柴暢, 石凱, 興安, 白光耀, 王家駿

兩種豆科作物田捕食性瓢蟲群落研究

柴暢, 石凱*, 興安, 白光耀, 王家駿

內(nèi)蒙古民族大學(xué), 農(nóng)學(xué)院, 通遼 028000

利用生物多樣性研究方法, 對(duì)通遼市科爾沁區(qū)兩種豆科作物田開花期捕食性瓢蟲群落進(jìn)行研究。結(jié)果表明: 兩種捕食性瓢蟲群落的物種組成和發(fā)生個(gè)體數(shù)量上存在差異, 具體為大豆田分布捕食性瓢蟲8屬10種, 以異色瓢蟲(Pallas)數(shù)量最多(122頭); 苜蓿田分布5屬8種, 以多異瓢蟲(Goeze)數(shù)量最多(68頭)。兩個(gè)捕食性瓢蟲群落相似性較高, 差異性較大的捕食性瓢蟲物種其個(gè)體數(shù)量均明顯多于其它物種。色斑型研究顯示異色瓢蟲具27種變型, 多異瓢蟲有8種, 龜紋瓢蟲(Thunberg) 有6種變型; 且大豆田捕食性瓢蟲色斑變型(共35種)明顯多于苜蓿田(共16種)。

捕食性瓢蟲; 物種多樣性; 相似性分析; 色斑型

0 前言

瓢蟲科Coccinellidae全世界物種超過5000種, 大部分為捕食性, 是天敵昆蟲的一個(gè)重要類群, 在生物防治領(lǐng)域發(fā)揮積極作用, 世界范圍內(nèi)對(duì)捕食性瓢蟲進(jìn)行了大量研究, 其中較新的研究成果見于Alhadidi及Gennadi等人的報(bào)道[1–3]。我國目前記錄724種瓢蟲[4], 約80%的物種為捕食性類群, 捕食性瓢蟲資源較為豐富。對(duì)捕食性瓢蟲我國學(xué)者開展了大量的研究工作, 涉及區(qū)系分類、多樣性、生物學(xué)特性、發(fā)生規(guī)律、引進(jìn)、繁殖和防治等諸多方面。如陳崇征等明確了廣西突圓蚧的3種捕食性瓢蟲; 李浩森等對(duì)捕食性瓢蟲的種群遺傳學(xué)及其在生物防治方面進(jìn)行的研究; 劉健等對(duì)東北地區(qū)大豆田的捕食性瓢蟲進(jìn)行的研究等[5–7]。在內(nèi)蒙古地區(qū)能乃扎布、劉永江、烏寧等對(duì)瓢蟲科昆蟲進(jìn)行了研究, 共記錄63種瓢蟲[8–9]。

