黃未末，周曉靜，李 超，劉 娟，廖江花

(新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，農(nóng)林有害生物監(jiān)測(cè)與安全防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830052)

馬鈴薯甲蟲(chóng)Leptinotarsadecemlineata(Say)是世界著名的檢疫性有害生物(Khelifietal.，2015)，也是侵害我國(guó)馬鈴薯的重大農(nóng)作物害蟲(chóng)(李超等，2014)，對(duì)我國(guó)馬鈴薯產(chǎn)業(yè)發(fā)展造成了巨大威脅。馬鈴薯甲蟲(chóng)侵入國(guó)內(nèi)的二十多年來(lái)(郭文超等，2014)，以化學(xué)防治為主導(dǎo)的防治體系一直普遍存在，這使得馬鈴薯甲蟲(chóng)的抗藥性發(fā)展迅速(郭文超等，2011)。長(zhǎng)期的化學(xué)防治在降低害蟲(chóng)數(shù)量的同時(shí)，也降低了生物多樣性，對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)造成了破壞，進(jìn)而使農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能和控害能力下降。另外，我國(guó)當(dāng)前的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)提供的服務(wù)功能，是以最大限度的提供糧食等優(yōu)質(zhì)農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)為核心(Sutter and Albrecht，2016；江婷等，2019)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)作為人為干預(yù)和控制下形成的人工生態(tài)系統(tǒng)，在保證了社會(huì)糧食供給的同時(shí)(Swintonetal.，2007；Power，2010)，其耕作模式必然向著集約化和規(guī)?；D(zhuǎn)變，但集約化、單一化種植后的農(nóng)作物，雖顯著提高了農(nóng)作物產(chǎn)量，但導(dǎo)致了農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)自身控害能力的下降(Guoetal.，2010；Fan，2011)。因此，如何實(shí)現(xiàn)在完成糧食供給的同時(shí)，去提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)自身的控害能力和生態(tài)服務(wù)功能，探索有利于害蟲(chóng)生態(tài)調(diào)控且可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)田種植模式是時(shí)下的研究熱點(diǎn)(Godfrayetal.，2010)。間作作為一種能提高農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性以及控害能力的種植模式，被廣泛的應(yīng)用于農(nóng)作物生產(chǎn)(Lithourgidisetal.，2011)。它是指在同一塊田地上的不同行，同時(shí)種植兩種或兩種以上的作物(Lietal.，2007)。已有研究表明，與單一種植農(nóng)田相比，間作種植模式下，通過(guò)作物的合理選擇與配置，農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)能有效提高資源利用率，減輕病蟲(chóng)害的發(fā)生(Echarteetal.，2011；Undie，2012)。另外，間作田較單作田能提高系統(tǒng)內(nèi)的生物量(田耀加等，2013)，為天敵提供更多的食物來(lái)源，進(jìn)而有效的控制害蟲(chóng)數(shù)量和對(duì)作物的危害(Lithourgidisetal.，2011；蘇本營(yíng)等，2013)。本文運(yùn)用作物間作技術(shù)，在農(nóng)田尺度下展開(kāi)對(duì)馬鈴薯甲蟲(chóng)生態(tài)調(diào)控的研究，以期為馬鈴薯甲蟲(chóng)生態(tài)調(diào)控方面的研究和實(shí)際生產(chǎn)提供一些參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)概況

試驗(yàn)于2019年5-10月在新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)三坪農(nóng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)基地進(jìn)行，試驗(yàn)區(qū)位于烏魯木齊市頭屯河區(qū)(N 43° 56'8.89″, E 87° 20′44.42″)。屬溫帶大陸性干燥氣候，干旱少雨、蒸發(fā)量大，年均氣溫2.8～13.0℃，年均降水量236 mm。

1.2 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)處理A為馬鈴薯/玉米2 ∶2行比間作(PC220)：馬鈴薯種植2行、玉米種植2行、2行不種作物。B為馬鈴薯/玉米4 ∶2行比間作(PC420)：馬鈴薯種植4行、玉米種植2行。C為馬鈴薯/玉米/馬鈴薯2 ∶2 ∶2行比間作(PC222)：馬鈴薯左右各種植2行；玉米于中間種植2行。D為馬鈴薯單作(PC600)：馬鈴薯種植6行。試驗(yàn)區(qū)四周種植小米作為保護(hù)行。

所有小區(qū)采用東西行向種植，上述4種行比間作每行寬均為0.55 m、長(zhǎng)均為4.0 m，每個(gè)小區(qū)2個(gè)條帶，每個(gè)小區(qū)面積為26.4 m2。馬鈴薯穴距25 cm，玉米穴距40 cm。間作和單作帶寬、行距、穴距、小區(qū)面積均相同。各處理4次重復(fù)，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(圖1)。馬鈴薯選用甘肅農(nóng)業(yè)科學(xué)院馬鈴薯研究所提供的荷蘭15原原種，每穴播1粒，重約5 g。玉米選用新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院提供的超甜1號(hào)，每穴播2粒。小米選用新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院提供的豫谷18號(hào)，均勻撒在保護(hù)行。調(diào)查期間試驗(yàn)地不使用殺蟲(chóng)劑，定期除草，肥水管理同當(dāng)?shù)厣a(chǎn)。

