化學防治對皖南煙區蜘蛛群落多樣性的影響

張 銳, 李 晨, 張麗娜, 周本國, 許大鳳,裴洲洋, 唐慶峰*

(1. 安徽農業大學植物保護學院, 作物有害生物綜合治理安徽省重點實驗室, 植物病蟲害生物學與綠色防控安徽普通高校重點實驗室, 合肥 230036; 2. 安徽省農業科學院煙草研究所, 合肥 230031;3. 中國煙草總公司安徽省公司, 合肥 230071; 4. 安徽皖南煙葉有限責任公司, 宣城 242000)

煙草屬于茄科煙草屬,為一年生草本植物,是我國重要的經濟作物之一[1]。煙草稅收占我國財政收入的10%,在我國國民經濟中占有非常重要的地位。因此,煙草對促進農業經濟發展具有重要作用[2-6]。煙草在種植和生長過程中,會遭受各種蟲害,但頻繁使用農藥會導致煙葉的品質降低,而煙葉品質的優劣又直接影響其經濟價值[7-14]。以蜘蛛用作煙草的綠色防控是一種高效的防治手段,蜘蛛多樣性是綠色防控的重要前提[15-17]。蜘蛛在自然生態系統中種類豐富、分布極廣、生態類型十分復雜,是重要的捕食性天敵[18]。國際上最開始對蜘蛛的研究是在19世紀,主要是對蜘蛛群落、捕食模型、以蛛治蟲和蜘蛛活動等研究,直到20世紀國外學者在研究蜘蛛對自然害蟲防控方面取得顯著成果[19-24]。我國對棉田、稻田、茶園和甘藍田的蜘蛛群落進行了全面的研究[25-30],如李代芹等對武漢市棉田蜘蛛群落的生態優勢度、種類組成和群落季節動態進行了研究,具有一定的參考價值[25];姚紹剛研究認為馬尾松林節肢動物群落多樣性的差異與不同防治措施密切相關[31]。近年來,我國關于蜘蛛群落多樣性的研究已逐步完善,但關于煙草上的蜘蛛群落多樣性及時間動態卻少之又少。皖南煙區作為我國煙草種植區之一的華東煙區,有關煙田中蜘蛛群落的結構與時序動態研究未見報道。

本研究以安徽省宣城市高橋村滬皖現代煙草農業高科技示范園的煙田蜘蛛作為研究對象,通過分析化學防治對蜘蛛的豐富度、個體數量、多樣性指數、均勻度指數和優勢集中性指數時間動態的影響,為提高煙草的經濟效益和加強煙田的綠色防控奠定理論和實踐基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗田概況

供試煙田位于安徽省宣城市高橋村滬皖現代煙草農業高科技示范園,該區夏季天氣高溫多雨,有利于焦香型煙草的生長。該煙田種植‘云煙97’,南北走向,壟距為120 cm,煙株之間距離為45 cm,壟寬和壟高分別為80 cm和35 cm,田塊大小約48 m×41 m,分成3個小區,每個小區約16 m×10 m,相鄰區間設置一個煙株的隔離行。試驗田地勢、土質、栽培管理等自然條件與周圍大田基本一致。煙田上半年種植煙草,7月中旬種植水稻,屬于水旱輪作種植。未化學防治田簡稱未化防田表示正常施肥不中耕,不施化學農藥,噴施抑芽劑;化學防治田簡稱化防田表示正常施肥不中耕,噴施化學農藥和抑芽劑。試驗田西南兩面靠近煙田,東西兩側分別靠近公路和水渠,田塊周圍有菜園和竹林。田塊土壤表面松散但中心土壤略緊實,有利于保水和保肥。

1.2 處理

未化防田和化防田各設3個重復,化防田施藥情況如下:3月10日施用2.5%溴氰菊酯乳油3 000倍液定根;4月20日施用10%吡蟲啉可濕性粉劑，施用劑量25 mg/667m2,4月25日和5月15日分別施用殺菌劑24%脂肪酸銅水乳劑和8%寧南霉素水劑，施用劑量均700倍液;5月21日施用36%仲丁靈乳油和25%氟節胺乳油3∶1的混合劑進行抑芽,6月上旬施用2次抑芽劑。未化防田只進行定根和抑芽處理。

1.3 調查方法

采用平行5點取樣法,每點開頭5株不計,每區依次連續調查50株煙草,共調查5行,做好標簽。對煙草不同生長期進行大田調查,將整個煙草植株從上端到下端,葉片正面到反面進行觀察。采用目測法和拍打振落法由上到下依次觀察,記錄蜘蛛的種類、數量和產卵量的情況,每隔7 d調查1次,并記錄調查當天的溫度、降雨、煙草生長狀況以及田間管理措施等,遇到降雨天氣適當推遲調查。調查時間為2021年4月-2021年7月。蜘蛛的種類依據重慶大學編寫的《中國蜘蛛生態大圖鑒》進行劃分。

