青贮玉米粉碎物料压缩特性响应面优化试验
Experiment Study on Compression Characteristics of Silage Corn Crushed Material Based on Response Surface Optimization
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草地贪夜蛾[Spodoptera frugiperda (J. E. Smith)]又称秋黏虫，隶属于鳞翅目(Lepidoptera)夜蛾科(Noctuidae)灰翅夜蛾属(Spodoptera)，具有寄主范围广、繁殖速度快、迁飞能力强、危害程度高等特点[1-2]。草地贪夜蛾2019年入侵中国，并以极快的速度向北迁移，对中国农业生产和粮食安全构成严重威胁，截至2020年7月，中国见虫面积已超过53万hm2[3-4]。该虫源自美洲热带和亚热带地区，分为玉米品系和水稻品系，据报道，入侵中国的草地贪夜蛾为玉米品系[5]。已有报道表明：草地贪夜蛾已表现出广谱的抗药性，甚至对非大量使用过的药剂也产生了严重的交互抗性[6-8]。草地贪夜蛾自2016年入侵非洲及中亚、东南亚各国，杀虫剂的大量使用加速了其抗药性，此外，迁飞也将其抗性基因扩散至更广的区域[9-11]。中国研究人员已在化学防治[10]、生态治理[5]、转基因作物应用[12]和迁飞路径[13]等方面对草地贪夜蛾进行了广泛的研究，但在田间种群动态和不同玉米品种对该虫抗性的评测报道较少，抗性的评测暂无统一标准。将种群动态与植物抗虫性相结合，对于进一步探索种群变化机制、揭示虫害暴发原因、确定潜在的抗虫品种以及更好地指导害虫综合治理具有重要意义[14]。本研究对云南省推广的30个玉米品种田间草地贪夜蛾的发生危害进行系统调查，明确其种群动态和空间分布型，综合评定不同玉米品种对草地贪夜蛾种群的抗性，以期为选育抗性玉米品种和草地贪夜蛾综合防治提供科学依据。
1. 材料与方法
1.1 试验地点
试验地位于云南省昆明市石林县鹿阜镇上蒲草村大菜籽地(N24.73°，E103.31°，海拔1731 m)，是石林县农业农村局种植的玉米品种展示区。
1.2 供试玉米
30个供试玉米品种分别为：TR151、TR158、TR3719、海禾2号、瑞白12号、瑞白6号、田玉68、田玉88、田玉8号、兴单 106、云瑞100、云瑞101、云瑞106、云瑞107、云瑞119、云瑞151、云瑞152、云瑞19、云瑞206、云瑞22、云瑞319、云瑞395、云瑞401、云瑞408、云瑞519、云瑞820、云瑞831、云瑞838、云瑞99和云瑞999(B)，由云南省农业科学研究院提供。2019年5月28日播种，10月13日收获，每个品种种植地长11 m、宽3 m，面积33 m2；行距60 cm，株距27 cm，每行种植40株，共5行。种植密度为4000株/667 m2。大田土地平坦，品种间连贯种植。品种试验田边缘种植3行兴单105玉米作为隔离行。各试验田以相同方式统一管理，玉米长势良好。
1.3 研究方法
1.3.1 草地贪夜蛾种群动态调查
采用自然感虫法，在玉米小喇叭口期(7月4日)开始调查，采用 5 点取样法，每点 4 株(8月7日抽雄期后为2株)进行定期、定点、定株系统调查，记录30个玉米品种的草地贪夜蛾各虫态及各龄期的发生数量、为害部位。每隔15 d调查1次(如遇大雨等恶劣天气则延期调查)，直至玉米收获。
1.3.2 草地贪夜蛾空间分布型测定
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(1) 扩散系数法C：
$ C={S^2} /\overline X 。 $
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(2) 负二项分布K值法：
$ K={\overline X^2}/({S^2} - \overline X) 。 $
式中：当K>0时为聚集分布，K→+∞ 时为随机分布，K<0时为均匀分布。
(3) Kuno (1968) CA值法：
$ {C_{\rm{A}}}=1/K 。 $
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$ {M}{ {^*}}=\overline{X}+(C-1) 。 $
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(5) IWAO’s回归法：
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$ {M} { {^*}}=\mathrm{\alpha}+\beta \overline{{X}}。 $
式中：α表示基本成分的空间分布型。α=0时，分布的基本成分是单个体；α>0时，个体之间相互吸引，分布的基本成分是个体群；α<0时，个体之间相互排斥。β=1时，属随机分布；β>1时，属聚集分布；β<1时，属均匀分布。
(6) 聚集均数λ：
$ \lambda=\frac{{\overline X}}{{2K}}r 。 $
