蓖麻誘集帶對棉田節(jié)肢動物群落及生物多樣性的影響

雒珺瑜，張帥，朱香鎮(zhèn)，姬繼超，張開心，王春義，張利娟，王麗，李春花，崔金杰

（中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所/棉花生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，河南安陽455000）

長期依賴化學(xué)農(nóng)藥防治棉田主要害蟲，導(dǎo)致不同的有害生物對不同的化學(xué)農(nóng)藥產(chǎn)生了不同程度的抗藥性；近年來，棉田有害生物的生態(tài)調(diào)控技術(shù)得到了很多學(xué)者的關(guān)注[1-8]。本文通過種植蓖麻誘集帶，系統(tǒng)調(diào)查和分析其對棉田節(jié)肢動物群落生物多樣性的影響，為下一步開發(fā)植物源殺蟲劑和明確蓖麻對棉田生物多樣性的影響，從農(nóng)業(yè)生態(tài)調(diào)控方面防治棉田害蟲，可減少因使用化學(xué)農(nóng)藥而造成的殘留、污染問題，對推動農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有積極意義。

1 材料與方法

1.1 棉花材料

非轉(zhuǎn)基因常規(guī)棉品種中棉所49[9]，由中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所遺傳育種研究室提供。

1.2 試驗(yàn)處理

設(shè)置6個調(diào)查小區(qū)，每個小區(qū)種植10行棉花，行長8 m，株距0.25 m，行間距0.8 m。其中3個小區(qū)的棉花間種植蓖麻，另外3個小區(qū)不種植蓖麻，為對照棉田。調(diào)查節(jié)肢動物群落時僅種植棉花的小區(qū)采取五點(diǎn)取樣法進(jìn)行調(diào)查，每點(diǎn)調(diào)查5株棉花；種植蓖麻的小區(qū)，隨機(jī)選擇5株蓖麻，在每株蓖麻的兩邊調(diào)查5株棉花；蓖麻株距、行距均為1 m。各處理棉田從6月中旬開始至9月下旬，每7 d調(diào)查1次，調(diào)查設(shè)定范圍內(nèi)棉株和地面上的主要害蟲、天敵的種類和數(shù)量并做詳細(xì)記載。

1.3 數(shù)據(jù)處理

棉田昆蟲“目”、“科”和“種”參照昆蟲分類學(xué)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行分類，并統(tǒng)計分析各棉田昆蟲群落的結(jié)構(gòu)與組成（科、目、種和個體數(shù)量）；個體總數(shù)用N表示，其中Ni表示第i個物種的總數(shù)。用Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)（I）測定各營養(yǎng)層中的優(yōu)勢種，某種昆蟲的優(yōu)勢度值越大，表明該昆蟲在整個棉田節(jié)肢動物群落中的數(shù)量比例越高。計算公式I＝Mmax/N.式中：Mmax為優(yōu)勢種群數(shù)量；N為全部種群數(shù)量。節(jié)肢動物群落的群落特征參數(shù)用物種豐富度（S）、Shannon 多樣性指數(shù)（H）、均勻度指數(shù)（J）和優(yōu)勢集中性指數(shù)（C）表示。S為群落中的昆蟲種類數(shù)。H＝－∑PilnPi；J＝H/lnS；C＝∑Pi2.式中，Pi為第i種物種個體數(shù)占群落個體數(shù)的比例。

1.4 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 19.0軟件對臨近蓖麻棉花上的昆蟲群落參數(shù)與對照小區(qū)棉花上的昆蟲群落參數(shù)進(jìn)行單因素方差分析和差異顯著性分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蓖麻誘集帶對棉田主要害蟲種群數(shù)量的影響

2.1.1棉鈴蟲落卵量。由圖1可見，在2代棉鈴蟲發(fā)生期（6月16日至7月7日）和4代棉鈴蟲發(fā)生期（8月11日至9月22日），臨近蓖麻棉花與對照小區(qū)的棉花落卵量（相應(yīng)發(fā)生期內(nèi)各次調(diào)查的平均值，下同）無顯著差異，而在3代棉鈴蟲發(fā)生期（7月14日至8月4日），臨近蓖麻棉花的棉鈴蟲落卵量顯著低于對照小區(qū)棉花，即種植蓖麻能顯著降低臨近蓖麻棉花的3代棉鈴蟲的落卵量。在2代、3代和4代棉鈴蟲發(fā)生期，蓖麻上棉鈴蟲落卵量均顯著低于對照棉花上棉鈴蟲落卵量（P＜0.05）。

