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气候变暖背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害的研究

任三学 赵花荣 齐月 田晓丽 杨超 胡丽丽

任三学,赵花荣,齐月,等. 气候变暖背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害的研究[J]. 热带生物学报,2025, 16(0):1−10. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
引用本文: 任三学,赵花荣,齐月,等. 气候变暖背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害的研究[J]. 热带生物学报,2025, 16(0):1−10. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
REN Sanxue, ZHAO Huarong, QI Yue, TIAN Xiaoli, YANG Chao, HU Lili. Investigation on the Outbreak of Agrobacterium tumefaciens in the Background of Climate Warming[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
Citation: REN Sanxue, ZHAO Huarong, QI Yue, TIAN Xiaoli, YANG Chao, HU Lili. Investigation on the Outbreak of Agrobacterium tumefaciens in the Background of Climate Warming[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009

气候变暖背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害的研究

doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
基金项目: 农业气象保障与应用技术基金项目(AMF202007)、干旱气象科学研究基金项目(IAM201805)、甘肃省青年科技基金计划项目(17JR5RA344)、甘肃省气象局气象科研项目(GSMAMs2018-13)
详细信息
    第一作者:

    任三学(1965—),男,高级工程师,从事农业气象试验研究,E-mail:656892rzr@163.com

    通信作者:

    齐月(1988—),女,助理研究员,从事气候变化及其对农业的影响研究,E-mail:googqiyue@163.com

Investigation on the Outbreak of Agrobacterium tumefaciens in the Background of Climate Warming

  • 摘要: 沟金针虫是我国北方旱作农田的重要地下害虫。近年来华北地区大面积推行保护性耕作措施和作物秸秆粉碎还田,冬小麦+夏玉米一年两熟连续轮作种植,为沟金针虫创造了有利的取食和栖息的环境。地处华北北部的固城站2018—2019年秋、冬、春三季气温出现了冷暖交替,尤其最低气温显著偏高,诱发麦田沟金针虫爆发性发生为害。据春季麦田挖土调查,虫口密度最高达144头/m2;虫口重量最重达18.764 g/m2。58个调查点达防治指标5头/m2占98.27%。拔节~收获期调查虫口密度:孕穗期最高、拔节期次之、收获期最低。老熟幼虫虫体最长34.68 mm,最宽4.90 mm,最长增长4.68 mm,最宽增大0.90 mm。冬小麦+夏玉米禾本科作物连作种植田间虫口密度达35.3~40.4头/m2,显著高于前茬大豆、玉米、冬小麦休闲地,且花生地、春玉米地比大豆地虫口密度高5倍多,虫口重量高10倍以上。成熟期虫害麦田测产:籽粒减产36.8%,虫口密度增加10头/m2籽粒减产率增加4.824%,虫口重量增加1 g/m2籽粒减产率增加3.871%,植株虫害率增加10%籽粒减产率增加11.587%。
  • 图  2  2018年10月—2019年4月气温距平、极端最低气温距平变化

    Fig.  2  Temperature anomalies and extreme minimum temperature anomalies from October 2018 to April 2019

    图  3  2019年春季固城站麦田沟金针虫调查虫口密度变化

    Fig.  3  Changes in the density of insects in the wheat field of the Gushicheng Station in the spring of 2019

    图  4  2019年春季固城站麦田沟金针虫调查重量变化

    Fig.  4  Weight change of the wheat wireworm in the wheat field in Gucheng Station in the spring of 2019

    图  5  2019年春季固城站麦田沟金针虫调查为害麦苗虫害率变化

    Fig.  5  The investigation changes in pest rates of the wheat wireworm in the wheat field of Gucheng Station in the spring of 2019

    图  6  沟金针虫虫口密度、虫口重量、虫害率与籽粒减产率的关系

    Fig.  6  Relationship between the density, weight, pest rate and grain yield reduction of the wheat wireworm

    表  1  2019年固城站冬小麦田沟金针虫调查情况

    Table  1  Investigation on the wheat wireworm of Winter Wheat field in Gucheng Station in 2019

    调查时段地段金针虫头数 头/m2最大金针虫金针虫
    总头数长度/mm宽度/mm重量g/m2
    返青-拔节期麦田A20.712.315.048.028.713.675.764
    麦田B24.215.015.855.028.053.827.095
    孕穗期麦田A12.011.231.654.829.814.175.849
    麦田B24.030.734.789.429.003.929.465
    收获期麦田A7.00.62.410.026.004.051.107
    麦田B21.011.210.642.826.343.923.983
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    表  2  2019年固城站冬小麦+夏玉米连作与休闲地沟金针虫调查情况比较

    Table  2  Comparison of Winter Wheat and Summer Maize Continuous Cropping and Leisure Land wheat wireworm in Gucheng Station in 2019