式中：λ可用于分析聚集原因；r是χ2值表中自由度等于2K与概率值等于0.5所对应的χ2值。若λ<2，则聚集原因为自然因子；若λ≥2，则聚集原因为昆虫习性或与环境因素共同作用。
(7) 判断种群扩散或聚集趋势：
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1.3.3 不同玉米品种对草地贪夜蛾的抗性
参考PAINTER[23]和蔡青年等[24]的蚜情指数法，又鉴于蚜情指数法仅与害虫数量相关，而草地贪夜蛾幼虫在不同龄期对玉米植株的危害程度不同，虫龄大的幼虫对植株的危害程度较重，故引入虫龄参数的虫情指数作为抗虫性鉴定的标准。
$ 虫情指数=\frac{某一品种害虫发生程度}{全部品种害虫发生程度的平均值} \text{；} $
$ 发生程度={\displaystyle \sum _{}^{}(龄期数\times 该龄期的虫口数量)} 。 $
1.4 数据处理和统计方法
利用Excel、SPSS 19和Origin 2017软件对数据进行汇总、统计分析和绘图；数据采用“平均值±标准误”表示。
2. 结果与分析
2.1 草地贪夜蛾的田间种群动态
由图1可知：玉米小喇叭口期(7月上旬)草地贪夜蛾种群仅少量发生，并集中于上部心叶为害；7月下旬，种群数量缓慢下降；抽雄期(8月上旬)种群数量急剧上升，并达到峰值，为2.0头/株，雌穗花丝是其主要为害部位；8月中下旬至9月上旬，种群数量急剧下降至较低水平；9月下旬以后，大部分玉米进入完熟期，植株枯萎，种群数量缓慢下降至0。可见，草地贪夜蛾在玉米小喇叭口期到完熟期均有发生，发生高峰期为8月上旬抽雄期，种群数量较高，严重危害玉米生产。
2.2 不同玉米品种的草地贪夜蛾种群数量动态
由表1可知：草地贪夜蛾在不同玉米品种各个生育期的种群消长规律基本一致，但不同品种之间种群数量差异显著。在抽雄期(8月7日)，平均虫量最高的品种包括云瑞106、云瑞999(B)、TR151和云瑞401，平均虫量最低的是云瑞119。
表 1 不同玉米品种单株上的草地贪夜蛾种群数量Table 1. Population of Spodoptera frugiperda on per plant of different maize varieties玉米品种
maize varieties日期 (mm-dd) date 07-05 07-20 08-07 08-23 09-07 09-25 10-12 云瑞106 Yunrui 106 0.45±0.12 bc 0.05±0.05 b 5.40±2.88 a 0.40±0.29 b 0.10±0.10 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞999(B) Yunrui 999(B) 0.30±0.09 c 0.45±0.10 b 4.90±1.26 ab 0.60±0.24 ab 0.90±0.29 a 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a TR151 0.60±0.12 bc 0.20±0.09 b 4.70±0.51 abc 1.00±0.48 ab 0.10±0.10 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞401 Yunrui 401 0.85±0.30 abc 0.40±0.24 b 4.30±0.60 abcd 0.30±0.12 b 0.20±0.12 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞831 Yunrui 831 1.15±0.52 ab 0.30±0.06 b 3.80±1.37 abcde 0.40±0.22 b 0.20±0.12 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞107 Yunrui 107 1.25±0.30 a 0.60±0.29 ab 3.60±0.82 abcdef 1.00±0.19 ab 0.40±0.19 abc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 海禾2号 Haihe No. 2 0.60±0.15 bc 0.40±0.28 b 3.30±1.06 abcdefg 1.00±0.32 ab 0.20±0.20 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 兴单106 Xingdan 106 0.45±0.15 c 0.30±0.15 b 3.20±0.56 bcdefgh 0.80±0.19 ab 0.00±0.00 c 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞820 Yunrui 820 0.45±0.39 bc 0.25±0.19 b 2.70±1.02 bcdefgh 0.90±0.16 ab 0.10±0.10 