兩種耕作模式下的山地梨園昆蟲(chóng)組成及發(fā)生特點(diǎn)研究

趙龍龍,紀(jì)心如,張未仲

(1山西農(nóng)業(yè)大學(xué)果樹(shù)研究所,晉中 030815;2山西農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院,晉中 030801)

梨樹(shù)適栽區(qū)廣、產(chǎn)量高、商品性好,是我國(guó)重要的水果、經(jīng)濟(jì)作物。目前,中國(guó)梨樹(shù)栽培面積和產(chǎn)量均居世界首位,且在部分區(qū)域已成為脫貧、致富的主打產(chǎn)業(yè)[1-2]。長(zhǎng)期以來(lái),主要依賴化學(xué)農(nóng)藥進(jìn)行梨樹(shù)蟲(chóng)害防治,雖然對(duì)害蟲(chóng)起到了重要調(diào)控作用,但帶來(lái)的負(fù)面影響不容忽視?；瘜W(xué)防控在抑制害蟲(chóng)的同時(shí),殺傷了有益天敵及其他生物,致使果園生態(tài)環(huán)境惡化、自調(diào)能力下降。一些隱蔽性強(qiáng)、繁殖力高、易形成抗藥性的害蟲(chóng)逐漸上升為梨園的主要昆蟲(chóng)類群[3-4],害蟲(chóng)類群呈現(xiàn)單一化、災(zāi)變式發(fā)展,防治難度加大。隨著人們對(duì)綠色、有機(jī)生產(chǎn)需求的增加,傳統(tǒng)化學(xué)防治亟待轉(zhuǎn)型,尋求可持續(xù)發(fā)展的無(wú)害化管理措施迫在眉睫。生物防治是一項(xiàng)安全、綠色、經(jīng)濟(jì)、有效的可持續(xù)治理手段[5],研究表明,梨木虱跳小蜂Trechnitesinsidiosus對(duì)梨木虱Cacopsylla chinensis的平均自然寄生率為42%,高者可達(dá)80%[6];中華草蛉Chrysoperla sinica等自然天敵對(duì)梨癭蚊Dasineura pyri具有較好的控制作用[7-8];卵形異絨螨Allothrombium ovatum對(duì)梨二叉蚜Schizaphis piricola發(fā)生有明顯的抑制作用等[9]。果園生草有助于改善梨園生態(tài)環(huán)境、吸引和保護(hù)天敵等。研究表明[10-12],在梨園間作芳香植物不僅可以提高天敵的數(shù)量,還可以拓寬其生態(tài)位并提高與害蟲(chóng)的同步性;在梨園間作三葉草、毛葉苕子后梨園的天敵數(shù)量高于自然生草和清耕梨園。山西省臨汾地區(qū)為我國(guó)黃土高原優(yōu)勢(shì)梨果產(chǎn)區(qū),以山地旱作梨園為主,少有灌溉措施,梨園草主要為自然而生。本試驗(yàn)通過(guò)黃板誘捕方式對(duì)自然生草和清耕梨園中的昆蟲(chóng)種類組成、昆蟲(chóng)多樣性、害蟲(chóng)與天敵的相關(guān)性等進(jìn)行比較研究,以期為梨園生草、綠色治理、生態(tài)調(diào)控等提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

供試?yán)鎴@位于山西省臨汾市隰縣午城鎮(zhèn)山地,梨樹(shù)品種為‘玉露香梨’,20年生,株距為5 m×4 m,樹(shù)體生長(zhǎng)健康。試驗(yàn)梨園設(shè)置兩個(gè)處理區(qū),分別為清耕處理區(qū)和自然生草區(qū),每處理區(qū)面積約1 hm2,處理間隔玉米帶,寬度約50 m。清耕區(qū)梨園實(shí)施清耕制,試驗(yàn)過(guò)程中如出現(xiàn)雜草則及時(shí)人工鏟除或旋耕處理,保持地面始終無(wú)草。自然生草梨園中保持生草狀,僅對(duì)個(gè)別惡性雜草如葎草、鵝絨藤等進(jìn)行剪除,草的覆蓋率95%以上。

