稻蟹田与常规稻田蚜虫发生动态数学模型

2023-09-25邢亚楠代克涛刘郁马晓慧

北方水稻 2023年4期

邢亚楠代克涛刘郁马晓慧

摘要：为进一步明确麦长管蚜在盘锦地区的发生与环境因子之间的关系，以及在2类稻田的发生危害情况。在系统调查麦长管蚜种群动态的基础上，利用多元回归法，得到麦长管蚜与环境因子间的数学模型，以及2类稻田上的发生分布情况。结果表明：盘锦地区2类稻田上发生危害的均为麦长管蚜；麦长管蚜在2类稻田的发生时间动态一致；在水稻穗上部分布比例约为80%，全株蚜量（y）与穗上部蚜量（x）之间的关系，常规田：y=1.25x+2.55，稻蟹田：y=1.19x+1.41；常规田麦长管蚜的发生与当地近7日平均温度存在显著的相关性。

关键词：稻蟹田；常规稻田；麦长管蚜；数学模型

基金项目：辽宁省自然科学基金计划项目（2022-MS-063）；辽宁省应用基础研究计划（2022JH2/101300161）。

收稿日期：2023-05-23

作者简介：邢亚楠（1988-），女，硕士，助理研究员，研究方向为水稻病虫草害综合防治。

*通讯作者：马晓慧，女，硕士研究生，副研究员，研究方向为水稻病虫草害综合防治。

Dynamic Mathematical Model of Aphid Occurrence in Rice Crab Field and Conventional Rice Field

XING Ya-nan1 ， DAI Ke-tao2 ， LIU Yu1 ， MA Xiao-hui1*

（1 Liaoning Institute of Saline-Alkali Land Utilization， Panjin Liaoning 124010， China;

2 Sinochem Modern Agriculture Holdings， Beijing 100010， China）

Abstract： In order to further elucidate the relationship between Sitobion miscanthi（Takahashi） occurrence and environmental factors in Panjin rice area， and the occurrence of Sitobion miscanthi（Takahashi） in two types of paddy fields. In this study， based on the systematic investigation of the population dynamics of Sitobion miscanthi（Takahashi）， the mathematical model of the relationship between Sitobion miscanthi（Takahashi） and environmental factors and the distribution of Sitobion miscanthi（Takahashi） in two types of paddy fields were obtained by using multiple regression method. The results showed that the two types of paddy fields in Panjin area were all affected by Sitobion miscanthi（Takahashi）; The occurrence time of Sitobion miscanthi（Takahashi） in the two types of paddy fields was consiste; Sitobion miscanthi（Takahashi） which distributed about 80% in the upper panicle. The relationship between the total plant aphid （y） and the upper panicle aphid（x） was as follows： y=1.25x+2.55 in the conventional field and 1.19x+1.41 in the rice and crab field. There was a significant correlation between the occurrence of aphid in the conventional field and the local average temperature in recent 7 days. This study provided a scientific basis for the prediction of the aphid in rice crab fields and conventional fields in Panjin area.

Key words：Rice and crab field; Conventional field; Sitobion miscanthi（Takahashi）; Mathematical model

盤锦地处渤海之滨、属辽河三角洲中心地带，属暖温带大陆性半湿润季风气候区，四季分明、雨热同季、温度适宜、光照充裕，素有“鱼米之乡、河蟹之都”的美誉[1-2]。盘锦水稻种植史上鲜少有蚜虫为害报道，近些年受全球气候变暖、极端天气频发、种植模式变化的影响，盘锦地区水稻种植中蚜虫频发，为害日益加重，对水稻产量和稻米品质产生严重损害。稻蟹综合种养作为一种可持续发展的稻田生态种养模式，在东北颇具典型，辽宁地区稻蟹种养推广面积达80 000～100 000 hm2[3]。盘锦地区稻蟹种养面积约占辽宁省稻蟹种养面积的65%、并形成了特有的盘山模式“田中稻、水养蟹、埝埂种豆”，实现一水两用、一地双收的生态种养模式，为水稻种植业的持续发展开辟了新道路[4]。随着稻蟹种养技术的不断进步和革新，围绕河蟹生长、水肥管理、生态环境的研究较多，尚少有稻蟹共作系统中害虫研究[5-6]。因此，明确麦长管蚜在盘锦地区稻蟹田与常规田的种群动态，探明其在2类稻田的为害方式和空间分布，对评估稻蟹生态种养模式具有重要的现实意义。

