海南北部蔬菜生境天敌瓢虫多样性研究

唐良德,赵海燕,郭灵杭

(1. 贵州大学绿色农药全国重点实验室,贵州大学绿色农药与农业生物工程教育部重点实验室,贵阳 550025; 2. 贵州大学烟草学院,贵州省烟草品质研究重点实验室,贵阳 550025;3. 海南大学植物保护学院,海口 570228)

1 材料与方法

1.1 实验设置与处理

于2019年3月-11月在海南省农业科学院区(海口市)、海南省农业科学院永发基地(澄迈县)和文昌市潭牛常年蔬菜基地(文昌市)各选取一块土地(约1 000 m2)分别种植豇豆、茄子和辣椒,正常管理但全过程不施用任何化学农药,并以海南省农业科学院永发基地内常规种植管理的豇豆、茄子和辣椒田块内的天敌瓢虫发生情况作为对照。

1.2 调查方法与样品采集鉴定

采用黄板诱集法。在样地中距离地面80 cm处均匀悬挂15块黄板(20 cm×24 cm),每7 d将黄板收集回实验室并更换新的黄板,每次及时将黄板诱集到的瓢虫用昆虫针挑至盛有90%无水乙醇的离心管中,标记好备用鉴定,对于常见种类直接记录数量。瓢虫的鉴定方法,依据相关文献与著作(刘崇乐,1963;虞国跃,2008;任顺祥等,2009;虞国跃,2010)进行形态学鉴定,难以鉴定的标本,则邮寄至华南农业大学的瓢虫分类专家王兴民博士和陈晓胜博士,并完成鉴定。

1.3 数据处理

根据调查记录和采集的标本,按照群落生态学的统计方法,采用相对多度、多样性指数、均匀度指数、优势度指数和丰富度指数分析不同生境中天敌瓢虫的群落结构和物种多样性。相对多度(Relative abundance,Ra)Ra=Ni/N×100%,式中,Ni为物种i的个体数,N为所有物种的个体数,Ra≥10%者为优势类群,1%≤Ra<10%者为常见类群,Ra<1%者为稀有类群;群落物种多样性分析采用Shannon-Wiener多样性指数H′,H′=-∑PilnPi,其中Pi=Ni/N,Pi是第i种的个体比例;均匀度分析采用Pielou均匀度指数J,J=H′/lnS,S表示物种数;优势度分析采用Berger-Parker优势度指数C,C=∑(ni/N)2;丰富度分析采用Margalef丰富度指数D,D=(S-1)/lnN(赵志模和郭依泉,1992;马克平和刘玉明,1994;胡懿君等,2016)。

1.4 优势种、常见种、少见种和稀有种的划分

参考对物种调查优势种、常见种、少见种和稀有种的划分类似标准(王宗英等,1996;徐正会等,1999;阿尔孜姑丽肉孜等,2021)并结合实际,统计各类天敌瓢虫的数量并计算相对多度,将瓢虫相对多度在10%以上的种类定义为优势种,将瓢虫相对多度在1%～10%之间的种类定义为常见种,将瓢虫相对多度在1%以下的种类定义为少见种或稀有种。

2 结果与分析

2.1 不同作物生境天敌瓢虫群落的数量特征

通过对海南北部茄子、豇豆、辣椒农田生境瓢虫样本采集与鉴定,共采集鉴定瓢虫16个属28种4 993头。从不同作物生境来看,茄子生境天敌瓢虫的物种数最多为26种,其次是豇豆生境为11种,辣椒生境最少为10种,个体数量则以茄子生境最多为3 803头,其次是辣椒生境为836头,豇豆生境最少为352头;从天敌瓢虫相对多度来看,六斑月瓢虫Cheilomenessexmaculata(Fabricius)和龟纹瓢虫Propylaejaponica(Thunberg)为优势种,相对多度分别高达45.26%和19.67%;黑襟毛瓢虫Scymnus(Neopullus)hoffmanniWeise、海南隐势瓢虫CryptogonushainanensisPang et Mao、海南铲角瓢虫CatanaclauseniChapin、棕色毛瓢虫Scymnus(Neopullus)brunnescensMotschulsky、广东隐势瓢虫CryptogonusguangdongiensisPang et Mao、五指山隐势瓢虫CryptogouswuzhishanusPang et Mao、狭臀瓢虫CoccinellatransversalisFabricius、黑方突毛瓢虫Sasajiscymnuskurohime(Miyatake)、束小瓢虫Scymnus(Pullus)sodalis(Weise)的相对多度在10%～1%之间为常见种;其它瓢虫的相对多度在1%以下为少见种或稀有种(表1)。从不同作物生境天敌瓢虫的数量面积更直观的看出,茄子生境在整个种类数量面积上都占绝对优势,其次是辣椒生境,豇豆生境面积最小(图1)。不同蔬菜作物生境天敌瓢虫群落多样性指标同样反映出茄子田的多样性指数、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数均最高,分别为1.58、3.40、0.27和0.47,明显高于豇豆和辣椒生境。豇豆和辣椒生境天敌瓢虫多样性指数差异不大(表2)。然而常规管理田块整个监测调查期诱集到的天敌瓢虫数量寥寥无几,其中在茄子生境共诱捕到5头六斑月瓢虫和2头龟纹瓢虫,在豇豆生境诱捕到3头六斑月瓢虫和1头狭臀瓢虫,在辣椒生境诱捕到2头六斑月瓢虫和1头龟纹瓢虫。

图1 不同作物生境天敌瓢虫的数量面积图Fig.1 Number area of predation ladybeetle in variety corp habitats

表1 海南北部蔬菜作物生境天敌瓢虫的种类与数量(2019)