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 田玉8号 Tianyu No. 8 0.20±0.09 c 0.00±0.00 b 2.50±0.55 bcdefgh 0.30±0.20 b 0.30±0.12 bc 0.10±0.10 b 0.00±0.00 a 云瑞101 Yunrui 101 0.70±0.34 abc 0.35±0.20 b 2.30±0.56 bcdefgh 1.10±0.20 ab 0.00±0.00 c 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞395 Yunrui 395 0.50±0.22 bc 0.00±0.00 b 2.10±0.71 cdefgh 0.90±0.10 ab 0.40±0.29 abc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞99 Yunrui 99 0.30±0.15 c 0.20±0.05 b 1.80±0.33 cdefgh 0.50±0.22 ab 0.20±0.12 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞100 Yunrui 100 0.75±0.27 abc 0.05±0.05 b 1.80±0.25 defgh 0.50±0.48 ab 0.00±0.00 c 0.10±0.10 b 0.00±0.00 a 云瑞408 Yunrui 408 0.25±0.15 c 0.20±0.09 b 1.60±0.75 defgh 1.10±0.33 ab 0.20±0.12 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 瑞白12号 Ruibai No. 12 0.90±0.34 abc 0.05±0.05 b 1.50±0.76 defgh 0.30±0.19 b 0.00±0.00 c 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞838 Yunrui 838 0.35±0.22 c 0.10±0.05 b 1.50±0.62 defgh 1.20±0.30 ab 0.60±0.24 ab 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a TR3719 0.55±0.18 bc 0.20±0.15 b 1.30±0.43 efgh 1.50±0.45 ab 0.00±0.00 c 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞151 Yunrui 151 0.25±0.14 c 0.15±0.06 b 1.20±0.62 efgh 0.40±0.19 b 0.20±0.12 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞319 Yunrui 319 0.40±0.10 c 0.65±0.38 ab 0.90±0.85 efgh 0.70±0.19 ab 0.10±0.10 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞19 Yunrui 19 0.04±0.13 c 0.10±0.10 b 0.80±0.53 fgh 0.60±0.27 ab 0.60±0.29 ab 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 田玉88 Tianyu 88 0.35±0.29 c 1.55±0.24 a 0.80±0.43 fgh 0.90±0.33 ab 0.20±0.12 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 田玉68 Tianyu 68 0.25±0.11 c 0.05±0.05 b 0.70±0.34 gh 1.10±0.56 ab 0.10±0.10 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞152 Yunrui 152 0.50±0.39 bc 0.05±0.19 b 0.70±0.34 gh 1.50±0.43 ab 0.10±0.10 bc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞206 Yunrui 206 0.40±0.17 c 0.00±0.00 b 0.60±0.24 gh 0.50±0.22 ab 0.00±0.00 c 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a TR158 0.45±0.17 bc 0.05±0.05 b 0.60±0.37 gh 0.70±0.20 ab 0.00±0.00 