兩種耕作模式下的山地梨園昆蟲組成及發生特點研究

趙龍龍,紀心如,張未仲

(1山西農業大學果樹研究所,晉中 030815;2山西農業大學植物保護學院,晉中 030801)

梨樹適栽區廣、產量高、商品性好,是我國重要的水果、經濟作物。目前,中國梨樹栽培面積和產量均居世界首位,且在部分區域已成為脫貧、致富的主打產業[1-2]。長期以來,主要依賴化學農藥進行梨樹蟲害防治,雖然對害蟲起到了重要調控作用,但帶來的負面影響不容忽視。化學防控在抑制害蟲的同時,殺傷了有益天敵及其他生物,致使果園生態環境惡化、自調能力下降。一些隱蔽性強、繁殖力高、易形成抗藥性的害蟲逐漸上升為梨園的主要昆蟲類群[3-4],害蟲類群呈現單一化、災變式發展,防治難度加大。隨著人們對綠色、有機生產需求的增加,傳統化學防治亟待轉型,尋求可持續發展的無害化管理措施迫在眉睫。生物防治是一項安全、綠色、經濟、有效的可持續治理手段[5],研究表明,梨木虱跳小蜂Trechnitesinsidiosus對梨木虱Cacopsylla chinensis的平均自然寄生率為42%,高者可達80%[6];中華草蛉Chrysoperla sinica等自然天敵對梨癭蚊Dasineura pyri具有較好的控制作用[7-8];卵形異絨螨Allothrombium ovatum對梨二叉蚜Schizaphis piricola發生有明顯的抑制作用等[9]。果園生草有助于改善梨園生態環境、吸引和保護天敵等。研究表明[10-12],在梨園間作芳香植物不僅可以提高天敵的數量,還可以拓寬其生態位并提高與害蟲的同步性;在梨園間作三葉草、毛葉苕子后梨園的天敵數量高于自然生草和清耕梨園。山西省臨汾地區為我國黃土高原優勢梨果產區,以山地旱作梨園為主,少有灌溉措施,梨園草主要為自然而生。本試驗通過黃板誘捕方式對自然生草和清耕梨園中的昆蟲種類組成、昆蟲多樣性、害蟲與天敵的相關性等進行比較研究,以期為梨園生草、綠色治理、生態調控等提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 試驗設計

供試梨園位于山西省臨汾市隰縣午城鎮山地,梨樹品種為‘玉露香梨’,20年生,株距為5 m×4 m,樹體生長健康。試驗梨園設置兩個處理區,分別為清耕處理區和自然生草區,每處理區面積約1 hm2,處理間隔玉米帶,寬度約50 m。清耕區梨園實施清耕制,試驗過程中如出現雜草則及時人工鏟除或旋耕處理,保持地面始終無草。自然生草梨園中保持生草狀,僅對個別惡性雜草如葎草、鵝絨藤等進行剪除,草的覆蓋率95%以上。

4—10月進行試驗,每月10日左右于梨園中心部分懸掛黃色粘蟲板(規格:25 cm×30 cm,北京中捷四方生物科技股份有限公司),每處理區懸掛粘蟲板15張,粘蟲板間距離約20 m,粘蟲板距離地面高度約1.6 m,約20 d后摘除粘蟲板,所摘粘蟲板之間用原粘蟲板隔離紙隔開,蟲體較大者肉眼觀察統計,體型較小者用體視鏡檢查昆蟲種類并計數。試驗期間梨園兩處理區管理方式一致,僅在6月20日進行1次常規防治,所用藥劑為10%吡蟲啉可濕性粉劑[20 g∕(667 m2)]和5%阿維菌素乳油(2 000倍液)。

1.2 數據分析

將誘集到的昆蟲進行分類,以科為統計單元,逐月統計昆蟲科的數量特征并進行昆蟲多樣性等分析:物種數(S)指黃板誘集到昆蟲的科數目;辛普森指數(Simpson index)D=1-∑Pi2(i=1,2,3,...,S),Pi為第i個科的個體數(Ni)與所有科個體數總數(N)的比值;香農指數(Shannon)H=-∑PilnPi(i=1,2,3,...,S),Pi為第i個科的個體數(Ni)與所有科個體數總數(N)的比值;Margalef豐富度指數DMg=(S-1)∕lnN,N為所有科個體總數。

根據昆蟲對梨樹的作用特點,將昆蟲分為三種類型:害蟲、中性昆蟲、天敵。其中害蟲根據其取食特點進一步分為食葉類、刺吸類,食葉類害蟲主要包括金龜甲科、葉甲科昆蟲等,如東方絹金龜Serica orientalis、梨葉甲Paropsides duod等;刺吸類害蟲主要包括木虱科、蚜科、蝽科等昆蟲,如梨木虱、梨二叉蚜、茶翅蝽Halyomorpha picus等。中性昆蟲是對梨樹無害也無益的一類昆蟲,主要由雙翅目昆蟲,如蠅、蚊類組成。天敵根據其作用特點分為捕食性天敵、寄生性天敵,捕食性天敵主要包括瓢蟲、草蛉等;寄生性天敵主要包括寄生蜂類,如跳小蜂、繭蜂等。