4—10月進(jìn)行試驗(yàn),每月10日左右于梨園中心部分懸掛黃色粘蟲(chóng)板(規(guī)格:25 cm×30 cm,北京中捷四方生物科技股份有限公司),每處理區(qū)懸掛粘蟲(chóng)板15張,粘蟲(chóng)板間距離約20 m,粘蟲(chóng)板距離地面高度約1.6 m,約20 d后摘除粘蟲(chóng)板,所摘粘蟲(chóng)板之間用原粘蟲(chóng)板隔離紙隔開(kāi),蟲(chóng)體較大者肉眼觀察統(tǒng)計(jì),體型較小者用體視鏡檢查昆蟲(chóng)種類并計(jì)數(shù)。試驗(yàn)期間梨園兩處理區(qū)管理方式一致,僅在6月20日進(jìn)行1次常規(guī)防治,所用藥劑為10%吡蟲(chóng)啉可濕性粉劑[20 g∕(667 m2)]和5%阿維菌素乳油(2 000倍液)。

1.2 數(shù)據(jù)分析

將誘集到的昆蟲(chóng)進(jìn)行分類,以科為統(tǒng)計(jì)單元,逐月統(tǒng)計(jì)昆蟲(chóng)科的數(shù)量特征并進(jìn)行昆蟲(chóng)多樣性等分析:物種數(shù)(S)指黃板誘集到昆蟲(chóng)的科數(shù)目;辛普森指數(shù)(Simpson index)D=1-∑Pi2(i=1,2,3,...,S),Pi為第i個(gè)科的個(gè)體數(shù)(Ni)與所有科個(gè)體數(shù)總數(shù)(N)的比值;香農(nóng)指數(shù)(Shannon)H=-∑PilnPi(i=1,2,3,...,S),Pi為第i個(gè)科的個(gè)體數(shù)(Ni)與所有科個(gè)體數(shù)總數(shù)(N)的比值;Margalef豐富度指數(shù)DMg=(S-1)∕lnN,N為所有科個(gè)體總數(shù)。

根據(jù)昆蟲(chóng)對(duì)梨樹(shù)的作用特點(diǎn),將昆蟲(chóng)分為三種類型:害蟲(chóng)、中性昆蟲(chóng)、天敵。其中害蟲(chóng)根據(jù)其取食特點(diǎn)進(jìn)一步分為食葉類、刺吸類,食葉類害蟲(chóng)主要包括金龜甲科、葉甲科昆蟲(chóng)等,如東方絹金龜Serica orientalis、梨葉甲Paropsides duod等;刺吸類害蟲(chóng)主要包括木虱科、蚜科、蝽科等昆蟲(chóng),如梨木虱、梨二叉蚜、茶翅蝽Halyomorpha picus等。中性昆蟲(chóng)是對(duì)梨樹(shù)無(wú)害也無(wú)益的一類昆蟲(chóng),主要由雙翅目昆蟲(chóng),如蠅、蚊類組成。天敵根據(jù)其作用特點(diǎn)分為捕食性天敵、寄生性天敵,捕食性天敵主要包括瓢蟲(chóng)、草蛉等;寄生性天敵主要包括寄生蜂類,如跳小蜂、繭蜂等。

采用Microsoft Excel 2016軟件整理數(shù)據(jù)并制圖,采用IBM SPSS 21.0軟件進(jìn)行相關(guān)分析,梨園主要害蟲(chóng)和天敵的相關(guān)性分析采用Pearson法。

2 結(jié)果與分析

2.1 自然生草和清耕梨園昆蟲(chóng)種類組成

對(duì)兩種耕作模式下梨園誘集到的昆蟲(chóng)種類進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)生草梨園中的昆蟲(chóng)種類共有11目76科;清耕梨園中昆蟲(chóng)種類共有8目65科。兩種耕作模式下,梨園昆蟲(chóng)種類基本一致,主要由鞘翅目、膜翅目、半翅目和雙翅目構(gòu)成(表1、表2)。

表1 自然生草梨園中昆蟲(chóng)種類的組成Table 1 Composition of insect species in natural grass pear orchard

2.2 兩種耕作模式下梨園昆蟲(chóng)物種多樣性變化特點(diǎn)