c 0.50±0.50 a 0.00±0.00 a 瑞白6号 Ruibai No. 6 0.45±0.20 bc 0.15±0.06 b 0.40±0.19 gh 0.20±0.19 b 0.60±0.19 ab 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞22 Yunrui 22 0.20±0.15 c 0.05±0.05 b 0.40±0.29 gh 0.60±0.25 ab 0.40±0.19 abc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞519 Yunrui 519 0.30±0.09 c 0.90±0.61 a 0.40±0.29 gh 0.60±1.53 ab 0.50±0.39 abc 0.00±0.00 b 0.00±0.00 a 云瑞119 Yunrui 119 0.30±0.12 c 0.10±0.06 b 0.20±0.12 h 1.30±0.41 ab 0.30±0.12 bc 0.20±0.12 b 0.00±0.00 a 注：同列不同小写字母表示在0.05水平上差异显著；下同。
Note: Different lowercase letters in the same column indicate significant differences at the level of 0.05; the same as below.7月初，处于小喇叭口期的不同玉米品种均有草地贪夜蛾少量发生，除云瑞831和云瑞107外，单株虫口数均小于1头；7月中下旬，多数玉米品种处于大喇叭口期，部分品种开始抽雄，种群数量缓慢下降，云瑞519、云瑞319、云瑞19、田玉88和云瑞999(B)上的草地贪夜蛾种群数量有所增加；8月上旬，多数玉米品种进入抽雄期，雌穗吐丝，部分玉米品种进入籽粒建成期，种群数量急剧上升并达到峰值，主要集中为害雌穗花丝，其中，云瑞106的单株草地贪夜蛾高达5.40头；8月下旬，多数品种处于吐丝期，部分玉米品种进入籽粒建成期，玉米果实硬度不同程度提高，草地贪夜蛾数量迅速下降，少数平缓上升；9月上旬多数品种进入蜡熟期，种群数量继续下降，少数品种有所回升；9月下旬多数品种完全成熟，部分植株枯萎，虫量减少为0，田玉8号、云瑞100、TR158和云瑞119上的草地贪夜蛾零星发生；10月上旬全部品种玉米完全成熟，植株枯萎，草地贪夜蛾种群数量下降为0。
2.3 不同玉米品种的草地贪夜蛾累计幼虫数量及龄期分布
由图2可知：TR151百株累计幼虫数量最多(675 头)，瑞白6号最少(150头)，二者相差达4.5倍；云瑞999(B)和云瑞106的1~2龄幼虫数量最多，达495头/百株；瑞白6号低龄幼虫数量最少，为70头/百株；所有玉米品种均是1~2龄幼虫数量占比最高，但不同品种高龄期幼虫数量占比差异较大，其中TR3719幼虫总数相对较多，但其5~6龄幼虫数量最多(140头/百株)，而田玉88的5~6龄幼虫数量最少(20头/百株)，两者相差达7.0倍；兴单106、TR158、云瑞119、云瑞19、云瑞408、云瑞151、云瑞152、云瑞831、TR3719和田玉68等10个品种的3~4龄幼虫数量少于5~6龄数量。综上所述，不同品种玉米上草地贪夜蛾累计发生数量和龄期组成差异较大。
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图 2 不同玉米品种草地贪夜蛾累计幼虫数量及龄期分布Figure 2. Accumulated number and instar distribution of S. frugiperda larvae in different maize varieties2.4 草地贪夜蛾的田间种群垂直分布动态
由图3可知：玉米小喇叭口期至大喇叭口期(7月5日至7月20日)草地贪夜蛾主要集中在植株上部心叶为害；玉米抽雄期至蜡熟期(8月7日至9月7日)主要集中在植株花丝、雌穗及苞叶为害；玉米完熟期(9月25日)在上部叶片、雌穗、中部茎秆零星发生；10月12日玉米收获时草地贪夜蛾种群数量下降为0。在不同玉米品种上，草地贪夜蛾的垂直分布动态大致相同。综上所述，草地贪夜蛾在玉米上的主要为害部位会随玉米生长阶段而改变，在雌穗吐丝前主要为害上部心叶，雌穗吐丝后转而为害花丝、雌穗及其苞叶。
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图 3 草地贪夜蛾幼虫在玉米植株上的垂直分布Figure 3. Vertical distribution of S. frugiperda on maize in field2.5 草地贪夜蛾的田间种群空间分布型
2.5.1 草地贪夜蛾空间分布型的测定及聚集分析
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表 2 草地贪夜蛾调查样本统计量及有关参数Table 2. Sample statistics and related parameters of S. frugiperda survey日期 (mm-dd)
