黄启钟 吕宗霖 刘玉如
嘉义大学生物资源学系
前 言
落花生(Arachis hypogaea L.)俗称土豆,为豆科一年生草本植物,原产于南美洲,随着新大陆的发现及欧洲人到东方经商等而遍布全球,成为热带、亚热带及温带地区的重要杂粮和油料作物,全球栽培面积每年达1800万公顷。台湾落花生栽培面积20743公顷,产量达62083吨,产地集中于云林和彰化县,约占全台总栽植面积89%以上(农粮署农情报告资源网资料,2015)。落花生籽粒(俗称种仁)含有粗脂肪44-50%、粗蛋白22-30%、碳水化合物18%、矿物质3%,并含有人体的8种必需氨基酸、80-85%不饱和脂肪酸(如亚油酸)与丰富的维生素B1、B2、B6和维生素E。落花生荚果采收后,带壳花生制品有焙炒、水煮干燥、蒸煮花生及冷冻花生,而脱壳后的种仁除炸成植物油外,也可以加工调制成花生酱、花生糖等各种口味的产品,深受民众喜爱。
落花生为自花授粉的作物,在温度为24-33℃间,其植株生长良好,但在气温低于20℃下,则会影响干物质形成及产量。台湾主要栽培品种有台南选9号、台南11号、台农六号、花莲一号、台南13号及台南14号等。其中,台南11号品种属西班牙型,植株直立、分枝数少、小叶为倒卵形,初期浓绿色至后期转为淡绿色、荚果网纹明显但表面不光滑、籽粒长椭圆形、种皮薄呈淡粉红色、无休眠性。适于砂质壤土栽培,早熟。始花期约在播种后25-30天,直至120-135天即可收获,田间栽植易感染锈病和叶斑病;至于台南14号品种亦属西班牙型,植株直立、分枝数少、茎呈淡绿色、小叶为倒卵形、荚形大且有网纹、籽粒大为长椭圆形且呈淡粉红色、无休眠性。适于砂质壤土栽培,早熟。始花期约在播种后30-40天,直至120-137天即可收获,此品种对叶部和荚果病害抗性略佳。
在台湾落花生的重要病害有锈病(Puccinia arachidis)、叶斑病包括由褐斑病(Mycosphaerella arachidicola)和黑涩病(M. berkeleyii)引起的、叶烧病(Leptosphaerulina arachidicola)、萎凋型病害包括冠腐病(Aspergillus niger)、白绢病(Sclerotium rolfsii)、荚果黑斑病(Fusarium solani;Pythium myriotylum;Rhizoctonia solani;Sclerotium solani)及病毒病,而害虫及有害生物则有甜菜夜蛾(Spodoptera exigua)、斜纹夜蛾(Spodoptera litura)、番茄夜蛾(Helicoverpa armigera)、银纹夜蛾(Trichoplusia ni)、台湾黄毒蛾(Euproctistaiwana)、豆花蓟马(Megalurothrips usitatus)、小黄蓟马(Scirtothrips dorsalis)、南黄蓟马(Thrips palmi)、小绿叶蝉(Edwardsiana flavescens)、黑豆蚜(Aphis craccivora)、粉虱、赤叶螨(Tetranychuss cinnabarinus)及凤梨粉介壳虫(Dysmicoccus brevipes)。过去农民对于落花生采半粗放管理,以致病虫害易滋生,之后大多采惯行农法喷施化学药剂,除了种仁可能有农药残毒的疑虑外,也会衍生病害虫产生抗药性、天敌死亡致使次要害虫再猖獗、有益生物伤害及生态环境冲击的问题。
近年来,民众对于落花生的营养价值、副产品的多样化利用及因应鲜食市场的需求,落花生有机栽培面积逐渐增加;但农民在落花生栽植过程中常遭受病虫侵袭危害,且主要病虫害发生种类,会随着年代、政府政策、种植区域、期作、品种及栽培管理方法的不同而变迁。因此,本研究旨在探讨春、秋作落花生台南11号及14号品种,从生长至收获期配合中耕除草培土、施用有机肥及非农药植物保护资材,针对上述主要病虫害进行管理,供农民从事落花生有机栽培整合管理的参考。
材料与方法
