱、褐飞虱、稻纵卷叶螟、纹枯病和二化螟等病虫发生为害，其为害产量损失率随实际为害当量增加而上升，平均产量损失率为43.07%，年度之间变化幅度18.34%—62.48%，病虫对产量致损能力强弱依实际发生为害当量排序分别为褐飞虱＞纹枯病＞白背飞虱＞稻纵卷叶螟＞螟虫，其致损比例分别占总致损量的44.45%、33.10%，11.08%，6.41%，4.96%。

表2　单季杂交稻自然圃与防治圃年度各病虫数量（6月20日—9月25日均值）Table 2　Annual variations ofdiseases and pests in natural and controlledsingle-crop hybrid rice plots （Mean values between June 20 andsep.25）

表3　单季杂交稻年度各种病虫实际发生为害当量及实收产量损失率Table 3　Annual equivalent values ofdiseases and pests and actual yield losses ofsingle-crop hybrid rice

2.3单季杂交稻病虫害复合防治阈值的含义与制定

水稻病虫复合防控阈值是针对生产实际及病虫害整体防控需求提出的经济防控阈值，运用生态学、生物学、经济学及控制论等相关理论进行制定。综合经济损失允许水平是指引起综合防控措施期望收益相当的各种病虫当量密度造成的综合产量损失水平。依此原理综合防控病虫害的期望收益至少等于综合防控投入费用。其综合经济允许损失可用如下模型来确定：

式中：C为综合防控成本，P为稻谷市场价格，E为综合防控效果，Y为产量，F为期望效益校正系数；综合防控成本C由农药综合费用IC、人工费用HC、药械折旧及油料费MC等构成。在EIL条件下的各种病虫综合当量密度指标XT为病虫害综合防控阈值。

2.3.1整体复合防控阈值模型的建立

运用实际病虫发生为害当量与产量损失率关系，建立单季杂交稻病虫发生为害当量X与产量为害损失率Y%关系模型：

代入综合经济允许损失模型，XT必须满足：0.5343X+12.648=（C×F）/（P×E×Y）×100

经方程变换，得出整体复合防控阈值，即：

2.3.2整体复合防控阈值的拟订

聚集性（整体复合）防控阈值。根据当前单季稻生产水平、市场价格和防治成本，平均产量10.5 t/hm2、稻谷市场售价3 100元（人民币，下同）/t，以及现代病虫综合防控药剂组合配方主要推广20%氯虫苯甲酰胺或20%氯虫·噻虫嗪或10%阿维·氟酰胺加50%（或25%）吡蚜酮或20%肤虫胺加75%肟菌·戊唑醇或32.5%苯甲·嘧菌酯或24%噻呋酰胺等等，一般全季组合防治3次左右，每次投入药剂成本750元/hm2，即2 250元/hm2；综合防控效果90%左右；人工费用与机械折旧及油料费用等360元/hm2。取校正系数F=2。代入整体复合防控阈值模型，得单季杂交稻生长中期（拔节孕穗期）聚集性（整体复合）防控阈值为：

离散性（独立病虫）防控阈值。为了明确突出整体病虫主治或主治兼治并举，将聚集性（整体复合）防控阈值离散成单一性的病虫防控阈值，即离散性（独立病虫）防控阈值=聚集性（整体复合）防控阈值/当量参数×相关系数（与标准当量相关的r值）。将聚集性整体复合防控阈值XT=9.6776当量，代入当量参数，离散成独立的单病单虫的离散性防控阈值，则纹枯病为丛病率10%，白背飞虱为1 200头/百丛，褐飞虱为600头/百丛，稻纵卷叶螟为60条/百丛，螟虫丛螟害率为0.4%，与现行指标比较褐飞虱和稻纵卷叶螟明显偏高，究其原因，主要在于单季杂交稻植株高大，对稻纵卷叶螟和褐飞虱具有较强的自然补偿能力和自然调节能力所致。因此，单季杂交稻病虫综合防控阈值高于现行实施的单病单虫防治指标，应用综合防控阈值可大大减少药物对靶使用次数和数量，对保护田间生态和提升整体防控水平具有重要作用。

不同生育期（关键节点复合防控阈值）。在单季杂交稻生育进程中，不同生育期多种病虫虽共存发生为害，但致害当量存在较大差异，特别是不同生育期病虫种群构成、自然补偿以及群体抵害能力诸方面存在较大差异。对此将聚集性整体复合防控阈值XT分解成不同生育期（关键生育期节点t）防控阈值Xt。通过将表1自然条件下各病虫数量转换成当量值如表4，以yt为时序当量值，t为数值化日期，即6月20日为初始日期，且t=1，2，…，n，结果yt=1.7579t-18.104，（df=10，r=0.9474**）。将聚集性整体复合防控阈值（XT=9.6776当量）与自然病虫数量当量均值（∑时序各病虫当量731.33/10=73.133当量）的比例分解成各生育期（关键节点生育期）防控阈值Xt，即 Xt=yt×9.6776/73.133=（1.7579t-18.104）× 0.1323，得Xt=0.2326t-2.3952。应用此模型将聚集性整体复合防控阈值分解成Xt不同时序病虫为害控制指标当量，结合田间实际情况，建立分蘖期、孕穗期、破口期及齐穗期关键节点的防控阈值分别为5当量、10当量、15当量和20当量。

表4　单季杂交稻自然圃时序病虫数量（当量）及生育期节点防控阈值Table 4　Sequential equivalent values ofdiseases and pests in a naturalsingle-crop hybrid rice plots and control thresholds atdifferentgrowthstage points