date$\overline X $ 
S2 C K CA $\mathop M\nolimits^{*}$ 
$\mathop M\nolimits^{*}$ /
$\overline X $ 
λ 07-05 0.4900 0.2890 0.5898 −1.1945 −0.8372 0.0798 0.1628 — 07-20 0.2150 0.1800 0.8372 −1.3207 −0.7572 0.0522 0.2428 — 08-07 2.0667 4.8850 2.3637 1.5155 0.6598 3.4304 1.6598 1.6132 08-23 0.8700 0.8400 0.9655 −25.2300 −0.0396 0.8355 0.9604 — 09-07 0.2333 0.1570 0.6730 −0.7134 −1.4018 −0.0937 −0.4018 — 09-25 0.0300 0.0480 1.6000 0.0500 20.0000 0.6300 21.0000 0.0533 10-12 0.0000 0.0000 0.0000 — — — — — 注： $\overline X $ . 平均单株虫量，S2. 样本方差，C. 扩散系数，K. 负二项分布值，CA. K的倒数，
$\mathop M\nolimits^{*}$ . 平均拥挤度，
$\mathop M\nolimits^{*}$ /
$\overline X $ . 聚集指数，λ. 聚集均数；—. 不存在；下同。
Note:$\overline X $ . average number of insects per plant，S2. sample variance，C. diffusivity，K. negative binomial distribution value，CA. the K reciprocal，
$\mathop M\nolimits^{*}$ . average degree of congestion，
$\mathop M\nolimits^{*}$ /
$\overline X $ . aggregation index， λ. aggregate mean; —. not exist; the same as below．
2.5.2 草地贪夜蛾聚集与扩散趋势分析
由表3可知：草地贪夜蛾种群在抽雄期(8月7日)前呈聚集趋势，抽雄期至籽粒建成期(8月7日—8月23日)呈扩散趋势，蜡熟期(9月7日)后呈聚集趋势，总体呈聚集−扩散−聚集的趋势。
表 3 草地贪夜蛾聚集与扩散趋势Table 3. Trend of aggregation and dispersal of S. frugiperda日期 (mm-dd)
date$\overline X $ 
$\mathop M\nolimits^{*}$ 
$\mathop M\nolimits^{*}$ /
$\overline X $ 
( $\mathop M\nolimits^{*}$ +1)/
$\overline X $ 
趋势
trend07-05 0.4900 0.0798 0.1628 2.2037 — 07-20 0.2150↓ 0.0522↓ 0.2428↑ 4.8940↑ 聚集 aggregation 08-07 2.0667↑ 3.4304↑ 1.6598↑ 2.1437↓ 扩散 dispersion 08-23 0.8700↓ 0.8355↓ 0.9604↓ 2.1098↓ 扩散 dispersion 09-07 0.2333↓ −0.0937↓ −0.4018↓ 3.8845↑ 聚集 aggregation 09-25 0.0300↓ 0.6300↑ 21.0000↑ 54.3333↑ 聚集 aggregation 10-12 — — — — — 注：↑ 表示上升，↓ 表示下降。
Note: ↑ means up, ↓ means down.2.6 不同玉米品种对草地贪夜蛾的抗性
由表4可知：不同玉米品种上的草地贪夜蛾累计虫量差异显著， TR151上的累计虫量最高，与累计虫量最低的瑞白6号相比相差超过4.0倍，虫情指数相差3.5倍以上；瑞白6号的累计虫量和高龄幼虫数量均较少，为供试品种中对草地贪夜蛾抗性表现最佳的品种；TR151和TR3719分别为累计虫量和高龄幼虫数量最高的玉米品种，对草地贪夜蛾的抗性较差。此外，高龄幼虫发生总数与平均累计虫量无明显的相关性(Pearson相关系数为0.160)，说明仅凭借高龄幼虫数量无法判断累计虫量和评价品种抗性，仍需统计其他龄期的数量进行评价。
表 4 不同玉米品种对草地贪夜蛾的抗性Table 4. Resistance of different maize varieties to S. frugiperda品种
varieties单株累计虫量
accumulated
insect number
of per plant5~6龄幼
虫总数
total number
of 5-6 instar
larvae发生
程度
