春玉米间作豆科绿肥作物害虫和天敌种群的发生动态

赵发福，郭建国，谢晓丽，张旭明，薛应钰，金社林

（1.甘肃农业大学植物保护学院, 甘肃 兰州 730070；2.甘肃省农业科学院植物保护研究所, 甘肃 兰州 730070）

玉米(Zea mays)是中国重要的粮饲作物，东北、华北、西南、西北都有广泛种植[1-2]，在保障国家粮饲作物生产安全中具有举足轻重地位[3]。近年来，甘肃玉米播种面积不断增加，长期集约化种植致使玉米害虫种群数量和发生面积逐年增加，严重影响玉米经济产量和品质[4]。当前，玉米害虫主要通过喷施化学药剂进行防治，然而不规范使用高毒农药严重威胁着人类生命和健康，并且加速了害虫“3R”问题的产生。

多元化种植在中国具有悠久历史，应用生物多样性与生态平衡原理优化作物布局，增加农田生态系统稳定性，减少使用化学农药的生态调控策略成为当前农业害虫控制研究的热点[5-7]。例如：非洲尼日利亚、肯尼亚、埃塞俄比亚和乌干达应用生态环保、经济实用的推拉(push-pull technology，PPT)策略，在田埂种植象草(Pennisetum purpureum)诱集斑禾草螟(Chilo partellus)成虫，田间玉米间作禾本科糖蜜草(Melinis minutiflora)或玉米间作豆科饲草作物银叶山蚂蝗(Desmodium uncinatum)和绿叶山蚂蝗(D.intortum)驱避斑禾草螟成虫，显著降低了斑禾草螟对玉米和高粱(Sorghum bicolor)的为害[8-11]，并且利用山蚂蝗地上部遮阴和根部的化感物质异夏佛塔苷，抑制了恶性杂草菟丝子(Striga hermonthica)和独脚金(S.asiatica)对玉米和高粱的寄生危害[12-16]；近年来还发现玉米间作豆科作物如菜豆(Phaseolus vulgaris)、蚕豆(Vicia faba)、大豆(Glycine max)、豇豆(Vigna unguiculata)、花生(Arachis hypogaea)或玉米间作禾本科信号草(Brachiaria brizantha)对外来入侵害虫草地贪夜蛾(Spodoptera frugiperda)具有良好的防治作用[17-20]。中国通过玉米间作大豆、马铃薯(Solanum tuberosum)、辣椒(Capsicum annuum)和甘蔗(Saccharum officinarum)等作物，显著降低了草地贪夜蛾、小绿叶蝉(Empoasca flavescens)、亚洲玉米螟(Ostrinia furnacalis)和玉米蚜(Rhopalosiphum maidis)的种群密度[21-27]，提高了玉米经济产量。然而，甘肃河西走廊春玉米间作针叶豌豆(Pisum sativum)或春玉米间作箭筈豌豆(Vicia sativa)对害虫及天敌发生动态的影响尚不明确。因此，本研究从提高农田生态系统多样性出发，监测分析甘肃省河西走廊春玉米间作豆科绿肥作物对害虫和天敌种群发生动态的的影响，为玉米害虫的生态防治提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

玉米为‘武科2 号’(Zea mays‘Wuke No.2’)，针叶豌 豆 为‘陇 豌2 号’(Pisum sativum‘Longwan No 2’)，箭筈豌豆为‘陇箭2 号’(Vicia sativa‘Longjian No 2’)。

1.2 试验方法

1.2.1试验设计

试验地点位于武威市凉州区永昌镇白云村，海拔1 508 m，前茬作物为春玉米。2019 年4 月10 日播种春玉米、针叶豌豆和箭筈豌豆。全生育期不使用农药，采用人工除草。

试验设3 个处理：春玉米间作针叶豌豆(行数比2 ∶ 3)、春玉米间作箭筈豌豆(行数比2 ∶ 3)和春玉米单作。玉米株距25 cm，行距60 cm。随机区组设计，小区面积25 m2，小区之间种植4 m 宽的春玉米作物隔离带，尽可能减少昆虫成虫扩散造成的干扰，每个处理3 次重复。

1.2.2 调查方法

2019 年4 月30 日 开 始 至9 月5 日 采 用“W”型取样法在试验小区选取5 个有害虫为害的玉米植株作为取样点进行调查，使取样地在试验小区中呈“W”型排列。目测计数观测记载不同处理10 株春玉米上害虫和天敌幼虫的种类与数量，每隔7 d 调查一次，遇到雨天延后进行。

