双生态系统中天敌控制菜田主要害虫的研究

双生态系统中天敌控制菜田主要害虫的研究

昆虫与天敌之间的关系是在长期合作和发展的过程中逐渐形成的。同一目标昆虫有几种天敌，同时敌人吃各种昆虫。因此，不同的天敌对昆虫的抵抗力不同，这是评价天敌控制兴衰的主要内容之一。自然种群是多物种共存的系统,目前对多种天敌与多种害虫共存系统中天敌捕食作用的估算仍是一个较难解决的问题,如果能建立多物种共存时的捕食量模型,建立起捕食者-猎物系统的数学模型来预测、估算天敌对稻虫的控制作用,将有助于深入研究害虫种群数量预测与控制。1材料和方法1.1常用的共存系统选择菜田生态系统中天敌蜘蛛优势种星豹蛛(X1)(Pardosaastrigera)、草间黑蛛(Erigonidiumgraminicolum)、菜蚜(X3)(Vegetableapide)和小菜蛾(X4)(PlutellamaculipennisCurtis)组成共存系统。1.2苗苗栽植、运输和放养选用长为60cm,宽为24cm的育苗盘,置于温室中,于2006年8月10日填土灌水,播种,然后覆盖上薄膜。出苗后拔密苗,间弱苗,3～4叶时移植一次。当苗龄达到20天时选择大小一致的苗移栽。每钵一根苗,共栽40钵。常规管理,不施农药。9月上旬准备口径为15cm,高为25cm的玻璃容器,内壁用滤纸封闭,瓶口用纱布封口,开口便于放虫、蛛的投放。年9月3日～9日分两批进行,清除基部死叶及甘蓝苗及其他昆虫和蜘蛛后,将从菜田中采集的蜘蛛先分别存放在有湿棉球的三角瓶中饱食再饥饿1天后,同刚从菜田中采回来的害虫按设计接入玻璃容器中。过1天和2天后观察害虫和天敌的剩余数、自然死亡数,计算害虫被捕食量,记入表1中。1.3市售食量模型本试验应用四因子二次通用回归旋转组合设计法设计本处理水平及编码,来辨识共存系统中捕食性天敌蜘蛛对害虫的捕食量模型。所有的数据处理都按照要求输入DPS平台(唐启义,1997)和Excel上完成。二次通用旋转组合设计设计的数学模型为:Ya=bo+∑i=1pbxi+∑i=1(i<j)pbijxixj+∑i=1pbiix2iYa=bo+∑i=1pbxi+∑i=1(i<j)pbijxixj+∑i=1pbiixi22结果与分析2.1菜/小菜红酵母养殖过程模型的建立将试验结果输入DPS平台,得到共存系统的捕食量数学模型。用Y1、Y2、Y3、Y3分别代表2蛛2虫共存系统试验中1d和2d的菜蚜和小菜蛾的被捕食量,用X1～X4分别代表各参试因子的编码值,共存系统各捕食量模型及参数项的系数(a0为常数)如图1。经方差分析,模型Y1、Y2、Y3回归检验及失拟均达到极显著水平,Y4回归检验在0.10水平上达到显著,拟合达极显著,说明模型能很好的拟合观察值,从表也可以看出模型预测值与观察值非常接近;4物种共存供试天敌对菜蚜和小菜蛾具有较大的控制力。2.2密度对菜嗪食性指标的影响二次通用回归旋转组合试验设计对平方和实行了中心化线性代换,满足试验的正交性,模型中各项效应现行可加,偏回归系数间彼此独立(唐启义等,1997)。因此采用将维的方法固定其他变量于零水平,从各共存系统中选取模型Y可得到相应的主削作用方程及其密度作用系数(表3),偏回归系数反映了某一因子对害虫的控制作用的效应,其值越大,作用越突出。