occurrence degree虫情
指数
pest index品种
varieties单株累计虫量
accumulated
insect number
of per plant5~6龄幼
虫总数
total number
of 5-6 instar
larvae发生
程度
occurrence degree虫情
指数
pest indexTR151 6.55±0.61 a 14 334.5 1.75 田玉8号 Tianyu No. 8 3.60±0.26 abcde 4 147.0 0.77 云瑞 107 Yunrui 107 6.50±1.06 a 19 319.5 1.67 云瑞 100 Yunrui 100 3.55±0.46 abcde 6 145.5 0.76 云瑞 106 Yunrui 106 6.30±2.88 ab 9 268.0 1.40 云瑞 152 Yunrui 152 3.55±0.36 abcde 20 204.5 1.07 云瑞 999(B) Yunrui 999(B) 6.25±1.48 ab 11 268.5 1.40 云瑞 99 Yunrui 99 3.50±0.49 abcde 7 148.0 0.77 云瑞 401 Yunrui 401 5.90±0.90 ab 14 266.5 1.39 兴单 106 Xingdan 106 3.50±0.79 abcde 13 170.0 0.89 云瑞 831 Yunrui 831 5.60±1.13 abc 16 258.5 1.35 云瑞 408 Yunrui 408 3.40±0.72 abcde 19 187.5 0.98 云瑞 101 Yunrui 101 5.60±0.66 abc 16 272.5 1.43 田玉 88 Tianyu 88 2.95±0.64 bcde 14 224.0 1.17 海禾2号 Haihe No. 2 5.25±1.30 abcd 13 248.5 1.30 TR158 2.40±0.51 cde 11 116.5 0.61 云瑞 820 Yunrui 820 4.40±1.28 abcde 11 227.0 1.19 田玉 68 Tianyu 68 2.40±0.90 cde 13 157.0 0.82 云瑞 838 Yunrui 838 4.25±0.65 abcde 10 197.5 1.03 云瑞 151 Yunrui 151 2.20±0.74 de 7 106.0 0.55 云瑞 519 Yunrui 519 4.15±1.25 abcde 11 147.5 0.77 云瑞 206 Yunrui 206 2.10±0.48 de 8 113.0 0.59 TR3719 4.15±0.58 abcde 28 246.0 1.29 云瑞 119 Yunrui 119 2.10±0.33 de 11 123.0 0.64 云瑞 395 Yunrui 395 3.85±0.92 abcde 11 204.0 1.07 云瑞 19 Yunrui 19 2.05±0.76 de 12 117.0 0.61 云瑞 319 Yunrui 319 3.80±0.99 abcde 9 159.0 0.83 云瑞 22 Yunrui 22 1.95±0.85 de 10 118.5 0.62 瑞白12号 Ruibai No. 12 3.75±1.10 abcde 4 145.5 0.76 瑞白6号 Ruibai No. 6 1.60±0.15 e 8 93.0 0.49 3. 讨论
3.1 草地贪夜蛾的种群动态
本研究表明：云南省石林县草地贪夜蛾种群在玉米整个生育期均能造成危害，其中8月上旬玉米抽雄期为草地贪夜蛾发生高峰期，苗期和喇叭口期集中在心叶为害，籽粒建成期后转移至雌穗及其苞叶为害。有研究表明[25-27]：玉米喇叭口期和抽雄期的草地贪夜蛾发生数量较高，籽粒建成期后其种群数量明显下降，与本研究结果基本一致。各地的草地贪夜蛾盛发期不同，陕西汉中市盛发期为7月上旬[25]，河南新乡为9月初[26]，闽中地区为9月下旬[27]，本研究为8月上旬，究其原因可能与各地玉米种植生育期、农事管理、气候环境条件、成虫迁飞和回迁等有关，具体原因仍需进一步研究验证。不同玉米品种草地贪夜蛾累计发生数量和龄期组成差异较大，其原因可能是草地贪夜蛾3~4龄发育历期较短，5~6龄发育历期较长，且在较低温度下可出现7龄幼虫[28]；另外，高龄幼虫爬行能力较强，具有转移到感虫品种为害的可能[29-30]，且高龄幼虫具有自相残杀的特性，可攻击较低龄幼虫导致其数量减少[2]。
3.2 草地贪夜蛾的空间分布
昆虫的空间分布是种群生态学的重要研究内容之一，揭示害虫在空间分布上的行为习性对其防治方案的制定具有指导作用。草地贪夜蛾在玉米田间存在多种空间分布型，不同年份和种群密度会呈不同分布型[31]。孙小旭等[32]对6~9叶生长期的玉米田调查表明：草地贪夜蛾幼虫呈聚集分布，聚集度随密度的增加而升高，聚集分布主要由环境因素导致，与本研究结果基本一致。也有研究表明：草地贪夜蛾的近缘种斜纹夜蛾和棉铃虫在发生高峰期也呈聚集分布[33-34]。本研究表明：在垂直分布动态上，喇叭口期草地贪夜蛾集中在上部心叶为害，抽雄期集中在中部雌穗及其苞叶为害；在空间分布型上，抽雄期草地贪夜蛾种群呈聚集分布，聚集原因为自然环境因子，而非昆虫自身习性，其他时期呈均匀分布，在整个玉米生育期呈聚集—扩散—聚集分布。因此，玉米喇叭口期是防治的关键期，可采用心叶滴灌药液的方式进行防治；抽雄期后玉米植株较高大，草地贪夜蛾集中于雌穗，通过打药较难防治，可采用喷洒绿僵菌、保护自然天敌等生物防治方法进行防治。
