古爾班通古特沙漠南緣農(nóng)田及沙漠-農(nóng)田交錯(cuò)帶瓢蟲的發(fā)生規(guī)律

蘇杰 ，李金花 ，2，李婷 ，韓國棟 ，許照強(qiáng) ，李興龍 ，張建萍 *

（1新疆綠洲農(nóng)業(yè)病蟲害治理與植保資源利用自治區(qū)高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室/新疆建設(shè)兵團(tuán)綠洲生態(tài)農(nóng)業(yè)省部共建國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培訓(xùn)基地/石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆 石河子 832000；2中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100193）

古爾班通古特沙漠是中國最大的固定與半固定沙漠，位于新疆北部的準(zhǔn)格爾盆地[1]。由于沙漠的影響，新疆綠洲農(nóng)業(yè)具有比同緯度地區(qū)更為優(yōu)越的熱量資源，古爾班通古特沙漠的南緣大面積種植以棉花為主的經(jīng)濟(jì)作物[2-3]。沙漠和農(nóng)田交錯(cuò)帶（下簡稱交錯(cuò)帶）作為沙漠與農(nóng)田的過渡區(qū)域不同于其相鄰的生境[4]，交錯(cuò)帶生態(tài)環(huán)境優(yōu)于干旱貧瘠的沙漠，同時(shí)作為自然生境又異于農(nóng)田及田邊雜草，受到人為干擾較少[5]。通常認(rèn)為交錯(cuò)帶通常具有高物種多樣性、豐富的特有種、大量的外來種、頻繁的物質(zhì)流動(dòng)、敏感的時(shí)空動(dòng)態(tài)性、結(jié)構(gòu)的異質(zhì)性和脆弱性的特點(diǎn)[6]。交錯(cuò)帶是重要的生態(tài)樞紐，尤其是作為不同生境動(dòng)物轉(zhuǎn)移和生存的中轉(zhuǎn)場所，其生態(tài)功能非常重要[7]。

瓢蟲是自然界廣泛存在的捕食性昆蟲[8-10]，其捕食范圍廣，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，是重要的農(nóng)業(yè)天敵資源[11-13]。瓢蟲對(duì)農(nóng)業(yè)害蟲尤其是蚜蟲的綜合防治起著舉足輕重的作用[14]。前人研究表明瓢蟲的種群數(shù)量與農(nóng)田蚜蟲的種群數(shù)量有明顯的相關(guān)性，瓢蟲的出現(xiàn)能夠有效減少蚜蟲爆發(fā)的幾率，同時(shí)蚜蟲數(shù)量的增加也會(huì)吸引自然環(huán)境瓢蟲的遷入[15]。非作物生境也對(duì)瓢蟲種群的發(fā)生與轉(zhuǎn)移有重要的影響，如蘆葦和苦豆子等雜草、硫華菊和鳳仙花等花卉是瓢蟲偏好的農(nóng)田外植物[15-16]。因此，本研究通過調(diào)查交錯(cuò)帶生境(包括其內(nèi)不同植物群落景觀)及相鄰農(nóng)田瓢蟲的種群數(shù)量，認(rèn)識(shí)其發(fā)生規(guī)律，為交錯(cuò)帶植被的保護(hù)和利用及綠洲農(nóng)業(yè)的害蟲綜合防治提供理論依據(jù)。

1 研究材料與方法

1.1 研究地區(qū)

本試驗(yàn)于2016年5月1日至10月1日，在位于古爾班通古特沙漠南緣，新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師 149 團(tuán)三連(N44°51′3.23″，E86°04′30.68″)進(jìn)行調(diào)查 (圖 1A)。

1.2 樣點(diǎn)分布

試驗(yàn)調(diào)查分為兩個(gè)大生境：農(nóng)田生境(Farmland)及交錯(cuò)帶生境 (Ecotone)。

農(nóng)田生境為單一作物的棉田，農(nóng)田采用覆膜滴灌，種植植物為棉花 (新陸早 45)，于4月7日播種并于9月23日施用脫葉劑，調(diào)查棉田區(qū)域棉花各時(shí)期均無施用殺蟲劑，其它農(nóng)業(yè)措施（施肥、打頂、除草、灌溉等）與常規(guī)棉田無差異。該生境（景觀）共9個(gè)樣點(diǎn)（圖 1 B）。