由表3可知,受6月份化學(xué)防治的影響,7月份兩種耕作模式梨園中昆蟲(chóng)科的數(shù)量均有下降,其中清耕梨園下降幅度較大。除5月份外,清耕梨園中的物種數(shù)量均低于生草梨園且波動(dòng)變化明顯。兩種耕作模式梨園8月份昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量均達(dá)到峰值,與物種數(shù)量變化不同的是,4、5、10月份中清耕梨園中的昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量高于自然生草梨園,其他月份則相反。辛普森指數(shù)通常用來(lái)評(píng)價(jià)群落中物種集中性或優(yōu)勢(shì)度,除5、7月份外,生草梨園中的辛普森指數(shù)均高于清耕梨園,表明生草梨園中物種多樣性水平普遍高于清耕梨園。除5—7月份外,生草梨園中香農(nóng)指數(shù)也高于清耕梨園。Margalef通常用來(lái)表示群落中的豐富度變化,除9月份外,生草梨園中Margalef指數(shù)均高于清耕梨園。綜上,自然生草梨園中的物種豐富度、均勻度等多樣性水平高于清耕梨園。

表3 兩種耕作模式下梨園昆蟲(chóng)生物多樣性指數(shù)Table 3 Insect biodiversity index of pear orchard under two cultivation modes

2.3 兩種耕作模式下梨園昆蟲(chóng)分類比較

自然生草梨園中昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量高于清耕梨園,但兩種耕作模式梨園中不同類型昆蟲(chóng)比例基本一致。不同的是,自然生草梨園中天敵和中性昆蟲(chóng)數(shù)量占比高于清耕梨園,害蟲(chóng)相反(自然生草:害蟲(chóng)29%、中性昆蟲(chóng)32%、天敵39%;清耕:害蟲(chóng)36%、中性昆蟲(chóng)31%、天敵33%)。自然生草梨園中的刺吸類害蟲(chóng)數(shù)量占比(93%)高于清耕梨園(91%),咀嚼式害蟲(chóng)數(shù)量占比(7%)低于清耕梨園(9%)。自然生草梨園中捕食性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量占比(66%)高于清耕梨園(59%),清耕梨園中寄生性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量占比(41%)高于自然生草梨園(34%)。

2.4 兩種模式梨園中不同類型昆蟲(chóng)隨月份變化特點(diǎn)

黃板可誘捕到的害蟲(chóng)種類主要有金龜甲科、木虱科、蚜科、盲蝽科、葉蟬科等,其中金龜甲科類害蟲(chóng)多發(fā)生于5月份,生草梨園的發(fā)生數(shù)量高于清耕梨園;清耕梨園中蚜科害蟲(chóng)數(shù)量明顯高于生草梨園,并出現(xiàn)兩個(gè)峰期,分別在5月和9月,生草梨園峰期不明顯。清耕梨園中,木虱科害蟲(chóng)(梨木虱)呈明顯波動(dòng)變化,4、6、8月份數(shù)量相對(duì)較高,自然生草梨園中梨木虱隨月份變化呈遞增趨勢(shì),8月份達(dá)到峰期,隨后下降;盲蝽科和葉蟬科害蟲(chóng)數(shù)量相對(duì)較少,在兩種模式梨園中變化波動(dòng)相對(duì)較小(表4)。梨園主要捕食性天敵由瓢蟲(chóng)科、食蚜蠅科、草蛉科、花蝽科等昆蟲(chóng)組成,其中以瓢蟲(chóng)科和食蚜蠅科天敵數(shù)量較多。食蚜蠅主要出現(xiàn)在梨樹(shù)休眠期前(10月份)和萌芽期(4月份),清耕梨園中的食蚜蠅數(shù)量高于自然生草梨園。生草和清耕梨園中瓢蟲(chóng)的數(shù)量呈單峰變化,峰期出現(xiàn)在8月份,但生草梨園中的瓢蟲(chóng)數(shù)量明顯高于清耕梨園?；砜铺鞌持饕獮闁|亞小花蝽Orius sauteri,其數(shù)量呈單峰變化,6月份為發(fā)生峰期,而在自然生草梨園中,東亞小花蝽數(shù)量呈雙峰變化,6、8月份為發(fā)生峰期。生草梨園中草蛉的數(shù)量高于清耕梨園,并呈遞增趨勢(shì),8、9月份為其發(fā)生峰期(表5)。梨園寄生性天敵主要由跳小蜂科、小蜂科、姬蜂科昆蟲(chóng)組成,且三者在兩種耕作模式梨園中發(fā)生動(dòng)態(tài)基本一致,8月份為三者的發(fā)生峰期,青蜂科天敵主要出現(xiàn)在7月份以后(表6)。