3.3 不同玉米品种对草地贪夜蛾的抗性
20世纪90年代，美国使用传统育种方式培育出高抗草地贪夜蛾的经典抗性自交系Mp708，该品系较敏感品系叶片细胞壁中含有更多的半纤维素，韧性较强，而蛋白含量显著减少，可显著放缓草地贪夜蛾的生长[35]。李贤嘉等[36]报道了甜糯玉米品种受草地贪夜蛾为害较重，饲料玉米受害较轻；戴钎萱等[37]用不同甜质和糯质玉米饲养草地贪夜蛾，发现该虫在甜质玉米上有更高的生存适合度。本研究表明：不同普通玉米品种上草地贪夜蛾的种群数量存在差异，在供试的30个不同玉米品种中，受害最轻的品种瑞白6号与受害最重的TR151之间虫情指数相差3.5倍以上。产生差异的原因可能是品种农艺性状的差异或产生的次生代谢物和挥发物等内在机制所致[38-39]，具体原因还需要进一步研究。
4. 结论
石林县玉米整个生育期均能被草地贪夜蛾危害，发生高峰期为8月上旬玉米抽雄期，喇叭口期幼虫主要聚集在上部心叶，是防治的关键期，可采用心叶滴灌药液的方式进行防治；不同玉米品种上的草地贪夜蛾种群数量存在显著差异。本研究结果可为石林县草地贪夜蛾种群数量的预测、预报和防控以及抗虫玉米品种的选育提供依据。
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图 2 自制可观测压缩装置
注：1. 压缩底座；2. 透明压缩挡板；3. 压缩杆；4. 压缩仓。
Figure 2. Self-made observable compression device
Note: 1. compression base; 2. transparent compression baffle; 3. compression rod; 4. compression bin.
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图 4 压缩试验过程及压缩试验后粉碎物料情况
注：a)粉碎物料汁液流出；b)压缩后的粉碎物料。
Figure 4. Compression test process and crushed material after compression test
Note: a) crushed material juice flows out; b) crushed material after compression.
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图 5 喂入量与压缩密度对压缩时间的交互效应
Figure 5. Interaction effect of feed amount and compression density on the compression time
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图 6 喂入量与压缩速度对压缩时间的交互效应
Figure 6. Interaction effect of feed amount and compression speed on the compression time
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图 7 压缩密度与压缩速度对压缩时间的交互效应
Figure 7. Interaction effect of compression density and compression speed on the compression time
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图 8 喂入量与压缩速度对最大压缩力的交互效应
Figure 8. Interaction effect of feed amount and compression speed on the maximum compression force
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图 9 最佳参数优化过程
注：a)比能耗优化；b)压缩时间优化；c)最大压缩力优化。
Figure 9. Optimization process for optimal parameters
Note: a) optimization of specific energy consumption; b) optimization of compression time; c) optimization of maximum compression force.