表2 海南北部蔬菜作物生境天敌瓢虫群落多样性指数(2019)

2.2 不同生境天敌瓢虫多样性时序变化特征

不同生境天敌瓢虫多样性时序变化有着各自的特征(图2)。从调查的情况分析,茄子生境优势种群六斑月瓢虫从1月初到5月中旬、7月底到10月底维持较高的种群数量,呈现出多峰型,其中在2月11日、5月13日、8月12日、10月14日和11月11日分别呈峰,数量分别为208头、75头、69头、13头和27头。另一优势种群龟纹瓢虫从1月初到4月下旬均维持较高种群数量,其中峰值出现在2月11日,数量达143头。从豇豆生境来看,六斑月瓢虫和龟纹瓢虫为优势种类,从监测数据来看,六斑月瓢虫3月10日数量达到峰值56头,4月28日龟纹瓢虫达到峰值31头,总体而言,从4月7日到5月12日两种瓢虫发生数量维持在较高水平。辣椒生境中仍然以六斑月瓢虫为优势发生种类,在4月底到5月中旬、7月初到8月初维持较高的种群数量,高峰出现在8月7日,数量为29头。

图2 不同作物生境天敌瓢虫时序动态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 结论与讨论

物种多样性是生物多样性的重要内容,在生物多样性研究中占据重要的地位,是群落生态学研究的重要课题(袁蕾等,2014)。本文通过调查研究共鉴定发现瓢虫16个属28种4 993头,表明海南自然条件下农田生境天敌瓢虫群落结构和物种多样性丰富。群落多样性指数反映出不同作物生境天敌瓢虫结构和分布的差异性,茄子田的多样性指数、丰富度指数、优势度指数和均匀度指数均明显高于豇豆和辣椒生境,表明茄子作物能够吸引和承载更多的天敌瓢虫数量,这可能与茄子生境有着丰富的昆虫群落多样性相关,为天敌瓢虫提供充足的食物营养来源(赵海燕等,2016)。从天敌瓢虫群落组成结构来看,无论是哪种作物生境瓢虫亚科中的六斑月瓢虫和龟纹瓢虫都占据相对优势,相对多度明显高于其他物种,进一步印证这两种瓢虫是我国华南地区的常见和优势种类(任顺祥等,2009),并为开发利用本地优势天敌昆虫进行害虫生物防治提供了有力证据。小毛瓢虫亚科是仅次于瓢虫亚科的种类,这与海南岛整体瓢虫区系分布表现出一定的差异(彭正强等,1998),这可能与农田作为深受人类活动干扰(杀虫剂的使用等)的一类特殊生境有关。从各作物生境天敌瓢虫时序变化特征分析,5月中下旬至7月上旬这一时段总体发生数量较低,7月下旬后天敌瓢虫数量又恢复到一个较高的水平。天敌瓢虫这一时序特征可能与海南气候特征存在较大的关联性,主要表现在5月至7月海南北部降雨量明显增多且气温明显增高,这种气候条件不利于昆虫包括害虫和天敌昆虫的繁殖。

人类活动干扰是影响昆虫群落结构的重要因子。从本文调查研究的结果分析,常规管理(即以化学农药施用管理为主)作物生境,在整个作物生育期,几乎没有诱集和发现到天敌瓢虫,这一结果表明以化学防治为主的田间害虫控制技术对农田作物生境昆虫多样性尤其是天敌昆虫多样性造成毁灭性的影响,从而使与生态环境友好并有效控制害虫的生态调控技术失去了应用基础。根据Connell(1978)提出的中度干扰假说原理,人类活动的适当干扰可以提高环境的空间异质性,为昆虫提供多样的栖息环境,从而提高物种的多样性并创造有利于生态调控的生境条件,如果干扰不当不仅营造不了适宜昆虫多样性发生的环境条件,更会破坏昆虫的多样性。农药已然成为破坏昆虫多样性的主要原因。农耕区应尽量少使用农药或使用选择性农药以利于保护瓢虫多样性(吴伟等,2013)。同时,加强非作物生境的管理对促进、调节短期作物节肢动物群落重建具有重要的意义(张古忍等,1997)。本研究结果也启示要以害虫生态调控和绿色防控理念为指导,积极构建以生物多样性为基础的栽培和管理模式,减少化学农药的施用,以促进瓢虫等天敌昆虫充分发挥自然控害的作用,从而更好地服务于农业绿色生产。

利用昆虫趋光性来防治害虫是农业生产实践中一种常用的害虫防治方法,主要包括使用诱虫灯和黄板。文献报道黄板对瓢虫具有强烈的引诱作用(唐良德等,2016),本研究采用黄板诱集法对海南不同作物生境天敌瓢虫多样性进行了调查,从诱集到天敌瓢虫的种类和数量来看也表明黄板对天敌瓢虫具有很好的诱集效果,这一结果与黄板作为一种重要绿色防控技术是相悖的。如何科学处理这一突出矛盾值得深入探讨。本研究认为,一是对昆虫光敏感性进行系统研究,筛选出靶标害虫及其天敌昆虫特异性的敏感光谱,优化诱虫色板光谱参数的设计,使之特异性诱杀靶标害虫而非天敌昆虫;二是在不同作物生境选择性使用黄板,如对化学农药有着严格限制或禁用的作物生境,这类作物生境(如茶园和有机生产类作物等)往往受人为活动干扰较少,天敌瓢虫资源丰富应当慎用黄板以免误杀天敌;而人为活动干扰相对严重(化学防治为主)的作物生境,物种多样性低且主要以害虫存在,可考虑采用黄板诱杀害虫。另外,相对封闭而又不释放天敌瓢虫来防治害虫的作物生境,如大棚作物生境,也可使用黄板诱杀来实现害虫防治的目的。