亢菊俠, 蔡鵬, 吳雅茹

(1.楊凌職業(yè)技術(shù)學(xué)院生物工程分院, 陜西 楊凌 712100; 2.西北農(nóng)林科技大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,陜西 楊凌 712100)

在一定時間和空間范圍內(nèi)各種生物種群的集合形成生物群落。研究農(nóng)田節(jié)肢動物群落的組成及其特點(diǎn)是綠色防控害蟲的重要生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)[1]。在農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，隨著農(nóng)作物的生長及人為農(nóng)事操作活動的影響，節(jié)肢動物群落主要類群的組成、豐富度、優(yōu)勢度、均勻度及多樣性等群落基本特征，主要類群的生態(tài)位均發(fā)生改變，并呈現(xiàn)一定的規(guī)律性[2-5]。目前農(nóng)民防治害蟲以化學(xué)防治為主，不僅對農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量和環(huán)境有重大影響，同時由于作用靶標(biāo)單一，導(dǎo)致生物多樣性下降，從而破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性，使得害蟲防治越來越難。利用農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中存在的天敵來控制害蟲有著無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，但要求天敵和害蟲在時間和空間分布上相遇[6]。天敵和害蟲時空生態(tài)位寬度指數(shù)和生態(tài)位重疊指數(shù)可反應(yīng)出兩者的關(guān)系和對其他資源的利用程度，如果生態(tài)位重疊指數(shù)值越大，說明同步性和同域性越強(qiáng)，兩者相遇的概率就越大，天敵對害蟲的控制作用就越強(qiáng)[7]。因此，比較研究害蟲與天敵的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊的變化規(guī)律，是探索增強(qiáng)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)調(diào)節(jié)能力的重要方向之一，可為天敵防治害蟲這一綠色防控技術(shù)提供理論依據(jù)。

品種是農(nóng)作物的一個重要特征，不同品種由于營養(yǎng)狀況、成熟期等存在廣泛差異，節(jié)肢動物群落特征和主要群落生態(tài)位必然不同，但目前此方面的研究較少。黎建龍等[8]應(yīng)用平行跳躍法研究了6種典型茶樹品種園內(nèi)節(jié)肢動物群落特征和發(fā)生動態(tài)，結(jié)果顯示品種間節(jié)肢動物群落的組成及特征差異不顯著，但品種間主要天敵與害蟲、群落多樣性指數(shù)發(fā)生動態(tài)及節(jié)肢動物空間生態(tài)位差異顯著。巫厚長等[9]調(diào)查了Nc89、Nc82和K326三個品種煙田節(jié)肢動物群落特征和發(fā)生動態(tài)，并采用主成分分析法進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)3個品種煙田節(jié)肢動物群落豐富度差異顯著，而優(yōu)勢度、多樣性、均勻性均無顯著差異。前人還分別研究了棗園[10]、稻田[7]、桃園[11]和蘋果園[12]主要害蟲及天敵的時間和空間生態(tài)位指數(shù)，根據(jù)測定的生態(tài)位重疊值，對增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)調(diào)節(jié)能力提出建議。這些研究結(jié)果可為針對不同品種差異化防治害蟲技術(shù)提供理論依據(jù)。

陜西省秦嶺北麓關(guān)中地區(qū)是我國獼猴桃五大產(chǎn)區(qū)之一，其栽培面積和總產(chǎn)量均居于世界第一[13]。獼猴桃園內(nèi)節(jié)肢動物種類多，且不同品種園內(nèi)主要害蟲的種類和數(shù)量均有差異，嚴(yán)重影響了獼猴桃的產(chǎn)量和品質(zhì)，而目前獼猴桃園節(jié)肢動物群落特征研究較少。僅系統(tǒng)調(diào)查了野生獼猴桃園和不同年份人工栽培園節(jié)肢動物群落特征及消長規(guī)律，結(jié)果表明人工栽培園內(nèi)節(jié)肢動物群落消長動態(tài)起伏較大，且人工栽培園節(jié)肢動物群落重建屬于次級演替，與野生獼猴桃園群落演替明顯不同[14-15]。前人多以種為單位研究節(jié)肢動物群落特征[16-17]，過于繁瑣和細(xì)微。在系統(tǒng)調(diào)查過程中，以類群為單位進(jìn)行研究能全面分析不同類群在節(jié)肢動物群落中地位和作用，更符合害蟲生態(tài)調(diào)節(jié)理論，并且對利用天敵類群來防控害蟲類群更有指導(dǎo)作用[18-19]。本研究選擇世界栽植面積最大的品種(海沃德)、關(guān)中地區(qū)當(dāng)?shù)刂髟云贩N(翠香)、品質(zhì)較好的紅心品種(紅陽)三個典型品種果園為研究對象，系統(tǒng)調(diào)查獼猴桃園節(jié)肢動物種類和數(shù)量，以類群為單位，分析群落多樣性特征及群落主要類群時空二維生態(tài)位，以為獼猴桃品種差異化害蟲的生態(tài)調(diào)節(jié)提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地概述

