江守林，全銀華，黃珂毓，紀(jì)紹蘭，朱軍生，歐陽芳，陳法軍*

（1.南京農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院/昆蟲信息生態(tài)研究室，江蘇 南京 210095；2.山東省郯城縣農(nóng)技推廣中心，山東 郯城 276100；3.山東省植物保護(hù)總站，山東 濟(jì)南 250100；4.中國科學(xué)院 動(dòng)物研究所，北京 100101）

山東省水稻種植歷史悠久，早在春秋戰(zhàn)國時(shí)期就有記載，但水稻生產(chǎn)的迅速發(fā)展卻是在解放之后，如1974年全省水稻種植面積就高達(dá)30萬hm2以上；近年來，由于個(gè)別地區(qū)水資源貧乏和農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，再加之氣候變化導(dǎo)致的高溫少雨等，該區(qū)水稻種植面積不斷下降。目前，山東全省的水稻種植面積基本穩(wěn)定在17萬hm2左右[1]。雖然山東水稻種植面積較小，但由于該區(qū)地處華北單季黃淮稻作帶，自然生態(tài)條件優(yōu)越，非常適宜水稻生長[2]。其中，濟(jì)寧和臨沂兩大主要稻區(qū)年種植面積高達(dá)333.3萬hm2，兩地水資源豐富、光熱充分、雨熱同季等優(yōu)越條件，可充分保證“中熟”水稻品種對(duì)溫光水等的需求[1]。

山東稻區(qū)水稻生產(chǎn)長期受水稻害蟲的危害，主要包括稻飛虱、二化螟和稻縱卷葉螟等。該區(qū)稻飛虱主要有3種，即褐稻虱、白背飛虱和灰飛虱，其中以褐飛虱和白背飛虱為主，年發(fā)生3至4代。當(dāng)?shù)夭荒茉蕉?代是主害代，正值8月下旬至9月中旬水稻孕穗期[3]。二化螟在本地主要危害水稻和玉米，過去在山東地區(qū)發(fā)生數(shù)量較少，屬非主治對(duì)象，但近年來發(fā)生危害急劇上升，已成為重點(diǎn)防治對(duì)象[4]。稻縱卷葉螟為典型的遠(yuǎn)距離遷飛性害蟲，具有突發(fā)性，往往猝不及防造成慘重?fù)p失，且在該區(qū)危害嚴(yán)重期依次為抽穗期、分蘗期、乳熟期[5]。近年來，隨著氣候變化加劇，主栽品種更新?lián)Q代及栽培制度變遷等，該區(qū)水稻害蟲表現(xiàn)出新的災(zāi)變特點(diǎn)。研究表明水稻種植制度的變化對(duì)褐飛虱暴發(fā)種群的形成具有決定性的作用[6]；而雜交稻種植面積的擴(kuò)大又加重了白背飛虱的大發(fā)生[7-8]；由于全球氣候變化使冬季氣溫偏高，有利于二化螟的越冬，從而提高了越冬基數(shù)和存活率[9-10]；2003年以后，由于耕作栽培、氣候、抗藥性等因素的改變，稻縱卷葉螟再度猖獗，對(duì)我國農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成了極大威脅[11]。為明確氣候變化下我國單季中熟水稻種植區(qū)害蟲災(zāi)變及其危害狀況，評(píng)價(jià)植保技術(shù)的防控效果，本研究選取山東省臨沂市水稻主栽縣之一的郯城近16年來水稻重要害蟲災(zāi)變監(jiān)測與防控的歷史數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，系統(tǒng)評(píng)價(jià)植保技術(shù)在應(yīng)對(duì)氣候變化，實(shí)現(xiàn)控害保產(chǎn)中的作用。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地點(diǎn)

郯城縣位于山東省最南端，屬于暖、溫帶半濕潤大陸性氣候，四季分明，年平均氣溫為13.2 ℃，年均降水量843 mm，年均日照2 425 h，盛產(chǎn)小麥、玉米、水稻等，是全國商品糧生產(chǎn)基地縣，素有“魯南糧倉”之稱。它屬淮河流域沂河、沭河、中運(yùn)河水系，全縣平均水資源總量5.49億m3，絕大部分土壤屬中性，深厚肥沃。