1.3 数据分析

数据以平均值 ± 标准误表示，Excel 2016 整理试验数据，SPSS 26 软件Duncan’s 新复极差法检验差异显著性分析。

2 结果与分析

2.1 春玉米间作豆科绿肥作物种植模式下二斑叶螨种群的发生动态

3 种种植方式下二斑叶螨种群发生动态不同。春玉米间作针叶豌豆全生育期二斑叶螨呈现多峰型，始见期于7 月12 日、高峰期于8 月13 日，较春玉米单作晚7 d、高峰期种群密度分别为每100 株8 300.00 头(图1)；春玉米间作箭筈豌豆全生育期没有二斑叶螨发生；春玉米单作全生育期二斑叶螨呈现单峰型，始见期于7 月23 日、高峰期于8 月6 日，高峰期种群密度为每100 株1 013.33 头。方差分析显示(表1)，春玉米间作针叶豌豆全生育期二斑叶螨种群密度显著高于春玉米单作(P＜ 0.05)，春玉米间作箭筈豌豆全生育期二斑叶螨种群密度显著低于春玉米单作(P＜ 0.05)。说明春玉米间作针叶豌豆二斑叶螨发生期提前、种群密度增加，而春玉米间作箭筈豌豆有利于控制二斑叶螨。

表1 不同种植方式下每百株害虫及其天敌发生数量Table 1 Occurrence numbers of pest and natural enemies per 100 plants under different planting patterns head

图1 春玉米间作豆科绿肥作物下二斑叶螨种群发生动态Figure 1 Occurrence dynamics of Tetranychus urticae populations on spring maize intercropped with leguminous cover crops

2.2 春玉米间作豆科绿肥作物种植模式下玉米蚜种群的发生动态

3 种种植方式下玉米蚜种群发生动态不同。春玉米间作针叶豌豆玉米蚜种群数量呈现双峰型，始见期与春玉米单作相同(6 月3 日)、高峰期较春玉米单作提前23 d (6 月19 日)，并且第1 高峰期种群密度高于第2 高峰期种群密度，第1 高峰期种群密度高达每100 株1 611.33 头；春玉米间作箭筈豌豆全生育期没有玉米蚜发生；春玉米单作玉米蚜的种群数量呈现单峰型，始见期最早于6 月3 日、高峰期于7 月12 日、高峰期种群数量分别为每100 株588.67 头 (图2)。方差分析显示(表1)，春玉米间作针叶豌豆全生育期玉米蚜的种群密度显著低于春玉米单作(P＜ 0.05)，春玉米间作箭筈豌豆全生育期玉米蚜的种群密度显著低于春玉米单作(P＜ 0.05)。表明春玉米间作针叶豌豆玉米蚜发生期提前、种群数量增加，而春玉米间作箭筈豌豆有利于控制玉米蚜。

2.3 春玉米间作豆科绿肥作物种植模式下棉铃虫种群的发生动态

3 种种植方式下棉铃虫种群发生动态不同。春玉米间作针叶豌豆棉铃虫种群数量呈现多峰型，始见期最晚于5 月28 日、高峰期于8 月1 日，较春玉米单作早13 d，高峰期种群数量为每100 株40.00头；春玉米间作箭筈豌豆棉铃虫种群数量同样呈现多峰型，始见期最早于5 月15 日、高峰期于8 月30 日，较春玉米单作晚17 d、高峰期种群数量分别为每100 株66.67 头；春玉米单作棉铃虫种群数量呈现多峰型，始见期于5 月22 日、高峰期于8 月13 日，高峰期种群数量为每100 株53.33 头(图3)。方差分析显示(表1)，春玉米间作针叶豌豆与春玉米间作箭筈豌豆全生育期内棉铃虫的百株虫量均显著高于春玉米单作(P＜ 0.05)。表明春玉米间作豆科绿肥作物不利于控制棉铃虫。

图3 春玉米间作豆科绿肥作物下棉铃虫种群的发生动态Figure 3 Occurrence dynamics of Helicoverpa armigera populations on spring maize intercropped with leguminous cover crops

2.4 春玉米间作豆科绿肥作物种植模式下天敌种群的发生动态

天敌包括蜘蛛、瓢虫和寄生蜂。其中，寄生蜂为优势种，种群数量数量最多，结果表明(图4)，春玉米间作针叶豌豆及春玉米间作箭筈豌豆方式下寄生蜂始见期均为5 月22 日，高峰期均为6 月19 日，种群数量相差不大；春玉米间作针叶豌豆寄生蜂高峰期每100 株虫量为6.67 头，春玉米间作箭筈豌豆寄生蜂每100 株虫量为6.00 头，而春玉米单作全生育期没有寄生蜂发生。方差分析显示(表1)，春玉米间作针叶豌豆和春玉米间作箭筈豌豆寄生蜂的种群数量显著高于春玉米单作(P＜ 0.05)。表明春玉米间作豆科绿肥作物有利于提高玉米害虫天敌的种群数量，实现害虫生态防治。

