兩種豆科作物田捕食性瓢蟲群落研究

柴暢, 石凱, 興安, 白光耀, 王家駿

兩種豆科作物田捕食性瓢蟲群落研究

柴暢, 石凱*, 興安, 白光耀, 王家駿

內蒙古民族大學, 農學院, 通遼 028000

利用生物多樣性研究方法, 對通遼市科爾沁區兩種豆科作物田開花期捕食性瓢蟲群落進行研究。結果表明: 兩種捕食性瓢蟲群落的物種組成和發生個體數量上存在差異, 具體為大豆田分布捕食性瓢蟲8屬10種, 以異色瓢蟲(Pallas)數量最多(122頭); 苜蓿田分布5屬8種, 以多異瓢蟲(Goeze)數量最多(68頭)。兩個捕食性瓢蟲群落相似性較高, 差異性較大的捕食性瓢蟲物種其個體數量均明顯多于其它物種。色斑型研究顯示異色瓢蟲具27種變型, 多異瓢蟲有8種, 龜紋瓢蟲(Thunberg) 有6種變型; 且大豆田捕食性瓢蟲色斑變型(共35種)明顯多于苜蓿田(共16種)。

捕食性瓢蟲; 物種多樣性; 相似性分析; 色斑型

0 前言

瓢蟲科Coccinellidae全世界物種超過5000種, 大部分為捕食性, 是天敵昆蟲的一個重要類群, 在生物防治領域發揮積極作用, 世界范圍內對捕食性瓢蟲進行了大量研究, 其中較新的研究成果見于Alhadidi及Gennadi等人的報道[1–3]。我國目前記錄724種瓢蟲[4], 約80%的物種為捕食性類群, 捕食性瓢蟲資源較為豐富。對捕食性瓢蟲我國學者開展了大量的研究工作, 涉及區系分類、多樣性、生物學特性、發生規律、引進、繁殖和防治等諸多方面。如陳崇征等明確了廣西突圓蚧的3種捕食性瓢蟲; 李浩森等對捕食性瓢蟲的種群遺傳學及其在生物防治方面進行的研究; 劉健等對東北地區大豆田的捕食性瓢蟲進行的研究等[5–7]。在內蒙古地區能乃扎布、劉永江、烏寧等對瓢蟲科昆蟲進行了研究, 共記錄63種瓢蟲[8–9]。

通遼市地處內蒙古自治區東部, 該地農牧業資源集中, 是中國重要商品糧基地和畜牧業生產基地之一, 其糧、肉產量均居內蒙古自治區首位。科爾沁區作為通遼市市轄區(121°42′-123°02′E, 43°22′- 43°58′N), 是該市的政治、經濟和文化中心, 也是內蒙古東部四盟市中心, 地處華北和東北經濟區的交匯地帶。近年隨著我國農業產業結構調整, 通遼市積極開展“糧改飼”(糧食作物改飼料作物)和“糧改經”(糧食作物改經濟作物)工作, 大豆和苜蓿作為重要的油料和飼料作物[7], 其種植面積逐年擴大。蚜蟲、薊馬、粉虱、葉螨等為通遼市大豆和苜蓿上常發害蟲, 嚴重影響其產量和品質。天敵瓢蟲對上述害蟲具有很好的自然控制作用, 可減少農藥使用對人畜、有益動物的毒害及對環境的污染。安瑞軍和包明耀2003年報道了通遼地區農田分布10種捕食性瓢蟲并對其中4個優勢種的生活史及習性進行了初步研究[10]。瓢蟲色斑多型主要表現在頭部、前胸背板及鞘翅上黑色部分(含黑色素)和非黑色部分(含類胡蘿卜素衍生物)的分布范圍與布局發生更動, 尤其是鞘翅上的色斑變化非常豐富。瓢蟲色斑多型現象一直是分類學者和遺傳學者關注和研究的熱點之一。前人對瓢蟲色斑多型現象的研究以異色瓢蟲基礎較好, 如吳矩文等認為北京異色瓢蟲有50個變種或變型; 羅希成報道沈陽和公主嶺地區異色瓢蟲色斑型有50多種; 袁榮才等認為長白山異色瓢蟲色型176種; 荊英等對山西省異色瓢蟲的色斑型研究顯示該地異色瓢蟲有76種色斑型。[11–14]。由于瓢蟲部分物種存在較為復雜的色斑多型現象, 給物種識別和鑒定帶來一定的困難。而通遼地區較為缺乏相關瓢蟲色斑型的一些基礎研究數據。鑒于此, 對通遼市科爾沁區大豆與苜蓿田的捕食性瓢蟲物種多樣性進行研究, 明確其物種多樣性組成和特點, 明晰具有多型現象物種的色斑型類型, 為今后進一步生物防治研究和天敵利用打基礎。