表 1 二次回归正交试验因素水平表
Table 1 Factor level table of quadratic regression orthogonal test
水平
level因素 factor 喂入量/kg
feeding amount压缩密度/(kg·m−3)
compression density压缩速度/(mm·min−1)
compression speed−1 0.5 550 100 0 0.7 600 200 1 0.9 650 300 
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表 2 Box-Behnken试验设计方案及结果
Table 2 Box-Behnken experimental design and results
试验序号
test serial number试验因素
test factors比能耗/(J·kg−1)
specific energy consumption压缩时间/s
compression time最大压缩力/kPa
maximum compression forceA B C 1 −1 −1 0 30.89 46.10 51.77 2 1 −1 0 27.80 42.00 52.15 3 −1 1 0 44.20 50.70 85.89 4 1 1 0 45.26 49.60 86.04 5 −1 0 −1 37.39 96.90 68.12 6 1 0 −1 31.20 92.30 59.00 7 −1 0 1 41.41 32.30 67.74 8 1 0 1 35.65 30.80 72.72 9 0 −1 −1 29.65 87.40 50.33 10 0 1 −1 43.53 99.00 82.66 11 0 −1 1 29.23 29.10 52.32 12 0 1 1 43.79 33.20 87.91 13 0 0 0 32.40 46.90 68.51 14 0 0 0 37.19 46.80 66.61 15 0 0 0 37.09 45.90 68.35 16 0 0 0 37.02 46.70 69.99 17 0 0 0 37.68 46.80 68.66
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表 3 比能耗回归模型方差分析
Table 3 Variance analysis of specific energy consumption regression model
方差来源
variance source方差和
sum of variances自由度
degree of freedom均方差
mean square deviationF值
F-valueP值
P-value模型 model 471.29 3 157.10 43.26 <0.0001** A 24.43 1 24.43 6.73 0.0223* B 438.23 1 438.23 120.69 <0.0001** C 8.63 1 8.63 2.38 0.1471 残差 residual error 47.20 13 3.63 失拟项 misfit term 28.16 9 3.13 0.66 0.7247 纯误差 pure error 19.05 4 4.76 总和 sum 518.49 16 注：“**”表示影响极显著(P<0.01)，“*”表示影响显著(P<0.05)；下同。
Note: “**” indicates an extremely significant impact (P<0.01), “*” indicates a significant impact (P<0.05); the same as below.
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表 4 压缩时间回归模型方差分析
Table 4 Variance analysis of compression time regression model
方差来源
variance source方差和
sum of variances自由度
degree of freedom均方差
mean square deviationF值
F-valueP值
P-value模型 model 9015.11 8 1126.89 3018.94 <0.0001** A 15.96 1 15.96 42.76 0.0002** B 97.30 1 97.30 260.67 <0.0001** C 7825.01 1 7825.01 20963.22 <0.0001** AB 2.25 1 2.25 6.03 0.0396* AC 2.40 1 2.40 6.44 0.0349* BC 14.06 1 14.06 37.67 0.0003** A2 1.95 1 1.96 5.21 0.0518 C2 1047.90 1 1047.90 2807.33 <0.0001** 残差 residual error 2.99 8 0.37 失拟项 misfit term 2.32 4 0.58 3.47 0.1277 纯误差 pure error 0.67 4 0.17 总和 sum 9018.10 16
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表 5 最大压缩力回归模型方差分析
Table 5 Variance analysis of the maximum compressive force regression model
方差来源
variance source方差和
sum of variances自由度
degree of freedom均方差
mean square deviationF值
F-valueP值
P-value模型 model 2416.56 6 402.76 178.22 <0.0001** A 1.63 1 1.63 0.72 0.4157 B 2309.62 1 2309.62 1021.99 <0.0001** C 52.94 1 52.94 23.43 0.0007** AB 0.01 1 0.01 5.83E-003 0.9405 AC 49.70 1 49.70 21.99 0.0009** BC 2.66 1 2.66 1.18 0.3037 残差 residual error 22.60 10 2.66 失拟项 misfit term 16.79 6 2.80 1.93 0.2738 纯误差 pure error 5.81 4 1.45 总和 sum 2439.16 16
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表 6 优化约束条件设置
Table 6 Optimization constraint settings
试验因素及指标
test factors and indicators优化目标
optimization objectives最小值
minimum value最大值
maximum value喂入量/kg feeding amount 范围内 in scope 0.50 0.90 压缩密度/(kg·m−3) compression density 范围内 in scope 550 650 压缩速度/(mm·min−1) compression speed 范围内 in scope 100 300 比能耗/(J·kg−1) specific energy consumption 最小值 minimum value 27.80 45.26 压缩时间/s compression time 最小值 minimum value 29.10 99.00 最大压缩力/kPa maximum compression force 最小值 minimum value 50.33 87.91
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表 7 优化结果验证试验
Table 7 Validation test of optimization results
试验号
test number比能耗/(J·kg−1)
specific energy consumption压缩时间/s
compression time最大压缩力/kPa
maximum
compression force1 23.59 32.90 48.73 2 24.93 33.63 50.17 3 24.16 32.18 49.75 4 33.97 29.94 58.86 5 32.32 30.58 56.42 6 31.95 30.75 57.38 7 25.93 32.23 51.23 8 29.13 35.40 46.82 9 30.27 29.88 55.33 10 28.34 34.49 48.46 平均值average 28.50 32.23 52.32
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