图4 春玉米间作豆科绿肥作物下天敌种群的发生动态Figure 4 Occurrence dynamics of natural enemy populations on spring maize intercropped with leguminous cover crops

3 讨论与结论

集约化生产打破了自然生产系统的生态平衡，导致自然生产系统的自我调控能力下降。随着集约化程度加剧，带来“3R”问题日益突出。间作不仅能够影响害虫寻找寄主的视觉或嗅觉线索，干扰害虫的寄主定位；而且间作能够改变栖境内害虫的运动行为，促使害虫从寄主植物迁出，导致寄主植物的害虫数量下降，从而实现害虫绿色生态防控。本研究发现，春玉米间作箭筈豌豆可以有效降低二斑叶螨及玉米蚜的种群数量，这一研究结果与李立坤等[25]、荆凡胜等[22]、Mwani 等[28]的研究结论相似；相反，春玉米间作针叶豌豆二斑叶螨和玉米蚜的种群数量高于春玉米单作，说明春玉米间作箭筈豌豆伴侣生产系统较春玉米单作，不利于二斑叶螨和玉米蚜田间种群增殖，对刺吸式口器害虫取食为害具有很好的生态调控作用；而春玉米间作针叶豌豆伴侣生产系统较春玉米单作，有利于二斑叶螨和玉米蚜田间种群繁衍扩大，对刺吸式口器害虫取食为害具有不良的生态调控作用，其原因可能是由于春玉米间作箭筈豌豆伴侣生产系统较春玉米单作，不能为二斑叶螨和玉米蚜种群增殖提供适宜环境，但充分为天敌昆虫种群增殖提供了适宜栖境，导致春玉米间作箭筈豌豆生产系统拮抗刺吸式口器害虫的“上行效应”与天敌捕食寄生刺吸式口器害虫的“下行效应”作用较强；相反，春玉米间作针叶豌豆伴侣生产系统较春玉米单作，可能为二斑叶螨和玉米蚜种群增殖提供了适宜环境，不足以为天敌昆虫种群大量增殖提供优良的栖境，导致春玉米间作针叶豌豆生产系统拮抗刺吸式口器害虫的“上行效应”与天敌寄生捕食刺吸式口器害虫的“下行效应”作用较弱所致，其相关作用机制需要进一步研究[29]。

多元化作物生产系统不仅能够干扰鳞翅目昆虫成虫对寄主植物的视觉定位或嗅觉线索，改变鳞翅目幼虫的运动行为、促使幼虫从寄主植物迁出数量增大，而且多元化作物生产系统为天敌昆虫提供了丰富的食物资源和优良的庇护场所，形成相对稳定的、广谱的捕食寄生天敌种群，增强天敌昆虫对鳞翅目幼虫的生态控制作用。两种效应叠加能够使鳞翅目害虫种群数量下降，对寄主植物的侵染率降低[30-32]。本研究还发现，春玉米间作针叶豌豆与春玉米间作箭筈豌豆全生育期内棉铃虫的百株虫量显著高于春玉米单作，这与美国玉米间作棉花(Gossypium hirsutum)和印度玉米间作木豆(Cajaum cajan)生产系统棉铃虫幼虫种群数量高于玉米单作的研究结果一致[33-34]，但与非洲玉米间作豆科山蚂蝗和中国玉米间作大豆降低鳞翅目害虫草地贪夜蛾和玉米螟种群数量的研究结论相悖[35-37]。这可能由于棉铃虫是杂食性害虫，寄主可塑性很强，对寄主植物选择性低于寡食性害虫，幼虫既可以取食玉米果穗，又可以取食绿肥作物豆荚，依据“资源集中假说”与“天敌假说”推断，春玉米间作豆科绿肥作物生产系统可能为棉铃虫成虫感知或幼虫滞留寄主取食提供了优良的栖境和充足食物资源[38-39]，虽然春玉米间作豆科绿肥作物生产系统具有为天敌昆虫种群增殖提供充足食物资源和优良栖境场所的功能，但是春玉米间作豆科绿肥作物生产系统距离形成相对稳定广谱的天敌昆虫群落生物防治棉铃虫取食为害，还有很多工作值得深入研究。

综上所述，春玉米间作箭筈豌豆可以有效控制二斑叶螨和玉米蚜，但应注意防治棉铃虫；春玉米间作针叶豌豆降低了棉铃虫种群数量，但需注意防治二斑叶螨和玉米蚜。