圖1 間作和單作田間布置示意圖Fig.1 Crop patterns in intercropping and monocropping experiment plots

1.3 調(diào)查方法

1.3.1馬鈴薯甲蟲(chóng)種群數(shù)量調(diào)查方法

于2019年6月21日至8月23日馬鈴薯甲蟲(chóng)田間發(fā)生為害期，采用五點(diǎn)隨機(jī)取樣法每隔7 d調(diào)查一次蟲(chóng)量，方法如下：在1-A小區(qū)內(nèi)選取五點(diǎn)，每點(diǎn)選兩行，每行調(diào)查連續(xù)的2株。小區(qū)1-B、1-C、1-D、2-A、2-B、2-C、2-D、3-A、3-B、3-C、3-D、4-A、4-B、4-C、4-D調(diào)查方法同理。調(diào)查過(guò)程中分別記錄1齡、2齡、3齡、4齡幼蟲(chóng)及成蟲(chóng)的數(shù)量。

1.3.2天敵昆蟲(chóng)種群數(shù)量調(diào)查方法

于2019年8月12日至9月5日玉米的穗期和花粒期，對(duì)玉米上的天敵展開(kāi)調(diào)查，每隔3 d調(diào)查一次，具體方法如下：對(duì)間作小區(qū)1-A內(nèi)的玉米進(jìn)行逐株調(diào)查，葉片背面及果實(shí)與主干的間隙等部位均仔細(xì)調(diào)查。間作小區(qū)1-B、1-C、2-A、2-B、2-C、3-A、3-B、3-C、4-A、4-B、4-C調(diào)查方法同理。將采集到的昆蟲(chóng)帶回，記錄采集時(shí)間和區(qū)域，分類統(tǒng)計(jì)昆蟲(chóng)種類、數(shù)量。制作天敵昆蟲(chóng)標(biāo)本用針插法，鑒別天敵昆蟲(chóng)的種類用形態(tài)學(xué)鑒定法。

1.4 統(tǒng)計(jì)分析方法

采用Microsoft Excel 2010對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。對(duì)調(diào)查到的低齡與高齡幼蟲(chóng)、成蟲(chóng)數(shù)據(jù)進(jìn)行非參數(shù)Friedman檢驗(yàn)，采用單因素方差分析(One-way ANOVA)和多重比較方法(LSD)對(duì)玉米調(diào)查數(shù)據(jù)進(jìn)行差異顯著性檢驗(yàn)，運(yùn)用SPSS 19.0統(tǒng)計(jì)軟件分析。作圖采用Microsoft Excel 2010與SigmaPlot 12.5。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯甲蟲(chóng)種群數(shù)量動(dòng)態(tài)差異分析

2.1.1不同間作模式下的低齡幼蟲(chóng)種群數(shù)量差異分析

自2019年6月21日-8月23日，對(duì)16個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的低齡幼蟲(chóng)(1齡與2齡幼蟲(chóng))發(fā)生量調(diào)查顯示，不同間作模式下低齡幼蟲(chóng)種群數(shù)量均無(wú)明顯高峰期。10次蟲(chóng)量調(diào)查平均數(shù)顯示：馬鈴薯-玉米4 ∶2間作(1 135頭/百株)>馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作(1 092頭/百株)>馬鈴薯單作(1 072頭/百株)>馬鈴薯-玉米2 ∶2間作(1 036頭/百株)。不同間作模式下馬鈴薯甲蟲(chóng)發(fā)生數(shù)量無(wú)顯著差異(F=1.320，df=3，P=0.724)(圖2)。

圖2 不同間作模式下低齡幼蟲(chóng)數(shù)量的比較Fig.2 Comparison of low age larvae under different intercropping patterns注：PC220，馬鈴薯-玉米2 ∶2間作；PC420，馬鈴薯-玉米4 ∶2間作；PC222，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作；PM600，馬鈴薯單作，下同。Note：PC220, Potato-corn 2 ∶2 intercropping; PC420, Potato-corn 4 ∶2 intercropping; PC222, Potato-corn-potato 2 ∶2 ∶2 intercropping; PM600, Potato monocropping, the same below.

