玉米不同生境的自然天敵群落組成及聚類分析

玉米不同生境的自然天敵群落組成及聚類分析

生態(tài)調(diào)節(jié)是對現(xiàn)代農(nóng)業(yè)害蟲防治的主要措施之一。其中，病蟲害防治是控制病蟲害的關(guān)鍵手段。隨著食品安全意識的日益突出,生物防治在農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)過程具有重要的意義,并越來越引起植保工作者的關(guān)注和國家的支持。2009年3月,以區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)為研究對象的國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目“區(qū)域農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)害蟲生物防治關(guān)鍵技術(shù)與示范”于廣州召開啟動,并在我國華南、華北和華東地區(qū)分別建立典型農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)害蟲生物防治模式示范基地。天敵的保護(hù)利用是害蟲生物防治的重要途徑,自然環(huán)境中可用于生物防治的天敵包括捕食性天敵(蜘蛛、瓢蟲、草蛉、捕食性蝽類等)、寄生蜂、線蟲、病原真菌、微孢子蟲等。人為的創(chuàng)造適于天敵生存、繁衍的良好生態(tài)環(huán)境,有利于充分發(fā)揮天敵在自然界控制有害生物的作用。天敵保護(hù)的措施有:增加作物多樣性,保證天敵安全越冬,補(bǔ)充寄主使天敵及時寄生繁衍。如植物多樣性增大可為天敵提供更多的庇護(hù)場所和其他資源,使天敵種類和數(shù)量更加豐富,包括作物的間套作或非作物生境的種植等[12,13,14,15,16,17,12]。張文慶等認(rèn)為,短期農(nóng)作物生境中,周期性的種植和收割使節(jié)肢動物群落亦周期性地呈現(xiàn)群落重建、群落發(fā)展和群落瓦解3個階段。非作物生境內(nèi)的節(jié)肢動物群落為作物生境內(nèi)節(jié)肢動物群落的種庫,其中天敵亞群落的重建與其種庫、群落本身和作物生態(tài)系統(tǒng)之間的相互作用關(guān)系是群落水平上保護(hù)利用天敵的理論基礎(chǔ)之一,可指導(dǎo)自然天敵的保護(hù)和持續(xù)利用,促進(jìn)短期農(nóng)作物生境中的害蟲生物防治。而自然條件天敵受多種因素的影響,其中前后造作物是其作用因子之一。因此,作物或非作物的選擇和種植布局對天敵尤其是越冬天敵的保育具有關(guān)鍵的作用。玉米在我國南北方均有廣泛的種植,一般秋玉米收獲后轉(zhuǎn)入其他作物的冬季種植,那么選擇何種作物較有利于玉米地天敵的生存和繁衍是玉米地本底天敵保護(hù)利用的主要工作之一。本文通過在秋收后的玉米地上布局不同作物,系統(tǒng)調(diào)查了不同作物生境及周邊雜草帶的天敵數(shù)量及群落結(jié)構(gòu),以便了解不同作物生境對玉米地天敵的保育情況,為冬種作物和下季玉米種植害蟲的生物防治提供依據(jù)。1材料和方法1.1油麥菜和甘薯part生境綠葉蔬菜生境:甘藍(lán)(Brassicaoleraceavar.capitata(L.))生境,菜心(BrassicacampestrisL.)生境,油麥菜(LactucasativaL.)生境;甘薯(Ipomoeabatatas)生境,增城本地種;玉米(Zeamays)秸稈生境,粵甜9號;玉米地周邊雜草帶生境,為蟛蜞菊(Wedeliachinensis(Osb.)Merr.)條帶。