選擇陜西省楊陵區(qū)柴嘴村相鄰的3塊人工栽植獼猴桃園(N34°18′，E108°01′，海拔560 m)進(jìn)行調(diào)查研究。果園1：品種為紅陽，行距 3 m，株距 2 m，種植面積為1.25 hm2；果園2：品種為海沃德，行距 3 m，株距 2 m，面積 1.28 hm2；果園3：品種為翠香，行距 3 m，株距 2 m，面積1.30 hm2。3塊獼猴桃園區(qū)周圍植被環(huán)境相同，且均為5年生植株，管理水平相同。3塊獼猴桃園地表均被草，春季樹干均涂抹石硫合劑(陜西道森農(nóng)業(yè)生態(tài)科技有限公司)，在生產(chǎn)過程中均噴施高效氯氟氰菊酯乳油(陜西先農(nóng)生物科技有限公司)2次，均未使用除草劑。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1節(jié)肢動物調(diào)查 在獼猴桃生長季節(jié)， 4月下旬發(fā)芽期至10月下旬落葉期間，每隔10 d 進(jìn)行1 次調(diào)查，3塊獼猴桃園調(diào)查在同一天內(nèi)完成。由于獼猴桃園節(jié)肢動物種類多、習(xí)性復(fù)雜，為全面系統(tǒng)調(diào)查園內(nèi)節(jié)肢動物種類和數(shù)量，針對不同節(jié)肢動物的特點(diǎn)，采用4種調(diào)查方法：①5點(diǎn)取樣法，每個樣點(diǎn)選擇3棵獼猴桃樹，將每棵樹分成東、南、西、北、中5個調(diào)查區(qū)域，每區(qū)域隨機(jī)選取10片葉片、有果期再隨機(jī)選取10個果實(shí)，收集樹上節(jié)肢動物；②稍加擾動，每個樣點(diǎn)掃20個復(fù)網(wǎng)，收集樹周圍的節(jié)肢動物；③在每個樣點(diǎn)直線設(shè)置5個陷阱，每3 m設(shè)1個，收集地表節(jié)肢動物；④每園設(shè)置1臺太陽能頻振式殺蟲燈(河南佳多公司)，安裝在果園中部，燈管高度距離地面2.5 m，誘趨光性節(jié)肢動物，每天收集一次。收集的標(biāo)本現(xiàn)場編號，帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定。

1.2.2物種多樣性及生態(tài)位分析 計算各個獼猴桃園節(jié)肢動物各科優(yōu)勢度指數(shù)、群落豐富度、優(yōu)勢度、多樣性及均勻度指數(shù)[20]。其中群落豐富度是指群落中類群數(shù)目的多少，而各科優(yōu)勢度指數(shù)(Pi)、群落優(yōu)勢度指數(shù)(D)、多樣性指數(shù)(H′)和均勻度指數(shù)(E)計算公式如下。

式中，ni為群落中第i科的個體數(shù)，N為群落各科的總個體數(shù)，nmax為群落中數(shù)量最多科的個體數(shù)，s為總科數(shù)。

空間生態(tài)位采用獼猴桃樹5個調(diào)查單位調(diào)查結(jié)果作為空間資源序列；時間生態(tài)位以10 d為1個時間單元，采用18次調(diào)查結(jié)果作為時間資源序列；時空二維生態(tài)位根據(jù)5個空間資源序列乘以18個時間資源序列所構(gòu)成的“二維資源”序列。生態(tài)位寬度(B)和生態(tài)位重疊(Lij)分別使用Levins指數(shù)和Pianka指數(shù)[20]來計算。

式中，S為資源序列的等級數(shù)，pi為物種在資源i的數(shù)量占總資源數(shù)量的比例，pin和pjn分別為物種i和物種j在第n個資源單位的個體數(shù)量占總資源中對應(yīng)物種總數(shù)的比值。

1.2.3數(shù)據(jù)分析 使用 SPSS 20.0 軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析，差異顯著性檢驗(yàn)采用S-N-K 法。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同品種獼猴桃園節(jié)肢動物群落組成分析

