安徽江淮地区中稻田害虫和天敌群落动态研究

安徽江淮地区中稻田害虫和天敌群落动态研究

水稻是我国最重要的粮食资源。稳定和发展水稻生产是确保我国粮食高产和安全的主要任务之一。但是,水稻害虫的频繁严重发生是水稻生产中的一个严重障碍,寻求水稻害虫科学有效的综合治理措施,一直是农业尤其是植保科技工作者的不懈努力。近年来,从稻田生态系尤其是稻田害虫和天敌群落的整体出发,研究以“生态调控”为核心内容的水稻害虫综合治理措施受到许多学者的重视,如张文庆等(1996)对保护利用农田天敌的群落问题及自然天敌长期保护利用对稻飞虱的控制作用进行了研究,提出增加农田生态系统的多样性可增加天敌群落种库的多样性,进而加速天敌群落的迅速重建和发展,对控制早期迁入害虫的发生有重要意义;王洪全等(1996)对全国稻田蜘蛛生态分布进行了研究,指出我国丰富的稻田蜘蛛资源是保护利用的良好物质基础;李剑泉等(2002)对多物种共存系统中蜘蛛对稻虫的控制作用进行了研究;郝树广等(1998)对稻田节肢动物群落营养层及优势功能集团的组成与多样性动态进行了研究;等等。这些研究从不同侧面增进了人们对稻田害虫和天敌群落的结构和动态的了解。本研究旨在揭示江淮地区中稻田害虫和天敌群落的结构及其动态,为该地区合理布局和发展水稻生产,以及从群落水平上因时因地制宜组配以生态调控为核心内容的综合治理措施,实现水稻害虫的可持续控制提供依据。1材料和方法1.1水稻害虫与天敌调查田间系统调查于2002年6～9月在合肥市郊区中稻田进行。调查田面积700m2,水稻品种为汕优63,系福建省三明市农科所育成的中籼杂交水稻组合,是我国10多年来种植面积最大、适应区域最广的杂交品种。4月27日育苗,6月6日移栽,全生育期140d左右。调查自水稻分蘖期至成熟期每5d1次,遇降雨调查时间顺延,采用5点取样法每次调查60丛,分别记载稻株上部(叶冠)、中部(茎秆上部2/3)、下部(茎秆下部1/3)害虫和天敌数量。螟虫及稻纵卷叶螟根据为害状采用剥查方法统计,其它害虫及天敌采用目测法统计。1.2群落多样性分析采用BergerandParker优势度公式d=Ni/N计算物种优势度;采用Levins生态位宽度公式B=1SS∑i=1Ρ2iB=1S∑i=1SP2i计算优势种的空间生态位宽度;采用Hurlbert生态位重叠公式Lij=SS∑h=1ΡihΡjhLij=S∑h=1SPihPjh计算优势种间空间生态位重叠度;采用Shannon-Wiener多样性指数公式H′=-ΣPilnPi计算群落多样性;采用Pielou均匀度公式E=H′/lnS计算群落均匀度;采用Simpson集中度指数公式C=Σ(Ni/N)2计算群落集中度;采用灰色关联分析研究群落丰富度和均匀度对群落多样性的影响程度;采用群落总个体数(N)、丰富度(S)、均匀度(E)、集中度(C)、多样性(H′)作为群落不同属性数据,以标准差正规化方法进行数据标准化,以公式rij=1-√Μ∑R=1(Xik-Xjk)2/Ρrij=1−∑R=1M(Xik−Xjk)2/P−−−−−−−−−−−−−−−ue001⎷ue000ue000(取P=11)计算不同时间群落的相似程度,采用模糊聚类方法(FuzzyCluster)进行群落动态的聚类分析。2结果与分析2.1草间私家车鼠类型分布调查记录捕食性天敌12种,害虫12种,天敌与害虫的数量比例平均约为0.5∶1。捕食性天敌中蜘蛛8种,捕食性昆虫4种,蜘蛛与捕食性昆虫的数量比例平均为2.4∶1。天敌优势种依次为草间小黑蛛Erigonidiumgraminicola、青翅蚁型隐翅虫Paederusfuscipes、四点亮腹蛛Singapygmaea、拟水狼蛛Piratasubpiraticus和圆尾蟏蛸Tetragnathashikokiana,其数量占天敌亚群落总数量的比率介于86.9%～96.7%之间,平均为94.3%。在12次调查中草间小黑蛛有8次居优势种首位,青翅蚁型隐翅虫4次居优势种首位。害虫优势种依次为褐飞虱Nilaparvatalugens、稻纵卷叶螟Cnaphalocrocismedinalis和白背飞虱Sogatellafurcifera,其数量平均占害虫亚群落总数量的86%。每次调查到的物种数介于10～17种之间,害虫和天敌个体总数量在时间过程中呈上升、下降、再上升的变化趋势。2.2种内优势种的空间生态位和重叠性调查统计结果显示群落主要优势天敌和优势害虫在稻株上、中、下部的分布比例,总体上草间小黑蛛、拟水狼蛛和褐飞虱为下部>中部>上部,四点亮腹蛛和白背飞虱为中部>下部>上部,青翅蚁型隐翅虫为下部>上部>中部,圆尾蟏蛸主要分布于上、中部,而稻纵卷叶螟仅分布于稻株上部。各种群的空间格局在时间序列上有一定变化,草间小黑蛛在稻株下部的比例呈增加趋势;拟水狼蛛在稻株中下部转移较频繁,但下部的比例是中部的3倍多;青翅蚁型隐翅虫在稻株上转移较明显,在空间上的位置依次从上部到中部再到下部;圆尾蟏蛸与青翅蚁型隐翅虫的转移方式相反,由下部向上部转移;两种稻飞虱在时间上有一段相遇期,但在空间分布上存在明显分化,白背飞虱主要分布于稻株中部,而褐飞虱主要分布于稻株下部。群落主要优势种空间生态位宽度和重叠的统计结果列于表1。捕食性天敌中,青翅蚁型隐翅虫空间生态位宽度明显较大,说明其在稻株内活动范围较广。