1.2實(shí)驗(yàn)地與雜草的采集試驗(yàn)地位于華南農(nóng)業(yè)大學(xué)增城寧西教學(xué)基地,3塊,以水泥田埂相連,面積共約0.67hm2,為秋玉米收獲后的作物田;北臨蟛蜞菊雜草帶(雜草帶生境),面積約2m×120m,東臨一水稻田。實(shí)驗(yàn)地作物布局為:其中1塊實(shí)驗(yàn)地保留玉米秸稈作為玉米秸稈生境,大小約為0.22hm2,伴生有少量雜草,主要有稗草(Echinochloacrusgalli(L.)Beauv.)、馬唐(Digitariasanguinalis(L.)Scop)、牛筋草(Eleusineindica(L.))、馬齒莧(PortulacaoleraceaL.)等;另2塊實(shí)驗(yàn)地分別種植甘藍(lán)、菜心、油麥菜和甘薯,面積分別約為0.11hm2。1.3天敵調(diào)查方法試驗(yàn)調(diào)查了秋玉米收獲后田間不同后作作物生境及周邊雜草帶生境天敵種類及個體數(shù)量,各作物生境處理分別為甘藍(lán)生境(Tr1)、菜心生境(Tr2)、油麥菜生境(Tr3)、甘薯生境(Tr4)、雜草帶生境(Tr5)和玉米秸稈生境(Tr6),于2010年12月至2011年2月進(jìn)行8次取樣調(diào)查。調(diào)查方法為目測法和掃網(wǎng)法。目測法采用5點(diǎn)取樣,每點(diǎn)調(diào)查1m2內(nèi)植株及地表天敵數(shù)量及種類;掃網(wǎng)法每作物生境及雜草帶分別取樣10點(diǎn),每點(diǎn)來回掃網(wǎng)10次,將所得天敵置于75%酒精中帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定統(tǒng)計(jì)。1.4數(shù)據(jù)分析和統(tǒng)計(jì)1.4.1群落穩(wěn)定性分析各作物生境天敵群落結(jié)構(gòu)特征采用以下參數(shù)進(jìn)行描述[21,22,23,21,22,23]:即一個群落所含的物種數(shù),用S表示。即某物種在群落中所占優(yōu)勢的程度,以Berger-Parker生態(tài)優(yōu)勢度指數(shù)D表示。D=ni/N式中,ni為抽樣中第i個物種個體的數(shù)量,N為群落中所有物種的總個體數(shù)。用于衡量群落的穩(wěn)定性,采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)分析方法,用H′表示。Η′=-s∑λ=1pi?lnpi(i=1,2,3,…,s)式中,pi=ni/N。采用Simpson優(yōu)勢集中性指數(shù)分析,用C表示。1.4.2田間天敵護(hù)理作用差異將同一調(diào)查時間不同作物生境的天敵群落結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析,用以評價(jià)不同作物生境對田間天敵保育作用的差異性。以天敵個體數(shù)N、物種數(shù)S、多樣性指數(shù)H′和優(yōu)勢集中性指數(shù)C為指標(biāo),先將數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換,以使樣本數(shù)據(jù)具有相對穩(wěn)定性。采用歐氏距離、離差平方和法計(jì)算各生境間的距離,即可選定閾值對各生境進(jìn)行聚類。1.4.3數(shù)據(jù)計(jì)數(shù)數(shù)據(jù)采用Excel平臺整理,利用DPS軟件進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。2結(jié)果與分析2.1天敵數(shù)量及生境圖1為不同作物生境天敵個體數(shù)量及其發(fā)生動態(tài)。