将其它3个因素假定在零水平,得到菜蚜被捕食量与各共存1d主效作用方程及密度作用方程与密度所用系数列入表2。通过无量纲线性编码代换后,偏回归系数已经标准化。可以直接从绝对值大小判明因子的重要程度。从线性项看,4因素对菜蚜捕食作用影响的大小为:菜蚜(X3)>星豹蛛(X1)>小菜蛾(X4)>草间黑蛛(X2)。两种蜘蛛以星豹蛛的捕食作用要远远的大于草间黑蛛。草间黑蛛(X2)密度变化对其捕食作用的影响很不很明显,分析其原因可能是因为在实验设计上出现了两个极端,一方面可能是因为供试蜘蛛数量较少,所以表现在密度变化时,出现反应不灵敏的现象或者是另一方面供试蜘蛛数量较多,同物种之间相互竞争,影响了其捕食。星豹蛛(X1)密度对菜蚜的控制作用较大,星豹蛛在低密度时,随着自身密度的增加,对害虫的总捕食量也随之增加。最后在编码值为0.5水平达到最大值(见表3),超过该密度捕食量反而下降,下降幅度较小。这反映出随着捕食者密度不断增加,个体间的竞争作用,干扰作用也愈来愈强,导致个体能力稍有小将。同种蜘蛛的个体之间存在着相互干扰,干扰程度随着自身密度的增加而增大。2.3密度对各昆虫的作用害虫自然种群受到多种天敌的捕食,在复杂的菜田生态系统中,天敌与害虫、天敌与天敌及害虫与害虫等各物种之间都是相互联系,相互制约的,利用模型所形成的集合图形的反应面来分析研究多种物种共存捕食系统的捕食效应更为直观。该多物种共存系统中,它们之间的关系有天敌间(图A,F)、天敌与害虫间(图B,C,D,E)的种间影响及物种作用效应。(1)图A是两种蜘蛛间交相关系。从图A来看,星豹蛛(X1)在低密度的时候(编码值从-2水平到0.5水平时)捕食量随密度的增加而增加,当增加到一定的密度值的时候(编码值在从0.5水平到2水平时),随着密度的增加,捕食量就会随密度的增加而减少,其种内存在着很明显的干扰作用。同时由于实验设计或者是其余的原因,草间黑蛛(X2)的编码值和密度的变化却没有对害虫的捕食量带来任何的影响。这个问题需要进一步的研究。从两种蜘蛛的共存来看,当星豹蛛(X1)的编码值从-2水平到2水平,草间黑蛛(X2)的编码值从-2水平到2水平的分析来看,也存在着其捕食量在低密度时捕食量随密度的增加而增加,当增加到密度较高时,捕食量随密度的增加而减少的情况。(当X1=0.5,X2=1时,Y取极大值21.205)。(2)从图B、C、D、E看,这一蛛一虫的4个水平,蜘蛛和害虫相互交互作用显著,其规律基本上是随着害虫自身密度的增加,蜘蛛的捕食作用会出现下开口的抛物线状,即由小到大,达到一定的高峰后随之下降,即捕食量是随着蜘蛛密度的增加呈抛物线增减而随害虫密度的增加呈线性增加。1蛛1虫组合,种间作用明显。天敌在低密度时,对害虫有一定的捕食作用;天敌增加到较高密度时,捕食量虽有所下降,但下降程度都不大,仍能维持相当水平,因而蜘蛛能够发挥其控制作用。(3)从图B星豹蛛(X1)和菜蚜(X3)间的交互作用看,随着天敌蜘蛛星豹蛛(X1)和害虫菜蚜(X3)密度的增大,害虫总的捕食量在开始的时候是逐渐增加的。但是当达到一定的高峰后增长的速率下降,下降程度都不大。但总捕食量还是增加的。最高值为X1=2而X3=2。(4)图D和图E分别是草间黑蛛(X2)和菜蚜(X3)、草间黑蛛(X2)和小菜蛾(X4)的交互作用图。它们的情况和B有一定的相似。