交錯(cuò)帶生境包括近農(nóng)田景觀(Near Farmland Landscape)、短命植物景觀(Ephemeral Plant Landscape)、檉柳林景觀 (TamarixLandscape)及梭梭林景觀(Haloxylon Landscape)。

近農(nóng)田景觀位于距離農(nóng)田較近 (距離5-100 m)的小沙丘 (高1-3 m)上，農(nóng)田灌溉對(duì)其內(nèi)植被相對(duì)影響較大，其生境較好植物種類豐富；短命植物景觀位于距離農(nóng)田較近（距離50-100 m）的丘間低地，該景觀在春季有大量短命植物集中發(fā)生，其它時(shí)間大部分土地裸露僅有少量灌木；檉柳林景觀距離農(nóng)田相對(duì)較遠(yuǎn) (距離200-500 m)，位于檉柳固定的小沙丘(高1-3 m)或中沙丘 (高3-6 m)上。梭梭林景觀距離農(nóng)田相對(duì)最遠(yuǎn) (距離400-800 m)，位于梭梭固定的中沙丘或大沙丘 (6-20 m)上(圖1B)。

圖1 研究區(qū)域位置及采樣點(diǎn)示意圖Fig.1 Position and schematic diagram of sampling sites

1.3 研究方法

調(diào)查采樣每7天一次；交錯(cuò)帶區(qū)域瓢蟲的調(diào)查方法為掃網(wǎng)法，每個(gè)樣點(diǎn)100 m2，均勻掃網(wǎng)50網(wǎng)，由于交錯(cuò)帶區(qū)域植物種類種類較多，大小不同，蚜蟲調(diào)查方法為采枝法，每個(gè)樣點(diǎn)內(nèi)均勻采集各類植物枝條 (約10 cm)共20枝；農(nóng)田區(qū)域瓢蟲調(diào)查方法同樣為掃網(wǎng)法，每個(gè)樣點(diǎn)調(diào)查40 m2，均勻掃網(wǎng)20網(wǎng)，蚜蟲調(diào)查為常規(guī)的葉片計(jì)數(shù)法，每個(gè)樣點(diǎn)選取5株棉花，每株調(diào)查上中下3片葉蚜蟲數(shù)量，數(shù)值為平均每株數(shù)量。

植物覆蓋度及發(fā)生情況每月第1次調(diào)查采樣時(shí)進(jìn)行調(diào)查統(tǒng)計(jì)，每個(gè)景觀調(diào)查5個(gè)樣地，每個(gè)樣地調(diào)查10 m×10 m的樣方，鑒定其內(nèi)的植物種類并測量其植物覆蓋面積。

1.4 數(shù)據(jù)處理

由于交錯(cuò)帶與棉田的樣點(diǎn)面積不同、掃網(wǎng)數(shù)量不同，昆蟲數(shù)量統(tǒng)一取單次調(diào)查的10網(wǎng)均值 (n/d)，然后采用lg(+1)對(duì)調(diào)查數(shù)據(jù)做數(shù)值處理，再使用Excel進(jìn)行初始數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)，采用SPSS 18.0軟件對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，采用單因素方差 (One-way ANOVA)進(jìn)行顯著性差異分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同景觀植物群落構(gòu)成

表1為不同景觀植物群落構(gòu)成。由表1可知：

（1）近農(nóng)田景觀 (平均覆蓋度為60.28%)位于交錯(cuò)帶生態(tài)，距離農(nóng)田生境最近，其內(nèi)植被種類相對(duì)較多，梭梭及檉柳等多種木本植物同時(shí)存在，生境相對(duì)較為復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境相對(duì)較好，植物覆蓋度相對(duì)較高，其中梭梭覆蓋度為4.04%，檉柳覆蓋度為40.74%。

（2）短命植物景觀 (平均覆蓋度為 16.38%)位于交錯(cuò)帶生境的平地或低洼地區(qū)，無木本植物存在，僅有少量灌木固定沙地(沙拐棗覆蓋度為5.51%，白莖絹蒿覆蓋度為1.86%)，春季短命植物發(fā)生時(shí)該區(qū)域植物覆蓋度較高 (5月短命植物覆蓋度為41.16%)，其它時(shí)間地面大部分裸露。