多数农业流行病害的发生与气候条件息息相关[7-8]。麦长管蚜属迁飞性害虫，其在0 ℃等温线以北不能越冬，气候条件是影响麦长管蚜的迁入迁出主要因素[9-10]。因此，开展气象因素与麦长管蚜发生关系的研究是预测预报的关键。现阶段针对麦长管蚜在农田寄主植物上发生规律、分布格局、抽样技术及与麦田气象因子的相关研究较多[11-12]。关于麦长管蚜发生与稻田气候因素之间的相关性、不同类型稻田植株上的数量动态和分布研究鲜见报道。因此，探明麦长管蚜在盘锦稻区发生情况及同气候因素之间的关系，预测蚜虫发生的适宜条件、对提高预报防治具有重要的现实意义。

1 材料与方法

1.1 试验材料

水稻材料来自辽宁省盐碱地利用研究所，品种为盐粳456。试验河蟹品种来自盘山县河蟹研究所选育的中华绒螯蟹。

1.2 试验地概况

辽宁省盐碱地利用研究所试验基地，地处辽宁省盘锦市大洼区小刘家村，北纬40°39′～41°27′东经121°25′～122°31′。属温带季风气候，年平均气温10.4 ℃，年平均降水量475.6 mm，年平均日照数2 981.6 h。

水稻于2022年4月23日播种，2022年5月24日移栽，10月15日收割。稻蟹田河蟹投入时间为6月5日，投放密度为200只/667 m2，不投入蟹料，10月15日收获。于稻田镟地时，一次性施入中科虹稳定性复合肥，全年仅于5月10日施入丁草胺和恶草灵封闭除草，之后不施用任何化肥农药。常规田种植过程中化肥农药使用同田间正常管理一样。

1.3 田间蚜虫调查

于2022年水稻插秧后开始调查，前期每间隔10 d调查一次，直至始见蚜虫后，改为每间隔7 d调查一次，共调查10次，如遇到雨天提前或延后。采用“Z”字型调查，每样点用白瓷盆盆拍10下，每盆拍1穴稻株，分别统计水稻穗部和茎秆部蚜虫数量。

1.4 根据试验地气象因素建立数学模型

借助2022年水稻种植期间辽宁省盐碱地利用研究所小型气象仪检测的数据，包括近7日最高温度（x1）、近7日最低温度（x2）、近7日平均温度（x3）、近7日平均湿度（x4），近7日累计降雨量（x5），近7日瞬时最大风速（x6），结合田间统计所得的蚜虫数量，对上述气象因素（xi）和近7日麦长管蚜发生数量（y）进行多元回归分析，y=a1x1+a2x2+a3x3+a4x4+a5x5+a6x6，得出稻田麦长管蚜发生量与气象因素之间的回归方程[13]。

1.5 麦长管蚜在水稻植株上的分布比例

在水稻麦长管蚜发生数量动态调查中，分别统计水稻穗部和茎秆部麦长管蚜的发生量，计算得出穗部蚜虫发生量占整株蚜量的比例，并进行相关分析，获得回归方程。

1.6 数据统计分析

利用Excel统计各时段调查虫量，做出水稻蚜虫种群发生动态图。试验原始数据经SPSS 17.0软件处理。

2 结果与分析

2.1 两类稻田水稻蚜虫种类与发生动态

将各次调查采集到的蚜虫带回室内镜检，经形态学鉴定，盘锦稻区稻蟹田和常规田水稻蚜虫种类均为麦长管蚜（荻草谷网蚜Sitobion miscanthi （Takahashi））。

