苜蓿地下害虫种类、为害及抗虫性评价

史 敏，曹 师，胡进玲，党淑钟，李彦忠,2

（1. 兰州大学草地农业生态系统国家重点实验室 / 兰州大学农业农村部草牧业创新重点实验室 / 兰州大学草地农业科技学院，甘肃 兰州 730020；2. 中国农业科学院草原研究所，内蒙古 呼和浩特 010010）

地下害虫是指生命的全部或大部分时间生活于土壤，以植物的根或近地面部分为食的一类害虫[1]，主要包括蛴螬、金针虫、地老虎和蝼蛄四大类[2-5]，其他有根蛆(Delia antiqua)、拟地甲(Opatrum subaratum)、根象甲(Dyscerus juglans)等[6]。地下害虫的寄主范围广泛，可为害几乎所有植物[7]，在播种后至出苗期取食种子和未出土的幼苗，导致播多苗少、缺苗断垄；苗期和成株期主要取食根部和根颈，导致植株生长不良甚至死亡，部分地下害虫的某些阶段还可爬出土壤，取食植物近地面的枝叶，降低苜蓿产量，减少苜蓿利用年限[8-9]。

苜蓿(Medicago)草地的病虫害是影响草产量和草品质的重要因素，其中为害根部的有害生物对苜蓿的影响最大。因为，苜蓿是多年生植物，以根越冬，根部是苜蓿生命的源泉，根部受害可导致植株死亡，苜蓿根部的有害生物是造成苜蓿草地植株密度逐年下降、草地衰退的主要因素[10-17]。美国是我国苜蓿的主要进口国，美国苜蓿的地下害虫主要有三叶草根象甲(Sitona hispidulus)、苜蓿象甲(Otiorhynchus ligustici)等[10]。我国报道在苜蓿草地上共调查鉴定了43种地下害虫，其中金龟甲科25种、丽金龟甲科6种、叩头甲科5种、花金龟甲科2种、拟步甲科4种、蝼蛄科1种[11]。我国各省(区)苜蓿地中的地下害虫种数及优势种不同，黑龙江只报道了铜绿丽金龟(Anomala corpulenta)危害[12]，吉林长春以东北大黑鳃金龟(Holotrichia diomphalia)、八字地老虎(Xestia c-nigrum)和东方蝼蛄(Gryllotalpa orientalis)为主[13]，山东以褐纹金针虫(Melanotus caudex)、暗黑鳃金龟(Holotrichia parallela)、铜绿丽金龟(Anomala corpulenta)为主[14]，甘肃报道苜蓿地下害虫多达18种，包括叩头甲2种、蒙古沙潜等拟步甲3种、花金龟科2种、丽金龟甲科2种、金龟甲科7种、夜蛾科的地老虎2种[15]，其中陇东黄土高原区苜蓿地下害虫有11种，包括1种蝼蛄、2种地老虎、3种金针虫、4种蛴螬和1种拟步甲(网目拟步甲Opatrum subaratum)[16]，内蒙古的苜蓿地下害虫有12种，包括2种蝼蛄、4种蛴螬、2种金针虫、2种地老虎和2种拟步甲[17]。由此可见，我国苜蓿地下害虫种类繁多，然而，以上研究均未详细记载地下害虫在苜蓿上造成的害状特点，在苜蓿根部健康状况检查时缺少参考依据，此外，目前地下害虫在我国苜蓿草地上发生数量以及为害程度是否有必要加以防治等问题悬而未决，故有必要对苜蓿地下害虫的种类、数量、为害程度等加以研究。如果苜蓿地下害虫有必要加以防治，那么，如何防治则更为重要。利用抗虫品种是防治害虫的主要途径[1]，但我国目前尚无一个苜蓿品种登记为以抗地下害虫为主要特征的品种，然而，我国大量进口的美国苜蓿品种则标注了对苜蓿多种蚜虫的抗性级别[18]。抗虫性评价是选育抗虫品种的基础，我国已对苜蓿品种抗蓟马和抗蚜虫等地上害虫做了初步研究，如李彦忠等[19]评价了国内外97个苜蓿品种对蓟马的抗性，张晓燕等[20-21]发现甘农9号对蓟马具有较好抗性，胡桂馨等[22]比较了8个苜蓿品种对牛角花齿蓟马(Odontothrips loti)的耐害性，特木尔布和等[23-24]发现苜蓿品种之所以抗蓟马，与苜蓿叶片绒毛密度、叶片绒毛长度、叶厚度、新叶和幼茎的腺体等有关，武德功等[25]发现金皇后品种对两种体色豌豆蚜(Acyrthosiphon pisum)的抗性不同，马建华等[26]提出了蚜量比值法和模糊识别法等评价苜蓿品种抗蚜虫的可靠方法，但至今尚未报道苜蓿品种对地下害虫抗性评价。为此，本研究拟在确定苜蓿地下害虫种类、发生数量、为害程度的基础上，开展苜蓿品种对地下害虫的抗性评价，以期将抗性较强品种推荐给苜蓿生产企业和农户种植。