采用Microsoft Excel 2016軟件整理數據并制圖,采用IBM SPSS 21.0軟件進行相關分析,梨園主要害蟲和天敵的相關性分析采用Pearson法。

2 結果與分析

2.1 自然生草和清耕梨園昆蟲種類組成

對兩種耕作模式下梨園誘集到的昆蟲種類進行分析,發現生草梨園中的昆蟲種類共有11目76科;清耕梨園中昆蟲種類共有8目65科。兩種耕作模式下,梨園昆蟲種類基本一致,主要由鞘翅目、膜翅目、半翅目和雙翅目構成(表1、表2)。

表1 自然生草梨園中昆蟲種類的組成Table 1 Composition of insect species in natural grass pear orchard

2.2 兩種耕作模式下梨園昆蟲物種多樣性變化特點

由表3可知,受6月份化學防治的影響,7月份兩種耕作模式梨園中昆蟲科的數量均有下降,其中清耕梨園下降幅度較大。除5月份外,清耕梨園中的物種數量均低于生草梨園且波動變化明顯。兩種耕作模式梨園8月份昆蟲個體數量均達到峰值,與物種數量變化不同的是,4、5、10月份中清耕梨園中的昆蟲個體數量高于自然生草梨園,其他月份則相反。辛普森指數通常用來評價群落中物種集中性或優勢度,除5、7月份外,生草梨園中的辛普森指數均高于清耕梨園,表明生草梨園中物種多樣性水平普遍高于清耕梨園。除5—7月份外,生草梨園中香農指數也高于清耕梨園。Margalef通常用來表示群落中的豐富度變化,除9月份外,生草梨園中Margalef指數均高于清耕梨園。綜上,自然生草梨園中的物種豐富度、均勻度等多樣性水平高于清耕梨園。

表3 兩種耕作模式下梨園昆蟲生物多樣性指數Table 3 Insect biodiversity index of pear orchard under two cultivation modes

2.3 兩種耕作模式下梨園昆蟲分類比較

自然生草梨園中昆蟲個體數量高于清耕梨園,但兩種耕作模式梨園中不同類型昆蟲比例基本一致。不同的是,自然生草梨園中天敵和中性昆蟲數量占比高于清耕梨園,害蟲相反(自然生草:害蟲29%、中性昆蟲32%、天敵39%;清耕:害蟲36%、中性昆蟲31%、天敵33%)。自然生草梨園中的刺吸類害蟲數量占比(93%)高于清耕梨園(91%),咀嚼式害蟲數量占比(7%)低于清耕梨園(9%)。自然生草梨園中捕食性天敵昆蟲數量占比(66%)高于清耕梨園(59%),清耕梨園中寄生性天敵昆蟲數量占比(41%)高于自然生草梨園(34%)。

2.4 兩種模式梨園中不同類型昆蟲隨月份變化特點

黃板可誘捕到的害蟲種類主要有金龜甲科、木虱科、蚜科、盲蝽科、葉蟬科等,其中金龜甲科類害蟲多發生于5月份,生草梨園的發生數量高于清耕梨園;清耕梨園中蚜科害蟲數量明顯高于生草梨園,并出現兩個峰期,分別在5月和9月,生草梨園峰期不明顯。清耕梨園中,木虱科害蟲(梨木虱)呈明顯波動變化,4、6、8月份數量相對較高,自然生草梨園中梨木虱隨月份變化呈遞增趨勢,8月份達到峰期,隨后下降;盲蝽科和葉蟬科害蟲數量相對較少,在兩種模式梨園中變化波動相對較小(表4)。梨園主要捕食性天敵由瓢蟲科、食蚜蠅科、草蛉科、花蝽科等昆蟲組成,其中以瓢蟲科和食蚜蠅科天敵數量較多。食蚜蠅主要出現在梨樹休眠期前(10月份)和萌芽期(4月份),清耕梨園中的食蚜蠅數量高于自然生草梨園。生草和清耕梨園中瓢蟲的數量呈單峰變化,峰期出現在8月份,但生草梨園中的瓢蟲數量明顯高于清耕梨園。花蝽科天敵主要為東亞小花蝽Orius sauteri,其數量呈單峰變化,6月份為發生峰期,而在自然生草梨園中,東亞小花蝽數量呈雙峰變化,6、8月份為發生峰期。生草梨園中草蛉的數量高于清耕梨園,并呈遞增趨勢,8、9月份為其發生峰期(表5)。梨園寄生性天敵主要由跳小蜂科、小蜂科、姬蜂科昆蟲組成,且三者在兩種耕作模式梨園中發生動態基本一致,8月份為三者的發生峰期,青蜂科天敵主要出現在7月份以后(表6)。

