氣候變化下山東水稻害蟲(chóng)發(fā)生及其危害損失評(píng)估

山東省水稻種植歷史悠久，春秋時(shí)期已有記載，但水稻生產(chǎn)的快速發(fā)展是解放后。例如，1973年，該省水稻種植面積超過(guò)30萬(wàn)公頃。近年來(lái)，由于部分地區(qū)水資源不足，農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，氣候變化，該地區(qū)水稻種植面積持續(xù)減少。目前,山東全省的水稻種植面積基本穩(wěn)定在17萬(wàn)hm2左右。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(zhǎng)。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(wàn)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。山東稻區(qū)水稻生產(chǎn)長(zhǎng)期受水稻害蟲(chóng)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?第2代是主害代,正值8月下旬至9月中旬水稻孕穗期。二化螟在本地主要危害水稻和玉米,過(guò)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(lái)發(fā)生危害急劇上升,已成為重點(diǎn)防治對(duì)象。稻縱卷葉螟為典型的遠(yuǎn)距離遷飛性害蟲(chóng),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。近年來(lái),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(chóng)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;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;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;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(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)構(gòu)成了極大威脅。為明確氣候變化下我國(guó)單季中熟水稻種植區(qū)害蟲(chóng)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(lái)水稻重要害蟲(chóng)災(zāi)變監(jiān)測(cè)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材料和方法1.1糧食生產(chǎn)郯城縣位于山東省最南端,屬于暖、溫帶半濕潤(rùn)大陸性氣候,四季分明,年平均氣溫為13.2℃,年均降水量843mm,年均日照2425h,盛產(chǎn)小麥、玉米、水稻等,是全國(guó)商品糧生產(chǎn)基地縣,素有“魯南糧倉(cāng)”之稱(chēng)。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稻稻害蟲(chóng)發(fā)生情況本研究所用的蟲(chóng)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(chóng)(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水稻抗蟲(chóng)基因防治當(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(yáng)光200等抗蟲(chóng)品種水稻。在水稻生長(zhǎng)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蟲(chóng)發(fā)生程度調(diào)查水稻種植面積、蟲(chóng)害發(fā)生面積、實(shí)際損失量、挽回?fù)p失量、害蟲(chóng)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(chóng)危害的稻田產(chǎn)量作對(duì)比,害蟲(chóng)危害造成的損失在每年年底由山東省植保測(cè)報(bào)科統(tǒng)一處理并制作成統(tǒng)計(jì)報(bào)表。1.5氣溫、降雨、光照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(chóng)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(chóng)卵(蛹)死亡率降低,存活數(shù)量上升,造成來(lái)年病蟲(chóng)害發(fā)生嚴(yán)重,對(duì)水稻生產(chǎn)不利。1.6回歸統(tǒng)計(jì)分析用Excel軟件對(duì)水稻種植面積、主要水稻害蟲(chóng)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(SAS9.0Institute,USA,1996)的Pearson相關(guān)分析來(lái)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)。2結(jié)果2.1稻縱卷葉螟和稻飛梭同時(shí)大發(fā)生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(wàn)hm2和2.39萬(wàn)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(chóng)累計(jì)發(fā)生面積變化很大(圖1)。其中,1997—2008水稻害蟲(chóng)累積發(fā)生面積呈隔年加重趨勢(shì),尤其2003年發(fā)生面積驟然升高,高達(dá)0.35萬(wàn)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(chóng)年危害情況來(lái)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(zhǎng)達(dá)3年,直到2006年蟲(chóng)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(chóng)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(wàn)hm2,2006年蟲(chóng)口密度明顯降低,2007年再一次大暴發(fā)。稻飛虱從2000年開(kāi)始持續(xù)暴發(fā)危害,2006年危害最為嚴(yán)重。2.2稻縱卷葉螟防控所造成的損失為了減少由害蟲(chóng)造成的產(chǎn)量損失,種植抗蟲(chóng)品種水稻,并在害蟲(chóng)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(chóng)情大發(fā)生。圖3給出了未采取任何害蟲(chóng)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(guò)采取化學(xué)防治有效控制了蟲(chóng)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(guò)了施藥最佳適期,沒(méi)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)1486t。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氣候變化與水稻災(zāi)害及其經(jīng)濟(jì)損失的關(guān)系分析2.3.1氣候變化分析2.3.2稻縱卷葉螟發(fā)生危害面積和水稻產(chǎn)量損失的相關(guān)因素氣候因素變化將直接或間接影響害蟲(chóng)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(guò)1994—2009期間年均溫和年降雨量與三種水稻害蟲(chóng)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)。3稻作主要病蟲(chóng)害綜合防治技術(shù)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(guó)科學(xué)工作者研究的熱點(diǎn)。我國(guó)是世界上遭受氣象災(zāi)害影響最嚴(yán)重的國(guó)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(guó)民生產(chǎn)總值的3%~6%。而氣候變化對(duì)水稻害蟲(chóng)的發(fā)生則又產(chǎn)生直接或者間接的影響。結(jié)合本文的研究結(jié)果可以發(fā)現(xiàn):1近年來(lái),在水稻種植面積趨于平穩(wěn)的狀態(tài)下,水稻害蟲(chóng)積累發(fā)生面積呈隔年加重的趨勢(shì)。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(chóng)害的稻田采取防治措施是非常有必要的。3近年來(lái),由于全球變暖的影響,郯城年平均氣溫呈現(xiàn)波浪式上升,年均增溫0.0284℃。同時(shí),年平均降水量也呈現(xiàn)波浪式緩慢增加趨勢(shì),年均增加量為7.6533mm。4氣候因素變化將直接或間接影響害蟲(chóng)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(chóng)發(fā)生面積和水稻產(chǎn)量均無(wú)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(chóng)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(chóng)控制在經(jīng)濟(jì)損害水平之下。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(yú)、養(yǎng)鴨、種植誘集植物,可減少殺蟲(chóng)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(chóng)和本地害蟲(chóng)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(lái)提高水稻產(chǎn)量以及防治蟲(chóng)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(jiàn)影的技術(shù)手段。利用我國(guó)長(zhǎng)時(shí)間序列的加密氣象觀測(cè)數(shù)據(jù),分析我國(guó)以及我國(guó)不同區(qū)域的氣候變化趨勢(shì),分析未來(lái)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(lái)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(lái)的熱量資源增加、復(fù)種指數(shù)增加等優(yōu)勢(shì),規(guī)避高溫?zé)岷?、干熱風(fēng)、干旱等氣候變化帶來(lái)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,