一、试验地点、期作及品种
试验田设置于嘉义县义竹地区鲜绿农场,土壤质地为砂质壤土且前作为玉米或甘薯。春作于2010年2至6月;秋作于同年8至12月,选用西班牙型直立性落花生台南11号(TN11)及14号(TN14)品种为试验植材。
二、试验田的规划与管理
落花生春、秋两作试验田划分为有机栽培整合管理、惯行农法及对照区,各试验区(plot)大小为33m×15m,区块间隔1m,共12畦。每品种种植6畦,每畦种植两行,畦面约90cm,行株距35×7.5 cm。
(一)整合管理区
1、试验田播种前整地,再施用田园生物科技公司的高肥力有机质肥料(全氮3%、全磷酐3.8%、氧化钾3%及有机质50%)当基肥,施肥量2000kg/ha,再播种健康种子,于落花生生长期间配合中耕除草培土及灌水2次。
2、自落花生播种后第3周起至收获前一周止,在本区悬挂黄色粘纸,设置高度为植株生长点上30cm处,间隔5m一片,黄色粘纸每两周更换一次。在此期间也分别悬挂放斜纹夜蛾(Spodoptera litura)及甜菜夜蛾(S.exigua)性费洛蒙中改式诱虫器各2支/0.1ha,设置高度以离地面50-60cm处,诱饵以“S”型固定于诱虫器内,且性费洛蒙诱饵每月需更新一次,每种性费洛蒙诱虫器放置呈对角线,每两周需将诱虫器内所诱得成虫,携回研究室估算虫数和清除虫体,以维持诱杀效果。
3、自落花生播种后第3周起至3个月止,此期间选择下午在田间喷施四种非农药植物保护资材如下:
(1)苏力菌(Bacillus thuringiensis,BT,48.1%WG,住友)2000倍,鳞翅目夜蛾科初龄幼虫取食叶片上孢子,会破坏其血液使组织败坏,并形成结晶体而死亡;
(2)辣椒抽出液(Pepper extract,SL,联安)300倍,对叶螨、蚜虫、及鳞翅目害虫具有忌避效果;
(3)亲水型苦楝油(Neem oil,SO,联安)800倍,对蚜虫、粉虱及蓟马害虫等具有拒食、忌避、毒杀及影响生长发育等作用;
(4)枯草杆菌(Bacillus subtilis,50%WP.,光华)800倍,可产生杆菌素,以抑制病原真菌菌丝生长和孢子发芽的功效,施用于叶面和土壤中会与病原真菌进行生长竞争,具有预防及治疗效果。本试验区将前述四种非农药植物保护资材混合后,间隔两周喷施一次,连续6-7次。
(二)惯行农法区
1、试验田播种前整地施用台肥特39号复合肥料(全氮12%、全磷酐18%、氧化钾12%),施肥量350kg/ha,再播种健康种子,于落花生生长期间配合中耕培土除草及灌水2-3次。
2、落花生播种后第3周起至3个月止,参考农药使用手册推荐药剂,即施用益达氨(Dinotefuran,9.6%WG.,好速)1500倍,以防治粉虱及蓟马科害虫、赛洛宁(Lambda-cyhalothrin,2.8%EC.,利台)1000倍,以防治叶蝉、蓟马、夜蛾及叶螨科害虫,至于锈病和叶斑病则施用菲克利(Hexaconazole,5%SC.,先正达)1500倍,间隔两周喷施一次,连续6-7次。
(三)对照区
本试验区除播种前的前置作业与整合管理区相同外,于落花生生长期间,不施用植物保护资材管理病虫害。
三、试验调查与分析
(一)在两期作落花生有机栽培的病虫害整合管理区,于落花生播种后3周悬挂前述两种夜蛾性费洛蒙中改式诱虫器和黄色粘纸,至3.5-4个月为止。调查时,将此区黄色粘纸上诱得虫体携回研究室以目视和镜检方法检查,且计算主要害虫(螨)及其天敌的成虫数。将每两周所调查成虫数转换成(Y+0.1)1/2值,作为纵(Y)轴的资料,横(X)轴为时间,以两周为单位,绘成主要害虫(螨)及其天敌栖群变化的曲线图。
(二)春、秋作落花生台南11号及14号品种,于播种后38-109天及33-107天,在整合管理区及对照区植株上各取样500叶片,携回研究室镜检叶螨科害螨及其天敌种类和数量,以了解害螨的栖群变动,每两周调查一次。
