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苹果间作韭菜田花期节肢动物调查及益害特征分析

2019-12-24宫庆涛武海斌李素红姜莉莉孙瑞红

山东农业科学 2019年11期
关键词:间作种类韭菜

宫庆涛 武海斌 李素红 姜莉莉 孙瑞红

摘要:為探索苹果+韭菜种植模式下开展生态调控的可行性,为该模式的推广和应用提供理论指导,本研究采用人工逐株调查法和扫网法对苹果间作韭菜田花期节肢动物种类及优势种群进行了调查。结果表明:苹果间作韭菜田花期节肢动物共有63种,其中,昆虫纲节肢动物56种,蛛形纲7种。两作物上均存在的节肢动物为4种,均为捕食性天敌。生物学分类统计分析可知,蛛形纲均为有益节肢动物;就昆虫纲而言,在种类和数量上,苹果树上节肢动物主要为半翅目和鳞翅目,以有害节肢动物为主;韭菜上为双翅目和鳞翅目,以有益和无害节肢动物为主。综合分析益害情况可知,有益和无害节肢动物数量占51.58%,略高于有害节肢动物,而种类占48.03%,略低于有害节肢动物。群落结构特征分析发现,两作物群落相似性指数仅为0.12,间作使得群落更加稳定。优势度分析可知,优势种仅1种,为三突花蛛。

关键词:苹果;韭菜;间作;节肢动物;优势种群;种类

中图分类号:S436.3文献标识号:A文章编号:1001-4942(2019)11-0118-08

Investigation on Arthropods and Characteristic

Analysis of Benefits and Harms at Flowering Stage in

Apple-Chinese Chive Intercropping Field

Gong Qingtao1, Wu Haibin1, Li Suhong1,2, Jiang Lili1, Sun Ruihong1

(1. Shandong Institute of Pomology, Taian 271000, China;

2. College of Horticulture Science and Engineering, Shandong Agricultural University/State

Key Laboratory of Crop Biology, Taian 271018, China)

Abstract In order to explore the feasibility of ecological regulation under apple + Chinese chive planting mode, and provide theoretical guidance for its popularization and application, the species and dominant population of arthropods at flowering stage in apple-Chinese chive intercropping field were investigated by the artificial plant-by-plant survey and net sweeping method in Taian. The results showed that there were 63 species of arthropods in the orchard including 56 species of Insecta and 7 species of Arachnida. There were four kinds of arthropods on the two crops, which were predatory natural enemies. According to the statistical analysis of biological classification, Arachnida were all beneficial arthropods. In the case of Insecta, in terms of species and quantity, the arthropods on apple trees were mainly Hemiptera and Lepidoptera, and the harmful arthropods were the main species. Diptera and Lepidoptera were the main species on Chinese chives, mainly were beneficial and harmless arthropods. Comprehensive analysis of benefits and harms, the number of beneficial and harmless arthropods accounted for 51.58%, slightly higher than that of harmful arthropods, while the species accounted for 48.03%, slightly lower than that of harmful arthropods. The analysis of community structure characteristics showed that the similarity index of the two crop communities was only 0.12, intercropping made the community more stable. The dominance analysis showed that there was only one dominant species of arthropods, which was Ebrechtella tricuspidata.

Keywords Apple; Chinese chive; Intercropping; Arthropod; Dominant populations; Species

苹果(Malus pumila),蔷薇科落叶乔木,栽培历史悠久,面积大,产量高,供应鲜果时间长,经济效益好,已成为当今最重要的果树之一[1]。韭菜(Allium tuberosum Rottl.),百合科多年生草本植物,是我国重要的葱蒜类蔬菜之一,其叶和花均可作为蔬菜食用,具有很高的营养价值和经济价值,在人们的膳食中起到重要作用[2, 3]。近年来,随着苹果栽培模式由传统的乔砧密植模式向矮化砧宽行密植模式过渡,宽行密植果园尤其是幼年果园中,由于株行距比较大,地面裸露比较多。为降低果园前期投入,充分利用空间,常采取间作套种模式。山东省作为我国苹果和韭菜主要的产区之一,苹果+韭菜种植模式在促进农民增收、减少资源浪费、改善果园生态、提质增效等方面意义重大。

