小麦晚播和有机肥替代氮肥对麦长管蚜种群动态的影响

沈煜洋, 赖 宁, 范贵强, 崔燕华, 杨 红,来汉林, 林 敏, 雷钧杰, 李广阔, 高海峰

(1.新疆农业科学院植物保护研究所/农业部西北荒漠绿洲作物有害生物综合治理重点实验室/农业部库尔勒作物有害生物科学观测实验站, 乌鲁木齐 830091;2.新疆农业科学院土壤肥料与农业节水研究所, 乌鲁木齐 830091;3. 新疆农业科学院粮食作物研究所, 乌鲁木齐 830091;4.新疆农业科学院综合试验场, 乌鲁木齐 830012)

0 引 言

【研究意义】小麦种植面积占世界耕地总面积的17%。小麦是新疆地区种植面积最大的粮食作物,产量常年稳定在500×104～600×104t,占全区粮食作物总产量的30%以上[1-2]。蚜虫作为南疆小麦种植区常年发生的一类害虫[3-4],一般年份造成10%～20%的产量损失,严重时超过60%[5]。近年来受种植模式和栽培管理方式改变的影响[6],麦长管蚜已成为当地小麦蚜虫群落中的优势种[7]。研究小麦晚播和有机肥替代氮肥等农业防治措施对麦长管蚜种群的影响,对麦长管蚜的科学防控有重要意义。【前人研究进展】适当推迟播期可显著减少一代玉米螟虫量和为害率[8],生育期短的品种晚播可降低玉米粗缩病发生率[9-10]。相比传统施肥方式,有机种植模式虽然不能改变农田节肢动物群落总体丰富度,但可降低植食性昆虫取食为害,也有助于维持作物营养元素平衡,提升其抗害能力[11]。【本研究切入点】新疆南疆麦长管蚜(Sitobionavenage)发生为害严重,防治手段尚单一。需通过大田试验探索晚播、有机肥替代氮肥等农业防治措施对麦长管蚜种群数量的影响。【拟解决的关键问题】采用随机区组设计和定期、定点调查的方法记录麦长管蚜发生期的虫口数量。研究晚播和有机肥替代氮肥对麦长管蚜种群动态的影响,为合理使用农药及科学防控麦长管蚜提供技术支持。

1 材料与方法

1.1 材 料

在新疆泽普县脱绒厂试验田进行,供试小麦品种为新冬20号。调查对象为麦长管蚜(S.avenae)。试验地小麦蚜虫绝对优势种为麦长管蚜,调查后期出现零星禾谷缢管蚜(Rhopalosiphumpadi)。

1.2 方 法

采取随机区组方式,小区面积30 m2,4次重复。播期设置正常播期(10月15日)和晚播(2020年10月29日)两个处理;施肥处理设置晚播无替代(CK)、晚播有机肥替代氮肥60%(OF1),晚播有机替代氮肥40%(OF2),晚播有机替代氮肥20%(OF3),4个试验水平,4次重复,小区随机排列。施肥水平为N:240 kg/hm2、P:138 kg/hm2、K:30 kg/hm2,氮肥为尿素,磷肥为重过磷酸钙、钾肥为硫酸钾,有机肥为商品有机肥(N∶P∶K=8∶1∶1,有机质含量45%)。播种前氮肥基施30%,剩余70%作随水滴施,其中返青期、拔节期、孕穗期、扬花期和灌浆期的施氮比例分别为20%、10%、15%、15%和10%。基施P2O5120 kg/hm2、K2O 30 kg/hm2。播种量为375 kg/hm2,于2020年10月15日正常播种冬小麦,2020年10月29日晚播冬小麦,2021年6月19日收获。全生育期总灌溉量为2 700 m3/hm2(无出苗和冬灌水),返青期、拔节期、孕穗期、扬花期、灌浆期和乳熟期各滴水1次,每次450 m3/hm2,滴灌带为1管4行(4行小麦1条滴灌带,行距为15 cm)。

试验于次年5月上旬麦长管蚜始见期开始调查,直至小麦成熟时停止调查。调查时间间隔5 d,调查时选取小区内中间位置小麦植株进行调查,每小区调查5点,每点调查10株,分别记录10株麦长管蚜数量。

1.3 数据处理

麦长管蚜种群数量数据偏态严重,采用Box-Cox转换对数据进行预处理,将10株蚜量转换值定义为AP后进行分析。在有机肥替代氮肥对麦长管蚜种群数量影响的试验中,将施肥处理和调查时间作为解释变量;在播期对麦长管蚜种群数量影响的试验中,将播期处理和调查时间作为解释变量。将AP作为响应变量,利用F检验衡量播期对AP的影响,差异显著时采用TukeyHSD法进行多重比较,通过t测验确定其是否具有统计学差异(0.05水平)。

2 结果与分析

2.1 麦晚播对麦长管蚜种群数量的影响

研究表明,不同播期处理(F=1 204.42,P<0.001)和调查时间(F=136.31,P<0.001)对AP均有显著影响;播期处理和调查时间互作显著(F=33.22,P<0.001)。小麦晚播处理的AP为2.74,显著低于正常播期(t=6.24,P<0.001)。