    调查时段金针虫头数 头/m2最大金针虫金针虫
    总头数长度/mm宽度/mm重量g/m2
    前茬大豆1.01.21.63.823.723.450.311
    前茬冬小麦4.30.30.04.625.813.700.732
    前茬春玉米12.64.03.319.925.723.551.791
    前茬夏玉米11.45.44.221.024.633.611.934
    冬小麦+夏玉米连作A30.67.22.640.429.404.095.520
    冬小麦+夏玉米连作B27.86.01.535.330.934.035.416
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    表  3  2019年固城站休闲地沟金针虫调查

    Table  3  Investigation on the wheat wireworm in the leisure land of Gucheng Station in 2019

    调查时段金针虫头数 头/m2最大金针虫金针虫
    总头数长度/mm宽度/mm重量g/m2
    前茬大豆地0.01.73.35.017.202.420.187
    前茬花生地4.74.018.026.724.903.551.399
    前茬春玉米A10.38.38.026.527.803.482.444
    前茬春玉米B13.37.37.728.329.033.602.905
    前茬夏玉米A5.72.01.39.025.953.651.239
    前茬春玉米B4.33.00.37.627.073.740.754
    前茬夏玉米C5.31.00.36.627.003.470.828
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    出版历程
    • 收稿日期:  2025-06-16
    • 录用日期:  2025-03-18
    • 修回日期:  2025-06-16
    • 网络出版日期:  2025-06-21

    气候变暖背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害的研究

    doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
      基金项目:  农业气象保障与应用技术基金项目(AMF202007)、干旱气象科学研究基金项目(IAM201805)、甘肃省青年科技基金计划项目(17JR5RA344)、甘肃省气象局气象科研项目(GSMAMs2018-13)
      作者简介:

      任三学(1965—),男,高级工程师,从事农业气象试验研究,E-mail:656892rzr@163.com

      通讯作者: 齐月(1988—),女,助理研究员,从事气候变化及其对农业的影响研究,E-mail:googqiyue@163.com

    摘要: 沟金针虫是我国北方旱作农田的重要地下害虫。近年来华北地区大面积推行保护性耕作措施和作物秸秆粉碎还田,冬小麦+夏玉米一年两熟连续轮作种植,为沟金针虫创造了有利的取食和栖息的环境。地处华北北部的固城站2018—2019年秋、冬、春三季气温出现了冷暖交替,尤其最低气温显著偏高,诱发麦田沟金针虫爆发性发生为害。据春季麦田挖土调查,虫口密度最高达144头/m2;虫口重量最重达18.764 g/m2。58个调查点达防治指标5头/m2占98.27%。拔节~收获期调查虫口密度:孕穗期最高、拔节期次之、收获期最低。老熟幼虫虫体最长34.68 mm,最宽4.90 mm,最长增长4.68 mm,最宽增大0.90 mm。冬小麦+夏玉米禾本科作物连作种植田间虫口密度达35.3~40.4头/m2,显著高于前茬大豆、玉米、冬小麦休闲地,且花生地、春玉米地比大豆地虫口密度高5倍多,虫口重量高10倍以上。成熟期虫害麦田测产:籽粒减产36.8%,虫口密度增加10头/m2籽粒减产率增加4.824%,虫口重量增加1 g/m2籽粒减产率增加3.871%,植株虫害率增加10%籽粒减产率增加11.587%。

    English Abstract

    任三学,赵花荣,齐月,等. 气候变暖背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害的研究[J]. 热带生物学报,2025, 16(0):1−10. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
    引用本文: 任三学,赵花荣,齐月,等. 气候变暖背景下麦田沟金针虫爆发性发生为害的研究[J]. 热带生物学报,2025, 16(0):1−10. doi:10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009 doi:  10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
    REN Sanxue, ZHAO Huarong, QI Yue, TIAN Xiaoli, YANG Chao, HU Lili. Investigation on the Outbreak of Agrobacterium tumefaciens in the Background of Climate Warming[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
    Citation: REN Sanxue, ZHAO Huarong, QI Yue, TIAN Xiaoli, YANG Chao, HU Lili. Investigation on the Outbreak of Agrobacterium tumefaciens in the Background of Climate Warming[J]. Journal of Tropical Biology. doi: 10.15886/j.cnki.rdswxb.20250009
      • 沟金针虫是我国北方旱作农田重要的地下害虫,在我国主要分布于辽宁、河北、内蒙古、山西、河南、山东、江苏、安徽、湖北、陕西、甘肃、青海等省区,属于多食性地下害虫。在旱作区有机质缺乏、土质疏松的粉砂壤土和粉砂黏壤土地带发生较重。金针虫长期生活于