（3）檉柳林景觀 (平均覆蓋度為34.25%)位于交錯(cuò)帶生態(tài)的平地或沙坡下部，木本植物只有檉柳或大多數(shù)為檉柳(檉柳覆蓋度為27.33%)，檉柳基部常附著生長短命植物。

（4）梭梭林景觀(平均覆蓋度為16.40%)位于交錯(cuò)帶生態(tài)，植被種類相對(duì)單一，木本植物只有梭梭及白梭梭 (梭梭覆蓋度為6.05%，白梭梭覆蓋度為10.04%)，土地相對(duì)貧瘠，多沙地或?yàn)辂}堿地，植物種類相對(duì)較少，植物覆蓋度較低。

表1 不同景觀植物群落構(gòu)成Tab.1 Composition of plant community in different habitats

2.2 瓢蟲群落構(gòu)成

調(diào)查結(jié)果（圖2）顯示：古爾班通古特沙漠南緣區(qū)域，瓢蟲發(fā)生數(shù)量最多的種類為多異瓢蟲Adonia variegate(84%)，其次為七星瓢蟲 Coccinella septempunctata(10%），其它種類瓢蟲數(shù)量非常少(6%)。

圖2 瓢蟲群落構(gòu)成Fig.2 Composition of ladybeetle community

2.3 不同生境瓢蟲種群動(dòng)態(tài)

調(diào)查結(jié)果（圖3）顯示：交錯(cuò)帶瓢蟲5月開始發(fā)生，6月達(dá)到全年高峰 (0.11頭/d)，隨后該區(qū)域瓢蟲數(shù)量迅速減少，直至9月有所回升 (0.02頭 /d)；農(nóng)田5月無瓢蟲發(fā)生，6月 (0.01頭/d)開始出現(xiàn)直至8月迅速升高并達(dá)到全年高峰 (0.10頭/d)，隨后9月下降。

圖3 不同生境瓢蟲群落動(dòng)態(tài)Fig.3 Dynamics of ladybeetle population in different habitats

2.4 不同景觀瓢蟲群落密度比較

調(diào)查結(jié)果（圖4）顯示：近農(nóng)田景觀瓢蟲發(fā)生數(shù)量最高 (0.047頭/d)，顯著高于檉柳林景觀(0.012頭 /d)，農(nóng)田(0.034頭 /d)、梭梭林景觀(0.032頭 /d)與短命植物景觀(0.031頭/d)之間瓢蟲發(fā)生數(shù)量無顯著差異。

圖4 不同景觀瓢蟲群落密度比較Fig.4 Comparison of population of ladybeetle in different landscapes

2.5 不同景觀瓢蟲及蚜蟲發(fā)生動(dòng)態(tài)

調(diào)查結(jié)果（圖5）顯示：交錯(cuò)帶的4種景觀蚜蟲與瓢蟲均有2個(gè)高峰，農(nóng)田蚜蟲與瓢蟲發(fā)生均只有1個(gè)高峰。其中，近農(nóng)田景觀 (蚜蟲0.90頭/d，瓢蟲0.52頭 /d)、梭梭林景觀(蚜蟲 0.93頭 /d，瓢蟲 0.30頭/d)及短命植物景觀 (蚜蟲2.27頭/d，瓢蟲0.17頭/d)蚜蟲與瓢蟲的第1個(gè)高峰均發(fā)生于6月；近農(nóng)田景觀(0.33頭 /d)、梭梭林景觀(0.09頭 /d)、檉柳林景觀(0.16頭/d)及短命植物景觀(3.35頭/d)蚜蟲于8月第2次出現(xiàn)高峰，檉柳林景觀(0.01頭/d)瓢蟲于8月再次發(fā)生，而短命植物景觀(0.08頭/d)、梭梭林景觀(0.07頭/d)瓢蟲于9月再次達(dá)到高峰。農(nóng)田5-6月無蚜蟲出現(xiàn)，瓢蟲6月(0.03頭/d)已出現(xiàn)于該生境，8月蚜蟲(5.49頭 /d)與瓢蟲(0.21頭 /d)的數(shù)量均達(dá)全年最高值，9月蚜蟲 (1.60頭/d)與瓢蟲(0.11頭 /d)共同下降。

圖5 不同景觀瓢蟲及蚜蟲發(fā)生動(dòng)態(tài)Fig.5 Population dynamics of ladybeetle and aphid in different landscapes