5月9日,晚播处理的AP为0.79,与正常播期相比二者之间无显著差异。5月14日,晚播处理的AP为2.16,与正常播期相比二者之间无显著差异。5月19日,晚播处理的AP为3.40,显著低于正常播期处理(t=-2.64,P=0.009)。5月24日,晚播处理的AP为5.82,显著低于正常播期处理(t=-9.94,P<0.001)。5月29日,晚播处理的AP为5.44,显著低于正常播期处理(t=-5.02,P<0.001)。6月3日,晚播处理的AP为2.32,显著低于正常播期处理(t=-12.52,P<0.001)。6月8日,晚播处理的AP为0.00,显著低于正常播期处理(t=-14.12,P<0.001)。图1

图1 小麦晚播下麦长管蚜种群数量变化

2.2 有机肥替代氮肥对麦长管蚜种群数量影响

研究表明,不同施肥种类(F=43.10,P<0.001)和调查时间(F=178.98,P<0.001)均对AP有显著影响;施肥种类和调查时间存在互作(F=5.08,P<0.001),OF1、OF2和OF3处理的AP分别为4.83(t=10.20,P<0.001)、4.70(t=9.43,P<0.001)和4.11(t=6.11,P<0.001),显著高于CK。

5月9日,OF1、OF2和OF3处理的AP分别为1.62(t=1.71,P=0.32)、0.52(t=0.63,P=0.92)和1.05(t=0.50,P=0.96),与CK相比二者之间无显著差异。5月14日,OF1、OF2和OF3处理的AP分别为2.67(t=0.90,P=0.80)、3.07(t=1.75,P=0.30)和2.24(t=0.002,P=1.00),与CK相比二者之间无显著差异。5月19日,OF1和OF2处理的AP分别为5.34(t=3.76,P=0.001)和4.92(t=2.86,P=0.03),均显著高于CK;OF3处理的AP为4.55,与CK相比二者之间无显著差异(t=2.08,P=0.16)。5月24日,OF1处理的AP为7.80,显著高于CK(t=3.32,P=0.005);OF2和OF3处理的AP分别为6.99(t=1.59,P=0.38)和6.98(t=1.59,P=0.39),与CK相比二者之间无显著差异。5月29日,OF1处理的AP为7.80,显著高于CK(t=4.22,P<0.001);OF2和OF3处理的AP分别为6.91(t=2.32,P=0.09)和6.71(t=1.89,P=0.23),与CK相比二者之间无显著差异。6月3日,OF1、OF2和OF3处理的AP分别为4.84(t=5.11,P<0.001)、5.77(t=7.07,P<0.001)和4.66(t=4.71,P<0.001),均显著高于CK。6月8日调查时,OF1、OF2和OF3处理的AP分别为3.76(t=7.96,P<0.001)、4.71(t=9.99,P<0.001)和2.55(t=5.41,P<0.001),均显著高于CK。图2

图2 有机肥替代氮肥下麦长管蚜种群数量变化

3 讨 论

改变播期可影响作物长期进化出的物候学时空同步性,进而影响蚜虫等植食性昆虫种群数量[12,13]。早播处理可降低为害辣椒的蚜虫、蓟马、叶蝉和烟粉虱发生数量[14];甘蓝蚜(Brevicorynebrassicae)和萝卜蚜(Lipaphiserysimi)等后期侵染油菜的蚜虫发生量在晚播处理上显著高于正常播期处理[15];晚播处理的麦二叉蚜(Schizaphisgraminum)数量显著高于正常播期处理,甚至高于早播处理[12];晚播和超晚播处理抽穗期麦长管蚜数量低于正常播期处理,早播处理在小麦营养生长期和生殖生长期的麦长管蚜数量均低于正常播期处理[16],研究表明,晚播处理可显著降低麦长管蚜的种群数量,与正播处理相比,AP值下降达40.82%,与Chandler等[16]的研究结果相一致。后续需在收集试验地气象数据并判断各气象因子与正晚播处理相关性的基础上,筛选出哪种气象因素对麦长管蚜种群动态影响较大。

有研究表明,动物粪肥处理后,取食萝卜的甘蓝蚜种群数量高于施用氨态氮化肥处理,其产仔量受肥料种类的影响大于个体发育历期受肥料种类的影响;与之相反,烟蚜(Myzuspersicae)在低氮处理下的种群数量显著高于有机肥处理[17]。相比其他矿物质肥料和有机肥处理,麦无网长管蚜(Metopolophiumdirhodum)和禾谷缢管蚜在氮肥处理下更有利于其在冬小麦叶片上取食为害[18]。研究表明,有机肥替代氮肥处理显著增加麦长管蚜种群数量,替代比例越高,麦长管蚜AP值越高,与Gils等[19]的研究结果相一致,无论氮肥施用量高低,在高施用量有机肥处理下麦长管蚜种群数量显著高于低使用量有机肥处理;禾谷缢管蚜对高施用量肥料速效性的敏感程度高于其对有机肥和无机氮肥种类差异的敏感性,高浓度可溶性有机质和氮肥均有利蚜虫生长[20]。下一步研究中,应细化有机肥施用种类、方式和施用时期对麦长管蚜种群数量的影响,探明能够减轻麦长管蚜发生为害,同时达到小麦高产要求的有机肥施用技术。

4 结 论

5月19日至6月8日晚播处理麦长管蚜的AP值分别为3.40、5.82、5.44、2.32和0.00,均显著低于正常播期处理,小麦晚播可显著降低麦长管蚜的种群数量。晚播小麦有机肥替代氮肥60%、40%和20%处理的麦长管蚜AP值分别为4.83、4.70和4.11,均显著高于晚播无替代处理,有机肥替代氮肥有利于麦长管蚜取食为害。替代氮肥比例越高,麦长管蚜发生越重。