        土中,其中沟金针虫约需3年左右完成一代,幼虫多达12~16龄,具有世代重叠,多种虫龄结构的群体交错发生为害的特点,各代以幼虫或成虫在地下越冬,越冬深度约在20~85 cm。在华北地区,越冬成虫于3月上旬开始活动,4月上旬为活动盛期。沟金针虫在8~9月间化蛹,蛹期20天左右,9月羽化为成虫,即在土中越冬,次年3~4月出土活动[12]。沟金针虫的活动,与土壤温度、湿度、寄主植物的生育时期等有密切关系。沟金针虫对温度条件反应敏感,根据土壤温度变化在土壤中上迁下潜活动为害,具有冬眠、夏眠的生活习性。

        气候变暖已是不争的事实。近百年来,中国地表年均气温升高约0.5~0.8 ℃,最近50a升高1.1 ℃,明显高于全球或北半球同期的平均增温速度,气候变暖最明显的地区主要集中在西北、华北和东北地区,以北方冬季增暖最为突出[38]。IPCC于2019年8月8日在日内瓦发布《气候变化与土地特别报告》指出:气候变化已经使得极端天气气候事件增加,增加了某些地区农业病虫害发生的风险,影响作物产量,使某些地区的畜牧业生产力下降,冲击粮食安全[9]。据联合国粮农组织(FAO)统计,全世界农业生产中每年因虫害、病害和杂草危害造成的损失占总产量的37%。中国农业病虫害具有种类多、影响大、时常爆发成灾的特点。大范围流行性、爆发性、毁灭性的农作物重大病虫害的发生、发展、流行都和气象条件密切相关,并与气象灾害相伴发生[1012]。而虫害属于变温动物,其生长发育依赖于从外界获得的热量,只有达到一定的积温时才能完成特定阶段的发育。气候变暖促进中国农作物虫害的发生、发展和流行,显著加重了虫害的影响。季节性变暖对中国农作物病虫害影响研究表明,暖冬可使病虫害进入越冬阶段推迟,延长病菌冬前侵染,冬中繁殖时间,降低害虫越冬死亡率,增加冬后菌源虫源基数,病虫害发生期、迁入期、为害期提前[1314]

        受气候变暖尤其冬季变暖影响,沟金针虫下潜越冬时间延后,降低了幼虫、虫卵越冬死亡率、增加了虫口、虫卵发生为害基数。沟金针虫是一类典型的具有季节性垂直活动的地下害虫,在土层中上下迁移受温度影响明显,气候变暖给沟金针虫的生存和为害提供了有利条件。由于冬季气候变暖,沟金针虫下潜越冬时间延后,春季气温回升较早,沟金针虫上迁为害时间提前,使得沟金针虫的整个为害期延长,即“晚下早上”的特点,增加了为害株率,提高了损失率[15]。何振贤等[16]研究河南登封市沟金针虫成灾因素时发现,由于温度升高使得积温的增加,沟金针虫“晚下早上”,为害期比历年增加了17天。祁永忠[17]研究青海省地下害虫发生规律时也发现这个结论。

        近年来,华北地区随着种植结构调整和大面积保护性耕作措施的快速发展,给沟金针虫创造了有利的取食和栖息的环境,研究发现沟金针虫发生为害规律产生变异,造成的损失逐年加剧[18]。华北地区的冬小麦+夏玉米两熟制连续轮作方式,夏玉米播种和出苗期,正值低龄幼虫为害,该虫喜食玉米胚乳、嫰芽、幼苗,对幼虫发育极为有利,下茬小麦苗期又遇高龄幼虫为害,这种连续轮作制有利于虫量积累[19]。因此,本文在中国气象局固城农业气象野外科学试验基地开展沟金针虫为害特征和发生规律研究,以期为开展病虫害气象服务、防灾减灾提供科学依据。

      • 调查在中国气象局固城农业气象野外科学试验基地(简称固城站,39°08′N,115°40′E,海拔高度15.2 m)冬小麦大田进行。该站位于华北平原北部高产农业区的典型代表性区域,地势平坦,土层深厚,土壤类型为砂壤土。农业种植制度实行冬小麦+夏玉米一年两熟轮作制,冬小麦生长季(10月~次年5月)降水量仅占年降水量的20%左右,处在气候少雨旱季,生长发育和产量形成主要依靠抽取地下水灌溉。自然大田生产推行作物秸秆粉碎还田和耕地浅耕、免耕等农业机械化。气候属暖温带季风大陆性气候区,雨热同季,降水分配不均,70%以上集中在夏季,冬季降雪少。