但是也有一定的不同,即当害虫达到一定的密度之后,不管天敌的密度如何变化,其总的捕食量都不会再改变。其原因可能是因为在此系统中害虫数量太大,已经超过了其天敌所能控制的范围。(5)图C是星豹蛛(X1)和小菜蛾(X4)的交互作用图。从图C来看,依然是在星豹蛛(X1)的编码值从-2水平到0.5水平时,随着星豹蛛(X1)密度的增大,害虫总的捕食量增加,然后捕食量就逐渐降低,当星豹蛛(X1)的编码值达到1.5的时候,就突然下降,最后达到零。究其原因,可能是在星豹蛛(X1)和小菜蛾(X4)的交互作用中,星豹蛛对自身的密度也有一定的限制,当自身的密度达到一定的值后,其本身也开始相互竞争,所以导致了总捕食量的降低。其原因还需进一步的探讨。在小菜蛾(X4)的编码值从-2水平到0水平时,随着小菜蛾(X4)密度的增大,害虫总的捕食量增加,然后捕食量就逐渐降低,最高值为X1=2而X3=0。(6)从图F看,菜蚜(X3)捕食量是随自身密度的增加呈线性增加,当其自身密度达到一定的值之后,就开始下降。即菜蚜(X3)的编码值从-2水平到-0.5水平时,随着菜蚜(X3)密度的增大,害虫总的捕食量增加,菜蚜(X3)的编码值从-0.5水平到2水平时,然后捕食量就逐渐降低。说明在此系统中菜蚜(X3)种内作用是比较大的。小菜蛾(X4)捕食量是随自身密度的增加而不断的呈线性增加,当起编码值达到最大的时候,其总的捕食量也达到最大。所以此二物种组合,种间竞争较小,小菜蛾(X4)自身密度影响较菜蚜(X3)更小。(当X1=0.5,X2=1时,Y取极大值21.205)。2.4结构密度组合对主要天敌的控制作用IwasaY等分析了密度相关、逆密度相关、密度无关捕食率的形成原因。天敌只能在一定害虫密度范围内才能发挥有效的控制作用。天敌蜘蛛对害虫控制作用的大小不仅与其捕食的绝对数量有关,而且还依赖于捕食率的高低。本文以菜蚜的密度为80头为例,探讨多种天敌发挥最大控制作用的密度组合。对模型Y1求个因素的一阶偏导数,并设为0,整理后得到下列方程组:1.89584X1+0.18750X2=0.875000.18750X1+0.64584X2=0.375001.89584X1+0.18750X2=0.875000.18750X1+0.64584X2=0.37500解此方程组得:X1=0.4106,X2=0.4598。即是两种天敌星豹蛛、草间黑蛛的密度比例为3.3∶2.4。此时天敌蜘蛛间相互干扰程度较弱,对害虫总的捕食量最高为51.4头,捕食量率为64.3%。因此从最优控制角度来看,当害虫密度一定时,并非天敌越多越好。在天敌保护、繁殖和释放时,就应充分考虑到天敌的最佳比例,不然会造成人力、物力和资源的浪费。3天敌蛛密度对增加的种多物种共存系统得到的天敌对害虫的捕食量的四个模型主效分析表明,害虫密度的大小对天敌的总捕食量的影响较大,其中又以菜蚜对捕食量的影响最大。天敌中对捕食量作用最大的是星豹蛛。分析天敌间的交互作用表明,天敌个体大、活动强、捕食量大时,他们的种内种间干扰程度也大。天敌蜘蛛密度的最佳组合分析得出星豹蛛、草间黑蛛的密度比例为3.2∶2.4。星豹蛛的数量应多于其他捕食性的蜘蛛,这样才能有效的控制菜蚜的危害。但这个最佳组合是在一种室内理想状况,然而菜田生态系统十分复杂,蚜虫和天敌种类繁多,因此如何进一步研究多种天敌对菜蚜的相互作用,对菜