1.4 數據分析

采取下列參數進行多樣性分析[32-35]。

Shannon-Winner(1949)多樣性指數(diversity index，H′):H′=-∑PilnPi;

依據李巍巍[33]的方法將類群或種群劃分為4個等級:優勢種,D≥10%;豐盛種,5%

利用配對t檢驗和非配對t檢驗 (Willcoxon test)進行非參數檢驗,這種方法適合數據總體方差未知或數據甚少的情況下使用。以α=0.05,運用GraphPad比較化防田和非化防田蜘蛛多樣性的差異。

利用Excel計算基本數據,后續分析采用SPSS和GraphPad數據處理軟件進行。

2 結果與分析

2.1 不同施藥煙田的蜘蛛群落組成

共調查到蜘蛛1636頭,分屬13科、44種,由結網型蜘蛛群落和游獵型蜘蛛群落組成(表1)。由于煙田噴施化學農藥,導致蜘蛛的科、種及個體數量與未施用化學農藥煙田存在差異。其中未化防田共調查到蜘蛛943頭,分屬12科、40種。化防田共調查到蜘蛛693頭,分屬11科、32種。按個體數量排序,化防田蜘蛛的個體數量低于未化防田蜘蛛的個體數量。未化防田蜘蛛的個體數量占比例較大的為草間鉆頭蛛Hylyphantesgraminicola和食蟲溝瘤蛛Ummeliatainsecticeps,共有784頭,占未化防田蜘蛛總個體數的83.14%。化防田該兩種蜘蛛的個體數量共有589頭,占化防田蜘蛛總個體數的85%。這兩個種在化防田和未化防田均為優勢種。鱗紋肖蛸Tetragnathasquamata、前齒肖蛸Tetragnathapraedonia和底棲小類球蛛Nesticellamogera為未化防田的常見種;長螯肖蛸Tetragnathamandibulata、擬嗜水新園蛛Neosconapseudonautica、茶色新園蛛Neosconatheisi和底棲小類球蛛為化防田的常見種。游獵型蜘蛛大多數為稀有種。

從蜘蛛群落的科、種水平來看,未化防田蜘蛛的豐富度(40種)高于化防田(32種)。未化防田蜘蛛的豐富度較高的是園蛛科Araneidae(11種),其次是皿蛛科Linyphiidae(4種)和肖蛸科Tetragnathidae(4種),分別占該田總豐富度的27.5%、10%和10%;化防田蜘蛛的豐富度較高的是園蛛科Araneidae(9種),其次是跳蛛科Salticidae(5種)和肖蛸科(4種),分別占該田蜘蛛總豐富度的28.13%、15.63%和12.50%。

表1 未化學防治和化學防治煙田的蜘蛛群落組成

續表1 Table 1(Continued)

2.2 不同施藥煙田蜘蛛群落特征的時間動態

未化防田和化防田蜘蛛群落特征的時間動態見表2。通過比較不同施藥煙田的蜘蛛群落特征的動態變化,能更加準確反映出煙田蜘蛛群落的穩定性和多樣性。

未化防田蜘蛛的豐富度和個體數量均高于化防田,兩煙田蜘蛛的個體數量都在5月21日達到峰值。煙草大田生長期,未化防田與化防田蜘蛛的豐富度總體呈先上升后下降的趨勢;未化防田和化防田蜘蛛的個體數量總體呈先上升后連續兩次下降的趨勢。未化防田蜘蛛的個體數量在5月14日有所上升,這與5月13日傍晚下雨破壞蜘蛛的棲息地,蜘蛛躲進土壤次日大量蜘蛛爬上煙株結網和捕食有關;5月21日蜘蛛的個體數量達到峰值,這與煙草處于旺長期為蜘蛛提供良好的棲息環境有關;6月蜘蛛的個體數量波動較大,這與煙田蜘蛛的競爭者瓢蟲和食蚜蠅的數量上升有關。化防田蜘蛛的個體數量在6月波動也很大,這與摘除煙株的底腳葉、清除周圍田埂的雜草和二次噴施抑芽劑有關。

煙草大田生長過程中,未化防田和化防田蜘蛛的多樣性指數和均勻度指數均呈上升趨勢。化防田蜘蛛的多樣性指數和均勻度指數在5月波動很大,這與煙田噴施化學農藥和清除田埂周圍的雜草有關。未化防田蜘蛛的多樣性指數和均勻度指數在煙草生長期趨于平穩,7月采收煙草以后多樣性指數逐漸上升,這與煙田中草間鉆頭蛛數量驟減有關。

煙草大田生長過程中,未化防田和化防田蜘蛛的卵囊數量總體上呈先上升后下降的趨勢,分別在6月11日和6月20日達到峰值。4月24日至6月28日未化防田蜘蛛的卵囊數量高于化防田,這與煙田煙蚜的數量增多為蜘蛛提供充足的食物有關。蜘蛛的卵囊多數附著在煙葉的葉緣正面和葉尖背面,且皿蛛科蜘蛛有護卵習性。