1 材料与方法

1.1 试验地概况

试验地位于内蒙古自治区呼和浩特南约30 km的土默特左旗沙尔沁乡的农业农村部沙尔沁牧草资源重点野外科学观测试验站，属半干旱大陆性气候，土壤类型为砂壤土[27]，2015年播种玉米，2016年6月中旬播种了44个苜蓿品种(表1)，每个品种4个小区，随机排列，每小区30 m2(3 m × 10 m)，小区间距1 m，行播，行距0.40 m，播种量16.67 kg·hm-2(每小区0.05 kg)，采用当地生产中的喷灌浇水方式管理。

供试的44个苜蓿品种中，我国育成的品种13个，占供试品种总数的29.55%，美国品种20个，占45.45%，加拿大品种9个，占20.45%，澳大利亚的品种2个。

1.2 取样方法

于2017年6月(返青后约40 d)，每个小区选择长0.3 m宽0.3 m深度为0.5 m的样方，每个样方约30株苜蓿，用铁锹挖出样方内的苜蓿植株和土壤，抖落根部土壤，并把挖出的土壤破碎成土粒，拣出昆虫，放置在装入95%酒精的指形管中。

1.3 根部虫伤观察

将挖出植株的根部放在自来水下冲洗掉泥土，首先观察根表面是否有虫伤，然后纵向切开主根，观察有无虫伤，统计挖出植株总数和有虫伤的植株数，计算每品种植株根部被害率。

1.4 昆虫鉴定

将采集的昆虫带回室内，统计并挑出地下害虫，测量虫体大小，在解剖镜下观察各部位特征，拍照，在甘肃农业大学教授王森山指导下，依据形态学进行了鉴定[28-38]。

1.5 抗虫性评价

本研究采用美国国家苜蓿和牧草联盟的病虫抗性级别标准划分，该标准主要根据苜蓿品种中病健植株比例划分，并用100%减去健康植株比例表述发病率；本研究采用苜蓿植株被害率作为抗性评价的依据，采用100%减去健康植株比例表述，且对该标准进行了完善和细化，补充了5%～6%、14%～15%和30%～31%的数值(表2)。

为进一步区分苜蓿品种抗虫性，参考文献[19]和[26]采用统计软件SPSS11.0的聚类分析法组件平均邻接法(average linkage between groups)分析，确定品种的相对抗虫性级别(表3)。

1.6 数据分析

采用统计软件SPSS11.0中新复极差法分析比较确定品种间的抗性差异。

2 结果与分析

2.1 苜蓿地下害虫种类及比例

2017年6月，从土壤中共采集156头昆虫，其中地下害虫43头，占昆虫总数的27.56%；分属于金龟甲科(Scarabaeidae Rutelinae)、叩头甲科(Elateroidea)、鳃金龟科(Melolonthidae)、拟步甲科(Tenebrionidae)和丽金龟亚科(Rutelinae)，以拟步甲科昆虫最多，有21头，其次为叩头甲科的金针虫，有11头，丽金龟亚科和鳃金龟科的幼虫，即蛴螬，分别有7头和4头(表4)，未采集到4大类地下害虫中的蝼蛄和地老虎。