通遼市地處內(nèi)蒙古自治區(qū)東部, 該地農(nóng)牧業(yè)資源集中, 是中國重要商品糧基地和畜牧業(yè)生產(chǎn)基地之一, 其糧、肉產(chǎn)量均居內(nèi)蒙古自治區(qū)首位?？茽柷邊^(qū)作為通遼市市轄區(qū)(121°42′-123°02′E, 43°22′- 43°58′N), 是該市的政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心, 也是內(nèi)蒙古東部四盟市中心, 地處華北和東北經(jīng)濟(jì)區(qū)的交匯地帶。近年隨著我國農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整, 通遼市積極開展“糧改飼”(糧食作物改飼料作物)和“糧改經(jīng)”(糧食作物改經(jīng)濟(jì)作物)工作, 大豆和苜蓿作為重要的油料和飼料作物[7], 其種植面積逐年擴(kuò)大。蚜蟲、薊馬、粉虱、葉螨等為通遼市大豆和苜蓿上常發(fā)害蟲, 嚴(yán)重影響其產(chǎn)量和品質(zhì)。天敵瓢蟲對(duì)上述害蟲具有很好的自然控制作用, 可減少農(nóng)藥使用對(duì)人畜、有益動(dòng)物的毒害及對(duì)環(huán)境的污染。安瑞軍和包明耀2003年報(bào)道了通遼地區(qū)農(nóng)田分布10種捕食性瓢蟲并對(duì)其中4個(gè)優(yōu)勢(shì)種的生活史及習(xí)性進(jìn)行了初步研究[10]。瓢蟲色斑多型主要表現(xiàn)在頭部、前胸背板及鞘翅上黑色部分(含黑色素)和非黑色部分(含類胡蘿卜素衍生物)的分布范圍與布局發(fā)生更動(dòng), 尤其是鞘翅上的色斑變化非常豐富。瓢蟲色斑多型現(xiàn)象一直是分類學(xué)者和遺傳學(xué)者關(guān)注和研究的熱點(diǎn)之一。前人對(duì)瓢蟲色斑多型現(xiàn)象的研究以異色瓢蟲基礎(chǔ)較好, 如吳矩文等認(rèn)為北京異色瓢蟲有50個(gè)變種或變型; 羅希成報(bào)道沈陽和公主嶺地區(qū)異色瓢蟲色斑型有50多種; 袁榮才等認(rèn)為長(zhǎng)白山異色瓢蟲色型176種; 荊英等對(duì)山西省異色瓢蟲的色斑型研究顯示該地異色瓢蟲有76種色斑型。[11–14]。由于瓢蟲部分物種存在較為復(fù)雜的色斑多型現(xiàn)象, 給物種識(shí)別和鑒定帶來一定的困難。而通遼地區(qū)較為缺乏相關(guān)瓢蟲色斑型的一些基礎(chǔ)研究數(shù)據(jù)。鑒于此, 對(duì)通遼市科爾沁區(qū)大豆與苜蓿田的捕食性瓢蟲物種多樣性進(jìn)行研究, 明確其物種多樣性組成和特點(diǎn), 明晰具有多型現(xiàn)象物種的色斑型類型, 為今后進(jìn)一步生物防治研究和天敵利用打基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點(diǎn)

大豆與苜蓿田樣地均位于通遼市科爾沁區(qū)內(nèi)蒙古民族大學(xué)科技園區(qū)(122°27′ E, 43°62′ N), 大豆種植品種為吉育608, 苜蓿種植品種是草原3號(hào)。兩塊樣地面積相近(約3333.5 m2), 間隔1000 m以上。

1.2 試驗(yàn)方法

于2017—2018年7月8日—8月6日, 該時(shí)間段為當(dāng)?shù)卮蠖?單茬)和第2茬苜蓿(每年收3茬)田間開花期時(shí)間范圍進(jìn)行昆蟲掃網(wǎng)采集, 五點(diǎn)法取樣, 每個(gè)樣方20 m ×20 m, 在20 min內(nèi)充分掃網(wǎng), 每3 d采集一次, 兩塊樣地分別采集10次, 采集時(shí)間集中在8:00—17:00左右。采集到的瓢蟲成蟲制成干制標(biāo)本后, 依據(jù)虞國躍的《中國瓢蟲亞科圖志》、劉崇樂的《中國經(jīng)濟(jì)昆蟲志》等文獻(xiàn)[15–16]進(jìn)行鑒定。色斑型研究以酒精浸泡后的色斑和鞘翅底色進(jìn)行分類, 對(duì)捕食性瓢蟲進(jìn)行鏡檢和色斑分析, 斑點(diǎn)位置編號(hào)采用Mader的方法, 根據(jù)斑點(diǎn)數(shù)目和特點(diǎn)確定變型類型。[17]

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

利用SPSS 19.0軟件對(duì)捕食性瓢蟲數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)整理, Past 3.0軟件進(jìn)行主坐標(biāo)分析(PCoA)。