      • 调查麦田面积在6 km2以上,多年来实行冬小麦+夏玉米一年两熟制连续轮作,冬小麦、夏玉米秸秆粉碎还田,冬小麦播种前农机旋耕土壤。农机播种,行距13 cm左右,冬小麦品种为农大212(冬性、中熟品种),种子未进行药剂拌种和包衣技术。底肥、追肥等均施用化肥,未施用农家肥(畜肥),未施用防治地下害虫农药。灌溉采用节水喷灌。

      • 冬小麦返青~拔节期:按棋盘式点位挖土法,挖土深度15~20 cm,面积为0.25 m2(1.0 m×0.25 m),将土壤全部挖出查虫,幼虫(成虫少)装保鲜袋冰箱冷藏,进行虫情(虫体头数、虫体大小、虫体重量等)分析。同时将麦苗拿回实验室分析虫害特征和植株虫害率等。

        冬小麦孕穗期:选择不同虫害位置(根据缺苗状况)挖土查虫,方法同冬小麦返青~拔节期,不进行植株虫害率分析。

        冬小麦收获期:在冬小麦收获后,在拔节期和孕穗期挖土查虫位置附近再1次挖土查虫,挖土深度20~25 cm,面积为1m2(1 m×1 m),分析方法同前。

        虫体大小分类:大虫20.0 mm以上,中虫15.0~20.0 mm,小虫≤15.0 mm。最大金针虫用(电子)游标卡尺测量虫体长度、虫体最宽处,精度:0.01 mm。

        金针虫重量测定:电子秤称重,精度:0.001 g。

        籽粒减产率%:籽粒减产率%=(样点籽粒重-无虫害样点籽粒重)/无虫害样点籽粒重×100%。籽粒重:0.001 g/m2

        为了分析农田作物秸秆粉碎还田及免耕等保护性措施对沟金针虫发生为害累积效应,在试验站前茬春(夏)玉米地、花生地、大豆地等秸秆粉碎还田的休闲地,挖土调查沟金针虫虫情。挖虫面积:1 m2(1 m×1 m),挖土深度40 cm左右。

        在冬小麦成熟期,根据麦田春季虫害和缺苗断垄情况,在挖虫调查点附近收割冬小麦1 m2全株样本进行产量测定,分析虫害对产量影响。

      • 固城站位于华北平原北部,2018—2019年秋、冬季气温正常偏低,秋季偏低0.1 ℃,冬季偏低0.5 ℃。春季气温偏高0.8 ℃。但极端最低气温秋、冬、春季均显著偏高,分别偏高7.6 ℃、6.7 ℃、4.3 ℃;2018—2019年冬季最大冻土深度38.0 cm,较有气象记录的1997—2017年平均值42.9 cm,浅4.9 cm,较最大冻土深度65.0 cm浅27.0 cm。表明气候评价上仍为偏暖冬年份。

        图1图2中2018年10月—2019年4月固城站气温、极端最低气温距平变化看出,气温波动较大,出现冷暖交替,而极端最低气温只有12月偏低0.7 ℃,其它月份均偏高,最冷1月极端最低气温−4.0 ℃,较往年偏高9.8 ℃,属冬暖。秋、冬、春三季气温呈现冷暖交替变化,尤其秋末11月、隆冬1月、初春3月气温偏高,有利于沟金针虫“晚下早上”以及幼虫、虫卵越冬基数提高,孵化幼虫龄数增加,多龄虫害叠加累积等。

        图  1  2018年10月1日—2019年4月30日固城站日气温距平变化

        Figure 1.  Daily temperature anomaly change at Gucheng Station from October 1, 2018 to April 30, 2019

        图  2  2018年10月—2019年4月气温距平、极端最低气温距平变化

        Figure 2.  Temperature anomalies and extreme minimum temperature anomalies from October 2018 to April 2019

      • 已有研究较多提出金针虫防治指标为5头/m2[2022],也有认为当金针虫密度达到1.5头/m2以上时,本样地为高危地区,需要开展金针虫防治工作[2325]。2019年在地处华北平原北部的固城站冬小麦返青~拔节期调查的沟金针虫虫口密度:平均为51.5头/m2,最高达144头/m2,比李耀发等调查结果沟金针虫为0.07—0.46头/m2显著增多[26]。从图3中看出:58个调查点虫口密度分布特征:<5头/m2占1.73%,5~20头/m2占17.24%,21~50头/m2占34.48%,51~100头/m2占37.93%,>100头/m2占8.62%。超过防治指标5头/m2以上的占98.27%,达防治指标的10倍即虫口密度50头/m2以上占46.55%。表明2019年春季麦田沟金针虫爆发性发生,麦苗虫害严重,造成死苗、缺苗、断垄严重。

        图  3  2019年春季固城站麦田沟金针虫调查虫口密度变化

        Figure 3.  Changes in the density of insects in the wheat field of the Gushicheng Station in the spring of 2019