3种优势害虫中褐飞虱空间生态位宽度最大,其次是白背飞虱,稻纵卷叶螟最小。除圆尾蟏蛸外,天敌之间空间生态位重叠度均较大,表明存在较激烈的种间竞争,且与两种飞虱的空间生态位重叠度亦较大,表明有较好的空间同域性,相遇机率较高,天敌有较大的潜在控制作用。圆尾蟏蛸与稻纵卷叶螟的空间生态位重叠度较大,对稻纵卷叶螟有较好的潜在控制作用。3种优势害虫中两种飞虱的空间生态位重叠度较大,表明2种飞虱间存在一定程度的竞争,而2种飞虱与稻纵卷叶螟的空间生态位重叠度很小,基本不存在竞争。2.3群落均匀度特征以物种为单位和以功能团为单位的群落主要特征指数及其动态的统计结果分别列于表2和表3。群落功能团的划分主要依据害虫为害特点、主要害虫种类、天敌捕食特点及在营养阶层中的位置。由表2可见,群落总个体数在时间过程中变化较大,这主要由害虫优势种的数量变动所致。群落物种丰富度多介于10～13之间,变化不大,但中稻生育末期(9月5日)物种较丰富,达到17种。群落均匀度以8月上、中旬最高,主要是这一阶段群落主要优势种褐飞虱和白背飞虱优势度降低,这一时期群落多样性也较高。群落集中度的变化趋势与均匀度相反。群落多样性是丰富度和均匀度的函数,具有一定的模糊性。现将多样性(H′)与丰富度(S)和均匀度(E)的关系视为一个灰色系统,多样性为该系统的参照序列,丰富度和均匀度为该系统的比较序列,进行双序列关联分析,所得关联度(G)大小反映丰富度和均匀度各自对多样性的影响程度。结果为G(H′,E)=0.791>G(H′,S)=0.656,表明对群落多样性的影响均匀度大于丰富度,即均匀度是影响多样性的主要因素。由表3可见,以功能团为单位的群落特征指数的变化趋势与以物种为单位的群落特征指数的变化趋势基本一致。两者多样性指数的相关系数达极显著水平(r=0.896>r0.01,10=0.708),两者均匀度的相关系数达极显著水平(r=0.873>r0.01,10=0.708),说明可采用功能团单位代替物种单位进行群落多样性的研究,使研究工作大大简化。2.4不同时期群落物种丰富度群落动态的研究,由于生境梯度和时间序列的连续性,不同时间群落实体之间并无明确界限,加之反映群落属性的数量指标具有相当的模糊性,运用模糊聚类方法是比较恰当的。现取稻田害虫和天敌群落的总个体数(N)、丰富度(S)、均匀度(E)、集中度(C)和多样性(H′)作为不同时间群落的不同属性数据,采用标准差正规化方法进行数据转化,得到早稻田害虫和天敌群落不同属性的正规化数据。由正规化数据求出模糊相似关系R˜=|rij|‚R˜经连续自乘得模糊等价关系R˜*如下:R˜*=[1.000.800.800.800.830.830.830.830.800.800.800.780.801.000.860.860.800.800.800.800.860.850.860.780.800.861.000.860.800.800.800.800.890.850.860.780.800.860.861.001.000.800.800.800.860.850.860.780.830.800.800.800.800.950.900.920.800.800.800.780.830.800.800.800.801.000.900.920.800.800.800.780.830.800.800.800.800.901.000.900.800.800.800.780.830.800.800.800.800.921.001.000.800.800.800.780.800.860.890.860.860.800.900.801.000.850.860.780.800.850.850.850.850.800.800.800.851.000.850.780.800.860.860.860.860.800.800.800.860.851.000.780.780.780.780.780.780.780.780.780.780.780.781.00]根据上述模糊等价关系R˜*,逐步选取阈值λ进行聚类,当取0.83<λ≤0.85时,聚类结果见图1。聚类结果将中稻田不同时期的害虫和天敌群落分为4类:分蘖前期(7月12日)、分蘖后期至拔节期(7月17日～7月27日)及抽穗后期至乳熟期(8月21日～8月31日)、孕穗期至抽穗前期(8月1日～8月17日)、蜡熟期(9月5日)。每类群落有其主要特征:分蘖前期群落总个体数很少,只有其它类群落的1/2～1/5;分蘖后期至乳熟期(除孕穗期至抽穗前期外)群落总个体数较多,均匀度和多样性较低;孕穗期至抽穗前期群落总个体数较少,均匀度和多样性较高;蜡熟期群落物种丰富度远大高于其它类群落。总的来看,中稻田害虫和天敌群落在时间过程中变化较大,稳定性较差。3其它非遗产生态恢复技术(1)水稻是我国最主要的粮食作物,稳定和发展水稻生产是保证我国粮食丰收和安全的主要任务之一。安徽江淮地区地处我国亚热带和暖温带过渡地带,自然条件适宜各型水稻种植。目前该区稻作类型以单季中稻为主,水稻害虫以迁飞性害虫为主,迁飞性害虫南北迁移不仅为该区带来大量虫源,且中稻生长发育期正是迁飞性害虫在该区的发生高峰阶段,迁飞性害虫猖獗成灾问题严重。而该区种植早稻和晚稻,由于迁飞性害虫南北迁移的物候规律,可避开其发生高峰期,避免或减少杀虫剂使用,有利于水稻生产尤其