1.2 蟲情資料

本研究所用的蟲情數(shù)據(jù)由山東省郯城縣植保站提供，包括1994—2009近16年主要水稻害蟲（稻飛虱、二化螟、稻縱卷葉螟）發(fā)生面積、防治面積及產(chǎn)量損失情況等數(shù)據(jù)。

1.3 防治技術(shù)

當(dāng)?shù)爻Ｒ?guī)防治技術(shù)包括種植水稻前進(jìn)行農(nóng)業(yè)防治，清除稻樁，鏟除田邊雜草；主栽臨稻16，鎮(zhèn)稻9424，陽光200等抗蟲品種水稻。在水稻生長期進(jìn)行化學(xué)防治，對(duì)于稻飛虱在水稻秧田及本田期噴施25%吡蚜酮懸浮劑；防治二化螟和稻縱卷葉螟時(shí)用25%康寬懸浮劑或10%稻騰懸浮劑或10%阿維·毒乳油等化學(xué)藥劑。

1.4 經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估

水稻種植面積、蟲害發(fā)生面積、實(shí)際損失量、挽回?fù)p失量、害蟲發(fā)生程度等數(shù)據(jù)由郯城縣植保站提供。對(duì)于產(chǎn)量損失評(píng)估，依據(jù)對(duì)照未受害蟲危害的稻田產(chǎn)量作對(duì)比，害蟲危害造成的損失在每年年底由山東省植保測報(bào)科統(tǒng)一處理并制作成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。

1.5 氣候資料

采用郯城縣氣象局提供的當(dāng)?shù)貧庀筚Y料。包括年平均氣溫、蟲害發(fā)生月份平均氣溫、降雨量、日照等。一般而言，當(dāng)平均氣溫升高顯著和降水增加，在農(nóng)田形成了高溫高濕的小氣候情況下，越冬病蟲卵（蛹）死亡率降低，存活數(shù)量上升，造成來年病蟲害發(fā)生嚴(yán)重，對(duì)水稻生產(chǎn)不利。

圖1 郯城地區(qū)水稻害蟲的發(fā)生變化

圖2 1994—2009年稻飛虱（包括褐飛虱、白背飛虱和灰飛虱）、稻縱卷葉螟和二化螟發(fā)生危害情況

1.6 數(shù)據(jù)分析

用Excel軟件對(duì)水稻種植面積、主要水稻害蟲的發(fā)生面積、實(shí)際損失、挽回?fù)p失、發(fā)生程度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)處理、對(duì)氣象資料進(jìn)行回歸統(tǒng)計(jì)分析并制作相關(guān)圖表。利用SAS統(tǒng)計(jì)軟件（SAS 9.0 Institute, USA, 1996）的Pearson相關(guān)分析來進(jìn)行年均溫和年降雨量與二化螟、稻縱卷葉螟和稻飛虱發(fā)生危害面積及稻谷產(chǎn)量損失之間的相關(guān)性分析 (P<0.05)。

圖3 1994—2009年未采取任何防治措施下水稻害蟲造成的產(chǎn)量損失

圖4 1994—2009年采取防治措施下水稻害蟲造成的產(chǎn)量損失

2 結(jié) 果

2.1 水稻種植面積與蟲害發(fā)生情況分析

1996年至今，水稻種植面積基本處于平穩(wěn)狀態(tài)（圖1）。其中，1999和2009種植面積最多，分別為2.33萬hm2和2.39萬hm2。相比之下，因氣候因素、栽培制度和水稻品種變更以及人為防治等諸多因素影響下水稻害蟲累計(jì)發(fā)生面積變化很大（圖1）。其中，1997—2008水稻害蟲累積發(fā)生面積呈隔年加重趨勢，尤其2003年發(fā)生面積驟然升高，高達(dá)0.35萬hm2，其主要原因可能是該年份屬低溫高濕氣候，年平均氣溫為13.8 ℃，再加之降水量大、濕度高，最終導(dǎo)致稻縱卷葉螟和稻飛虱同時(shí)大暴發(fā)。