      • 以往研究多采用虫口密度反映作物田间虫害发生为害程度,但由于沟金针虫幼虫具有世代重叠、不同虫龄共生为害的生物学特点,挖土调查虫害其虫体大小不一,虫龄不同、虫体大小对麦苗咬食为害程度不同。采用虫口重量作为指标反映田间沟金针虫虫害发生为害程度,能更好地反映发生为害的程度。麦田沟金针虫调查虫口平均重量为6.392 g/m2,最重为18.764 g/m2。从图4中看出,58个调查点虫口重量,小于1 g/m2占8.62%,1~6 g/m2占39.66%,6.1~10 g/m2占34.48%,10.1~13 g/m2占10.34%,大于13 g/m2占6.90%。依据虫口密度与虫口重量的关系可知,58个调查点虫口密度5头/m2(对应虫口重量0.817 g/m2)占94.83%,虫口密度50头/m2(对应虫口重量6.069 g/m2)占51.72%,说明麦田沟金针虫发生为害十分严重。

        图  4  2019年春季固城站麦田沟金针虫调查重量变化

        Figure 4.  Weight change of the wheat wireworm in the wheat field in Gucheng Station in the spring of 2019

      • 在冬小麦返青~拔节期挖土调查土壤中沟金针虫虫口密度和虫口重量的同时,对地上麦苗取样测定其麦苗虫害率。虫害率平均为35.03%,最大61.73%。图5中显示58个调查点虫害率,<10%占8.62%,10.1~30%占17.24%,30.1~40%占39.66%,40.1~50%占22.41%,>50%占12.07%。金针虫一般为害冬小麦造成缺苗或死苗率在5%~10%,严重田块达25%左右,致使冬小麦产量下降、损失较大[23]。我们调查的麦田中虫害率>25%占81.03%。而虫害率高低与虫口密度、虫口重量大小均呈线性关系。

        图  5  2019年春季固城站麦田沟金针虫调查为害麦苗虫害率变化

        Figure 5.  The investigation changes in pest rates of the wheat wireworm in the wheat field of Gucheng Station in the spring of 2019

        由于沟金针虫在土壤中受迁移活动为害和虫卵孵化再生幼虫数量增加以及咬食主茎、分蘖茎为害程度差异等因素影响,调查测定的麦苗植株虫害率与虫口密度、虫口重量之间对应关系不是十分对应。从麦苗虫害伤口特征看,在麦苗返青~拔节期沟金针虫主要活动在地下5~10 cm左右土层。在麦苗拔节前,沟金针虫咬食麦苗主茎的根茎结合处的生长锥,致其丧失生长功能而逐渐黄枯、死苗(茎);当主茎拔节后,沟金针虫转移咬食为害部位,咬食麦苗分蘖茎的生长锥,致使麦苗分蘖茎及全株黄枯、死亡,麦田缺苗、断垄严重,之后调查麦田苗情因缺苗断垄、麦苗稀疏而杂草滋生。

      • 2000—2018年固城站农业气象观测资料显示,冬小麦返青期在2月底~3月初,拔节期在4月10日前后,麦苗返青~拔节期生长历时40天左右,为沟金针虫从土壤下层上迁至土壤浅层,咬食为害麦苗提供了充足的时间。春季沟金针虫咬食为害麦苗时间长,虫卵孵化低龄幼虫,造成多龄幼虫叠加咬食为害,虫口密度高。沟金针虫为害导致麦苗死苗的关键发育阶段在春季麦苗返青~拔节生长期,幼嫩麦苗40多天的生长过程为沟金针虫咬食为害提供了充足的食物和为害时间。冬小麦拔节~孕穗期仅间隔10~15天,拔节期过后,其主茎和分蘖茎生长锥伸出地表,沟金针虫属土壤地下活动害虫,基本不再咬食生长锥而转向咬食地下新生幼嫩根系,其为害不会显著地导致麦苗直接黄枯、死苗,尤其不会出现严重的死苗、缺苗。所以沟金针虫对麦苗的为害盛期在麦苗返青~拔节阶段,与罗益镇等[22]研究结果相一致。但许向利等[27]研究发现,地下害虫为害造成的冬前秋苗期死亡率是春季返青拔节期4倍多与本文结论不一致。这可能与不同地域的土壤质地、气候条件、种植制度尤其地下害虫优势种群结构差异等有关。

        沟金针虫对春季返青~拔节期麦苗咬食为害直接造成死苗、缺苗、断垄,严重时导致显著减产。2019年春季固城站大田冬小麦沟金针虫爆发性发生为害,固城站调查麦田成熟期收获籽粒平均5537.25 kg·km−2,与站外农户冬小麦生产大田调查产量平均8760.75 kg·km−2相比,减产36.8%。

