海南北部蔬菜生境天敵瓢蟲多樣性研究

唐良德,趙海燕,郭靈杭

(1. 貴州大學綠色農藥全國重點實驗室,貴州大學綠色農藥與農業生物工程教育部重點實驗室,貴陽 550025; 2. 貴州大學煙草學院,貴州省煙草品質研究重點實驗室,貴陽 550025;3. 海南大學植物保護學院,?？?570228)

1 材料與方法

1.1 實驗設置與處理

于2019年3月-11月在海南省農業科學院區(?？谑?、海南省農業科學院永發基地(澄邁縣)和文昌市潭牛常年蔬菜基地(文昌市)各選取一塊土地(約1 000 m2)分別種植豇豆、茄子和辣椒,正常管理但全過程不施用任何化學農藥,并以海南省農業科學院永發基地內常規種植管理的豇豆、茄子和辣椒田塊內的天敵瓢蟲發生情況作為對照。

1.2 調查方法與樣品采集鑒定

采用黃板誘集法。在樣地中距離地面80 cm處均勻懸掛15塊黃板(20 cm×24 cm),每7 d將黃板收集回實驗室并更換新的黃板,每次及時將黃板誘集到的瓢蟲用昆蟲針挑至盛有90%無水乙醇的離心管中,標記好備用鑒定,對于常見種類直接記錄數量。瓢蟲的鑒定方法,依據相關文獻與著作(劉崇樂,1963;虞國躍,2008;任順祥等,2009;虞國躍,2010)進行形態學鑒定,難以鑒定的標本,則郵寄至華南農業大學的瓢蟲分類專家王興民博士和陳曉勝博士,并完成鑒定。

1.3 數據處理

根據調查記錄和采集的標本,按照群落生態學的統計方法,采用相對多度、多樣性指數、均勻度指數、優勢度指數和豐富度指數分析不同生境中天敵瓢蟲的群落結構和物種多樣性。相對多度(Relative abundance,Ra)Ra=Ni/N×100%,式中,Ni為物種i的個體數,N為所有物種的個體數,Ra≥10%者為優勢類群,1%≤Ra<10%者為常見類群,Ra<1%者為稀有類群;群落物種多樣性分析采用Shannon-Wiener多樣性指數H′,H′=-∑PilnPi,其中Pi=Ni/N,Pi是第i種的個體比例;均勻度分析采用Pielou均勻度指數J,J=H′/lnS,S表示物種數;優勢度分析采用Berger-Parker優勢度指數C,C=∑(ni/N)2;豐富度分析采用Margalef豐富度指數D,D=(S-1)/lnN(趙志模和郭依泉,1992;馬克平和劉玉明,1994;胡懿君等,2016)。

1.4 優勢種、常見種、少見種和稀有種的劃分

參考對物種調查優勢種、常見種、少見種和稀有種的劃分類似標準(王宗英等,1996;徐正會等,1999;阿爾孜姑麗肉孜等,2021)并結合實際,統計各類天敵瓢蟲的數量并計算相對多度,將瓢蟲相對多度在10%以上的種類定義為優勢種,將瓢蟲相對多度在1%～10%之間的種類定義為常見種,將瓢蟲相對多度在1%以下的種類定義為少見種或稀有種。