2.1.2不同間作模式下的高齡幼蟲(chóng)種群數(shù)量差異分析

自2019年6月21日-8月23日，對(duì)16個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的高齡幼蟲(chóng)(3齡與4齡幼蟲(chóng))發(fā)生量調(diào)查顯示，不同間作模中高齡幼蟲(chóng)種群數(shù)量均出現(xiàn)1個(gè)明顯高峰期(圖3)，結(jié)合前人對(duì)新疆馬鈴薯甲蟲(chóng)種群田間發(fā)生規(guī)律的研究(郭文超等，2014)，6月 28日-7月19日為馬鈴薯甲蟲(chóng)第一代高齡幼蟲(chóng)發(fā)生為害盛期；7月26日-8月16日為第一代高齡幼蟲(chóng)田間發(fā)生為害末期。

圖3 不同種植模式下高齡幼蟲(chóng)種群動(dòng)態(tài)Fig.3 Population dynamics of older larvae under different intercropping patterns

在第一代高齡幼蟲(chóng)發(fā)生為害高峰期(6月28日-7月19日)，馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低81頭/百株，馬鈴薯-玉米2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低224頭/百株，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低260頭/百株，但差異均不顯著(F=1.500，df=3，P=0.682)(圖4-a)。7月12日后單作蟲(chóng)量高于3種間作。在第一代高齡幼蟲(chóng)發(fā)生為害末期(7月26日-8月 16日)，馬鈴薯-玉米2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低46頭/百株，馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低68頭/百株，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低99頭/百株，但差異均未達(dá)到顯著水平(F=1.500，df=3，P=0.682)(圖4-b)。 在馬鈴薯甲蟲(chóng)第一代高齡幼蟲(chóng)的高峰期與為害末期，馬鈴薯單作田平均蟲(chóng)量高于3種間作田，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田平均蟲(chóng)量低于馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田與馬鈴薯-玉米2 ∶2間作田。不同間作模式馬鈴薯甲蟲(chóng)高齡幼蟲(chóng)發(fā)生數(shù)量沒(méi)有顯著差異(F=0.805，df=3，P=0.848)(圖4-c)。10次蟲(chóng)量調(diào)查平均數(shù)顯示：馬鈴薯單作(720頭/百株)>馬鈴薯-玉米4 ∶2間作(656頭/百株)>馬鈴薯-玉米2 ∶2間作(620頭/百株)>馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作(569頭/百株)。

圖4 不同間作模式下高齡幼蟲(chóng)數(shù)量的比較Fig.4 Comparison of third instar and fourth instar larva under different intercropping patterns

2.1.3不同間作模式下的成蟲(chóng)種群數(shù)量差異分析

自2019年6月21日-8月23日，對(duì)16個(gè)試驗(yàn)小區(qū)的成蟲(chóng)發(fā)生量調(diào)查顯示，不同間作模式中成蟲(chóng)種群數(shù)量均出現(xiàn)1個(gè)明顯高峰期(圖5)，結(jié)合前人對(duì)新疆馬鈴薯甲蟲(chóng)種群田間發(fā)生規(guī)律的研究，7月12日-8月2日為馬鈴薯甲蟲(chóng)第一代成蟲(chóng)羽化盛期；8月2日-8月16日為第一代成蟲(chóng)發(fā)生為害末期。

圖5 不同種植模式下成蟲(chóng)種群動(dòng)態(tài)Fig.5 Population dynamics adult under different intercropping patterns

在第一代成蟲(chóng)羽化高峰期(7月12日-8月2日)，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低98頭/百株，馬鈴薯-玉米2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低146頭/百株，馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低205頭/百株，但差異均不顯著(F=2.385，df=3，P=0.497)(圖6-a)。7月 19日后單作蟲(chóng)量大于3種間作。在第一代成蟲(chóng)發(fā)生為害低峰期(8月2日-8月16日)，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低88頭/百株，馬鈴薯-玉米2 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低118頭/百株，馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯單作田低146頭/百株，但差異均未達(dá)到顯著水平(F=0.250，df=3，P=0.801)(圖6-b)。

圖6 不同間作模式下成蟲(chóng)數(shù)量的比較Fig.6 Comparison of adult under different intercropping patterns

在馬鈴薯甲蟲(chóng)第一代成蟲(chóng)的羽化高峰期與羽化末期，馬鈴薯單作田平均蟲(chóng)量高于3種間作田，馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田平均蟲(chóng)量低于馬鈴薯-玉米2 ∶2間作田與馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田。不同種植模式馬鈴薯甲蟲(chóng)成蟲(chóng)發(fā)生數(shù)量沒(méi)有顯著差異(F=1.000，df=3，P=0.969)(圖6-c)。10次蟲(chóng)量調(diào)查平均數(shù)顯示：馬鈴薯單作(518頭/百株)>馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作(488頭/百株)>馬鈴薯-玉米2 ∶2間作(457頭/百株)>馬鈴薯-玉米4 ∶2間作(434頭/百株)。