果园生态系统是以果树为主体、与环境相互作用、相互影响的生态系统,与农田生态系统相比,具有长期性、稳定性和复杂性等特点[4]。因此,在以“果树为主,间作作物为辅”的原则下,应充分考虑作物种类、形态特征、生长周期、空间占位等因素差异,有机组合利用空间、土壤、水分等资源,达到增加收入、降低病虫害发生的目的[5]。为了充分利用自然资源,寻求果园有害生物经济有效综合治理的理论依据,开展果园尤其是间作套种模式下节肢动物群落生态学的研究,是一项十分基础且必要的工作。近年来,国内先后对苹果[6]、桃[7,8]、杏[9]、枣[10,11]、樱桃[12]、板栗[13]、柑橘[14]等果园节肢动物群落开展了较多调查,而关于间作套种模式下的相关报道较少[15-17]。

本研究于2016年选择3年苹果间作韭菜田开展花期节肢动物种类及优势种群调查,在深化认识果园生态系统、合理利用果园自然资源、优化生态系统生产力、促进生物群落向特定方向发展及制订综合治理方案等方面具有重要的理论价值和实践意义。

1 材料与方法

1.1 试验地点

本试验基地坐落于山东省泰安市泰山区省庄镇圣元官庄村,位于泰山山脉南麓,地理位置为北纬36°11′57″,东经117°6′29″,海拔232 m左右,属暖温带半湿润大陆性季风气候。9月份平均气温22℃,极端高温30℃,极端低温11℃。试验地块周边为苗木基地和小麦、玉米连作试验田,试验环境相对稳定,水源充足,土地肥沃,具备开展长期试验的条件。果园建园时间为2013年4月,栽种面积约3 466.8 m2,采用宽行密植模式栽培,苹果品种为富士,树苗两年生,株行距1 m×4 m,小区长度50 m。2013年10月行间间作韭菜,韭菜区长×宽=50 m×2 m。其中,韭菜采用移植撮栽法栽植,行距0.2 m,穴距0.08~0.10 m,穴深0.10~0.15 m,10~15株为1撮。经过3年常规管理,试验地块内节肢动物种类和数量相对丰富,具备开展试验的条件。

1.2 调查方法

2016年9月,于间作韭菜盛花期开展相关调查工作。参照李生才[6]果园节肢动物群落生态学研究方法进行。将间作果园分为苹果和韭菜两个调查区,中间设置3行作为隔离行,以降低因调查扰动造成的误差。调查苹果树时采用逐株人工调查法进行,沿行每间隔6~10株选择1株生长正常、旺盛的苹果树,逐株调查其上节肢动物种类及数量,每株苹果树所占有效面积约为2 m2,重复12次,即共调查12棵树。调查韭菜田时,设置长×宽=2 m×1 m的调查区,其有效面积为2 m2,沿果树行利用200目自制捕虫网在韭菜花朵上方往复扫网捕捉,间隔两行调查一次,以避免因节肢动物迁移造成的误差,共重复12次。将捕捉到的节肢动物直接放入装有(95±5)%的医用酒精中,带回实验室进行系统分类鉴定,并分别记录分类及数量等信息。采集时,及时拍摄照片及视频资料,以便后期鉴定确认。节肢动物种类的鉴定参照《中国农作物病虫害》、《常见昆虫野外识别手册》、《常见蜘蛛野外识别手册》等进行。

采用以下两种分类方法阐明节肢动物与作物关系:(1)根据节肢动物与苹果和韭菜的关系及花期节肢动物的实际发生数量将其分为以下5类:++,完全有益节肢动物;+,相对有益节肢动物;0,无害节肢动物;-,轻度有害节肢动物;--,重度有害节肢动物。

(2)根据物种优势度等级及类群[18],将苹果间作韭菜田花期节肢动物物种优势度划分为 5个等级:D′<0.001 ,罕见种 (R);0.001≤D′<0.01,偶见种 (O);0.01≤D′<0.05,常见种 (F);0.05≤D′<0.1,丰盛种 (A); D′≥0.1,优势种 (D)。