1 材料與方法

1.1 調查地點

大豆與苜蓿田樣地均位于通遼市科爾沁區內蒙古民族大學科技園區(122°27′ E, 43°62′ N), 大豆種植品種為吉育608, 苜蓿種植品種是草原3號。兩塊樣地面積相近(約3333.5 m2), 間隔1000 m以上。

1.2 試驗方法

于2017—2018年7月8日—8月6日, 該時間段為當地大豆(單茬)和第2茬苜蓿(每年收3茬)田間開花期時間范圍進行昆蟲掃網采集, 五點法取樣, 每個樣方20 m ×20 m, 在20 min內充分掃網, 每3 d采集一次, 兩塊樣地分別采集10次, 采集時間集中在8:00—17:00左右。采集到的瓢蟲成蟲制成干制標本后, 依據虞國躍的《中國瓢蟲亞科圖志》、劉崇樂的《中國經濟昆蟲志》等文獻[15–16]進行鑒定。色斑型研究以酒精浸泡后的色斑和鞘翅底色進行分類, 對捕食性瓢蟲進行鏡檢和色斑分析, 斑點位置編號采用Mader的方法, 根據斑點數目和特點確定變型類型。[17]

1.3 數據統計與分析

利用SPSS 19.0軟件對捕食性瓢蟲數據進行統計整理, Past 3.0軟件進行主坐標分析(PCoA)。

2 結果與分析

2.1 科爾沁區大豆和苜蓿田捕食性瓢蟲群落物種多樣性組成

研究結果顯示: 科爾沁區2種豆科植物上共采集捕食性瓢蟲431頭, 分隸于盔唇瓢蟲亞科Chilocorinae和瓢蟲亞科Coccinellinae, 共計8屬11種, 以瓢蟲亞科物種占絕大多數(90.91%)。從不同作物看, 大豆田分布捕食性瓢蟲8屬10種256頭, 其中異色瓢蟲(Pallas)個體數量最多(122頭), 其次為龜紋瓢蟲(Thunberg)(84頭); 苜蓿田分布5屬8種175頭, 以多異瓢蟲(Goeze) 數量最多(68頭), 具體情況見表1。總的來看, 異色瓢蟲和龜紋瓢蟲個體數明顯多于其它物種, 為當地大豆和苜蓿田優勢捕食性瓢蟲物種。兩種豆科作物田捕食性瓢蟲物種多樣性組成及優勢種存在差異的原因可能與這兩種豆科植物上分布的害蟲及害蟲天敵種類和數量有關。

表1 科爾沁區苜蓿與大豆田捕食性瓢蟲物種組成與數量

2.1 科爾沁區大豆和苜蓿田捕食性瓢蟲群落相似性分析

對科爾沁區大豆田與苜蓿田10次采集的捕食性瓢蟲群落相似性進行主坐標分析(PCoA), 發現兩個捕食性瓢蟲群落相似性較高(圖1)。圖中物種間距離越近, 說明物種水平上兩個群落組成的相似性越大(見圖1兩橢圓重疊區), 差異性越小。差異性較大的物種在大豆田為異色瓢蟲和龜紋瓢蟲; 在苜蓿田表現為多異瓢蟲和中國雙七星瓢蟲(Weise)。

注: 紅色橢圓區—大豆田捕食性瓢蟲群落; e—大豆田捕食性瓢蟲物種; HAAX—異色瓢蟲; PRJA—龜紋瓢蟲; 黑色橢圓區—苜蓿田捕食性瓢蟲群落; Δ—苜蓿田捕食性瓢蟲物種, HIVA—多異瓢蟲; COSI—中國雙七星瓢蟲。

Figure1 PCoA analysis of predatory ladybug community in soybean and alfalfa fields of Horqin Region