2 結(jié)果與分析

2.1 科爾沁區(qū)大豆和苜蓿田捕食性瓢蟲群落物種多樣性組成

研究結(jié)果顯示: 科爾沁區(qū)2種豆科植物上共采集捕食性瓢蟲431頭, 分隸于盔唇瓢蟲亞科Chilocorinae和瓢蟲亞科Coccinellinae, 共計(jì)8屬11種, 以瓢蟲亞科物種占絕大多數(shù)(90.91%)。從不同作物看, 大豆田分布捕食性瓢蟲8屬10種256頭, 其中異色瓢蟲(Pallas)個(gè)體數(shù)量最多(122頭), 其次為龜紋瓢蟲(Thunberg)(84頭); 苜蓿田分布5屬8種175頭, 以多異瓢蟲(Goeze) 數(shù)量最多(68頭), 具體情況見表1?？偟膩砜? 異色瓢蟲和龜紋瓢蟲個(gè)體數(shù)明顯多于其它物種, 為當(dāng)?shù)卮蠖购蛙俎Ｌ飪?yōu)勢(shì)捕食性瓢蟲物種。兩種豆科作物田捕食性瓢蟲物種多樣性組成及優(yōu)勢(shì)種存在差異的原因可能與這兩種豆科植物上分布的害蟲及害蟲天敵種類和數(shù)量有關(guān)。

表1 科爾沁區(qū)苜蓿與大豆田捕食性瓢蟲物種組成與數(shù)量

2.1 科爾沁區(qū)大豆和苜蓿田捕食性瓢蟲群落相似性分析

對(duì)科爾沁區(qū)大豆田與苜蓿田10次采集的捕食性瓢蟲群落相似性進(jìn)行主坐標(biāo)分析(PCoA), 發(fā)現(xiàn)兩個(gè)捕食性瓢蟲群落相似性較高(圖1)。圖中物種間距離越近, 說明物種水平上兩個(gè)群落組成的相似性越大(見圖1兩橢圓重疊區(qū)), 差異性越小。差異性較大的物種在大豆田為異色瓢蟲和龜紋瓢蟲; 在苜蓿田表現(xiàn)為多異瓢蟲和中國雙七星瓢蟲(Weise)。

注: 紅色橢圓區(qū)—大豆田捕食性瓢蟲群落; e—大豆田捕食性瓢蟲物種; HAAX—異色瓢蟲; PRJA—龜紋瓢蟲; 黑色橢圓區(qū)—苜蓿田捕食性瓢蟲群落; Δ—苜蓿田捕食性瓢蟲物種, HIVA—多異瓢蟲; COSI—中國雙七星瓢蟲。

Figure1 PCoA analysis of predatory ladybug community in soybean and alfalfa fields of Horqin Region

2.3 科爾沁區(qū)大豆和苜蓿田捕食性瓢蟲色斑型組成

在科爾沁區(qū)兩種豆科作物田發(fā)生的多異瓢蟲龜紋瓢蟲和異色瓢蟲除標(biāo)準(zhǔn)型(模式)外均有色斑多型現(xiàn)象, 詳見表2。其中多異瓢蟲有8種變型; 龜紋瓢蟲有錨斑型、鼎斑型、雙二型、肩斑型、黃緣型和盔斑型等6種色斑型。異色瓢蟲則有27種變型, 具體為二窗型(ScSc)變型3種、四窗型(SsSs)變型3種和黃底型(SS)變型21種; 從鞘翅底色看, 二窗型和四窗型為黑底型, 共6種, 黃底型變型(21種)明顯較黑底型豐富。兩種作物田捕食性瓢蟲色斑型或變型的發(fā)生情況和個(gè)體數(shù)量存在明顯差異。多異瓢蟲的8種色斑變型在苜蓿田均有發(fā)生, 在大豆田僅發(fā)生2種。龜紋瓢蟲的6種色斑型在大豆田均有發(fā)生, 在苜蓿田出現(xiàn)3種。異色瓢蟲的27種變型在大豆田均有分布, 在苜蓿田僅發(fā)生5種。