1.3 数据处理

多样性指数分析采用Monk指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和均匀性指数等参数,其计算方式如下:

式中,S为节肢动物物种数,N为节肢动物总数,ni为节肢动物i个体数, Pi为节肢动物i占总数的比例,a表示苹果树节肢动物物种数,b表示韭菜田节肢动物物种数,c为共有物种数。

2 结果与分析

2.1 苹果间作韭菜田花期节肢动物种类及优势种群调查

調查结果表明,苹果间作韭菜田花期共捕获节肢动物824头,可分63种,隶属于2纲,8目,37科(表1)。其中,昆虫纲节肢动物536头,可分为56种,隶属于7目,32科;蛛形纲节肢动物288头,可分为7种,隶属于1目,5科。两作物上均存在的节肢动物为283头,可分为4种,隶属于2纲,3目,3科,分别为三突花蛛、异色瓢虫、龟纹瓢虫和大草蛉,均为捕食性天敌,以三突花蛛数量最多,占94.35%。仅在苹果上存在的节肢动物为195头,可分为16种,隶属于2纲,3目,12科,以苹果黄蚜、梨网蝽、黑星麦蛾为主,均为苹果园常见害虫,占79.49%。仅在韭菜上存在的节肢动物为346头,可分为43种,隶属于2纲,7目,24科,以斑眼食蚜蝇、甜菜白带野螟、丝光绿蝇等节肢动物为主,占39.02%。

就苹果树而言,共发现节肢动物239头,可分为20种,隶属于2纲,5目,15科。其中,昆虫纲节肢动物191头,隶属于4目,11科;蛛形纲节肢动物48头,隶属于1目,4科。其中,蘋果黄蚜数量最多,为75头,占苹果捕获节肢动物总数的31.38%;梨网蝽次之,为50头,占20.92%;节肢动物数量百分比大于0.50%的物种共12种(图1),共计231头,占96.65%。

就韭菜田而言,共收集到节肢动物585头,可分47种,隶属于2纲,8目,27科,其中昆虫纲节肢动物345头,共45种,隶属于7目,25科;蛛形纲节肢动物240头,共2种,隶属于1目,2科。其中,三突花蛛数量最多,共捕获233头,占韭菜捕获节肢动物总数的39.83%;斑眼食蚜蝇次之,为57头,占9.74%;节肢动物数量百分比大于0.50%的物种共23种(图2),共计552头,占94.36%。

2.2 苹果间作韭菜田花期节肢动物数量和种类分布

按照生物学分类方法,将苹果和韭菜上昆虫纲和蛛形纲节肢动物分别分类比较,统计可知,昆虫纲在种类和数量上均高于蛛形纲,其中,昆虫纲可分为7目,蛛形纲均属于蜘蛛目。各目昆虫数量由高至低的顺序为双翅目>半翅目>鳞翅目>膜翅目>鞘翅目>直翅目>脉翅目(图3),种类为鳞翅目>双翅目>半翅目>膜翅目>鞘翅目>直翅目>脉翅目(图4),说明双翅目在数量上最多,而鳞翅目在种类上最多。

苹果上昆虫共分为4目。数量由高至低的顺序为半翅目>鳞翅目>鞘翅目>脉翅目,其中半翅目数量最多,占66.49%;鳞翅目次之,为28.27%;鞘翅目和脉翅目数量均在5%以下(图3)。种类上鳞翅目>半翅目>鞘翅目>脉翅目(图4),鳞翅目占50.00%,种类较复杂。

韭菜上45种昆虫共分为7目。数量由高至低的顺序为双翅目>鳞翅目>膜翅目>半翅目>鞘翅目>直翅目>脉翅目。其中双翅目数量最多,占50.14,鳞翅目次之,占19.71,脉翅目最少,仅占0.87%(图3)。种类为双翅目>鳞翅目>膜翅目>半翅目>鞘翅目>直翅目>脉翅目,与数量顺序完全一致, 其中双翅目种类最多,占33.33%,鳞翅目次之,占28.89%,脉翅目最少,仅占2.22%(图4)。