表4 清耕和自然生草梨園中主要害蟲(chóng)數(shù)量隨月份變化特點(diǎn)Table 4 Variation of the main insect pests in clean tillage and natural grass pear orchards with months

表5 清耕和自然梨園中主要捕食天敵數(shù)量隨月份變化特點(diǎn)Table 5 Variation of the main predatory natural enemy in clean tillage and natural grass pear orchards with months

表6 清耕和自然梨園中主要寄生性天敵數(shù)量隨月份變化特點(diǎn)Table 6 Variation of the main parasitism natural enemy in clean tillage and natural grass pear orchards with months

2.5 兩種耕作模式梨園中主要害蟲(chóng)和天敵的相關(guān)性指數(shù)

梨園主要天敵和害蟲(chóng)相關(guān)性分析表明,在生草梨園中瓢蟲(chóng)科、花蝽科、草蛉科、食蟲(chóng)虻科、跳小蜂科、姬蜂科、小蜂科天敵與木虱科害蟲(chóng)(梨木虱)的發(fā)生呈顯著正相關(guān);食蚜蠅科與蚜科、盲蝽科害蟲(chóng)呈顯著正相關(guān);葉蟬科害蟲(chóng)與瓢蟲(chóng)科、花蝽科、草蛉科天敵呈顯著正相關(guān)(表7)。而在清耕梨園中,梨木虱僅與花蝽科天敵呈顯著正相關(guān);盲蝽科害蟲(chóng)與食蚜蠅呈顯著正相關(guān)(表8)。綜上,在生草梨園中天敵和害蟲(chóng)的關(guān)聯(lián)性及作用關(guān)系較清耕梨園強(qiáng)。

表7 生草梨園中主要天敵和害蟲(chóng)的Pearson相關(guān)系數(shù)Table 7 Pearson correlation index of main natural enemies and insect pests in natural grass pear orchard

表8 清耕梨園中主要天敵和害蟲(chóng)的Pearson相關(guān)指數(shù)Table 8 Pearson correlation index of main natural enemies and insect pests in tillage pear orchard

3 討論與結(jié)論

大多數(shù)昆蟲(chóng)對(duì)黃板具有較高的趨向性,因此,黃板誘捕常被用于昆蟲(chóng)種類調(diào)查和害蟲(chóng)監(jiān)測(cè)[13]。本研究采用黃板誘捕法獲得的梨園昆蟲(chóng)種類達(dá)11目76科,其種的數(shù)量遠(yuǎn)超76種,涵蓋了梨園常見(jiàn)的害蟲(chóng)與天敵種類[3-4]。與以往研究相比[14-15],調(diào)查點(diǎn)昆蟲(chóng)種類組成和數(shù)量相對(duì)較高,可能與梨園周圍較復(fù)雜的山地生境相關(guān)。本研究發(fā)現(xiàn),自然生草梨園多數(shù)月份中的昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量相對(duì)高于清耕梨園,雖然施藥干擾對(duì)兩種梨園中的昆蟲(chóng)物種組成和數(shù)量有影響,但生草梨園中昆蟲(chóng)個(gè)體數(shù)量較前者更易恢復(fù)。另在昆蟲(chóng)物種數(shù)量和多樣性指數(shù)水平方面,生草梨園也優(yōu)于清耕梨園。