表2 科爾沁區(qū)苜蓿和大豆田捕食性瓢蟲色斑型組成

續(xù)表

注: + 有分布; - 無分布。

3 討論與結(jié)論

在科爾沁區(qū)大豆和苜蓿田共捕獲天敵瓢蟲431頭, 歸屬2亞科8屬11種。其中, 大豆田捕食性瓢蟲物種數(shù)量(10種)多于苜蓿田(8種), 如紅點(diǎn)唇瓢蟲Silvestri、展緣異點(diǎn)瓢蟲Lewis和梯斑巧瓢蟲(Timberlake)僅在大豆田出現(xiàn), 擬九斑瓢蟲Olivier僅在苜蓿田出現(xiàn), 但上述幾種瓢蟲個(gè)體數(shù)量均較少。從發(fā)生的個(gè)體數(shù)量看, 大豆田的優(yōu)勢(shì)捕食性瓢蟲為異色瓢蟲和龜紋瓢蟲; 苜蓿田則為多異瓢蟲和中國雙七星瓢蟲(Weise)。PCoA分析表明兩種作物田捕食性瓢蟲群落整體相似性較高, 差異性較大的物種在大豆田為異色瓢蟲和龜紋瓢蟲; 在苜蓿田為多異瓢蟲和中國雙七星瓢蟲(Weise)。結(jié)合多樣性研究結(jié)果, 在兩種作物田差異性較大的捕食性瓢蟲物種, 其個(gè)體數(shù)量均明顯高于其它物種。

與安瑞軍等對(duì)通遼地區(qū)農(nóng)田捕食性瓢蟲的研究結(jié)果相比[10], 梯斑巧瓢蟲(Timberlake)、方斑瓢蟲(L.)和擬九斑瓢蟲Olivier為本研究新記錄該地區(qū)農(nóng)田捕食性瓢蟲物種; 但雙七瓢蟲(L.)、八斑和瓢蟲(Fabricius)及黑條長(zhǎng)瓢蟲(Weise) 在本研究未見, 可能這3種捕食性瓢蟲分布在其它作物田。本研究顯示大豆田發(fā)生的捕食性瓢蟲種類和個(gè)體數(shù)量(10種256頭)均多于苜蓿田(8種175頭)。鑒于調(diào)查采集情況, 其原因可能與這兩種作物田其它天敵的發(fā)生情況有關(guān)。經(jīng)初步鑒定, 在苜蓿田發(fā)生的其它天敵昆蟲歸屬于半翅目、雙翅目、膜翅目、鞘翅目、脈翅目、螳螂目、蜻蜓目等7目30種左右, 共366頭, 如黑食蚜齒爪盲蝽(Fallén)、東亞小花蝽(Poppius)黑帶食蚜蠅(De Geer)、寬帶細(xì)腹食蚜蠅(Thomson)、寬尾細(xì)腹食蚜蠅(Wiedemann)、星斑虎甲Bates、大草蛉Wesmael、薄翅螳螂Linnaeus等。而大豆田發(fā)生的天敵昆蟲主要?dú)w屬于雙翅目、半翅目、膜翅目、鞘翅目、脈翅目等5目18種左右, 共203頭。相對(duì)而言, 苜蓿田中發(fā)生的其它天敵昆蟲(如捕食蝽、食蚜蠅、寄生蜂、草蛉、螳螂等)物種多樣性較高, 個(gè)體數(shù)量也較多, 天敵之間對(duì)蚜蟲、薊馬等獵物的競(jìng)爭(zhēng)較強(qiáng), 可能在一定程度上使得大豆田捕食性瓢蟲的物種數(shù)量和個(gè)體數(shù)量多于苜蓿田。