從3種主要水稻害蟲年危害情況來看，二化螟在1994和1995發(fā)生危害嚴(yán)重，但隨后兩年危害極輕，直到1998年才出現(xiàn)大發(fā)生，時(shí)隔4年到2002年再度暴發(fā)危害，并持續(xù)危害長達(dá)3年，直到2006年蟲情才得到控制，但緊接著2007和2008年又暴發(fā)危害（圖1）。稻縱卷葉螟在1998年大發(fā)生后，一直處于低蟲口密度，直到2003年特大發(fā)生，2005年暴發(fā)最為嚴(yán)重，達(dá)到了3.27萬hm2，2006年蟲口密度明顯降低，2007年再一次大暴發(fā)。稻飛虱從2000年開始持續(xù)暴發(fā)危害，2006年危害最為嚴(yán)重。

圖5 1999—2009年采取防治措施下稻飛虱危害造成的總產(chǎn)量損失與褐飛虱危害造成的產(chǎn)量損失情況

圖6 2008年采取防治措施下3種飛虱造成的水稻產(chǎn)量損失比例

2.2 害蟲危害經(jīng)濟(jì)損失分析

為了減少由害蟲造成的產(chǎn)量損失，種植抗蟲品種水稻，并在害蟲危害嚴(yán)重情況下，采取適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)防治措施，以控制蟲情大發(fā)生。圖3給出了未采取任何害蟲防治措施下的水稻產(chǎn)量損失情況，圖4是采取積極的化學(xué)防治下水稻產(chǎn)量的實(shí)際損失情況。1998和2002二化螟發(fā)生較重，通過采取化學(xué)防治有效控制了蟲量并降低了水稻產(chǎn)量損失（圖4）；在稻縱卷葉螟防控方面，1998年雖采取了防治，但由于錯(cuò)過了施藥最佳適期，沒能及時(shí)控制損失，2003年以后稻縱卷葉螟造成的經(jīng)濟(jì)損失明顯高于之前（圖4）；2000、2006和2007年稻飛虱大暴發(fā)，造成了嚴(yán)重的水稻產(chǎn)量損失，尤其是2006年其損失達(dá)高達(dá)1 486 t。就三種稻飛虱危害導(dǎo)致的水稻產(chǎn)量損失情況而言，除2000年外由褐飛虱危害造成的產(chǎn)量損失占稻飛虱危害損傷總量的50%以上，2006年和2007年達(dá)到了100%（圖5）。其中，2008年褐飛虱危害所占比例高達(dá)75%，灰飛虱次之達(dá)13.5%，白背飛虱最低達(dá)11.5%（圖6）。

2.3 氣候變化與水稻害蟲發(fā)生及其經(jīng)濟(jì)損失關(guān)系分析

2.3.1 氣候變化分析 1987—2009郯城年平均氣溫呈現(xiàn)波浪式上升，年均增溫0.028 4 ℃，1994年、1998年和2002年分別達(dá)到溫度最高值（即14.8 ℃）（圖7）。同時(shí)，年平均降水量也呈現(xiàn)波浪式緩慢增加趨勢，年均增加量為7.653 3 mm（圖8）。

圖7 1987—2009年山東郯城年平均溫度情

圖8 1987—2009年山東郯城年平均降水量

2.3.2 氣候變化與水稻害蟲發(fā)生及其經(jīng)濟(jì)損失的相關(guān)性分析

氣候因素變化將直接或間接影響害蟲的發(fā)生，進(jìn)而導(dǎo)致危害面積和水稻產(chǎn)量損失變化。通過1994—2009期間年均溫和年降雨量與三種水稻害蟲發(fā)生危害面積和水稻產(chǎn)量損失的相關(guān)性分析表明，年均溫和年降雨量與二化螟和稻飛虱（包括褐飛虱）的發(fā)生危害面積及其水稻產(chǎn)量損失之間相關(guān)均不顯著（P> 0.05; 表1）；同期，年均溫和年降雨量與稻縱卷葉螟的發(fā)生危害面積和水稻產(chǎn)量損失相關(guān)顯著、甚至極顯著（P< 0.05、0.01或0.001；表1）。

表1 年均溫和年降雨量與二化螟、稻縱卷葉螟和稻飛虱發(fā)生危害面積及其水稻產(chǎn)量損失之間的相關(guān)性分析

3 討 論

在全球氣候變化背景下，氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響已逐漸成為各國科學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)。我國是世界上遭受氣象災(zāi)害影響最嚴(yán)重的國家之一，氣象災(zāi)害每年造成的損失占整個(gè)自然災(zāi)害損失的70%左右，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失占國民生產(chǎn)總值的3%～6%[12]。而氣候變化對(duì)水稻害蟲的發(fā)生則又產(chǎn)生直接或者間接的影響[13-14]。