以上丽金龟科昆虫鉴定为蒙古异丽金龟(Anomala mongolica) (图1C、图1D)，鳃金龟科昆虫鉴定为黑绒鳃金龟(Maladera orientalis) (图1A、图1B)，叩头甲科昆虫鉴定为宽背金针虫(Selatosomus gravidus) (图1E、图1F)，拟步甲科昆虫有蒙古沙潜(Gonocephalum reticulatum) (图1G、图1H)和网目拟地甲(Opatrum subaratum) (图1I)。

2.2 苜蓿地下害虫根部害状

苜蓿根部害状有两类，其一为主根或侧根的皮层有凹陷的伤口，圆形、长条形或不规则形，严重者伤口环绕主根一圈，粗糙不平，伤口颜色为褐色或黑色，啃食至浅表层或中柱(图2C、图2D)；其二为根皮层上仅有一个近圆形黑色虫洞，而根中柱内虫洞明显，或向上扩展或向下扩展(图2E、图2F)，可见以上几种苜蓿地下害虫的为害方式可分为啃食型和钻蛀型两种类型。

2.3 苜蓿品种的抗虫性

根据苜蓿相对抗虫性级别 (表3)，在受害苜蓿中，旱地苜蓿品种的被害率最高，为28.85%，甘农6号被害率最低为1.19%，植株的平均被害率为2.77% (P ＞ 0.05) (表5)。供试品种的被害率均小于50%，根据美国国家苜蓿和牧草联盟的病虫抗性级别标准(表2)，供试品种均属于高抗品种。聚类分析结果显示，供试的44个品种可分为2个大类群6个小类群(图3)。

表 1 44个苜蓿品种的选育国家和种子提供者Table 1 Information of 44 alfalfa varieties used in the experiment

续表 1Table 1(Continued)

表 2 苜蓿品种的抗虫性分级标准Table 2 Resistance rating of alfalfa varieties against insect pests

表 3 苜蓿相对抗虫性级别Table 3 Relative resistance rating of alfalfa varieties against insect pests

根据聚类结果，高抗品种(HR)为新牧2号、MF4030、猎人河、MF4010等10个品种，占品种总数的22.64%，抗虫品种(R)为中草3号、肇东、巨能等10个品种，占29.54%，中抗品种(M)为敖汉、SK3010等13个品种，占22.73%，低抗品种(L)为龙牧806、准格尔、巨人等9个品种，占20.45%，感虫品种(S)为润布勒和旱地2个品种，占4.55%。国内高抗品种和抗性品种分别占供试品种总数的9%和2.27%，共为11.27%，低于国内品种占供试总品种数的比例(29.55%)，2个感虫品种润布勒和旱地均为国外品种(表5)。

表 4 调查区苜蓿田地下害虫种类及占比Table 4 Species and percentage of soil insect pests collected from alfalfa soil

图 1 呼和浩特地区苜蓿地下害虫种类Figure 1 Species of soil insect pests found in alfalfa field in Hohhot region

3 讨论与结论

图 2 苜蓿地下害虫的害状Figure 2 Wounds in alfalfa caused by soil insect pests

本研究针对我国苜蓿地下害虫危害状况不清楚、主栽品种对地下害虫的抗性不明的现状，在呼和浩特开展了相关研究，调查到的5种地下害虫old wounds on cortexes.均在内蒙古草地上已有报道[17]，且在安徽、东北、河北、甘肃、陕西等省(区)的苜蓿地中也有发生[39-41]，但当地苜蓿地下害虫以蒙古沙潜和网目拟地甲为优势种的情况与其他省(区)的情况有所不同，是否与当地砂壤土质和降水量低有关还有待后续研究[32,42-43]。