综合比较可知,在种类和数量上,苹果上节肢动物主要以半翅目和鳞翅目为主,韭菜上以双翅目和鳞翅目为主。

2.3 苹果间作韭菜田花期节肢动物益害情况分析

综合比较可知,有益和无害节肢动物数量占51.58%,略高于有害节肢动物数量;种类占48.03%,略低于有害节肢动物数量。

由图5、图6可知,苹果上节肢动物分为两类,即完全有益和重度有害。完全有益节肢动物数量占总数的24.27%,种类占45.00%,主要为三突花蛛、八斑球腹蛛、异色瓢虫和龟纹瓢虫;其中,三突花蛛为优势种群,占总数的14.23%,八斑球腹蛛次之,占3.35%,异色瓢虫和龟纹瓢虫分别占2.09%和1.67%;相对有益、无害和轻度有害节肢动物在苹果上均未发现;重度有害节肢动物数量占75.73%,种类占55.00%,主要为苹果黄蚜、梨网蝽和黑星麦蛾等常见苹果害虫。有害节肢动物种类与有益和无害节肢动物仅差2种,但数量为其3.12倍,说明在苹果群落中,以有害节肢动物为主。

韭菜上节肢动物可分为5类。完全有益、相对有益、无害、轻度有害和重度有害节肢动物数量分别占61.71%、1.03%、1.03%、26.84%和9.40%。其中,三突花蛛为优势种群,占总量的39.83%。就种类而言,完全有益节肢动物主要为三突花蛛、斑眼食蚜蝇、黄芦蜂、意大利蜜蜂等17种,占种类总数的36.17%;相对有益节肢动物主要为小红蛱蝶、东方菜粉蝶、铜翼眦木蜂,占6.38%;无害节肢动物主要为蓝灰蝶、橙灰蝶等4种,占8.51%;轻度有害节肢动物主要为丝光绿蝇、巨尾阿丽蝇、夏厕蝇、黄守瓜、赤须盲蝽等19种,占40.43%;重度有害节肢动物主要为甜菜白带野螟、棉铃虫等4种,占8.51%。综合比较可知,有益和无害节肢动物种类为24种,数量占节肢动物总数的63.76%;有害节肢动物种类为23种,数量占总数的36.24%。有益和无害节肢动物种类与有害节肢动物种类相差较小,但数量为其1.76倍,说明在韭菜群落中,以有益和无害节肢动物为主。

2.4 苹果间作韭菜田花期节肢动物的群落结构特征

苹果间作韭菜田花期有害节肢动物物种丰富度、Monk指数、Simpson指数、Shannon-Wiener指数和均匀度指数高于有益和无害节肢动物,但个体总数和优势度指数相反(表2),说明有害节肢动物种类较多,但数量较少。通过间作提高了苹果和韭菜的物种丰富度、个体总数、Simpson指数和Shannon-Wiener指数,使群落更加稳定。对苹果和韭菜田花期节肢动物群落间相似性进行分析,发现两个群落之间的相似性指数仅为0.12,且共有物种均为天敌。

2.5 苹果间作韭菜田花期节肢动物优势度评价

苹果间作韭菜田花期节肢动物优势种仅1种,为三突花蛛;丰盛种4种,其中有益和无害节肢动物1种,为斑眼食蚜蝇,有害节肢动物3种,为苹果黄蚜、梨网蝽和甜菜白带野螟;常见种中有益和无害节肢动物及有害节肢动物分别为3种和8种,偶见种中则分别为24种和23种。