3　结论与讨论

3.1单季杂交稻病虫整体发生当量随生育期推进而渐趋增加，为害产量损失趋势随之严重

试验结果表明，单季杂交稻致害病虫主要为白背飞虱、褐飞虱、纹枯病、稻纵卷叶螟、螟虫等。单季杂交稻不仅植株高大、群体旺盛，而且生育期长，病虫发生期与生育期相吻合，害虫主害代别增加而病害主害期拉长，其时序复合病虫种群数量当量随生育期推进而渐趋增加，其产量损失率与整体病虫发生当量数学模型为Y=0.5343X+12.648（r=0.9076**），依实际对产量为害损失当量排序分别为褐飞虱＞纹枯病＞白背飞虱＞稻纵卷叶螟＞螟虫，整体为害产量损失可达43.07%（18.34%—62.48%），与黄志农等2001—2002年对湖南9个县（区）试验不防治较防治减产45.6%结论基本一致［15］，对单季杂交稻夺取高产高效形成较大威胁。

3.2单季杂交稻病虫数量变化存在相互关系，应用为害当量参数对简化测报和实际决策指导具有重要作用

试验研究表明，水稻各种病虫在自然条件下时序数量变化呈线性或非线性函数状态。利用此机理得出了病虫为害当量参数，若以百丛纹枯病1丛病丛为1个标准当量，则纹枯病病丛率每1%为1当量，白背飞虱成若虫每头约为0.0052当量，褐飞虱成若虫量每头约为0.0149当量，稻纵卷叶螟幼虫每条约为0.1111当量，螟虫丛螟害率每1%约为23.8095当量。即1丛纹枯病≈0.04丛螟害≈67头褐飞虱；1头褐飞虱≈3头白背飞虱；1条稻纵卷叶螟≈21头白背飞虱≈7.5头褐飞虱。这些当量关系与传统稻作制度下研究结果和田间实际发生为害情况基本一致［11-13］。应用这些当量参数，既避免病虫孤立对靶药物防治弊端，又解决整体测报和关键生育期节点病虫主治兼治整体量化指导问题［14］。

3.3综合运用聚集性、离散性和不同生育期防控阈值，全面提升病虫整体决策防控水平

运用年度各病虫实际发生数量为害当量与年度产量损失率的数学模型和综合经济损失允许水平原理，研究制定出单季杂交稻生长中期病虫聚集性（整体复合）防控阈值10当量；离散性（独立病虫）防控阈值纹枯病丛病率10%，白背飞虱1 200头/百丛，褐飞虱600头/百丛，稻纵卷叶螟60条/百丛，螟虫丛螟害率0.4%；不同生育期（关键节点）病虫复合防控阈值为分蘖期5当量、孕穗期10当量、破口期15当量及齐穗期20当量。其中离散性阈值高于兰建东等利用边际增量分析技术研究的复合防治指标和现行防治指标［16-17］，创新了聚集性整体复合防控阈值和不同生育期节点复合防控阈值当量标准，完善了现行防治指标。综合运用聚集性、离散性和不同生育期节点防控阈值体系，对促进现代药物配方长效高效防控效应和决策防控水平具有十分重要的作用。因此，这对于弥补现行指标的某些不足和应用缺陷，提高整体决策防控、控制药物对靶使用副作用、减少农药使用次数和数量、保护田间生态和绿色防控水平具有重要意义。

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（责任编辑：程智强）

Determination ofsingle-crop hybrid rice yield loss by compositediseases and pests and investigation of control threshold

WANG En-guo1，LIU Wei-ming2*，ZHENG Yong-li3
（1Linhai Agro-Technology Extension Center，Linhai 317000，China；
2Taizhou Vocational College ofscience&Technology，Taizhou 318020，China；3Zhejiangdepartment of Plant Protection and Quarantine，Hangzhou 31002，China）

In order tosafely and effectively controldiseases and pestsdamagingsingle-crop hybrid rice under high-yield and high-efficiency cultivationsystem，the quantitative variations ofdiseases and pests，thedamage equivalents and the percentages of yield loss weredetermined according to thesurveyeddata ofdiseases and pests and actual yields under both natural and controlled plots in 2006—2012.The resultsshowed that under natural conditions，thesequential composite quantities of all thediseases and pestsgradually increased with thedevelopmentalstages；Thesequential adult and nymph quantities of white backed planthoppers and brown backed rice planthoppers，rice leaf rollers’larva quantity，and percentage of borer-damaged bunches had linear or non-linear relationships with the incidence of bandedsclerotial blight in bunch，and thus the functional models between various pests and bandedsclerotial blight were established，obtaining the equivalent parameters ofdamage bydifferentdiseases and pests；There was asignificant correlation between the percentage of yield loss and the annual equivalent value ofdiseases and pests：Y=0.5343X+12.648（r=0.9076**，r0.01=0.8745）. The aggregate anddiscrete control thresholds ofdiseases and pests and the control thresholds at the key time points were formulated by the integrated economic loss evaluation approach；Integrated application of those control thresholds could reduce the frequency and amount of applied pesticides，protect farmland ecosystem and improve the overall efficiency of controllingdiseases and pests.

Hybrid rice；Single-crop rice；Percentage of yield loss；Disease and insectdamage；Control threshold；Mathematical model

S435.1

A

1000-3924（2016）04-099-06

2015-08-20

2005台州市黄岩农学会横向课题；台州市科学技术重大贡献奖项目［台政办发（2010）124］；台州市科技计划项目（14NY14）

汪恩国（1959—），男，本科，农业推广研究员，主要从事农业有害生物监测预报与治理研究。E-mail：lhweg2011@163.com

刘伟明（1959—），男，硕士，农业推广研究员、教授，主要从事农学、园艺专业技术研究与推广。E-mail：lwm4567878@163.com