国内外苜蓿地下害虫研究虽有不少报道，但均无害状的描述，本研究对地下害虫造成的苜蓿害状做了仔细观察和详细描述，有助于今后开展苜蓿病虫害调查时关注地下害虫造成的为害，并根据本描述将地下害虫的害状与根腐病的症状准确区分开来。然而，本研究未跟踪观察何种地下害虫造成了怎样的害状，但根据不同害虫的取食习性，可以初步确定根皮层缺刻主要由蛴螬所致，而根中柱空洞则由金针虫、沙潜等钻蛀性害虫所致。

文献记载，地下害虫的为害可加剧根腐病的发生[42]，本研究发现虫伤周围的皮层变色或腐烂，中柱组织也出现变黑、腐烂，但地下害虫是否促进根腐病的发生，以及地下害虫为害后有利于为何种根腐病菌的侵染与扩展尚不明确，有待后续研究。

图 3 44个苜蓿品种对地下害虫的抗性类群Figure 3 Clusters of 44 alfalfa varieties resistant to soil insect pests

根据美国国家苜蓿和牧草联盟制定的苜蓿抗性分级标准，本研究供试的所有品种对地下害虫的抗性级别均属于高抗品种。此抗性评价标准应用于抗寒性、抗病性和抗虫性等。该抗性分级标准采用了品种的群体中健康植株的比例来确定抗性分级级别，不同于在其他作物对地下害虫抗性时按每株根部虫伤多少先确定虫情级别，再根据公式计算虫情指数，最终以虫情指数高低人为确定抗虫性级别，如大蒜对蒜蛆(Delia antique)的抗虫性[44]、甜菜对象甲(Cylas formicarius elegantulus)、甜菜跳甲(Chaetocnema confinis)和一种蛴螬(Plectris aliena)的抗虫性[45]，稻谷对玉米象(Sitophilus zeamais)的抗虫性[46]。也有学者采用模糊聚类分析法确定品种的抗虫性[47]。笔者认为苜蓿是异花授粉植物，同一品种的籽粒间遗传背景差异大，以健康植株的比例或受害植株的比例评定抗性级别比虫情指数的评定方法更可靠且易于操作。

表 5 供试44个苜蓿品种对地下害虫的抗性级别Table 5 Resistance classes of 44 alfalfa varieties to soil insect pests

本研究在植株被害率分级评定方法的基础上，结合聚类分析法，制定了相对抗虫性的分级标准，其品种的抗性并无绝对大小，只有相对大小的客观实际。本研究中，苜蓿受害源于多种地下害虫所致，故其抗性不是针对某一种地下害虫而言，而是对多种地下害虫，不同于以往对专一害虫的抗性评价。由于在确定的地点和确定的寄主植物，地下害虫种类和类群相对稳定，因此，本研究的结果对呼和浩特地区仍有参考价值。当然，地下害虫的种类和数量随年份、栽培管理方式等因素方式波动，抗性级别亦会有所变化，至于如何在田间准确评价苜蓿地下害虫的抗性仍有待完善，本研究仅为初步尝试。

综上，内蒙古呼和浩特地区苜蓿地下害虫主要有黑绒鳃金龟、蒙古异丽金龟、宽背金针虫、蒙古沙潜和网目拟地甲5种，为害方式有啃食型和和钻蛀型2类，造成的相应害状为根皮层缺刻和根中柱空洞；植株被害率因品种不同，最高为28.85%；根据美国国家苜蓿和牧草联盟制定的抗性分级标准，供试品种均为高抗品种，但根据品种间存在抗性差异的实际情况，采用聚类分析可将供试品种的抗虫性分为6个类群。鉴于苜蓿以根和根颈越冬，根部受害可能导致苜蓿植株生长不良，甚至死亡，进而降低草产量和草地持久性，故应重视苜蓿地下害虫的发生动态和为害状况，以便及时有效防治，减少损失。