2 結果與分析

2.1 不同作物生境天敵瓢蟲群落的數量特征

通過對海南北部茄子、豇豆、辣椒農田生境瓢蟲樣本采集與鑒定,共采集鑒定瓢蟲16個屬28種4 993頭。從不同作物生境來看,茄子生境天敵瓢蟲的物種數最多為26種,其次是豇豆生境為11種,辣椒生境最少為10種,個體數量則以茄子生境最多為3 803頭,其次是辣椒生境為836頭,豇豆生境最少為352頭;從天敵瓢蟲相對多度來看,六斑月瓢蟲Cheilomenessexmaculata(Fabricius)和龜紋瓢蟲Propylaejaponica(Thunberg)為優勢種,相對多度分別高達45.26%和19.67%;黑襟毛瓢蟲Scymnus(Neopullus)hoffmanniWeise、海南隱勢瓢蟲CryptogonushainanensisPang et Mao、海南鏟角瓢蟲CatanaclauseniChapin、棕色毛瓢蟲Scymnus(Neopullus)brunnescensMotschulsky、廣東隱勢瓢蟲CryptogonusguangdongiensisPang et Mao、五指山隱勢瓢蟲CryptogouswuzhishanusPang et Mao、狹臀瓢蟲CoccinellatransversalisFabricius、黑方突毛瓢蟲Sasajiscymnuskurohime(Miyatake)、束小瓢蟲Scymnus(Pullus)sodalis(Weise)的相對多度在10%～1%之間為常見種;其它瓢蟲的相對多度在1%以下為少見種或稀有種(表1)。從不同作物生境天敵瓢蟲的數量面積更直觀的看出,茄子生境在整個種類數量面積上都占絕對優勢,其次是辣椒生境,豇豆生境面積最小(圖1)。不同蔬菜作物生境天敵瓢蟲群落多樣性指標同樣反映出茄子田的多樣性指數、豐富度指數、優勢度指數和均勻度指數均最高,分別為1.58、3.40、0.27和0.47,明顯高于豇豆和辣椒生境。豇豆和辣椒生境天敵瓢蟲多樣性指數差異不大(表2)。然而常規管理田塊整個監測調查期誘集到的天敵瓢蟲數量寥寥無幾,其中在茄子生境共誘捕到5頭六斑月瓢蟲和2頭龜紋瓢蟲,在豇豆生境誘捕到3頭六斑月瓢蟲和1頭狹臀瓢蟲,在辣椒生境誘捕到2頭六斑月瓢蟲和1頭龜紋瓢蟲。

圖1 不同作物生境天敵瓢蟲的數量面積圖Fig.1 Number area of predation ladybeetle in variety corp habitats

表1 海南北部蔬菜作物生境天敵瓢蟲的種類與數量(2019)

表2 海南北部蔬菜作物生境天敵瓢蟲群落多樣性指數(2019)

2.2 不同生境天敵瓢蟲多樣性時序變化特征

不同生境天敵瓢蟲多樣性時序變化有著各自的特征(圖2)。從調查的情況分析,茄子生境優勢種群六斑月瓢蟲從1月初到5月中旬、7月底到10月底維持較高的種群數量,呈現出多峰型,其中在2月11日、5月13日、8月12日、10月14日和11月11日分別呈峰,數量分別為208頭、75頭、69頭、13頭和27頭。另一優勢種群龜紋瓢蟲從1月初到4月下旬均維持較高種群數量,其中峰值出現在2月11日,數量達143頭。從豇豆生境來看,六斑月瓢蟲和龜紋瓢蟲為優勢種類,從監測數據來看,六斑月瓢蟲3月10日數量達到峰值56頭,4月28日龜紋瓢蟲達到峰值31頭,總體而言,從4月7日到5月12日兩種瓢蟲發生數量維持在較高水平。辣椒生境中仍然以六斑月瓢蟲為優勢發生種類,在4月底到5月中旬、7月初到8月初維持較高的種群數量,高峰出現在8月7日,數量為29頭。

圖2 不同作物生境天敵瓢蟲時序動態Fig.2 Dynamics data of predation ladybeetle in variety of crops注:A,茄子生境;B,辣椒生境;C,豇豆生境。Note: A, Eggplant habitat; B, Chili habitat; C, Cowpea habitat.