多異瓢蟲龜紋瓢蟲和異色瓢蟲在科爾沁區(qū)大豆田和苜蓿田有色斑多型現(xiàn)象, 其中大豆田捕食性瓢蟲的色斑型(共35種)明顯多于苜蓿田(共16種)?？茽柷邊^(qū)與吉林省長(zhǎng)春市地理位置較為鄰近。杜文梅等人的研究表明長(zhǎng)春市異色瓢蟲有121種色斑型, 其中黃底型種類最豐富, 該型中以十九斑變型最多[18]。與該研究相比, 科爾沁區(qū)異色瓢蟲色斑型多樣性程度明顯較低, 有27種, 也以黃底型種類最豐富, 十九斑變型最多, 其中24種色斑型在科爾沁區(qū)和長(zhǎng)春市均有分布。當(dāng)然, 本研究采集生境較單一, 僅限于大豆田和苜蓿田, 且采集時(shí)間集中在這兩種作物時(shí)間上重疊的開花期(7月初至8月初), 而杜文梅等人報(bào)道的異色瓢蟲其采集生境類型更多樣, 采集時(shí)間集中在10月份即瓢蟲群集準(zhǔn)備越冬時(shí), 這可能是其變型數(shù)量相對(duì)豐富的一個(gè)重要原因。對(duì)于龜紋瓢蟲安瑞軍等曾報(bào)道在通遼地區(qū)有4種變型［19］, 本研究則發(fā)現(xiàn)6種, 其中盔斑型abvar.和黃緣型ab.為新發(fā)現(xiàn)變型。多異瓢蟲的色斑變型在通遼地區(qū)尚無相關(guān)研究基礎(chǔ), 本研究發(fā)現(xiàn)8種色斑變型。瓢蟲多樣的色斑類型很可能是其對(duì)外界環(huán)境的一種適應(yīng), 地理環(huán)境的不同、工業(yè)的污染、農(nóng)藥的使用及氣候諸如溫度等的變化及遺傳因素均可能導(dǎo)致瓢蟲色斑種類的變異。綜上所述, 瓢蟲色斑多型現(xiàn)象應(yīng)受遺傳因素和環(huán)境因素(氣候條件、地理分布、季節(jié)等)的綜合影響[20]。

捕食性瓢蟲分布廣泛, 部分物種個(gè)體數(shù)量大, 這為各地開發(fā)利用這一天敵昆蟲資源防治害蟲提供諸多便利。在實(shí)踐中, 應(yīng)充分考慮并積極開發(fā)這一寶貴資源, 根據(jù)不同作物田的捕食性瓢蟲種類, 設(shè)計(jì)不同的方案進(jìn)行害蟲防治。

[1] ALHADIDI S N, FOWLER M S, GRIFFIN J N. Functional diversity of predators and parasitoids does not explain aphid biocontrol efficiency[J]. BioControl, 2019, 64(3): 303–313.

[2] ALHADIDI S N, GRIFFIN J N, FOWLER M S. Natural enemy composition rather than richness determines pest suppression[J]. BioControl, 2018, 63(4): 575–584.

[3] GENNAD G, SUSHKO. Effect of vegetation cover on the abundance and diversity of ladybirds (Coccinellidae) assemblages in a peat bog[J]. Biologia, 2018, 73: 371–377.

[4] PANG H (龐虹), REN SX (任順祥), ZENG T (曾濤), PANG XF (龐雄飛). Biodiversity and Their Utilization of Coccinel-lidae in China (中國瓢蟲物種多樣性及其利用)[M]. Guangzhou: Guang-dong Science and Technology Press, 2004: 1–168.

[5] 陳崇征, 蔣學(xué)建, 何錦華, 等. 廣西松突圓蚧天敵瓢蟲的種類調(diào)查[J]. 應(yīng)用研究, 2011, 25(4): 50–52.

[6] 李浩森, 龐虹. 天敵瓢蟲種群遺傳學(xué)及其在生物防治中的作用[J]. 環(huán)境昆蟲學(xué)報(bào), 2016, 38(2): 221–227.

[7] 劉健,馬鳳鳴, 趙奎軍. 東北地區(qū)大豆田天敵昆蟲優(yōu)勢(shì)種類分析[J]. 昆蟲知識(shí), 2009, 46(4): 592–596.

[8] 能乃扎布. 內(nèi)蒙古昆蟲[M]. 呼和浩特: 內(nèi)蒙古人民出版社, 1999: 1–506.

[9] 劉永江, 薛洋, 王淑海, 等. 內(nèi)蒙古瓢蟲的種類及其分布[J]. 內(nèi)蒙古教育學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 1998, (4): 4–7.

[10] 安瑞軍, 包明耀. 通遼地區(qū)捕食性瓢蟲初步調(diào)查[J]. 內(nèi)蒙古民族大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2003, 18(5): 436–437.