根據(jù)昆蟲(chóng)和梨樹(shù)的作用關(guān)系,可將梨園昆蟲(chóng)種類劃分為害蟲(chóng)、天敵、中性昆蟲(chóng)三種類型,本研究發(fā)現(xiàn),自然生草梨園中昆蟲(chóng)數(shù)量均高于清耕梨園,但害蟲(chóng)、中性昆蟲(chóng)和天敵三者比例差異相對(duì)較小,表明生草可增加昆蟲(chóng)的數(shù)量,但對(duì)昆蟲(chóng)組成結(jié)構(gòu)影響較小。兩種耕作模式梨園中刺吸類害蟲(chóng)數(shù)量占90%以上,這一方面與刺吸式害蟲(chóng)對(duì)黃板有較高趨性有關(guān)[16],另一方面,也與當(dāng)前梨園以刺吸類害蟲(chóng)為主有關(guān)[4]。梨園刺吸類害蟲(chóng)主要有梨木虱和蚜蟲(chóng),受梨木虱年發(fā)生規(guī)律影響,4月份冬型梨木虱開(kāi)始消退,夏型梨木虱成蟲(chóng)尚未發(fā)生[17-18],故5月份的梨木虱誘捕量降低到最低點(diǎn),此后夏型梨木虱漸呈增長(zhǎng)趨勢(shì)。受6月份化學(xué)防治的影響,清耕梨園中的梨木虱的蟲(chóng)口數(shù)量明顯下降,而生草梨園生境較復(fù)雜,施藥對(duì)其影響較弱,梨木虱數(shù)量呈持續(xù)增長(zhǎng)趨勢(shì)。9月下旬至10月份,冬型梨木虱開(kāi)始出現(xiàn)并轉(zhuǎn)入越冬場(chǎng)所,兩種耕作模式梨園的梨木虱誘捕數(shù)量均呈下降趨勢(shì)。5月份為梨二叉蚜有翅蚜主要發(fā)生和轉(zhuǎn)移寄主期[9],兩種耕作模式梨園的誘捕量均較高,9月份為梨二叉蚜有翅蚜遷回期,清耕梨園中,蚜蟲(chóng)數(shù)量增長(zhǎng)明顯,但在生草梨園中可能受天敵等因素的影響,蚜蟲(chóng)發(fā)生數(shù)量較低。在天敵控害評(píng)價(jià)中,通常捕食性天敵優(yōu)于寄生性天敵[19],本研究發(fā)現(xiàn)生草梨園中捕食性天敵占比高于清耕梨園,即生草梨園中自然天敵對(duì)害蟲(chóng)的控制作用相對(duì)優(yōu)于清耕梨園。兩種耕作梨園的捕食性天敵主要以食蚜蠅和瓢蟲(chóng)為主,食蚜蠅多發(fā)生于10月份梨樹(shù)落葉期,可能是梨樹(shù)落葉后利于食蚜蠅飛行或樹(shù)葉遮擋減少后食蚜蠅較易發(fā)現(xiàn)黃板所致。梨園瓢蟲(chóng)發(fā)生高峰期出現(xiàn)于8、9月,主要由深點(diǎn)食螨瓢蟲(chóng)Stethorus punctillum構(gòu)成,可能是玉米田中的食螨瓢蟲(chóng)遷移所致。不同耕作模式梨園對(duì)小花蝽、草蛉及寄生性天敵發(fā)生動(dòng)態(tài)影響較小,但生草梨園中的天敵數(shù)量明顯高于清耕梨園。對(duì)梨園主要害蟲(chóng)和天敵的相互作用關(guān)系研究發(fā)現(xiàn),自然生草梨園中天敵和害蟲(chóng)發(fā)生的相關(guān)性明顯高于清耕梨園,說(shuō)明自然生草梨園中天敵與害蟲(chóng)的作用關(guān)系和控制作用強(qiáng)于清耕梨園,前人研究[10,20]也表明,梨園間作芳香植物后,天敵的生態(tài)位提高,對(duì)害蟲(chóng)的抑制作用增強(qiáng)。

通常,一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)中的生物多樣性水平越高,所形成食物和信息鏈越復(fù)雜,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和抗干擾能力也越強(qiáng),某種生物暴發(fā)成災(zāi)的概率越低[19,21]。施行生草制可提高果園昆蟲(chóng)的物種多樣性[22],反過(guò)來(lái)草的種類、豐富度又與梨園昆蟲(chóng)物種多樣性密不可分[5],如自然生草的植物種類較人工種植豐富,所蘊(yùn)含的昆蟲(chóng)種類也較多[11-12]。本研究采用黃板誘捕僅對(duì)善飛和對(duì)黃板誘趨性的昆蟲(chóng)有效,不得不注意的是生草梨園地面生物如蜘蛛、步甲等種類和數(shù)量也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于清耕梨園,其發(fā)揮的生態(tài)作用也不容忽視。