2.3 科爾沁區大豆和苜蓿田捕食性瓢蟲色斑型組成

在科爾沁區兩種豆科作物田發生的多異瓢蟲龜紋瓢蟲和異色瓢蟲除標準型(模式)外均有色斑多型現象, 詳見表2。其中多異瓢蟲有8種變型; 龜紋瓢蟲有錨斑型、鼎斑型、雙二型、肩斑型、黃緣型和盔斑型等6種色斑型。異色瓢蟲則有27種變型, 具體為二窗型(ScSc)變型3種、四窗型(SsSs)變型3種和黃底型(SS)變型21種; 從鞘翅底色看, 二窗型和四窗型為黑底型, 共6種, 黃底型變型(21種)明顯較黑底型豐富。兩種作物田捕食性瓢蟲色斑型或變型的發生情況和個體數量存在明顯差異。多異瓢蟲的8種色斑變型在苜蓿田均有發生, 在大豆田僅發生2種。龜紋瓢蟲的6種色斑型在大豆田均有發生, 在苜蓿田出現3種。異色瓢蟲的27種變型在大豆田均有分布, 在苜蓿田僅發生5種。

表2 科爾沁區苜蓿和大豆田捕食性瓢蟲色斑型組成

續表

注: + 有分布; - 無分布。

3 討論與結論

在科爾沁區大豆和苜蓿田共捕獲天敵瓢蟲431頭, 歸屬2亞科8屬11種。其中, 大豆田捕食性瓢蟲物種數量(10種)多于苜蓿田(8種), 如紅點唇瓢蟲Silvestri、展緣異點瓢蟲Lewis和梯斑巧瓢蟲(Timberlake)僅在大豆田出現, 擬九斑瓢蟲Olivier僅在苜蓿田出現, 但上述幾種瓢蟲個體數量均較少。從發生的個體數量看, 大豆田的優勢捕食性瓢蟲為異色瓢蟲和龜紋瓢蟲; 苜蓿田則為多異瓢蟲和中國雙七星瓢蟲(Weise)。PCoA分析表明兩種作物田捕食性瓢蟲群落整體相似性較高, 差異性較大的物種在大豆田為異色瓢蟲和龜紋瓢蟲; 在苜蓿田為多異瓢蟲和中國雙七星瓢蟲(Weise)。結合多樣性研究結果, 在兩種作物田差異性較大的捕食性瓢蟲物種, 其個體數量均明顯高于其它物種。

與安瑞軍等對通遼地區農田捕食性瓢蟲的研究結果相比[10], 梯斑巧瓢蟲(Timberlake)、方斑瓢蟲(L.)和擬九斑瓢蟲Olivier為本研究新記錄該地區農田捕食性瓢蟲物種; 但雙七瓢蟲(L.)、八斑和瓢蟲(Fabricius)及黑條長瓢蟲(Weise) 在本研究未見, 可能這3種捕食性瓢蟲分布在其它作物田。本研究顯示大豆田發生的捕食性瓢蟲種類和個體數量(10種256頭)均多于苜蓿田(8種175頭)。鑒于調查采集情況, 其原因可能與這兩種作物田其它天敵的發生情況有關。經初步鑒定, 在苜蓿田發生的其它天敵昆蟲歸屬于半翅目、雙翅目、膜翅目、鞘翅目、脈翅目、螳螂目、蜻蜓目等7目30種左右, 共366頭, 如黑食蚜齒爪盲蝽(Fallén)、東亞小花蝽(Poppius)黑帶食蚜蠅(De Geer)、寬帶細腹食蚜蠅(Thomson)、寬尾細腹食蚜蠅(Wiedemann)、星斑虎甲Bates、大草蛉Wesmael、薄翅螳螂Linnaeus等。而大豆田發生的天敵昆蟲主要歸屬于雙翅目、半翅目、膜翅目、鞘翅目、脈翅目等5目18種左右, 共203頭。相對而言, 苜蓿田中發生的其它天敵昆蟲(如捕食蝽、食蚜蠅、寄生蜂、草蛉、螳螂等)物種多樣性較高, 個體數量也較多, 天敵之間對蚜蟲、薊馬等獵物的競爭較強, 可能在一定程度上使得大豆田捕食性瓢蟲的物種數量和個體數量多于苜蓿田。