        从麦田沟金针虫虫害减产率可以看出,麦田A减产率为34.13%,麦田B为30.39%,平均减产32.10%。如果按小麦联合收割机籽粒损失率应小于产量的3%计算,大田虫害籽粒减产33.8%,与麦田取样测产减产率32.10%接近。分析沟金针虫虫害减产率与虫口密度、虫口重量、植株虫害率均呈直线关系(见图6),虫口密度增加10头/m2籽粒减产增加4.824%,虫口重量增加1 g/m2籽粒减产增加3.8706%,植株虫害率增加10%籽粒减产增加11.587%。

        图  6  沟金针虫虫口密度、虫口重量、虫害率与籽粒减产率的关系

        Figure 6.  Relationship between the density, weight, pest rate and grain yield reduction of the wheat wireworm

      • 从冬小麦沟金针虫挖虫调查情况可以看出(表1),冬小麦拔节~收获期沟金针虫虫口密度均较高,其中孕穗期最高,拔节期次之,收获期最低。麦田沟金针虫孕穗期平均为72.1头/m2,最多196头/m2;拔节期为51.5头/m2,最多144头/m2;收获期为26.4头/m2,最多68头/m2;并且麦田B比麦田A多,主要由于上一年前茬夏玉米时麦田B地块杂草比麦田A多,杂草多为成虫产卵和幼虫活动、累积创造了栖息庇护环境。

        表 1  2019年固城站冬小麦田沟金针虫调查情况

        Table 1.  Investigation on the wheat wireworm of Winter Wheat field in Gucheng Station in 2019

        调查时段地段金针虫头数 头/m2最大金针虫金针虫
        总头数长度/mm宽度/mm重量g/m2
        返青-拔节期麦田A20.712.315.048.028.713.675.764
        麦田B24.215.015.855.028.053.827.095
        孕穗期麦田A12.011.231.654.829.814.175.849
        麦田B24.030.734.789.429.003.929.465
        收获期麦田A7.00.62.410.026.004.051.107
        麦田B21.011.210.642.826.343.923.983

        虫体大小总体上是拔节期、收获期大虫比例多,小虫比例略多于中虫;而孕穗期小虫多,中虫比例略多于大虫。沟金针虫在土壤中的活动与土壤温度有直接关系,一般有年度土壤中垂直活动规律,即秋、冬季下移,春季上升,夏季又向下活动[1]。拔节期虫害主要是上一年秋末气温变冷时下潜到土壤下层冬眠,入春天气回暖,土壤融化,麦苗返青生长,虫害上迁至土壤浅层为害麦苗,大虫进食多生长快,相应大虫比例高,新生孵化小虫尚处于低龄期。收获期挖土深度20~25 cm调查大虫比例高,说明了虫体生长发育和世代重叠、多龄虫体共生累积的特点。魏鸿钧等[1]研究发现6月份10 cm地温达28 ℃时沟金针虫下潜到土壤下层越夏。固城站6月中旬冬小麦进入成熟收获期,期间气温25 ℃以上,10 cm地温28 ℃以上,麦田沟金针虫由土壤上层向土壤下层迁移,这可能是收获期调查土层虫口密度较拔节~孕穗期减少的原因之一。沟金针虫卵于5月初开始孵化,5月上、中旬为盛期,所以冬小麦孕穗期调查虫害,其小虫比例高。沟金针虫雌虫不能飞翔,行动迟缓,且多在原地区交配产卵,使沟金针虫的扩散蔓延受到限制,导致虫口在田间分布不匀。

        最大沟金针虫,亦即老熟幼虫体长和最宽处在小麦拔节期、孕穗期、成熟期差异不大。据麦田挖土调查虫害分析发现,沟金针虫孕穗期平均长为29.41 mm,最长为33.13 mm;平均宽为4.05 mm,最宽为4.68 mm。拔节期平均长为28.38 mm,最长为34.68 mm;平均宽为3.75 mm,最宽为4.90 mm。收获期平均长为26.17 mm,最长为33.86 mm;平均宽为3.99 mm,最宽为4.70 mm。已有研究老熟幼虫体长约20~30 mm,最宽处约4 mm[1,2829]。与麦田调查结果相比来看,沟金针虫虫体最长增长3.13~4.68 mm,最宽增大0.68~0.90 mm。此次调查老熟幼虫体长和最宽处均增大,表明气候变暖背景下,沟金针虫“晚下早上”及“冬眠”、“夏眠”时间缩短,土壤中休眠深度趋浅、休眠期呼吸消耗体腔内储存营养液少等,取食为害活动时间延长,虫体生长发育时间延长,体态尤其老熟幼虫体长和最宽处表现增大趋势。