(三)落花生台南11号及14号品种,于播种后120-137天,即叶片变黄,下位叶开始凋落时为最佳收获期。因此,本研究在三试验区两品种播种后约120天,随机取样30株,携回研究室调查单株荚果数、荚果成熟与未成熟数、荚果重及荚果黑斑病的罹病率,之后再将荚果置于烘箱35℃、72hr干燥,取出剥壳记录籽粒数,并以磅秤测定籽粒干重及百粒重等。
(四)落花生鲜荚果黑斑病罹病率的估算,参考杨等(2002)的方法调查,即依荚果黑斑面积占全荚果面积的比例分五级,指数n0表示无黑斑的荚果数,n1表示黑斑面积<25%的荚果数,n2表示黑斑面积<50%的荚果数,n3表示黑斑面积<75%的荚果数,n4表示黑斑面积>75%的荚果数。依各试验区随机取样30株中,调查罹病荚果数并计算罹病率(%)=(n0×0+n1×1+n2×2+n3×3+n4×4)/N(总荚数)×100%。然后再将前述所得的试验数值资料,利用SAS 9.1版统计软件进行变异数(ANOVA)分析,再以最小显著差异(Least significant different,LSD test),采p<0.05显著水平比较处理间的差异。
结果与讨论
一、病虫害种类及其天敌栖群密度
在春、秋作落花生整合管理区,以黄色粘纸诱得主要害虫结果如图1,显示粉虱科的栖群密度于5月中旬及12月中旬为高峰,分别为54870只(y轴坐标转换值为234.24)/30片及4497只(67.06)/30;叶蝉科的栖群密度于5月中旬及12中旬为高峰,分别为6870只(82.89)/30片及25113只(158.47)/30片;蓟马科的栖群密度于5月底及11月中旬为高峰,分别为3481只(59.00)/30片及36036只(189.83)/30片。由此可知,秋作落花生整合管理区的蓟马科栖群密度较春作高达10倍,此与陈(1980)和颜(1982)报导蓟马科害虫以豆花蓟马(Megalurothrips usitatus)为主,即成、若虫群栖于未展开的嫩叶内危害,使植株无法伸展,并影响其后的开花结荚数量,发生严重时减少落花生产量达33%。同时,本研究叶蝉科栖群密度亦以秋作明显高于春作,此与颜(1980)报导叶蝉科害虫以小绿叶蝉(Edwardsiana flavescens)为主,于秋作发生严重时,减少落花生产量达26.5%。因此,上述蓟马、叶蝉科害虫于秋作落花生生育期的栖群密度较高,除了这些害虫具多食性(polyphagous),会取食不同科的多种作物或植物外,且与秋作试验田邻近区域除了栽植落花生、田间绿肥植物、休耕田杂草和其它作物提早收成等有关,促使前述害虫有充裕的食物资源,继续迁移危害落花生,此外试验区春作落花生生育中后期5-6月的月降雨量为151.5-209.5mm,明显较秋作10-12的月降雨量10.5-21.0mm为高(图2),故春作落花生蓟马、叶蝉科害虫的栖群密度明显较低。惟春作粉虱科的栖群密度较秋作高,达12倍,推测粉虱害虫除了具多食性和隐藏性外,是否与春作试验田邻近区域混植玉米、薏苡、甘薯、西瓜和水稻等作物,使得粉虱科害虫大量迁移危害落花生有关,仍需进一步探讨。
图1 落花生春、秋作有机栽培整合管理区以黄色粘纸诱得粉虱、叶蝉及蓟马科害虫的栖群动态。
图2 2010年嘉义义竹地区每月的气象资料
在两期作落花生整合管理区,以黄色粘虫纸诱得天敌如图3,显示捕食性天敌,瓢虫科栖群密度高峰出现于5月底及12月下旬为高峰,分别为1200只(y轴转换值为34.6)/30片及236只(15.4)/30片,瓢虫科捕食性天敌又以六条瓢虫(Cheilomenes sexmaculata)成虫出现数量最多,其次为小黑瓢虫(Stethorus sp.)