由圖1可以看出,玉米秸稈生境田間天敵數(shù)量最多,共調(diào)查收集得天敵數(shù)量在555頭;其次為葉菜類(甘藍(lán)、菜心和油麥菜)生境,天敵數(shù)量為238—315頭;甘薯和雜草帶生境最少,兩者天敵數(shù)量均少于160頭。從天敵發(fā)生動態(tài)看,玉米秸稈生境天敵呈量呈逐漸上升趨勢,其他作物生境在整個調(diào)查期天敵發(fā)生量較為平穩(wěn),2月18日以后,隨著氣溫的上升,其中葉菜類生境天敵發(fā)生量具有上升的趨勢。2.2玉米秸稈生境優(yōu)勢種分布秋收后玉米地及周邊雜草帶天敵類群以蜘蛛目天敵最多,其次為鞘翅目和膜翅目,半翅目、雙翅目和革翅目數(shù)量較少。其中蜘蛛目包括狼蛛科(Lycosidae)的擬環(huán)紋狼蛛(Lycosapseudoannulata(BoesenbergetStrand))、星豹蛛(PardosaastrigeraL.Koch),微蛛科(Micryphantidae)的草間小黑蛛(Erigonidiumgraminicolum(Sundevall)),園蛛科(Araneidae)的葉斑誼蛛(Yaginumiasia(Strand)),貓蛛科(Oxyopidae)的斜紋貓蛛(OxyopessertatusL.Koch)及蟹蛛科(Thomisidae)的角紅蟹蛛(ThomisuslabefatusKarsch)等;鞘翅目天敵主要為瓢甲科(Coccinellidae)的稻紅瓢蟲(Micraspisdiscolor(Fabricius))、龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica(Thunberg))、六斑月瓢蟲(Monochilussexmaculata(Fabricius)),隱翅甲科(Staphylinidae)的青翅蟻形隱翅蟲(PaederusfuscipesCurtis);膜翅目以蚜繭蜂科(Aphidiidae)為主;半翅目天敵有盲蝽科(Miridae)和獵蝽科(Reduviidae)天敵;而雙翅目和革翅目天敵主要為食蚜蠅科(Syrphidae)和蠼螋科(Labiduridae)類群。天敵群落結(jié)構(gòu)組成在不同作物生境之間存在一定的差異性,如圖2所示,甘藍(lán)、甘薯和雜草帶生境田間天敵以蜘蛛目為主,所占比例達(dá)80%以上;菜心和油麥菜生境蜘蛛目天敵個體數(shù)量分別占總量55%和57%,其次為膜翅目天敵,分別占30%和33%;而玉米秸稈生境天敵組成以鞘翅目居多,其次為蜘蛛目,兩者在天敵總量中所占比例分別為47%和39%。不同作物生境滋生了不同的天敵優(yōu)勢種,同一生境不同時間段天敵優(yōu)勢種也有所變化,見表1。2011年1月18日之前葉菜類生境和甘薯生境均以擬環(huán)紋狼蛛為優(yōu)勢種,優(yōu)勢度為0.20—0.55,1月18日之后甘藍(lán)生境以草間小黑蛛為優(yōu)勢種,甘薯生境由于低溫甘薯長勢較弱,覆蓋率較低,仍以游獵型的擬環(huán)紋狼蛛或星豹蛛為主要的優(yōu)勢種;2月18日以后隨著溫度回升,有利于膜翅目天敵活動,油麥菜和菜心生境以蚜繭蜂Aphidiussp.為優(yōu)勢種。調(diào)查發(fā)現(xiàn),玉米秸稈生境有較大量的瓢蟲類(稻紅瓢蟲、龜紋瓢蟲和六斑月瓢蟲)天敵棲息在玉米秸稈莖桿節(jié)間越冬,天敵優(yōu)勢種為稻紅瓢蟲,不同時間段優(yōu)勢度為0.15—0.53不等,平均蟲量可達(dá)30頭/100株以上。雜草帶生境天敵種類與其他作物生境有所不同,主要有一些小型的蜘蛛、少量的寄生蜂和瓢蟲活動,優(yōu)勢種包括有斜紋貓蛛、葉斑誼蛛、草間小黑蛛及角紅蟹蛛。2.3生境天敵群落多樣性天敵群落結(jié)構(gòu)特征及其時序動態(tài)如圖3—圖5所示。