        沟金针虫虫口重量的变化与虫口密度特征相同,孕穗期最大,平均为7.657 g/m2,最重为20.880 g/m2;拔节期次之,平均6.430 g/m2,最重18.764 g/m2;收获期最小,平均2.545 g/m2,最重7.496 g/m2。沟金针虫虫口重量在冬小麦发育期变化与其在土壤中感知土壤温度调节土壤中活动深度、下潜休眠、虫卵孵化幼虫、成虫羽化以及幼虫在田间迁移活动等动态变化,还有幼虫为害作物即“食料”变化影响虫体生长发育等有关。

        表2不同耕种方式作物田沟金针虫调查结果可以看出,冬小麦+夏玉米连作田虫口密度35.3~40.4头/m2,虫口重量5.416~5.520 g/m2;前茬玉米休闲地虫口密度19.9~21.0头/m2,虫口重量1.791~1.934 g/ m2;前茬大豆、冬小麦休闲地虫口密度3.8~4.6头/m2,虫口重量0.311~0.732 g/m2。虽然沟金针虫食性很杂,但主要喜食禾本科作物,所以冬小麦+夏玉米一年两熟连续轮作田比前茬大豆、冬小麦、玉米休闲地的栖息土壤环境、食物营养等更宜于沟金针虫繁育活动,其虫口密度、虫口重量明显高,与董晋明等[30]的研究结果相一致。

        表 2  2019年固城站冬小麦+夏玉米连作与休闲地沟金针虫调查情况比较

        Table 2.  Comparison of Winter Wheat and Summer Maize Continuous Cropping and Leisure Land wheat wireworm in Gucheng Station in 2019

        调查时段金针虫头数 头/m2最大金针虫金针虫
        总头数长度/mm宽度/mm重量g/m2
        前茬大豆1.01.21.63.823.723.450.311
        前茬冬小麦4.30.30.04.625.813.700.732
        前茬春玉米12.64.03.319.925.723.551.791
        前茬夏玉米11.45.44.221.024.633.611.934
        冬小麦+夏玉米连作A30.67.22.640.429.404.095.520
        冬小麦+夏玉米连作B27.86.01.535.330.934.035.416
      • 不同前茬作物田间沟金针虫发生为害及不同虫龄虫害累积有所差异,其收获后耕地休闲对沟金针虫的发生亦有影响(见表3)。前茬大豆休闲地虫口密度为5.0头/m2,最多为8头/m2;虫口重量为0.187 g/m2,最重0.264 g/m2。而前茬花生地虫口密度为26.7头/m2,最多为34头/m2;虫口重量为1.399 g/m2,最重1.968 g/m2;春玉米地虫口密度是26.5~28.3头/m2,最多38头/m2,虫口重量是2.444~2.905 g/m2,最重3.769 g/m2。花生地和春玉米地均比大豆地高5倍多,虫口重量高10倍以上。但前茬作物为春玉米或夏玉米,在生长过程中喷施农药防治玉米螟、棉铃虫、粘虫等虫害,并及时铲(拔)除杂草的前茬玉米休闲地沟金针虫发生相对较少,虫口密度6.6~9.0头/m2,最多16头/m2;虫口重量0.754~1.239 g/m2,最重2.086 g/m2。最大沟金针虫春、夏玉米地差异不大,平均25.95~29.03 mm、最长29.78 mm;最宽处平均3.47~3.74 mm、最宽3.99 mm。花生地次之,平均24.90 mm、最长27.33 mm;最宽处平均3.55 mm、最宽3.71 mm。大豆地最小,平均17.20 mm、最长18.25 mm;最宽处平均2.42 mm、最宽2.50 mm。说明耕地播种作物换茬轮作和休闲养地对沟金针虫发生为害具有抑制发生、累积和恶化其食物、栖息环境的作用。

        表 3  2019年固城站休闲地沟金针虫调查

        Table 3.  Investigation on the wheat wireworm in the leisure land of Gucheng Station in 2019