、变斑隐势瓢虫(双纹小黑瓢虫)(Cryptogonus orbiculus)、龟纹瓢虫(Propylea japonica)、橙瓢虫(Micraspisdiscolor)、锚纹瓢虫(Lemnia biplagiata)及六星瓢虫(Oenopia formosana)等,而食蚜蝇科(Syrphidae)栖群密度高峰出现于3月中旬至4月初及11月中旬为高峰,可诱得15只(3.9)及14只(3.7)/30片,其中以刺腿食蚜蝇(Ischiodan scutellaris)成虫出现数量较多;另由试验田调查取样和镜检得知的捕食性天敌还有基征草蛉(Mallada basalis)、南方小黑花椿象(Orius strigicolli)台湾小瘿蚋(Feltiella minute)、印度食螨蓟马(Scolothrips indicus)、长尾捕植螨(Amblyseius herbicolus)及温氏捕植螨(Amblyseiusfllacis)等;前述捕食性天敌的出现与蚜虫、粉虱、蓟马科害虫及叶螨科害螨发生密度有关。至于较重要的寄生性天敌如图2,显示小茧蜂科(Braconidae)栖群密度高峰出现于4月底及12月下旬,分别诱得134只(11.58)/30片及257只(16.03)/30片;其次姬蜂科(Ichneumonidae),以春作5月中旬的栖群密度较高,可诱得64只(8.01)/30片;而寄生蝇科(Tachinidae),则以秋作10月底的栖群密度较高,可诱得85只(9.22)/30片,另外也发现及少数的跳小蜂和缨小蜂。此等寄生性天敌皆会寄生捕食(parasitoid)鳞翅目幼虫。此可参据Huang et al.(2003)研究指出1997年7月间,在台南地区试验田发现田菁植物上豆荚螟幼虫,被小茧蜂(Apanteles taragamae)寄生,其寄生率高达63%。由此可知,上述这些寄生性天敌,在两期作有机落花生生育初期至后期出现数量不少,对于鳞翅目幼虫具有抑制的效果。
图3落花生春、秋作有机栽培整合管理区以黄色粘纸诱得瓢虫、小茧蜂、姬蜂、寄生蝇及食蚜蝇天敌的栖群动态。
在两期作落花生播种后第1个月起至4个月止,于整合管理区放置斜纹夜蛾及甜菜夜蛾性费洛蒙中改式诱虫器各2支,诱得成虫数结果如图4,显示斜纹夜蛾于春作5月下旬849只及秋作11月下旬1924只为最高,落花生生长全期计分别诱得2906及5720只,故秋作斜纹夜蛾成虫密度较春作高2倍,此与秋作10-12月降雨量为10.5-21.0mm(图2)较少外,试验田邻近区域种植有田菁绿肥植物、休耕田杂草及落花生提早收获等,导致该成虫迁移产卵危害,使得其族群密度攀升有关;而甜菜夜蛾于春作4月初157只及秋作11月中旬13只为最高,落花生生长全期计分别诱得732和24只,故春作甜菜夜蛾成虫密度较秋作高。由结果得知,两期作落花生生育全期共诱得两种夜蛾成虫数,分别为8626及756只,故斜纹夜蛾较甜菜夜蛾成虫密度高,达11.4倍。
图4落花生春、秋作有机栽培整合管理区以费洛蒙中改式诱虫器诱集斜纹夜蛾及甜菜夜蛾的成虫密度。
在春作试验田偶而发现凤梨粉介壳虫(Dysmicoccus brevipes)取食危害落花生根部与地际部,致使被害株叶片呈现黄化、枯萎状。同时也发现两期作落花生荚果,遭金龟子幼虫钻入荚果内啃食籽粒,而剩下空壳的现象,惟荚果危害率不高,此与该虫喜选择有机质土壤栖息有关。
本研究三试验区落花生播种后3周,即春作3月初及秋作9月中旬,偶而发现两品种幼苗植株茎冠部组织被冠腐病(Aspergillus niger)病原菌侵入感染,造成坏疽与破裂病征,致使受害株枯萎猝死症状。此与林(1982a)报导侵入种子内部及盘据有机质的病原菌才是冠腐病主要感染源,在有伤口及干旱条件下,才会造成病害,应注意田间灌水或降雨之后,土壤维持含水量时播种,以保护落花生幼苗生长。又林(1982b)指出白绢病(Sclerotium rolfsii)或冠腐病的病原菌,皆属弱病原菌,缺乏对寄主或寄主组织的专一性,大多在寄主植物生育不良时才造成危害。然而,本研究落花生试验田播种的前作为玉米与甘薯,之后再整地播种健康种子,于其生长期间配合中耕除草、适度灌水,且在落花生播种后第3周起至3个月止,此期间选择下午喷施50%枯草杆菌可湿性粉剂800倍,也有促进其生长兼预防病害的作用,故在同年度春、秋作落花生收获期的白绢病罹病株率在6%以下。