未化防田和化防田蜘蛛的多樣性指數、優勢集中性指數和均勻度指數變化趨勢基本一致,但未化防田蜘蛛卵囊數量高于化防田。

表2 未化防田和化防田蜘蛛群落的時序變化1)

2.3 煙田蜘蛛優勢度及優勢種

未化防田和化防田中優勢度位于前2位的優勢種均為草間鉆頭蛛和食蟲溝瘤蛛(表3)。未化防田兩個種的優勢度在5月達到最高,這與煙田煙蚜的數量增多，為草間鉆頭蛛提供充足的食物有關;草間鉆頭蛛和食蟲溝瘤蛛的優勢度分別在7月5日和6月11日降到最低點,這與煙草陸續采收破壞了蜘蛛的棲息環境有關。化防田這兩個種的優勢度分別在6月4日和5月5日最低,這與煙田施用化學農藥導致蜘蛛死亡和遷移有關。

表3 煙田蜘蛛群落優勢種1)

2.4 未化防田和化防田蜘蛛的群落特征比較

不同施藥煙田的蜘蛛豐富度、個體數量、多樣性指數和均勻度指數的差異見圖1。未化防田和化防田的全部蜘蛛、結網型蜘蛛和游獵型蜘蛛在豐富度、多樣性指數和均勻度指數上差異均不顯著(P>0.05),但兩種處理煙田的全部蜘蛛和結網型蜘蛛個體數量差異顯著(P<0.05),而游獵型蜘蛛的個體數量差異不顯著(P>0.05)。

圖1 化防和非化防煙田蜘蛛的多樣性比較Fig.1 Diversity comparison of spider communities in tobacco fields under chemical and non-chemical control condition

3 結論與討論

通過對皖南煙區未化防田蜘蛛(943頭,12科,40種)和化防田蜘蛛(693頭,11科,32種)群落的多樣性指數、均勻度指數、豐富度、個體數量和優勢集中性指數的研究,共調查鑒定蜘蛛1 636頭,分屬于13科,44種。煙草大田生長過程中蜘蛛群落的多樣性指數和均勻度指數總體呈上升趨勢,這與王鵬南等[36]對煙田節肢動物群落多樣性進行劃分,皿蛛科占據優勢地位的結果相一致。本試驗結果表明,未化防田和化防田的蜘蛛群落多樣性變化過程中,雖然化學防治對全部蜘蛛、結網型蜘蛛和游獵型蜘蛛的豐富度、多樣性指數和均勻度指數影響均不顯著,但對煙田全部蜘蛛和結網型蜘蛛的個體數量影響顯著。同時,結網型蜘蛛群落中皿蛛科為優勢科,其中以草間鉆頭蛛和食蟲溝瘤蛛為最主要的優勢種,皿蛛科和肖蛸科蜘蛛在煙草生長過程中將其卵囊產在煙葉的葉尖背面和葉緣處居多。邢樹文認為茶園蜘蛛群落多樣性指數與農藥的使用密切相關[34]。本研究顯示,對比未化防田和化防田的蜘蛛群落多樣性指數,雖然波動不同,但總體時間動態表現出趨同性。對比未化防田和化防田的蜘蛛個體數量和豐富度的變化,結網型蜘蛛的個體數量差異顯著,這與化學農藥的使用密切相關,也與王洪全認為稻田蜘蛛數量變動受到自然因素和人為因素的干擾相一致[37]。煙草生長過程中未化防田和化防田的蜘蛛群落均勻度指數變化由不穩定到穩定再到不穩定,而優勢集中性指數與均勻度指數截然相反,優勢集中性指數由高到低迅速降低。

煙草大田生長期經歷團棵期、生長期、打頂和成熟期4個時期,各個時期由于蟲害、使用農藥和人為因素導致煙田蜘蛛群落多樣性受到一定程度的影響。蜘蛛群落的多樣性包括了群落的個體數量、豐富度、多樣性指數、均勻度指數和優勢集中性指數等特征,它們之間相互聯系,也從不同側面反映了蜘蛛群落的時序變化特點。調查發現，未化防田蜘蛛的個體數量、豐富度、多樣性指數、均勻度指數、優勢集中性指數和卵囊量都高于化防田。未化防田和化防田蜘蛛的個體數量在5月中下旬達到峰值;蜘蛛卵囊量均在6月下旬達到峰值;蜘蛛多樣性指數分別在6月下旬和7月初達到峰值;均勻度指數在7月初達到最高,而優勢集中性指數在7月上旬達到最低。蜘蛛群落是煙田生物多樣性不可缺少的組成部分,它是煙田生態系統中比較脆弱也是綠色防控的重要天敵之一。本文對煙葉上的蜘蛛群落多樣性和蜘蛛卵囊數量時序變化的研究可為提高煙葉品質和實施綠色防控提供重要的理論依據。