結(jié)合本文的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)：①近年來，在水稻種植面積趨于平穩(wěn)的狀態(tài)下，水稻害蟲積累發(fā)生面積呈隔年加重的趨勢。其中，稻縱卷葉螟在1998年大爆發(fā)，并在2003年之后發(fā)生量一直較大；二化螟是在1994—2004年發(fā)生量較大，之后趨于平緩；而稻飛虱則是在2003年之前除2001年大爆發(fā)外，其余時(shí)間均發(fā)生量較小，但是在2003年之后一直持續(xù)著較大的發(fā)生量。②三種飛虱導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失的程度為：褐飛虱>灰飛虱>白背飛虱；從圖3和圖4看出，及時(shí)的對(duì)已發(fā)生蟲害的稻田采取防治措施是非常有必要的。③近年來，由于全球變暖的影響[15]，郯城年平均氣溫呈現(xiàn)波浪式上升，年均增溫0.028 4 ℃。同時(shí)，年平均降水量也呈現(xiàn)波浪式緩慢增加趨勢，年均增加量為7.653 3 mm。④氣候因素變化將直接或間接影響害蟲的發(fā)生情況和危害程度。其中，溫度對(duì)二化螟發(fā)生有顯著影響（T-test：P<0.05），且為正相關(guān)，表明溫度越高，二化螟的發(fā)生就更嚴(yán)重，從而直接導(dǎo)致產(chǎn)量的減少；溫度對(duì)稻縱卷葉螟的發(fā)生影響不顯著（T-test：P>0.05），但是對(duì)水稻產(chǎn)量損失具有顯著影響（T-test：P<0.05）。此外，年均降雨量對(duì)各水稻害蟲發(fā)生面積和水稻產(chǎn)量均無顯著影響（T-test：P>0.05）。

針對(duì)以上結(jié)果，對(duì)待稻田發(fā)生重大害蟲災(zāi)變后應(yīng)該采取及時(shí)的防治措施，在重大發(fā)生時(shí)應(yīng)及時(shí)進(jìn)行化學(xué)防治，若并非重大發(fā)生，則應(yīng)選擇綜合防治。農(nóng)藥的大規(guī)模使用不僅增加了投入，也導(dǎo)致田間天敵種群數(shù)量大大減少，從而使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)遭到了嚴(yán)重破壞，對(duì)環(huán)境造成了巨大的影響。為了提高產(chǎn)量的同時(shí)減少投入，應(yīng)利用綜合防治措施，即化學(xué)防治與生物防治、物理防治相結(jié)合，將害蟲控制在經(jīng)濟(jì)損害水平之下[16-18]。結(jié)合郯城稻區(qū)自身特點(diǎn)，在水稻生產(chǎn)實(shí)踐中，培育和種植抗性品種為基礎(chǔ)，可采取稻田養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨、種植誘集植物，可減少殺蟲劑的使用，以便保護(hù)和利用天敵。同時(shí)密切關(guān)注遷飛性水稻害蟲和本地害蟲田間種群動(dòng)態(tài)，在適期使用最少量農(nóng)藥進(jìn)行科學(xué)合理的防治，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)損失最小化、產(chǎn)量最大化的目標(biāo)。

其次，我們已處在氣候變化的環(huán)境之下，那就想辦法去適應(yīng)這種變化并利用這種變化來提高水稻產(chǎn)量以及防治蟲害。優(yōu)化種植制度是適應(yīng)氣候變化最重要的且能立竿見影的技術(shù)手段。利用我國長時(shí)間序列的加密氣象觀測數(shù)據(jù)，分析我國以及我國不同區(qū)域的氣候變化趨勢，分析未來氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)的可能影響，分析當(dāng)前氣候變化和未來氣候變化對(duì)光、熱、水資源重新分布和農(nóng)業(yè)氣象災(zāi)害分布格局的影響，充分利用氣候變化帶來的熱量資源增加、復(fù)種指數(shù)增加等優(yōu)勢，規(guī)避高溫?zé)岷?、干熱風(fēng)、干旱等氣候變化帶來的不利因素，進(jìn)而改進(jìn)作物布局，科學(xué)的調(diào)整種植制度，趨利避害，減緩氣候變化的不利影響，保證糧食生長的高產(chǎn)穩(wěn)產(chǎn)[19]。最后，應(yīng)該著重發(fā)展生物技術(shù)，以生物技術(shù)為基礎(chǔ)選育適應(yīng)氣候變化的新品種。使新品種加強(qiáng)光合作用、生物固氮、抗逆能力并且能夠高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的作物品種。