3 結論與討論

物種多樣性是生物多樣性的重要內容,在生物多樣性研究中占據重要的地位,是群落生態學研究的重要課題(袁蕾等,2014)。本文通過調查研究共鑒定發現瓢蟲16個屬28種4 993頭,表明海南自然條件下農田生境天敵瓢蟲群落結構和物種多樣性豐富。群落多樣性指數反映出不同作物生境天敵瓢蟲結構和分布的差異性,茄子田的多樣性指數、豐富度指數、優勢度指數和均勻度指數均明顯高于豇豆和辣椒生境,表明茄子作物能夠吸引和承載更多的天敵瓢蟲數量,這可能與茄子生境有著豐富的昆蟲群落多樣性相關,為天敵瓢蟲提供充足的食物營養來源(趙海燕等,2016)。從天敵瓢蟲群落組成結構來看,無論是哪種作物生境瓢蟲亞科中的六斑月瓢蟲和龜紋瓢蟲都占據相對優勢,相對多度明顯高于其他物種,進一步印證這兩種瓢蟲是我國華南地區的常見和優勢種類(任順祥等,2009),并為開發利用本地優勢天敵昆蟲進行害蟲生物防治提供了有力證據。小毛瓢蟲亞科是僅次于瓢蟲亞科的種類,這與海南島整體瓢蟲區系分布表現出一定的差異(彭正強等,1998),這可能與農田作為深受人類活動干擾(殺蟲劑的使用等)的一類特殊生境有關。從各作物生境天敵瓢蟲時序變化特征分析,5月中下旬至7月上旬這一時段總體發生數量較低,7月下旬后天敵瓢蟲數量又恢復到一個較高的水平。天敵瓢蟲這一時序特征可能與海南氣候特征存在較大的關聯性,主要表現在5月至7月海南北部降雨量明顯增多且氣溫明顯增高,這種氣候條件不利于昆蟲包括害蟲和天敵昆蟲的繁殖。

人類活動干擾是影響昆蟲群落結構的重要因子。從本文調查研究的結果分析,常規管理(即以化學農藥施用管理為主)作物生境,在整個作物生育期,幾乎沒有誘集和發現到天敵瓢蟲,這一結果表明以化學防治為主的田間害蟲控制技術對農田作物生境昆蟲多樣性尤其是天敵昆蟲多樣性造成毀滅性的影響,從而使與生態環境友好并有效控制害蟲的生態調控技術失去了應用基礎。根據Connell(1978)提出的中度干擾假說原理,人類活動的適當干擾可以提高環境的空間異質性,為昆蟲提供多樣的棲息環境,從而提高物種的多樣性并創造有利于生態調控的生境條件,如果干擾不當不僅營造不了適宜昆蟲多樣性發生的環境條件,更會破壞昆蟲的多樣性。農藥已然成為破壞昆蟲多樣性的主要原因。農耕區應盡量少使用農藥或使用選擇性農藥以利于保護瓢蟲多樣性(吳偉等,2013)。同時,加強非作物生境的管理對促進、調節短期作物節肢動物群落重建具有重要的意義(張古忍等,1997)。本研究結果也啟示要以害蟲生態調控和綠色防控理念為指導,積極構建以生物多樣性為基礎的栽培和管理模式,減少化學農藥的施用,以促進瓢蟲等天敵昆蟲充分發揮自然控害的作用,從而更好地服務于農業綠色生產。

利用昆蟲趨光性來防治害蟲是農業生產實踐中一種常用的害蟲防治方法,主要包括使用誘蟲燈和黃板。文獻報道黃板對瓢蟲具有強烈的引誘作用(唐良德等,2016),本研究采用黃板誘集法對海南不同作物生境天敵瓢蟲多樣性進行了調查,從誘集到天敵瓢蟲的種類和數量來看也表明黃板對天敵瓢蟲具有很好的誘集效果,這一結果與黃板作為一種重要綠色防控技術是相悖的。如何科學處理這一突出矛盾值得深入探討。本研究認為,一是對昆蟲光敏感性進行系統研究,篩選出靶標害蟲及其天敵昆蟲特異性的敏感光譜,優化誘蟲色板光譜參數的設計,使之特異性誘殺靶標害蟲而非天敵昆蟲;二是在不同作物生境選擇性使用黃板,如對化學農藥有著嚴格限制或禁用的作物生境,這類作物生境(如茶園和有機生產類作物等)往往受人為活動干擾較少,天敵瓢蟲資源豐富應當慎用黃板以免誤殺天敵;而人為活動干擾相對嚴重(化學防治為主)的作物生境,物種多樣性低且主要以害蟲存在,可考慮采用黃板誘殺害蟲。另外,相對封閉而又不釋放天敵瓢蟲來防治害蟲的作物生境,如大棚作物生境,也可使用黃板誘殺來實現害蟲防治的目的。