3 讨论与结论

基于果园节肢动物保护和虫害的有效防控原则,对其进行植物保护意义上的分类,将苹果间作韭菜田节肢动物分为完全有益、相对有益、无害、轻度有害和重度有害节肢动物5类,探索建立果园虫害生态理念。其中,完全有益节肢动物是指对目标作物安全无害,其活动直接或间接促进目标作物生长发育或品质提高,且对人类或环境等无害的一类生物,如:捕食性天敌、寄生性天敌或传粉昆虫等。相对有益节肢动物是指对目标作物虽可造成为害,但程度极为有限,其活动可直接或间接促进目标作物生长发育或品质提高,且对人类或环境等无害的一类生物,如部分蜂类、蝶类、蛾类等。无害节肢动物是指对目标作物不造成为害,其活动对目标作物生长发育、品质无影响,且对人类或环境等无害的一类生物,如部分蝶类等。轻度有害节肢动物是指对目标作物安全有害,其活动直接或间接阻碍目标作物生长发育或品质提高,但对人类或环境等无害的一类生物,如:部分蛾类、蝇类等。重度有害节肢动物是指对目标作物安全有害,其活动直接或间接降低目标作物生长发育或品质甚至减产绝收,对人类或环境等可能有害的一类生物,如:部分蛀果蛾类、蝇类等。如何合理间作,不仅要考虑间作作物种类、利用面积和肥水条件等,还要尽量避免间作植物病虫害种类的相似性,降低受害风险,达到“提质、增效、节本、降残”的目的。

果园间作模式对害虫生态防控有重要作用,为可持续植物保护提供了一种方法[19]。果园间作搭配合理可促进生物多样性发展,增加天敌种类和数量,进而控制有害节肢动物种群,達到生态调控的目的。试验调查发现,苹果间作韭菜田花期节肢动物共有63种,其中共有节肢动物4种,均为天敌,且两作物群落相似性指数仅为0.12,说明苹果和韭菜间不存在害虫因作物生长发育期更迭、田间农事操作等客观条件导致的害虫迁移危害的问题和风险。另外,韭菜为多年生宿根草本植物,生长季一般间隔20~30天收割一次,收割后苹果树可为天敌节肢动物暂时或长期提供食物,形成天敌节肢动物库的人工“生态岛”,有效控制病虫害发生率。苹果和韭菜的间作有利于稳定生物群落,保护有益和无害节肢动物。

优势度评价发现,三突花蛛为间作田花期节肢动物优势种,且这种优势在韭菜上体现更为明显,占韭菜所有节肢动物数量的39.83%;胡先秀[9]、王晓翠[12]和王海香[16]等分别在杏、樱桃、枣园调查结果也表明三突花蛛为优势种群,对该天敌价值的评估及高效合理应用有待研究。丰盛种为4种,其中有益和无害节肢动物1种,为斑眼食蚜蝇,为间作田主要天敌之一,其数量较多也与9月份苹果黄蚜发生量有关。梨网蝽和甜菜白带野螟则分别为苹果和韭菜的主要害虫,优势度与实际情况相符合。徐衡等[20]在韭菜田共发现27 种节肢动物,双翅目昆虫和蜘蛛是主要类群,且以三突花蛛优势度最高,与本文调查结果具有一致性。本调查为泰安地区苹果间作韭菜田,而徐衡等调查为聊城地区韭菜田,地理位置、气候条件、调查时间等均较一致,但种类数量差异较大,是否为间作促进了节肢动物种类的提高,有待进一步研究。

苹果和韭菜间作模式具有以下优势:一是两种作物田间所占生态位不同,竞争压力小,具有可操作性;二是间作田两种作物共有节肢动物均是有益的,可以自迁或助迁,提高生态控害能力;三是山东地区韭菜花期为8月中下旬至10月上中旬,该时期为节肢动物选择越冬场所的重要阶段,吸引入园并安全越冬的有益节肢动物数量和种类与翌年间作园防控压力关系密切。研究发现,苹果 + 韭菜种植模式不仅在促进农民增收、减少资源浪费、改善果园生态、提质增效等方面有重要意义,而且在提高果园生物多样性及害虫生态调控和综合治理方面效果显著,符合绿色植保理念和现代化果业发展需要。

参 考 文 献:

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收稿日期:2019-07-16

基金项目:山东省自然科学基金项目(ZR2015YL058);山东省重点研发计划项目(2017GNC13101);农业部药检所药效试验项目(2019)

作者简介:宫庆涛(1984—),男,硕士,助理研究员,主要从事果树害虫综合防控技术及植物生长调节剂研究。E-mail:gongzheng.1984@163.com, gongqingtao@shandong.cn

通讯作者:孙瑞红(1965—),女,博士,研究员,主要从事果树害虫综合防控等研究工作。E-mail: srhruihong@163.com

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