2.2 優(yōu)勢(shì)天敵昆蟲(chóng)種群數(shù)量差異分析

自2019年8月12日-9月5日，對(duì)12個(gè)間作試驗(yàn)小區(qū)玉米上的天敵種群數(shù)量調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多異瓢蟲(chóng)Adoniavariegata、中華草蛉Chrysoperlasinica、異色瓢蟲(chóng)Harmoniaaxyridis數(shù)量最多，在天敵群落中占優(yōu)勢(shì)地位。對(duì)多異瓢蟲(chóng)、中華草蛉、異色瓢蟲(chóng)的9次蟲(chóng)量調(diào)查平均數(shù)進(jìn)行差異分析，結(jié)果顯示：馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田多異瓢蟲(chóng)的平均蟲(chóng)量比馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田高7頭/百株，且差異顯著(P=0.032<0.05)，不同行比間作區(qū)域中華草蛉數(shù)量差異不顯著，不同行比間作區(qū)域異色瓢蟲(chóng)數(shù)量差異不顯著(圖7)。

圖7 優(yōu)勢(shì)天敵種群數(shù)量比較Fig.7 Comparison of dominant natural enemy populations

3 結(jié)論與討論

在高齡幼蟲(chóng)種群中，馬鈴薯單作田平均蟲(chóng)量高于3種間作田，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田平均蟲(chóng)量低于另兩種間作田。在成蟲(chóng)種群中，馬鈴薯單作田平均蟲(chóng)量高于3種間作田，馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田平均蟲(chóng)量低于另兩種間作田。低齡幼蟲(chóng)無(wú)明顯高低峰期，數(shù)據(jù)波動(dòng)較大。就優(yōu)勢(shì)天敵而言，馬鈴薯-玉米-馬鈴薯2 ∶2 ∶2間作田的多異瓢蟲(chóng)量高于另兩種間作田，且較馬鈴薯-玉米4 ∶2間作田差異顯著?？梢?jiàn)在馬鈴薯-玉米間作后期，間作田的馬鈴薯甲蟲(chóng)種群數(shù)量低于單作田，馬鈴薯播種前期有效的間作玉米可以在一定程度上阻隔馬鈴薯甲蟲(chóng)的定殖擴(kuò)散。到馬鈴薯塊莖增長(zhǎng)期，間作通過(guò)會(huì)對(duì)遷移能力較強(qiáng)的高齡幼蟲(chóng)與成蟲(chóng)有一定阻隔與調(diào)控作用，進(jìn)而在一定程度上保護(hù)馬鈴薯。

農(nóng)田尺度下的害蟲(chóng)種群生態(tài)調(diào)控是生物防治的重要內(nèi)容，也是當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一(Settleetal.，1996；趙紫華等，2013；Dreyer and Gratton，2014)，其技術(shù)上主要體現(xiàn)在田間作物耕作與栽培、品種搭配與布局、農(nóng)事操作與管理、天敵保護(hù)與害蟲(chóng)防治等的有機(jī)結(jié)合(Macfadyenetal.，2012；Wielgossetal.，2012；趙紫華等，2015)。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中作物生境與非作物生境的組成和格局既能影響害蟲(chóng)的種群動(dòng)態(tài)與分布，對(duì)天敵昆蟲(chóng)也能帶來(lái)同樣的影響(Ruschetal.，2013；Sivakoffetal.，2013)。本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的馬鈴薯-玉米間作種植模式，后期在一定程度上降低了馬鈴薯甲蟲(chóng)種群發(fā)生數(shù)量和危害程度，但間作田與單作田的蟲(chóng)量差異未達(dá)顯著水平，天敵昆蟲(chóng)的比例也沒(méi)有顯著的提高。因此，僅靠單一的作物品種搭配與田間布局調(diào)整，是無(wú)法保證馬鈴薯生產(chǎn)安全的。在實(shí)際操作過(guò)程中，還應(yīng)從景觀格局層面上予以考量。景觀格局尺度下的害蟲(chóng)種群生態(tài)調(diào)控，主要是對(duì)害蟲(chóng)和天敵昆蟲(chóng)的分布、擴(kuò)散及種群動(dòng)態(tài)造成重要影響(Vinatieretal.，2013；Randetal.，2014；Macfadyenetal.，2015)。將馬鈴薯種植片區(qū)內(nèi)的田塊從景觀格局層面進(jìn)行合理布局與配置，轉(zhuǎn)移馬鈴薯甲蟲(chóng)的主要寄主馬鈴薯等茄科植物，使得越冬代馬鈴薯甲蟲(chóng)出土后無(wú)法接近寄主，以切斷其大規(guī)模發(fā)生的必要條件和場(chǎng)所。另外，在馬鈴薯甲蟲(chóng)發(fā)生前進(jìn)行干擾，如播種前的白僵菌拌種、播種時(shí)的輪作等，能有效的降低田塊初始蟲(chóng)量。