麦长管蚜在盘锦地区2类稻田发生动态基本一致。8月初蚜虫始见，田间表现零星发生；9月上中旬，蚜虫发生进入激增期，蚜虫发生量达到最高。9月下旬，蚜虫发生进入衰减期，虫口数量下降。稻蟹田蚜虫发生高峰于9月25日，较常规田高峰9月18日稍晚（图1）。整个生育期，稻蟹田每穴累计蚜量为205头，常规田每穴累计蚜量为183头，两者间差异不显著。可见，稻蟹田与常规田麦长管蚜发生时间动态和累计蚜量间无显著差异。

2.2 水稻蚜虫在植株上的分布

无论是稻蟹田还是常规田麦长管蚜大多数集中分布在水稻植株穗部和剑叶叶心部危害。在麦长管蚜发生的零星末期，分布比例达到最高约为90%。随着麦长管蚜在水稻植株上急速繁殖，分布比例有所下降，但當各类稻田蚜虫量最高时，上部比例也有所上升，聚集在穗部小枝梗和穗下茎部。当蚜虫进入衰减期，上部蚜虫比例虽然有所下降，但也以上部为主要危害部位（图2）。将水稻植株上部蚜量与全株蚜量进行相关性测定，得到2类稻田全株蚜量与上部蚜量的线性方程分别为：稻蟹田y=1.19x+1.41（R2=0.9641），常规田y=1.25x+2.55（R2=0.896）。

2.3 水稻麦长管蚜发生量与气象因素间多元回归分析

盘锦地区2类不同水稻种养模式下，麦长管蚜的发生与当地气象因素存在相关性。麦长管蚜与盘锦地区各气象因子多元回归后，明确了2类稻田麦长管蚜发生量均与盘锦地区近7日平均温度和最高气温关系密切。其中，常规田麦长管蚜与近7日平均温度的回归系数显著性达到了显著水平（表1）。可见，近7日平均温度对麦长管蚜发生情况有显著影响，随着平均温度的升高，麦长管蚜发生量会显著降低。

3 结论与讨论

受全球气候变暖、极端天气频发的影响，麦长管蚜为害范围逐渐北移[14]。研究发现辽宁盘锦稻区稻蟹田和常规田麦长管蚜的发生趋势一致，且主要集中在水稻穗上部危害，高峰期穗上部蚜量约占整株蚜量的80%，与姜海平研究结果一致[15]。因此，水稻蚜虫的调查，主要做好水稻穗部蚜虫调查即可，不仅省时省力，也可为及时开展田间防治赢得时间。

稻蟹田蚜虫危害高峰期较常规田晚，且累计蚜量较常规田多，但差异不显著。这可能与常规田在整个生育期不间断喷施化学农药，造成害虫种群数量减少有关。而稻蟹田不喷施化学农药，生物多样性显著高于常规田，稻蟹田优势天敌以蜘蛛为优势种，而蜘蛛属食性较杂，并不是蚜虫优势天敌，对蚜虫的控害能力有限。稻田天敌对蚜虫发生量有很重要的影响，有待进一步开展2类稻田天敌的调查研究。

气候条件是麦长管蚜爆发的主要影响因子[16]。本研究结果表明，盘锦地区常规田蚜虫发生量与调查前近7日的平均温度间，存在显著回归关系，且近7日最高温度也是影响麦长管蚜数量的重要因素，与王纯枝研究结果一致[17]。这可能与麦长管蚜喜中温，不耐高温有关，盘锦地区8～9月的平均温度为23～25 ℃和19～20 ℃，为麦长管蚜最适温度范围，有利于麦长管蚜在盘锦稻区扩散危害。但是蚜虫发生量与降雨量和风速之间的线性关系不显著，可能是盘锦地区2022年9月的降雨量较少，温度适宜，此阶段正值水稻乳熟至蜡熟期，植株营养条件达到最佳，为蚜虫的发生高峰，降雨并未对麦长管蚜繁殖产生显著影响。而稻蟹田蚜虫发生与当地近7日平均气温同样存在相关性，但并未达到显著相关水平，这可能与稻蟹综合种养模式，有效控制水稻无效分蘖，增加通风透光条件，改善田间小气候有关，具体原因尚待进一步研究。

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