天敵物種數(shù)以玉米秸稈生境最多,明顯高于其他作物生境,2011年1月14日天敵物種數(shù)達(dá)26種,平均達(dá)20種;葉菜類生境中甘藍(lán)和油麥菜生境天敵物種數(shù)較為接近,且時序動態(tài)變化相似,菜心生境天敵物種數(shù)呈先下降再回升的趨勢;雜草帶生境天敵物種數(shù)在時間動態(tài)上以2011年1月18日最低,天敵種類僅為4種,平均為10種;甘薯生境天敵物種數(shù)最少,整個調(diào)查期平均物種數(shù)為5種(圖3)。各生境天敵群落多樣性指數(shù)變化趨勢與物種數(shù)類似,見圖4。以玉米秸稈生境天敵群落多樣性指數(shù)最高,在時間動態(tài)上平均多樣性指數(shù)為2.4以上;其次為葉菜類和雜草帶生境,其中雜草帶生境天敵群落多樣性指數(shù)于2011年1月18日處于各生境中最低,為1.33,2011年2月28日處于各生境中最高,為2.34;甘薯生境平均多樣性指數(shù)最低,約為1.30。天敵群落優(yōu)勢集中性指數(shù)如圖5所示,各生境時間動態(tài)上均具有較大的波動,但變化趨勢整體上與多樣性指數(shù)相反。以玉米秸稈生境群落優(yōu)勢集中性指數(shù)最低,甘薯生境最高。2.4玉米秸稈生境物種多樣性以天敵群落結(jié)構(gòu)特征為指標(biāo),將不同作物生境進(jìn)行系統(tǒng)聚類,結(jié)果得圖6。在聚類分析中,選擇不同的置信水平可得到不同的聚類結(jié)果,結(jié)合田間調(diào)查結(jié)果,整體上可將6個不同作物生境聚為3類。玉米秸稈生境為一類,該生境天敵數(shù)量、天敵種類都比較豐富,如圖中所示,除2011年1月24日(圖6)以外,其他7次調(diào)查結(jié)果玉米秸稈生境均可單獨(dú)歸為一類;葉菜類甘藍(lán)生境、菜心生境和油麥菜生境歸為一類,此類生境天敵數(shù)量較多,物種豐富度較弱,群落結(jié)構(gòu)特征在時間動態(tài)上較為穩(wěn)定,如2010年12月20日、2011年1月18日、1月24、2月18日、2月28日3種葉菜類生境可聚為一類,且每次調(diào)查均至少有兩種葉菜類生境聚在一起;第三類為雜草帶生境和甘薯生境,該類天敵數(shù)量和物種豐富度都相對小,其中雜草帶生境天敵群落結(jié)構(gòu)特征在時間動態(tài)上波動較大,使其有可能與玉米秸稈聚為一類,也可與葉菜類生境聚為一類,或與甘薯生境聚為一類(圖6)。3玉米秸稈生境對作物生境的物種組成的影響不同作物生境由于作物生境具有不同的天敵種類、數(shù)量及其群落多樣性。通過人工調(diào)控,合理布局作物種類,構(gòu)建較為理想的作物生境,可在一定程度增強(qiáng)對本底自然天敵的保護(hù)利用。本研究結(jié)果表明,對于秋收后的玉米地,種植不同的作物種類,天敵發(fā)生量及其群落結(jié)構(gòu)明顯不同。天敵個體數(shù)量和物種數(shù)以保留玉米秸稈生境最多,其次為葉菜類生境,雜草帶生境和甘薯生境最少。玉米秸稈生境在天敵群落結(jié)構(gòu)組成上以鞘翅目天敵最多,調(diào)查發(fā)現(xiàn),玉米秸稈上聚集了大量的瓢蟲越冬,稻紅瓢蟲為優(yōu)勢種;其他作物生境和雜草帶生境以蜘蛛目天敵最多,其中葉菜類的菜心生境和油麥菜生境后期(2月18日以后)隨著溫度升高,蚜繭蜂上升為優(yōu)勢種,而雜草帶生境雖以蜘蛛目天敵為優(yōu)勢類群,但優(yōu)勢種變化較大,蜘蛛目天敵亞群落多樣性較強(qiáng)。各作物生境中天敵群落的多樣性指數(shù)以玉米秸稈生境最高,甘薯生境最低,優(yōu)勢集中性指數(shù)與之相反。系統(tǒng)聚類分析結(jié)果可將6種作物生境劃為3類,玉米秸稈生境單獨(dú)為一類,甘藍(lán)生境、菜心生境和油