多異瓢蟲龜紋瓢蟲和異色瓢蟲在科爾沁區大豆田和苜蓿田有色斑多型現象, 其中大豆田捕食性瓢蟲的色斑型(共35種)明顯多于苜蓿田(共16種)。科爾沁區與吉林省長春市地理位置較為鄰近。杜文梅等人的研究表明長春市異色瓢蟲有121種色斑型, 其中黃底型種類最豐富, 該型中以十九斑變型最多[18]。與該研究相比, 科爾沁區異色瓢蟲色斑型多樣性程度明顯較低, 有27種, 也以黃底型種類最豐富, 十九斑變型最多, 其中24種色斑型在科爾沁區和長春市均有分布。當然, 本研究采集生境較單一, 僅限于大豆田和苜蓿田, 且采集時間集中在這兩種作物時間上重疊的開花期(7月初至8月初), 而杜文梅等人報道的異色瓢蟲其采集生境類型更多樣, 采集時間集中在10月份即瓢蟲群集準備越冬時, 這可能是其變型數量相對豐富的一個重要原因。對于龜紋瓢蟲安瑞軍等曾報道在通遼地區有4種變型［19］, 本研究則發現6種, 其中盔斑型abvar.和黃緣型ab.為新發現變型。多異瓢蟲的色斑變型在通遼地區尚無相關研究基礎, 本研究發現8種色斑變型。瓢蟲多樣的色斑類型很可能是其對外界環境的一種適應, 地理環境的不同、工業的污染、農藥的使用及氣候諸如溫度等的變化及遺傳因素均可能導致瓢蟲色斑種類的變異。綜上所述, 瓢蟲色斑多型現象應受遺傳因素和環境因素(氣候條件、地理分布、季節等)的綜合影響[20]。

捕食性瓢蟲分布廣泛, 部分物種個體數量大, 這為各地開發利用這一天敵昆蟲資源防治害蟲提供諸多便利。在實踐中, 應充分考慮并積極開發這一寶貴資源, 根據不同作物田的捕食性瓢蟲種類, 設計不同的方案進行害蟲防治。

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A study on the predatory ladybug community in two legume crop fields

CHAI Chang, SHI Kai*, XING An, BAI Guangyao, WANG Jiajun

School of Agriculture, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao, Inner Mongolia 028000, China

The predatory ladybug communities in the flowering stage of two legume cropfields in Horqin district of Tongliao City were studied by using the method of biodiversity.The results showed that there were differences in the species composition and individual numbers between two predatory ladybugs communities. There were 8 genera and 10 species of predatory ladybugs in soybean field, and(Pallas) had the largest number (122 heads). There were5 genera 8 species in alfalfa field, and the number of(Goeze) was the most (68 heads). The two predatory ladybug communities had high similarity. The individual numbers of predatory ladybug species with large differences were significantly higher than those of other species. The study showed that there were 27 varieties of(Pallas), 8 varieties of(Goeze), and 6 varieties of(Thunberg). The number of predatory ladybugs in soybean field (35 species) was significantly higher than that in alfalfa field (16 species).

predatory ladybug; species diversity; similarity analysis; phenotype

柴暢, 石凱, 興安, 等. 兩種豆科作物田捕食性瓢蟲群落研究[J]. 生態科學, 2021, 40(1): 25–30.

CHAI Chang, SHI Kai, XING an, et al. A study on the predatory ladybug community in two legume crop fields[J]. Ecological Science, 2021, 40(1): 25–30.

10.14108/j.cnki.1008-8873.2021.01.004

Q969.93

A

1008-8873(2021)01-025-06

2020-03-11;

2020-04-15

國家重點研發計劃2017年重點專項(2017YFD0201000); 內蒙古自治區自然科學基金(2017MS0320); 內蒙古自治區科技儲備項目(2018MDCB02); 內蒙古民族大學博士科研啟動基金(BS576)

柴暢(1997-), 女, 內蒙古興安盟人, 在讀研究生, 研究方向為草地有害生物防治與保護。E-mail: 18747553516@163.com-mail: pan163.com

石凱, 女, 博士, 教授, 研究方向為草地有害生物防治與保護。E-mail: nmshikai@126.com