赵龙龙,纪心如,张未仲

(1山西农业大学果树研究所,晋中 030815;2山西农业大学植物保护学院,晋中 030801)

梨树适栽区广、产量高、商品性好,是我国重要的水果、经济作物。目前,中国梨树栽培面积和产量均居世界首位,且在部分区域已成为脱贫、致富的主打产业[1-2]。长期以来,主要依赖化学农药进行梨树虫害防治,虽然对害虫起到了重要调控作用,但带来的负面影响不容忽视。化学防控在抑制害虫的同时,杀伤了有益天敌及其他生物,致使果园生态环境恶化、自调能力下降。一些隐蔽性强、繁殖力高、易形成抗药性的害虫逐渐上升为梨园的主要昆虫类群[3-4],害虫类群呈现单一化、灾变式发展,防治难度加大。随着人们对绿色、有机生产需求的增加,传统化学防治亟待转型,寻求可持续发展的无害化管理措施迫在眉睫。生物防治是一项安全、绿色、经济、有效的可持续治理手段[5],研究表明,梨木虱跳小蜂Trechnitesinsidiosus对梨木虱Cacopsylla chinensis的平均自然寄生率为42%,高者可达80%[6];中华草蛉Chrysoperla sinica等自然天敌对梨瘿蚊Dasineura pyri具有较好的控制作用[7-8];卵形异绒螨Allothrombium ovatum对梨二叉蚜Schizaphis piricola发生有明显的抑制作用等[9]。果园生草有助于改善梨园生态环境、吸引和保护天敌等。研究表明[10-12],在梨园间作芳香植物不仅可以提高天敌的数量,还可以拓宽其生态位并提高与害虫的同步性;在梨园间作三叶草、毛叶苕子后梨园的天敌数量高于自然生草和清耕梨园。山西省临汾地区为我国黄土高原优势梨果产区,以山地旱作梨园为主,少有灌溉措施,梨园草主要为自然而生。本试验通过黄板诱捕方式对自然生草和清耕梨园中的昆虫种类组成、昆虫多样性、害虫与天敌的相关性等进行比较研究,以期为梨园生草、绿色治理、生态调控等提供理论参考。

1 材料与方法

1.1 试验设计

供试梨园位于山西省临汾市隰县午城镇山地,梨树品种为‘玉露香梨’,20年生,株距为5 m×4 m,树体生长健康。试验梨园设置两个处理区,分别为清耕处理区和自然生草区,每处理区面积约1 hm2,处理间隔玉米带,宽度约50 m。清耕区梨园实施清耕制,试验过程中如出现杂草则及时人工铲除或旋耕处理,保持地面始终无草。自然生草梨园中保持生草状,仅对个别恶性杂草如葎草、鹅绒藤等进行剪除,草的覆盖率95%以上。

4—10月进行试验,每月10日左右于梨园中心部分悬挂黄色粘虫板(规格:25 cm×30 cm,北京中捷四方生物科技股份有限公司),每处理区悬挂粘虫板15张,粘虫板间距离约20 m,粘虫板距离地面高度约1.6 m,约20 d后摘除粘虫板,所摘粘虫板之间用原粘虫板隔离纸隔开,虫体较大者肉眼观察统计,体型较小者用体视镜检查昆虫种类并计数。试验期间梨园两处理区管理方式一致,仅在6月20日进行1次常规防治,所用药剂为10%吡虫啉可湿性粉剂[20 g∕(667 m2)]和5%阿维菌素乳油(2 000倍液)。

1.2 数据分析

将诱集到的昆虫进行分类,以科为统计单元,逐月统计昆虫科的数量特征并进行昆虫多样性等分析:物种数(S)指黄板诱集到昆虫的科数目;辛普森指数(Simpson index)D=1-∑Pi2(i=1,2,3,...,S),Pi为第i个科的个体数(Ni)与所有科个体数总数(N)的比值;香农指数(Shannon)H=-∑PilnPi(i=1,2,3,...,S),Pi为第i个科的个体数(Ni)与所有科个体数总数(N)的比值;Margalef丰富度指数DMg=(S-1)∕lnN,N为所有科个体总数。

根据昆虫对梨树的作用特点,将昆虫分为三种类型:害虫、中性昆虫、天敌。其中害虫根据其取食特点进一步分为食叶类、刺吸类,食叶类害虫主要包括金龟甲科、叶甲科昆虫等,如东方绢金龟Serica orientalis、梨叶甲Paropsides duod等;刺吸类害虫主要包括木虱科、蚜科、蝽科等昆虫,如梨木虱、梨二叉蚜、茶翅蝽Halyomorpha picus等。中性昆虫是对梨树无害也无益的一类昆虫,主要由双翅目昆虫,如蝇、蚊类组成。天敌根据其作用特点分为捕食性天敌、寄生性天敌,捕食性天敌主要包括瓢虫、草蛉等;寄生性天敌主要包括寄生蜂类,如跳小蜂、茧蜂等。

采用Microsoft Excel 2016软件整理数据并制图,采用IBM SPSS 21.0软件进行相关分析,梨园主要害虫和天敌的相关性分析采用Pearson法。