3 討論

（1）本文調(diào)查及分析結(jié)果表明古爾班通古特沙漠南緣瓢蟲的主要種類為多異瓢蟲與七星瓢蟲，該結(jié)果與前人的研究[16-18]相似，以上2種瓢蟲均在此次調(diào)查的所有生境及樣點(diǎn)內(nèi)出現(xiàn)。交錯(cuò)帶生境瓢蟲春季開始發(fā)生并達(dá)到高峰，夏季迅速減少，秋季有少量回升。春季棉田植株齡期較小無瓢蟲發(fā)生，6月瓢蟲開始出現(xiàn)，8月達(dá)到高峰，9月棉田噴施脫葉劑其內(nèi)瓢蟲數(shù)量迅速減少，該時(shí)期交錯(cuò)帶內(nèi)瓢蟲數(shù)量有小幅上升，可能為棉田轉(zhuǎn)移至自然生境越冬的瓢蟲。

（2）瓢蟲的發(fā)生通常隨蚜蟲的種群數(shù)量變化[15-16]。春季植物萌發(fā)，蚜蟲發(fā)生，瓢蟲也在該時(shí)期大量出現(xiàn)；夏季氣溫上升沙漠環(huán)境惡劣，短命植物的消失導(dǎo)致蚜蟲的數(shù)量減少，由于環(huán)境及食物壓力瓢蟲的種群數(shù)量也隨之迅速下降。其中檉柳景觀由于其主要植被檉柳不發(fā)生蚜蟲[7]，其他植物種類和數(shù)量均較少，蚜蟲種群數(shù)量較少，因此檉柳景觀內(nèi)的瓢蟲種群數(shù)量也顯著低于其它景觀。

（3）植物的庇護(hù)作用及特定植物的開花常影響瓢蟲的發(fā)生[15-16]。其中近農(nóng)田景觀有著最為豐富的植物種類，最高的植被蓋度[19-20]，其不僅能為瓢蟲提供主要獵物-蚜蟲，還可以為瓢蟲提供較為豐富的蜜源、花粉與庇護(hù)所，因此其內(nèi)瓢蟲數(shù)量顯著高于其它景觀。

本研究顯示交錯(cuò)帶生境內(nèi)有大量的瓢蟲發(fā)生，其發(fā)生時(shí)期早于農(nóng)田，瓢蟲作為重要的農(nóng)田天敵昆蟲資源，交錯(cuò)帶生境內(nèi)的瓢蟲對(duì)臨近的農(nóng)田生態(tài)害蟲防治有較大的利用潛力。其內(nèi)包含的4種景觀的瓢蟲數(shù)量不同，其中植被最為豐富的近農(nóng)田景觀的瓢蟲數(shù)量最多，該景觀距離農(nóng)田距離最近。

（4）農(nóng)田的農(nóng)藥施用對(duì)農(nóng)田內(nèi)及其周邊環(huán)境的昆蟲群落特別是天敵昆蟲群落往往有較大的影響，大量施用廣譜性殺蟲劑會(huì)對(duì)瓢蟲等自然天敵的害蟲防治作用會(huì)有很大的影響。因此，筆者建議減少近沙漠農(nóng)田的光譜型殺蟲劑施用，并保護(hù)交錯(cuò)帶植被，尤其是距離農(nóng)田較近的梭梭與檉柳等木本植物[21]，并避免梭梭與檉柳被采伐導(dǎo)致的植物群落退化引起的天敵庇護(hù)所的效果降低甚至消失。同時(shí)建議新疆大面積的農(nóng)田周邊未利用的沙丘及荒地種植檉柳、梭梭等沙漠植被，該措施不僅能夠防風(fēng)固沙、美化環(huán)境，沙漠植物群落也可為瓢蟲等天敵昆蟲提供較好的生存環(huán)境[15-16]。

（5）沙漠植被種類繁多[22]，其中對(duì)瓢蟲有保育作用的具體種類，特別是能夠開花的短命植物，其保育機(jī)理及利用仍需進(jìn)一步研究；七星瓢蟲和多異瓢蟲在沙漠自然生境和農(nóng)田生境的轉(zhuǎn)移規(guī)律有待探明，以便于更好的利用其用于農(nóng)業(yè)生物防治。