本研究三试验区春、秋作落花生播种后1.5个月至收获期,叶片皆感染锈病及叶斑病(褐斑病与黑涩病),其中以锈病发生较普遍。落花生锈病的夏胞子为主要传染源,于开花后期由下位叶开始发病,逐渐向上蔓延,此病害与土壤湿度高、植株密植、落花生春作晚植其生育后期温度升高又经常下雨、秋作早植其生育后期温度仍高且有露水等因素有关。又依据杨(1992)研究指出落花生春作宜在播种后50日,秋作40日左右,灌溉60mm水量,1至2次效果最好,土壤水分过多时,导致植株徒长、倒伏,容易感染病害。
表1为落花生台南11号和台南14号品种,在两期作三试验区收获期下荚果黑斑病的LSD分析。结果显示春作落花生荚果黑斑病,台南11号品种于惯行农法区的罹病率最低为48.67%,且与其它二试验区的差异达显著水平,而整合管理区的罹病率最高为93.93%,且与其它二试验区的差异达显著水平;台南14号品种则于惯行农法的罹病率最低为52.13%,而整合管理区与对照区罹病率分别为79.63与78.13%,其中惯行农法区与其它二试验区的荚果黑斑病罹病率,达显著差异,而整合管理区与对照区的荚果黑斑病罹病率,则差异不显著。至于秋作落花生荚果黑斑病,台南11号品种于惯行农法区与整合管理区罹病率分别为39.63与36.67%,且与对照区达显著差异水平,其中对照区的罹病率最高为70.33%,且与其它二试验区的差异达显著水平;台南14号品种则于对照区的罹病率最低为28.93%,且与惯行农法区达显著差异,而整合管理区与惯行农法区的罹病率分别为35.57与40.73%,且二试验区无显著差异。由此可知,落花生两品种荚果黑斑病,以春作整合管理区与对照区的罹病率较惯行农法区高,而秋作则以台南11号品种于对照区的罹病率较高。此与杨等(2002a)在1996-1998年于云林县元长乡,以农业试验所保存的种原落花生1242个品种(系)为材料,以台南11号和台农6号为对照组,进行抗荚果黑斑病筛选研究,显示大部分的种原均属感病品种,其中以1998年春作荚果黑斑病罹病率高达70.19%的结果相近。落花生荚果黑斑病是由多种土栖性病原菌Fusarium solani;Pythium myriotylum;Rhizoctonia solani及Sclerotium rolfsii所引起,此病害也可经由根瘤线虫Meloidogyne arenaria、根螨Rhizoglyphus spp.及地下害虫的发生而传播。
表1落花生春、秋作在各处理区不同品种荚果黑斑病的罹病率
虽然本研究以西班牙品系的台南11号及台南14号品种为试验植材,未对荚果黑斑病原菌进行培养鉴定,但参考杨(2002a,b)指出春作落花生2-3月播种至6-7月收获,此期间由低温冷凉转为高温多湿,于收获时荚果有腐败现象,此由P. myriotylum 病原菌所感染;而秋作7-8月播种至11-12月收获,此期间由高温多湿转为低温冷凉,其荚果黑斑病可能由R. solani与F. solani病原菌所感染引起;同时亦知荚果黑斑病罹病率极易受品种、年度及期作的影响,如春作荚果黑斑病与叶斑病呈显著正相关,而与荚果及籽粒产量呈显著负相关。因此,Van Schaik et al.(1972)认为此病害因不同地区、季节、栽培品种、病原菌及栽培环境条件而异。从此亦知,做好田间栽植前、后的管理工作,才能降低落花生植株叶部与土栖性病害所造成的损失。
二、试验区荚果与籽粒产量
表2为落花生台南11号和台南14号品种,在春作三试验区的荚果与籽粒产量的LSD分析。结果显示春作落花生台南11号品种于惯行农法区的单株荚果最重为33.13g,且与其它二试验区的差异达显著水平,而对照区与整合管理区的单株荚果重分别为26.55与21.73g,二试验区的差异则未达显著水平;台南14号品种于整合管理区的单株荚果最重为40.28g,且与其它二试验区的差异达显著水平,而惯行农法区与对照区的单株荚果重分别为26.03与23.42g,且二试验区无显著差异