不同品種獼猴桃園節(jié)肢動物群落調(diào)查結(jié)果(表1)可知，紅陽獼猴桃園節(jié)肢動物群落共包含3綱、10目、20科；海沃德獼猴桃園節(jié)肢動物群落共包含4綱、12目、29科；翠香獼猴桃園的節(jié)肢動物共包含3綱、11目、27科。在生長過程中，紅陽獼猴桃園數(shù)量排名前5位的節(jié)肢動物科為隱翅甲科、薪甲科、潮蟲科、螞蟻科和步甲科，優(yōu)勢度指數(shù)分別為0.309 4、0.224 5、0.091 0、0.077 3和0.069 8；海沃德獼猴桃園數(shù)量排名前5位節(jié)肢動物科為薪甲科、介殼蟲科、蟋蟀科、步甲科和園蛛科，優(yōu)勢度指數(shù)分別為0.471 0、0.088 8、0.070 2、0.052 0、0.051 5；翠香獼猴桃園排名前5位節(jié)肢動物科為薪甲科、蠟蟬科、葉蟬科、草蛉科和蚜科，優(yōu)勢度指數(shù)分別為0.550 9、0.131 9、0.078 0、0.049 7、0.047 3?？梢?，紅陽獼猴桃園的優(yōu)勢類群為隱翅甲科和薪甲科，而海沃德、翠香獼猴桃園的優(yōu)勢類群均為薪甲科，且優(yōu)勢類群的優(yōu)勢度比紅陽獼猴桃園要高。結(jié)果表明，不同品種獼猴桃園的主要害蟲類群和數(shù)量具有差異性，因此害蟲生態(tài)調(diào)控應(yīng)針對不同品種采取不同措施。

2.2 不同品種獼猴桃園節(jié)肢動物群落特征

不同品種園內(nèi)節(jié)肢動物群落豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢度指數(shù)結(jié)果見表2?？芍?，品種海沃德群落豐富度最高；而3個品種群落多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)及優(yōu)勢度指數(shù)差異均不顯著。綜合上述群落特征參數(shù)，說明獼猴桃品種對園內(nèi)節(jié)肢動物群落穩(wěn)定性無顯著影響。

表1 不同品種獼猴桃園節(jié)肢動物群落的主要類群組成Table 1 Composition of arthropod community in different kiwifruit varieties orchard

2.3 不同品種獼猴桃園節(jié)肢動物主要類群時空二維生態(tài)位分析

紅陽品種園內(nèi)節(jié)肢動物主要類群時空生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊數(shù)據(jù)見表3。可知，隱翅甲科和薪甲科的二維生態(tài)位寬度最大，且生態(tài)位寬度大的前10位中害蟲類群有6類，而天敵類群僅有草蛉科1類且排位第7，說明害蟲占據(jù)最多的時空資源，而天敵占據(jù)的時空資源少，因此紅陽獼猴桃園自然控制能力差。在害蟲-天敵體系中，草蛉科與蚜科的二維生態(tài)位重疊很大，為0.9，表明草蛉科對蚜科捕食關(guān)系極為密切，說明紅陽獼猴桃園內(nèi)草蛉科對蚜科捕食效率高，可采用保護(hù)現(xiàn)有或人工釋放草蛉的方法來調(diào)節(jié)蚜蟲數(shù)量。

表2 不同品種獼猴桃園節(jié)肢動物群落特征Table 2 Basic characteristcs of arthropod community in different kiwifruit variety orchard

表3 紅陽獼猴桃園節(jié)肢動物主要類群時空二維生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊Table 3 Spatial-temporal niche breadths and overlaps of main arthropod groups in Hongyang kiwifruit orchard

海沃德品種園內(nèi)節(jié)肢動物主要類群時空生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊數(shù)據(jù)(表4)顯示，害蟲薪甲科和介殼蟲科的二維生態(tài)位寬度最大，生態(tài)位寬度大的前10位中害蟲有6類，而天敵有步甲科、園蛛科和姬小蜂科，分別排在第4、5和8位，說明害蟲占據(jù)最多的時空資源，而天敵占據(jù)的時空資源少，因此海沃德獼猴桃園自然控制能力差。在害蟲-天敵體系中，介殼蟲科、蚜科與姬小蜂科的二維生態(tài)位重疊很大，分別為 0.84和0.79，表明姬小蜂科對介殼蟲科及蚜科的捕食關(guān)系極為密切。說明海沃德猴桃園內(nèi)姬小蜂科對介殼蟲科和蚜科捕食效率高，可采用保護(hù)現(xiàn)有或人工釋放寄生蜂的方法來調(diào)節(jié)介殼蟲和蚜蟲數(shù)量。

