2月的低温是如何影响内布拉斯加州的昆虫越冬的?

越冬的锯蝇幼虫
最近的极端温度不足以控制害虫,比如这只越冬的锯蝇幼虫。

2月的低温是如何影响内布拉斯加州的昆虫越冬的?

10 - 2月土壤温度曲线图
图1。从2020年10月到2021年2月22日,康科德、孟菲斯、哈佛、北普拉特和斯科茨布拉夫4英寸深的日土壤温度(华氏度)。

随着内布拉斯加州最近的气温降至零度以下,农业专业人士可能想知道,较高的越冬死亡率是否会让他们在2021年的生长季节免受虫害的侵扰。昆虫在冬季的生存受到许多因素的影响,包括昆虫的生物学,农艺实践,以及寒冷温度的严重程度和持续时间。下面将更详细地探讨我们州的三种主要害虫:西部玉米根虫、西部豆切虫和小麦茎锯蝇。

内布拉斯加州的土壤温度

土壤温度会因季节的时间、积雪量和土壤因素(如深度、湿度、类型等)而显著变化。图1显示了来自高平原区域气候中心在康科德、孟菲斯、哈佛、北普拉特和斯科茨布拉夫附近4英寸深度的土壤温度的季节性响应。在冬季的大部分时间里,这五个地点的土壤温度基本上保持在30华氏度以上。

今年2月,一股寒流席卷了该州,导致4.9英尺的气温下降到近零下30英尺°F在康科德(图2),孟菲斯(图3),哈佛(图4),北普拉特(图5)和斯科茨布拉夫(图6)。即使有这些巨大的空气温度变化,土壤温度保持相对稳定,康科德(图2)和孟菲斯(图3)只有8°F和3°F2月5日至15日土壤温度下降。

康科德的土壤温度
图2。2月1日至22日,内布拉斯加州康科德的每小时土壤(4英寸深度)和空气(4.9英尺)温度(华氏度)。
孟菲斯的土壤温度
图3。内布拉斯加州孟菲斯市2月1日至22日的每小时土壤(4英寸深度)和空气(4.9英尺)温度(华氏度)。
哈佛大学土壤温度
图4。内布拉斯加州哈佛大学2月1日至22日的每小时土壤(4英寸深度)和空气(4.9英尺)温度(华氏度)。

相比之下,哈佛大学(图4)的土壤温度变化不超过1°F从33页开始°F在寒流之前记录的土壤温度。北普拉特(图5)经历了最冷的气温;然而,土壤温度只在32.8之间变化°F到30.0°F分别在2月5日至17日。Scottsbluff(图6)观察到寒流期间土壤温度波动最大,温度从35.6°F2月5日至21.9日°F2月12日。

北普拉特的土壤温度
图5。2月1日至22日内布拉斯加州北普拉特的每小时土壤(4英寸深度)和空气(4.9英尺)温度(华氏度)。
斯科茨布拉夫的土壤温度
图6。2月1日至22日,内布拉斯加州斯科茨布拉夫的每小时土壤(4英寸深度)和空气(4.9英尺)温度(华氏度)

该州大部分地区的土壤温度没有变化,可能是由于积雪和土壤湿度的共同作用。干燥、裸露的土壤变化幅度可达10-15°F在一天之内。看到2019年3月8日农作物观察文章获取更多信息。值得注意的是,更接近地表的干燥土壤会发生更大的变化。

西部玉米根虫

西部玉米根虫(WCR)是内布拉斯加州连作玉米的重要害虫;甲虫可以以玉米丝为食并干扰授粉,但以玉米地下根系为食的幼虫通常会造成最大的经济损失,导致植物对水分和养分的吸收不良,并导致植物倒伏或鹅颈。

从7月下旬到9月,雌性甲虫会在玉米地的土壤中产卵,在冬季停留在卵期,然后在春季孵化成幼虫。大多数蛋都产在土壤最上面4英寸的地方,尽管有报道称深度可达12英寸。雌甲虫寻找潮湿的地方产卵;在干燥的条件下,甲虫可能会进入土壤的裂缝中寻找水分。因此,与旱地相比,灌溉区的WCR虫卵通常更靠近土壤表面。

温度和湿度都可以影响WCR卵在冬季的存活。如果土壤温度低于14-19,会导致严重的死亡°F)必须持续一周以上——低温持续时间越长,死亡率越高。WCR卵在冬季会经历一段强制性的滞育期(一段暂停发育的时期,有点像昆虫的冬眠)。滞育期间缺乏水分会导致脱水(干燥)并导致卵子死亡。内布拉斯加州的研究表明,土壤湿度的降低(特别是冬季降水的缺乏)对WCR蛋越冬死亡率的影响与某些年份的低温一样大。

各种因素相互作用,影响现场的温度和湿度。虫卵的存活率通常随着埋在土壤中的深度、作物残余物的水平和/或积雪覆盖的深度和积雪持续时间的增加而增加。后者的作用是保持水分,保温和调节土壤温度。在裸露的浅层土壤和干燥寒冷的环境下产卵,死亡率会很高。内布拉斯加州过去一个月的情况是:平均4英寸深的土壤温度大多在30以上°F(如图1-6所示),在土壤湿度存在的情况下,应该不会导致大量鸡蛋死亡。如果极地涡旋发生在土壤干燥和地面裸露的时期,那么WCR蛋的死亡率可能会更高。