圖1 不同處理的棉鈴蟲落卵量比較

圖2 不同處理的棉薊馬數(shù)量比較

圖3 不同處理的煙粉虱數(shù)量比較

2.1.2棉薊馬。在6月、7月和8―9月，臨近蓖麻棉花與對照棉花各次調(diào)查的棉薊馬發(fā)生數(shù)量無顯著差異，即蓖麻的種植對臨近蓖麻棉田薊馬的發(fā)生無顯著影響（圖2）。但在7月和8―9月，蓖麻上的棉薊馬百株蟲量 （相應(yīng)時段各次調(diào)查的平均值，下同）分別達(dá)5 800頭和1 637頭，顯著高于對照棉田（673頭和489頭）及鄰近蓖麻棉花（914頭和221頭）。

2.1.3煙粉虱。由圖3可見，2種小區(qū)內(nèi)煙粉虱的發(fā)生數(shù)量均隨著棉花生長時間的延長而逐漸增加。在6月和7月，煙粉虱種群數(shù)量（相應(yīng)時段各次調(diào)查的平均值，下同）在蓖麻、臨近蓖麻棉花及對照棉花上均無顯著性差異，但是到了8―9月，蓖麻及臨近蓖麻棉花上的煙粉虱百株蟲量分別為1 205頭和1 580頭，顯著低于對照棉花的4 697頭。表明蓖麻的種植在一定時期可顯著降低煙粉虱的發(fā)生量，對煙粉虱種群具有抑制作用。

2.1.4綠盲蝽。在6月，臨近蓖麻棉花和對照棉花上的綠盲蝽數(shù)量無顯著性差異，但是蓖麻上的綠盲蝽種群數(shù)量（相應(yīng)時段各次調(diào)查的平均值，下同）顯著低于對照棉花（P＜0.05）。隨著棉花和蓖麻的生長，7月蓖麻上的綠盲蝽種群數(shù)量開始上升，但與鄰近蓖麻棉花及對照棉花無顯著性差異；而到8―9月，蓖麻上的綠盲蝽百株蟲量達(dá)到380頭，顯著高于鄰近蓖麻棉花的51頭（P＜0.05）以及對照棉花的71頭（P＜0.05），但是鄰近蓖麻棉花上的綠盲蝽種群數(shù)量與對照棉花無顯著差異。說明蓖麻是綠盲蝽較為喜愛的寄主，雖然蓖麻的種植未能顯著降低鄰近蓖麻棉花上的綠盲蝽發(fā)生數(shù)量，但是蓖麻本身對綠盲蝽有較大的吸引力。

2.2 蓖麻誘集帶對棉田主要天敵種群數(shù)量的影響

2.2.1草間小黑蛛。由圖5可知，在6月、7月和8―9月，蓖麻上草間小黑蛛的百株蟲量（相應(yīng)時段各次調(diào)查的平均值，下同）分別為489頭、425頭和900頭，顯著高于鄰近蓖麻棉花上的171頭、208頭和342頭，以及對照棉花上的173頭、190頭和428頭；但是，在棉花生長的不同時期，草間小黑蛛的種群數(shù)量在鄰近蓖麻棉花和對照棉花間無顯著差異。表明，蓖麻誘集帶的種植可有效保護(hù)草間小黑蛛的繁殖，為轉(zhuǎn)入棉田捕食害蟲具有很好的天敵保護(hù)和增殖作用。

圖4 不同處理的綠盲蝽數(shù)量比較

圖5 不同處理的草間小黑蛛數(shù)量比較

2.2.2小花蝽。由圖6可知，在6月和7月，臨近蓖麻棉花和對照棉花上的小花蝽數(shù)量（相應(yīng)時段各次調(diào)查的平均值，下同）無顯著差異；而到8―9月份，蓖麻和臨近蓖麻棉花上的小花蝽百株蟲量分別為141頭和163頭，均顯著低于對照棉花上的294頭。表明在棉花生長的后期，蓖麻的種植能抑制臨近棉田小花蝽的種群數(shù)量。