[11] 吳矩文, 王軍, 石寶才. 北京異色瓢蟲色斑類型考察[J]. 植物保護(hù), 1987, 13(3): 16–18.

[12] 羅希成. 異色瓢蟲的色型與色斑[J]. 昆蟲知識(shí), 1960, 4(5): 157–158.

[13] 袁榮才, 張富滿, 文貴柱, 等. 長(zhǎng)白山異色瓢蟲色型的考察與研究[J]. 吉林農(nóng)業(yè)科學(xué), 1994, (4): 45–54.

[14] 荊英, 張永杰, 馬瑞燕. 山西省異色瓢蟲色斑類型考察[J]. 山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào), 2002, 22(1): 42–45.

[15] 虞國躍. 中國瓢蟲亞科圖志[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2010: 1–180.

[16] 劉崇樂. 中國經(jīng)濟(jì)昆蟲志: 第5冊(cè)[M]. 北京: 科學(xué)出版社, 1963: 1–101.

[17] MADER L. Evidenz der pal?arktischen Coccinelliden und ihrer Aberrationen in Wort und Bild.[M]. Vienna: privately published, 1926-1937: 1-476.

[18] 杜文梅, 陳麗玲, 阮長(zhǎng)春, 等. 長(zhǎng)春市異色瓢蟲色斑類型調(diào)查與研究[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報(bào). 2010, 26(4): 258–266.

[19] 安瑞軍, 張立明, 張寧, 等. 龜紋瓢蟲(Thunberg) 生物學(xué)特性研究初報(bào)[J]. 哲里木畜牧學(xué)院學(xué)報(bào). 1998, 8(3): 48–51.

[20] 唐斌, 諸桔, 郭紅雙, 等. 異色瓢蟲鞘翅色斑變異多樣性研究進(jìn)展[J]. 杭州師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012, 11(2): 132–136.

A study on the predatory ladybug community in two legume crop fields

CHAI Chang, SHI Kai*, XING An, BAI Guangyao, WANG Jiajun

School of Agriculture, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao, Inner Mongolia 028000, China

The predatory ladybug communities in the flowering stage of two legume cropfields in Horqin district of Tongliao City were studied by using the method of biodiversity.The results showed that there were differences in the species composition and individual numbers between two predatory ladybugs communities. There were 8 genera and 10 species of predatory ladybugs in soybean field, and(Pallas) had the largest number (122 heads). There were5 genera 8 species in alfalfa field, and the number of(Goeze) was the most (68 heads). The two predatory ladybug communities had high similarity. The individual numbers of predatory ladybug species with large differences were significantly higher than those of other species. The study showed that there were 27 varieties of(Pallas), 8 varieties of(Goeze), and 6 varieties of(Thunberg). The number of predatory ladybugs in soybean field (35 species) was significantly higher than that in alfalfa field (16 species).

predatory ladybug; species diversity; similarity analysis; phenotype

柴暢, 石凱, 興安, 等. 兩種豆科作物田捕食性瓢蟲群落研究[J]. 生態(tài)科學(xué), 2021, 40(1): 25–30.

CHAI Chang, SHI Kai, XING an, et al. A study on the predatory ladybug community in two legume crop fields[J]. Ecological Science, 2021, 40(1): 25–30.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.01.004

Q969.93

A

1008-8873(2021)01-025-06

2020-03-11;

2020-04-15

國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃2017年重點(diǎn)專項(xiàng)(2017YFD0201000); 內(nèi)蒙古自治區(qū)自然科學(xué)基金(2017MS0320); 內(nèi)蒙古自治區(qū)科技儲(chǔ)備項(xiàng)目(2018MDCB02); 內(nèi)蒙古民族大學(xué)博士科研啟動(dòng)基金(BS576)

柴暢(1997-), 女, 內(nèi)蒙古興安盟人, 在讀研究生, 研究方向?yàn)椴莸赜泻ι锓乐闻c保護(hù)。E-mail: 18747553516@163.com-mail: pan163.com

石凱, 女, 博士, 教授, 研究方向?yàn)椴莸赜泻ι锓乐闻c保護(hù)。E-mail: nmshikai@126.com