西洋豆虫

西部豆虫(WBC)是内布拉斯加州玉米和干豆的重要害虫。蛾子在7月初出现,在这些作物中产卵,幼虫在那里孵化觅食,最终对正在发育的玉米穗或豆荚造成经济损失。

西方豆虫的前蛹
图7。一种越冬的西部豆虫在其土室中的前蛹。

当幼虫在8月至9月初接近幼虫期时,它们将停止进食,离开寄主植物,在土壤中挖洞。一旦它们达到大约4.7-10英寸(平均8.5英寸)的深度,它们就会用唾液分泌物建造一个土室,并进入蛹前阶段(图7)。白细胞越冬的深度可能受土壤类型的影响,沙质土壤允许更深的洞穴,据报道,在沙质壤土中,最大深度为15.7英寸。通过在土壤更深的地方越冬,WBC前蛹更容易受到寒冷温度波动和耕作设备的保护,从而在下一季出现更高的蛾子。

与WCR相比,WBC对土壤温度和土壤水分的影响还没有得到很好的研究。然而,已知WBC前蛹的过冷点(昆虫体内液体冻结的温度)约为9.3°F.研究表明白细胞可能不耐冻,这意味着冷冻温度为9.3°F会导致死亡关于寒冷温度(不会引起冰冻但会引起冷应激的温度)对白细胞越冬死亡率的影响的研究还不多。

虽然还需要更多的研究来充分了解土壤温度对WBC死亡率的影响,以及这可能如何与土壤湿度和土壤类型相互作用,但内布拉斯加州WBC所经历的土壤温度表明,越冬前蛹的显著死亡率不太可能。

麦秆锯
麦茬,切过的分蘖
图8。麦茬,切过的分蘖。黄色箭头表示留下的残茬的切割端,其中包括靠近分蘖冠的锯蝇冬眠体。

在美国大平原中部和北部的大部分地区,小麦茎锯蝇是一种重要的小麦害虫。成年黄蜂从5月中旬到6月出现,在发育中的小麦分蘖的茎内产卵。幼虫在小麦分蘖内孵化,在看不到的地方进食,大部分被保护在茎内。最后,幼虫向下移动到分蘖内,并在小麦植株的顶部附近形成冬眠区。在冬眠期形成的过程中,锯蝇幼虫切断小麦茎,将小麦倒伏在地。当锯木幼虫发育出冬眠期时,它们会封闭断茬的末端(图8 -锯木断茬图像),并将自己包围在透明的外壳中(图9 -锯木蛹室图像)。

锯蝇的过冬准备使它对北方寒冷的冬天具有很强的适应力。通常,锯蝇的冬眠地位于小麦收获后的麦茬内一个高度保护的位置。在冬季来临之前,锯木冬眠的麦茬底部的旧冠经常被作物残余物和土壤覆盖。

此外,在冬季的几个月里,小麦茬有效地捕获降雪,然后可以进一步隔离越冬的锯木与冷空气温度。蒙大拿州的研究表明,锯蝇幼虫可以在零下11度的低温下存活°F,但50%的锯蝇幼虫在零下4度下8小时后死亡°F在实验室里。然而,除非锯蝇通过秋季耕作暴露在寒冷的空气温度中,否则越冬的锯蝇将经历的最冷的环境是4英寸土壤深度的温度(图6)。尽管斯科茨布拉夫地区的土壤温度是该州最冷的(图2-6),但没有任何土壤温度接近导致50%的种群死亡率。

越冬的锯蝇幼虫
图9。割下的茬的一边剥落了,露出了在靠近舵柄顶部的清晰的冬眠窝里过冬的锯蝇幼虫。

其他昆虫

虽然上面描述的两种主要害虫都在土壤中越冬(深度为4-8英寸),但还有许多其他物种在不同的地点越冬,包括在土壤表面、植物表面或内部、作物秸秆以及建筑物或岩石表面等受保护的建筑物上。在没有绝缘积雪的暴露区域越冬的昆虫可能会受到更冷的空气温度的影响,并可能经历一些死亡。然而,一些昆虫已经进化出了惊人的适应能力来抵御寒冷,比如耐冻性,它们可以在身体上承受体液的冻结,或者它们能够产生自己的生物防冻剂来防止体液在低温下结冰。

结论

不幸的是,西部玉米根虫、西部豆切虫和小麦干锯蝇通常越冬的地方的温度还没有达到足以导致大量死亡的持续低温。我们建议在2021年继续按计划进行侦察和管理工作,并根据2020年观察到的病虫害压力进行监测,而不是依靠2月份的天气来充分控制病虫害。然而,从现在到夏天的天气仍然会影响昆虫的生存;例如,春季非常潮湿的土壤条件会降低WCR的存活率,因为幼虫孵化出来并可能溺水。

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一片玉米地。