2 结果与分析

2.1 自然生草和清耕梨园昆虫种类组成

对两种耕作模式下梨园诱集到的昆虫种类进行分析,发现生草梨园中的昆虫种类共有11目76科;清耕梨园中昆虫种类共有8目65科。两种耕作模式下,梨园昆虫种类基本一致,主要由鞘翅目、膜翅目、半翅目和双翅目构成(表1、表2)。

表1 自然生草梨园中昆虫种类的组成Table 1 Composition of insect species in natural grass pear orchard

2.2 两种耕作模式下梨园昆虫物种多样性变化特点

由表3可知,受6月份化学防治的影响,7月份两种耕作模式梨园中昆虫科的数量均有下降,其中清耕梨园下降幅度较大。除5月份外,清耕梨园中的物种数量均低于生草梨园且波动变化明显。两种耕作模式梨园8月份昆虫个体数量均达到峰值,与物种数量变化不同的是,4、5、10月份中清耕梨园中的昆虫个体数量高于自然生草梨园,其他月份则相反。辛普森指数通常用来评价群落中物种集中性或优势度,除5、7月份外,生草梨园中的辛普森指数均高于清耕梨园,表明生草梨园中物种多样性水平普遍高于清耕梨园。除5—7月份外,生草梨园中香农指数也高于清耕梨园。Margalef通常用来表示群落中的丰富度变化,除9月份外,生草梨园中Margalef指数均高于清耕梨园。综上,自然生草梨园中的物种丰富度、均匀度等多样性水平高于清耕梨园。

表3 两种耕作模式下梨园昆虫生物多样性指数Table 3 Insect biodiversity index of pear orchard under two cultivation modes

2.3 两种耕作模式下梨园昆虫分类比较

自然生草梨园中昆虫个体数量高于清耕梨园,但两种耕作模式梨园中不同类型昆虫比例基本一致。不同的是,自然生草梨园中天敌和中性昆虫数量占比高于清耕梨园,害虫相反(自然生草:害虫29%、中性昆虫32%、天敌39%;清耕:害虫36%、中性昆虫31%、天敌33%)。自然生草梨园中的刺吸类害虫数量占比(93%)高于清耕梨园(91%),咀嚼式害虫数量占比(7%)低于清耕梨园(9%)。自然生草梨园中捕食性天敌昆虫数量占比(66%)高于清耕梨园(59%),清耕梨园中寄生性天敌昆虫数量占比(41%)高于自然生草梨园(34%)。

2.4 两种模式梨园中不同类型昆虫随月份变化特点

黄板可诱捕到的害虫种类主要有金龟甲科、木虱科、蚜科、盲蝽科、叶蝉科等,其中金龟甲科类害虫多发生于5月份,生草梨园的发生数量高于清耕梨园;清耕梨园中蚜科害虫数量明显高于生草梨园,并出现两个峰期,分别在5月和9月,生草梨园峰期不明显。清耕梨园中,木虱科害虫(梨木虱)呈明显波动变化,4、6、8月份数量相对较高,自然生草梨园中梨木虱随月份变化呈递增趋势,8月份达到峰期,随后下降;盲蝽科和叶蝉科害虫数量相对较少,在两种模式梨园中变化波动相对较小(表4)。梨园主要捕食性天敌由瓢虫科、食蚜蝇科、草蛉科、花蝽科等昆虫组成,其中以瓢虫科和食蚜蝇科天敌数量较多。食蚜蝇主要出现在梨树休眠期前(10月份)和萌芽期(4月份),清耕梨园中的食蚜蝇数量高于自然生草梨园。生草和清耕梨园中瓢虫的数量呈单峰变化,峰期出现在8月份,但生草梨园中的瓢虫数量明显高于清耕梨园。花蝽科天敌主要为东亚小花蝽Orius sauteri,其数量呈单峰变化,6月份为发生峰期,而在自然生草梨园中,东亚小花蝽数量呈双峰变化,6、8月份为发生峰期。生草梨园中草蛉的数量高于清耕梨园,并呈递增趋势,8、9月份为其发生峰期(表5)。梨园寄生性天敌主要由跳小蜂科、小蜂科、姬蜂科昆虫组成,且三者在两种耕作模式梨园中发生动态基本一致,8月份为三者的发生峰期,青蜂科天敌主要出现在7月份以后(表6)。

表4 清耕和自然生草梨园中主要害虫数量随月份变化特点Table 4 Variation of the main insect pests in clean tillage and natural grass pear orchards with months

表5 清耕和自然梨园中主要捕食天敌数量随月份变化特点Table 5 Variation of the main predatory natural enemy in clean tillage and natural grass pear orchards with months

表6 清耕和自然梨园中主要寄生性天敌数量随月份变化特点Table 6 Variation of the main parasitism natural enemy in clean tillage and natural grass pear orchards with months