圖6 不同處理的小花蝽數(shù)量比較

2.3 蓖麻誘集帶對棉田節(jié)肢動物群落生物多樣性的影響

蓖麻和對照棉田中節(jié)肢動物群落層昆蟲個體總數(shù)極顯著多于臨近蓖麻棉花上的昆蟲個體總數(shù)，表明種植蓖麻，能有效降低棉田的昆蟲數(shù)量。蓖麻上昆蟲個體總數(shù)多于對照棉花上的昆蟲個體總數(shù)，但是差異不顯著 （表1）。蓖麻和臨近蓖麻棉花的多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)和優(yōu)勢集中性指數(shù)無顯著差異。

表1 不同處理棉田的節(jié)肢動物群落生物多樣性指標(biāo)

蓖麻天敵亞群落個體總數(shù)顯著多于對照棉田，對照棉花的顯著多于臨近蓖麻棉花，且蓖麻與臨近蓖麻棉花上的個體總數(shù)差異達(dá)到極顯著水平；臨近蓖麻棉花和對照棉花上的天敵物種數(shù)無顯著差異，但顯著多于蓖麻上的天敵物種數(shù)。上述結(jié)果表明，蓖麻的種植極顯著降低了棉田的昆蟲……（雒珺瑜，等）蓖麻誘集帶對棉田節(jié)肢動物群落及生物多樣性的影響個體總數(shù)及天敵種數(shù)和總數(shù)。

蓖麻和對照棉花害蟲亞群落的個體總數(shù)無顯著差異，極顯著多于臨近蓖麻棉花上的害蟲總數(shù)。但是，臨近蓖麻棉花上的害蟲物種數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻性指數(shù)均顯著或極顯著大于對照棉花，可能是由于蓖麻上的害蟲種類不同于常規(guī)棉田，蓖麻上的害蟲飛到臨近的棉花上，導(dǎo)致臨近蓖麻棉花上的害蟲種類多于常規(guī)棉田。

3 討論

昆蟲群落各營養(yǎng)層中的參數(shù)指標(biāo)與寄主植物之間的關(guān)系及其影響程度和方向一直是生態(tài)學(xué)和昆蟲學(xué)研究的熱點(diǎn)問題，且寄主植物對節(jié)肢動物群落及其多樣性的影響的研究在近10多年來受到廣泛重視。近年來，人們充分認(rèn)識到化學(xué)農(nóng)藥的“3R問題”（殘留 residue、抗性 resistance、再猖獗 resurgence），逐步由原來的高毒化學(xué)農(nóng)藥逐漸向植物源農(nóng)藥和生態(tài)控制轉(zhuǎn)移研究重點(diǎn)[10-11]。棉田作物結(jié)構(gòu)和作物種類的不同、誘集帶種植方式等的不同，均對棉田害蟲的種群發(fā)生具有一定的影響[7,12-13]。本研究在棉田成片種植蓖麻誘集區(qū)，系統(tǒng)調(diào)查和分析了蓖麻誘集帶對棉田節(jié)肢動物群落及其生物多樣性的影響。本研究結(jié)果表明，蓖麻誘集帶的種植，能顯著降低棉鈴蟲3代發(fā)生期的落卵量及棉花生長后期煙粉虱和小花蝽的種群數(shù)量，而對其他害蟲和天敵的種群數(shù)量無顯著影響。同時雖然蓖麻的種植未能顯著降低臨近棉花上的綠盲蝽發(fā)生數(shù)量，但是蓖麻本身能吸引大量的綠盲蝽在其植株上進(jìn)行繁殖，可能與蓖麻體內(nèi)的某種化學(xué)物質(zhì)有關(guān)，可為下一步從蓖麻中尋找植物源殺蟲劑奠定基礎(chǔ)。結(jié)果還顯示，蓖麻和臨近蓖麻棉花上昆蟲的多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)極顯著高于對照棉花，而兩者的優(yōu)勢集中性指數(shù)極顯著低于對照棉花。上述結(jié)果可為以后探討種植蓖麻誘集帶誘集棉田主要害蟲技術(shù)及保持生物多樣性方面的作用提供依據(jù)。