[1]楊百戰(zhàn), 楊連群, 楊英民.山東水稻生產(chǎn)發(fā)展優(yōu)勢、存在問題及對(duì)策[J].中國稻米, 2006(3): 53-54.

[2]袁守江, 楊連群, 宮德英, 等.山東省優(yōu)質(zhì)稻米產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀及發(fā)展對(duì)策[J].山東農(nóng)業(yè)科學(xué), 2004(6): 65-67.

[3]劉漢舒, 魏靖, 杜昌信, 等.山東稻區(qū)褐飛虱的發(fā)生規(guī)律及預(yù)測研究[J].華東昆蟲學(xué)報(bào), 1996, 5(2): 22-27.

[4]石會(huì)田, 張勝來, 黃孟龍.二化螟危害上升原因與防治策略[J].作物研究, 2005, 19(2): 115-118.

[5]盧兆成, 趙海英, 朱慶松, 等.稻縱卷葉螟發(fā)生的影響因素及防治措施[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué), 2005, 33(5): 787, 811.

[6]齊國君, 張孝羲, 翟保平, 等.水稻種植制度變化對(duì)褐飛虱暴發(fā)種群形成的影響[J].植物保護(hù)學(xué)報(bào), 2010, 37(3):193-200.

[7]唐啟義, 胡國文, 唐健, 等.白背飛虱猖獗頻率增加與雜交稻面積增加的關(guān)系分析[J].西南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 1998(5):84-87.

[8]馬慧坤, 黃德光, 李洪凱, 等.雜優(yōu)稻白背飛虱發(fā)生情況的初步調(diào)查[J].廣東農(nóng)業(yè)科學(xué), 1983(3): 17-22.

[9]Tsumuki H, Take T, Kanehisa K, et al.Effect of temperature on the development and voltinism of the rice stem borer,Chilo susppressalis(Lepidoptera, Pyralidae) in Taiwan[J].Eur J Entomol, 1994, 91(4): 477-479.

[10]肖海軍, 朱杏芬, 薛芳森.二化螟越冬幼蟲滯育后發(fā)育起點(diǎn)溫度與有效積溫[J].植物保護(hù), 2008(4): 78-81.

[11]翟保平, 程家安.2006年水稻兩遷害蟲研討會(huì)紀(jì)要[J].昆蟲知識(shí), 2006(4): 585-588.

[12]翟盤茂, 王萃萃, 李威.極端降水事件變化的觀測研究[J].氣候變化研究進(jìn)展, 2009, 3(3): 144-148.

[13]白慧.氣候變化對(duì)農(nóng)作物病蟲害發(fā)生發(fā)展趨勢的影響[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué), 2009, 37(5): 47-49.

[14]劉文棟, 葛意活, 何燕.氣候變化對(duì)水稻病蟲害發(fā)生發(fā)展趨勢的影響[J].中國農(nóng)學(xué)通報(bào), 2010, 26 (24): 243-246.

[15]程?hào)|來, 鐘學(xué)斌.溫室效應(yīng)與氣候變化及人類活動(dòng)的關(guān)系[J].威寧學(xué)院學(xué)報(bào), 2008, 28(6): 86-88.

[16]Lou Yonggen, Zhang Guren, Zhang Wenqing, et al.Biological control of rice insect pests in China[J].Biological Control,2013, 67: 8-20.

[17]Cook S M, Khan Z R, Pickett J A.The use of push–pull strategies in integrated pest management[J].Annu Rev Entomol,2007, 52: 375-400.

[18]FAO.Guidelines for the integrated control of rice pests[J].Food Agric Org, 1979: 106-111.

[19]房世波, 韓國軍, 張新時(shí), 等.氣候變化對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響及其適應(yīng)[J].氣象科技進(jìn)展, 2011, 1(2): 15-19.