翠香品種園內(nèi)節(jié)肢動物主要類群時空生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊數(shù)據(jù)見表5，可知，害蟲薪甲科、蠟蟬科和葉蟬科的二維生態(tài)位最大，生態(tài)位寬度大的前10位中害蟲有8類，而天敵僅有草蛉科和瓢甲科,排位第4和第7，說明害蟲占據(jù)更多的時空資源，而天敵占據(jù)的時空資源少，因此翠香獼猴桃園自然控制能力差。在害蟲-天敵體系中，草蛉科與蚜科的二維生態(tài)位重疊很大，為 0.91，瓢甲科與介殼蟲科及蚜科的二維生態(tài)位重疊也很大，分別為0.82和0.75，表明草蛉科對蚜科、瓢甲科對蚜科和介殼蟲科的捕食關(guān)系極為密切。說明翠香猴桃園內(nèi)草蛉科對蚜科、瓢甲科對蚜科和介殼蟲科捕食效率高，可采用保護(hù)現(xiàn)有或人工釋放草蛉來調(diào)節(jié)蚜蟲數(shù)量，保護(hù)現(xiàn)有或人工釋放瓢蟲來調(diào)節(jié)蚜蟲和介殼蟲數(shù)量。

表4 海沃德獼猴桃園節(jié)肢動物主要類群時空二維生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊Table 4 Spatial-temporal niche breadths and overlaps of main arthropod groups in Haiwode kiwifruit orchard

表5 翠香獼猴桃園節(jié)肢動物主要類群時空二維生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊Table 5 Spatial-temporal niche breadths and overlaps of main arthropod groups in Cuixiang kiwifruit orchard

3 討論

通過系統(tǒng)調(diào)查紅陽、海沃德、翠香3個品種獼猴桃園的節(jié)肢動物，對主要類群組成進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，紅陽獼猴桃園的優(yōu)勢類群為隱翅甲科和薪甲科，而海沃德、翠香獼猴桃園的優(yōu)勢類群均為薪甲科，且優(yōu)勢類群的優(yōu)勢度比紅陽獼猴桃園要高，通過分析群落基本特征，發(fā)現(xiàn)3個品種獼猴桃園節(jié)肢動物群落穩(wěn)定性無顯著差異。韓寶瑜和崔林[21]研究發(fā)現(xiàn)，8個茶樹品種節(jié)肢動物群落多樣性、均勻度及優(yōu)勢度差異未達(dá)顯著差異；任振濤等[22]研究不同品種玉米田間節(jié)肢動物物種數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢集中性指數(shù)等指標(biāo)也均無顯著差異；均與本研究結(jié)果一致，說明農(nóng)作物品種對其居群內(nèi)的節(jié)肢動物群落結(jié)構(gòu)的影響較小。

本研究發(fā)現(xiàn)，在害蟲-天敵體系中，紅陽獼猴桃園中草蛉科對蚜科捕食關(guān)系極為密切，海沃德獼猴桃園中姬小蜂科對介殼蟲科和蚜科的捕食關(guān)系極為密切，而翠香獼猴桃園中草蛉科對蚜科，瓢甲科對蚜科和介殼蟲科的捕食關(guān)系極為密切。這說明獼猴桃園害蟲與天敵同步性和同域性較強(qiáng)，具有很大的保護(hù)利用價值。劉長海等[10]依據(jù)陜北棗園天敵七星瓢蟲與害蟲棗癭蚊時間生態(tài)位重疊指數(shù)，得出兩者在時間上具有同步性；張安盛等[11]發(fā)現(xiàn)4種天敵與害蟲桃一點(diǎn)斑葉蟬的時空生態(tài)位重疊值大，提出兩者季節(jié)活動性和生境基本上是一致的，其同步性和同域性較強(qiáng)，均與本研究結(jié)果類似。

研究農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中害蟲與天敵的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊指數(shù)，探索主要害蟲與天敵之間的相互關(guān)系，可為有效保護(hù)自然天敵及人工釋放天敵控制害蟲提供理論依據(jù)。本研究對節(jié)肢動物群落組成、特征和主要類群時空二維生態(tài)位在不同品種間的差異進(jìn)行研究，利用這些差異可為不同品種害蟲差異化綠色防控方案提供理論依據(jù)。此外，本研究只選擇3個常見獼猴桃品種，如果要全面認(rèn)識獼猴桃品種對節(jié)肢動物群落的影響，還需要大量研究來進(jìn)一步明確，并對其發(fā)生的原因和機(jī)制進(jìn)行進(jìn)一步研究。