        调查时段金针虫头数 头/m2最大金针虫金针虫
        总头数长度/mm宽度/mm重量g/m2
        前茬大豆地0.01.73.35.017.202.420.187
        前茬花生地4.74.018.026.724.903.551.399
        前茬春玉米A10.38.38.026.527.803.482.444
        前茬春玉米B13.37.37.728.329.033.602.905
        前茬夏玉米A5.72.01.39.025.953.651.239
        前茬春玉米B4.33.00.37.627.073.740.754
        前茬夏玉米C5.31.00.36.627.003.470.828
      • 3.1气候变暖尤其冬暖会使农业病虫害加重发生为害。2018—2019年地处华北北部的固城站秋~冬~春季气候出现冷暖交替、冬季偏暖,最低气温显著偏高,土壤冻土层浅。土居害虫—沟金针虫活动对温度变化尤其土壤温度变化反应敏感。返青~拔节期调查麦田沟金针虫发生为害结果发现,虫口密度平均51.5头/m2,最高144头/m2,超过防治指标5头/m2的占98.27%,达防治指标的10倍即虫口密度50头/m2以上占46.55%;虫口重量平均6.392 g/m2,最重为18.764 g/m2,与虫口密度50头/m2对应虫口重量6 g/m2以上占51.72%。表明麦田沟金针虫爆发性发生,麦田虫害严重,麦苗虫害率平均35.03%,最大61.73%,造成冬小麦收获期籽粒减产36.8%。分析沟金针虫虫害减产率与虫口密度、虫口重量、麦苗虫害率均呈直线关系,虫口密度增加10头/m2籽粒减产增加4.824%,虫口重量增加1 g/m2籽粒减产增加3.8706%,麦苗虫害率增加10%籽粒减产增加11.587%。

        3.2 沟金针虫发生为害随冬小麦生育期变化显著,孕穗期最高,拔节期次之,收获期最低。虫口密度孕穗期72.1头/m2,拔节期51.5头/m2,收获期26.4头/m2。虫口重量与虫口密度呈直线关系,其变化特征与虫口密度相同,孕穗期平均7.657 g/m2,最重20.880 g/m2;拔节期平均6.430 g/m2,最重18.764 g/m2;收获期平均2.545 g/m2,最重7.496 g/m2。而最大沟金针虫,亦即老熟幼虫体长和最宽处在冬小麦拔节期、孕穗期、成熟期差异不大,最长为33.13~34.68 mm,最宽4.68~4.90 mm,较已有研究老熟幼虫体长约20~30 mm,最宽处约4 mm,最长增长3.13~4.68 mm,最宽增大0.68~0.90 mm。这主要是气候变暖,沟金针虫“晚下早上”延长了为害咬食作物时间,亦即虫害生长发育期延长。近年来华北地区随着农业种植结构调整和大面积保护性耕作措施的快速发展,给沟金针虫创造了有利的取食和栖息的繁育环境。

        3.3 沟金针虫虽然食性很杂,但主要喜食禾本科作物。冬小麦+夏玉米连作田虫口密度35.3~40.4头/m2,虫口重量5.416~5.520 g/m2;较前茬玉米、大豆、冬小麦休闲地显著增多。而且前茬花生地和春玉米休闲地均比前茬大豆休闲地虫口密度高5倍多,虫口重量高10倍以上。同是前茬春(夏)玉米休闲地,防治玉米螟等虫害,并铲除田间杂草的地块沟金针虫发生相对较少。

        3.4农业病虫害防治要应对气候变暖加重农田作物病虫害发生为害,虫情测报、监测、预警、防治(控)环环相扣。

        农药防治仍是目前农田地下害虫防治见效最快的方法之一。同一田块只要连续防治2a,即可较长时期控制沟金针虫为害[31]。成虫活动交配期利用沟金针虫雌性成虫负趋光性,不能飞翔而雄成虫有趋光性,性活跃,飞翔力较强的生物学差异,在田间地头设置黑光灯诱杀成虫,阻断雌雄成虫交配,减少田间受精虫卵数量,进而有效减少孵化幼虫。改革农田耕作制度,间隔2~3年深耕整地以及轮作换茬或休闲轮耕,破坏其栖息、生存、繁衍的土壤环境,可有效抑制沟金针虫等地下害虫的发生和累积。实际上合理的作物布局及耕地轮作倒茬是一项恶化沟金针虫生育条件的农业有效措施[32]。据研究使用种子包衣剂对小麦沟金针虫受害株率显著降低,对沟金针虫有一定防效,如爱米乐2.0 ml/kg+适立莠4.0 ml/kg处理效果最好,防效可达到83.07%[33]

        气候变暖尤其冬季偏暖为春季冬小麦返青~拔节期沟金针虫爆发性发生为害提供了“温床”,是其诱发的主因。华北地区冬小麦+夏玉米禾本科作物连续轮作不间断种植,为爆发性发生为害提供了有利的生态环境。近年来华北地区农田浅耕或免耕等保护性耕作措施的推广和作物秸秆粉碎还田为沟金针虫爆发为害滋生提供了土壤环境。农田管理环节—农药防治普遍存在重视作物地上虫害、病害及草害的防治,忽视地下害虫的防治。加之近年来剧毒高毒农药逐步退出市场,地下害虫种群结构发生变化,为害呈现逐年上升趋势,对农业生产造成很大损失,其发生规律也发生了相应的变化[26,30,34]。气候变暖背景下,如2018—2019年秋~冬~春季气候冷暖交替、冬季偏暖,就会诱发沟金针虫爆发性发生为害,与已有研究结果相一致[1014]

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