2.5 两种耕作模式梨园中主要害虫和天敌的相关性指数

梨园主要天敌和害虫相关性分析表明,在生草梨园中瓢虫科、花蝽科、草蛉科、食虫虻科、跳小蜂科、姬蜂科、小蜂科天敌与木虱科害虫(梨木虱)的发生呈显著正相关;食蚜蝇科与蚜科、盲蝽科害虫呈显著正相关;叶蝉科害虫与瓢虫科、花蝽科、草蛉科天敌呈显著正相关(表7)。而在清耕梨园中,梨木虱仅与花蝽科天敌呈显著正相关;盲蝽科害虫与食蚜蝇呈显著正相关(表8)。综上,在生草梨园中天敌和害虫的关联性及作用关系较清耕梨园强。

表7 生草梨园中主要天敌和害虫的Pearson相关系数Table 7 Pearson correlation index of main natural enemies and insect pests in natural grass pear orchard

表8 清耕梨园中主要天敌和害虫的Pearson相关指数Table 8 Pearson correlation index of main natural enemies and insect pests in tillage pear orchard

3 讨论与结论

大多数昆虫对黄板具有较高的趋向性,因此,黄板诱捕常被用于昆虫种类调查和害虫监测[13]。本研究采用黄板诱捕法获得的梨园昆虫种类达11目76科,其种的数量远超76种,涵盖了梨园常见的害虫与天敌种类[3-4]。与以往研究相比[14-15],调查点昆虫种类组成和数量相对较高,可能与梨园周围较复杂的山地生境相关。本研究发现,自然生草梨园多数月份中的昆虫个体数量相对高于清耕梨园,虽然施药干扰对两种梨园中的昆虫物种组成和数量有影响,但生草梨园中昆虫个体数量较前者更易恢复。另在昆虫物种数量和多样性指数水平方面,生草梨园也优于清耕梨园。

根据昆虫和梨树的作用关系,可将梨园昆虫种类划分为害虫、天敌、中性昆虫三种类型,本研究发现,自然生草梨园中昆虫数量均高于清耕梨园,但害虫、中性昆虫和天敌三者比例差异相对较小,表明生草可增加昆虫的数量,但对昆虫组成结构影响较小。两种耕作模式梨园中刺吸类害虫数量占90%以上,这一方面与刺吸式害虫对黄板有较高趋性有关[16],另一方面,也与当前梨园以刺吸类害虫为主有关[4]。梨园刺吸类害虫主要有梨木虱和蚜虫,受梨木虱年发生规律影响,4月份冬型梨木虱开始消退,夏型梨木虱成虫尚未发生[17-18],故5月份的梨木虱诱捕量降低到最低点,此后夏型梨木虱渐呈增长趋势。受6月份化学防治的影响,清耕梨园中的梨木虱的虫口数量明显下降,而生草梨园生境较复杂,施药对其影响较弱,梨木虱数量呈持续增长趋势。9月下旬至10月份,冬型梨木虱开始出现并转入越冬场所,两种耕作模式梨园的梨木虱诱捕数量均呈下降趋势。5月份为梨二叉蚜有翅蚜主要发生和转移寄主期[9],两种耕作模式梨园的诱捕量均较高,9月份为梨二叉蚜有翅蚜迁回期,清耕梨园中,蚜虫数量增长明显,但在生草梨园中可能受天敌等因素的影响,蚜虫发生数量较低。在天敌控害评价中,通常捕食性天敌优于寄生性天敌[19],本研究发现生草梨园中捕食性天敌占比高于清耕梨园,即生草梨园中自然天敌对害虫的控制作用相对优于清耕梨园。两种耕作梨园的捕食性天敌主要以食蚜蝇和瓢虫为主,食蚜蝇多发生于10月份梨树落叶期,可能是梨树落叶后利于食蚜蝇飞行或树叶遮挡减少后食蚜蝇较易发现黄板所致。梨园瓢虫发生高峰期出现于8、9月,主要由深点食螨瓢虫Stethorus punctillum构成,可能是玉米田中的食螨瓢虫迁移所致。不同耕作模式梨园对小花蝽、草蛉及寄生性天敌发生动态影响较小,但生草梨园中的天敌数量明显高于清耕梨园。对梨园主要害虫和天敌的相互作用关系研究发现,自然生草梨园中天敌和害虫发生的相关性明显高于清耕梨园,说明自然生草梨园中天敌与害虫的作用关系和控制作用强于清耕梨园,前人研究[10,20]也表明,梨园间作芳香植物后,天敌的生态位提高,对害虫的抑制作用增强。

通常,一个生态系统中的生物多样性水平越高,所形成食物和信息链越复杂,生态系统的稳定性和抗干扰能力也越强,某种生物暴发成灾的概率越低[19,21]。施行生草制可提高果园昆虫的物种多样性[22],反过来草的种类、丰富度又与梨园昆虫物种多样性密不可分[5],如自然生草的植物种类较人工种植丰富,所蕴含的昆虫种类也较多[11-12]。本研究采用黄板诱捕仅对善飞和对黄板诱趋性的昆虫有效,不得不注意的是生草梨园地面生物如蜘蛛、步甲等种类和数量也远远高于清耕梨园,其发挥的生态作用也不容忽视。