表4 清耕和自然生草梨園中主要害蟲數量隨月份變化特點Table 4 Variation of the main insect pests in clean tillage and natural grass pear orchards with months

表5 清耕和自然梨園中主要捕食天敵數量隨月份變化特點Table 5 Variation of the main predatory natural enemy in clean tillage and natural grass pear orchards with months

表6 清耕和自然梨園中主要寄生性天敵數量隨月份變化特點Table 6 Variation of the main parasitism natural enemy in clean tillage and natural grass pear orchards with months

2.5 兩種耕作模式梨園中主要害蟲和天敵的相關性指數

梨園主要天敵和害蟲相關性分析表明,在生草梨園中瓢蟲科、花蝽科、草蛉科、食蟲虻科、跳小蜂科、姬蜂科、小蜂科天敵與木虱科害蟲(梨木虱)的發生呈顯著正相關;食蚜蠅科與蚜科、盲蝽科害蟲呈顯著正相關;葉蟬科害蟲與瓢蟲科、花蝽科、草蛉科天敵呈顯著正相關(表7)。而在清耕梨園中,梨木虱僅與花蝽科天敵呈顯著正相關;盲蝽科害蟲與食蚜蠅呈顯著正相關(表8)。綜上,在生草梨園中天敵和害蟲的關聯性及作用關系較清耕梨園強。

表7 生草梨園中主要天敵和害蟲的Pearson相關系數Table 7 Pearson correlation index of main natural enemies and insect pests in natural grass pear orchard

表8 清耕梨園中主要天敵和害蟲的Pearson相關指數Table 8 Pearson correlation index of main natural enemies and insect pests in tillage pear orchard

3 討論與結論

大多數昆蟲對黃板具有較高的趨向性,因此,黃板誘捕常被用于昆蟲種類調查和害蟲監測[13]。本研究采用黃板誘捕法獲得的梨園昆蟲種類達11目76科,其種的數量遠超76種,涵蓋了梨園常見的害蟲與天敵種類[3-4]。與以往研究相比[14-15],調查點昆蟲種類組成和數量相對較高,可能與梨園周圍較復雜的山地生境相關。本研究發現,自然生草梨園多數月份中的昆蟲個體數量相對高于清耕梨園,雖然施藥干擾對兩種梨園中的昆蟲物種組成和數量有影響,但生草梨園中昆蟲個體數量較前者更易恢復。另在昆蟲物種數量和多樣性指數水平方面,生草梨園也優于清耕梨園。

根據昆蟲和梨樹的作用關系,可將梨園昆蟲種類劃分為害蟲、天敵、中性昆蟲三種類型,本研究發現,自然生草梨園中昆蟲數量均高于清耕梨園,但害蟲、中性昆蟲和天敵三者比例差異相對較小,表明生草可增加昆蟲的數量,但對昆蟲組成結構影響較小。兩種耕作模式梨園中刺吸類害蟲數量占90%以上,這一方面與刺吸式害蟲對黃板有較高趨性有關[16],另一方面,也與當前梨園以刺吸類害蟲為主有關[4]。梨園刺吸類害蟲主要有梨木虱和蚜蟲,受梨木虱年發生規律影響,4月份冬型梨木虱開始消退,夏型梨木虱成蟲尚未發生[17-18],故5月份的梨木虱誘捕量降低到最低點,此后夏型梨木虱漸呈增長趨勢。受6月份化學防治的影響,清耕梨園中的梨木虱的蟲口數量明顯下降,而生草梨園生境較復雜,施藥對其影響較弱,梨木虱數量呈持續增長趨勢。9月下旬至10月份,冬型梨木虱開始出現并轉入越冬場所,兩種耕作模式梨園的梨木虱誘捕數量均呈下降趨勢。5月份為梨二叉蚜有翅蚜主要發生和轉移寄主期[9],兩種耕作模式梨園的誘捕量均較高,9月份為梨二叉蚜有翅蚜遷回期,清耕梨園中,蚜蟲數量增長明顯,但在生草梨園中可能受天敵等因素的影響,蚜蟲發生數量較低。在天敵控害評價中,通常捕食性天敵優于寄生性天敵[19],本研究發現生草梨園中捕食性天敵占比高于清耕梨園,即生草梨園中自然天敵對害蟲的控制作用相對優于清耕梨園。兩種耕作梨園的捕食性天敵主要以食蚜蠅和瓢蟲為主,食蚜蠅多發生于10月份梨樹落葉期,可能是梨樹落葉后利于食蚜蠅飛行或樹葉遮擋減少后食蚜蠅較易發現黃板所致。梨園瓢蟲發生高峰期出現于8、9月,主要由深點食螨瓢蟲Stethorus punctillum構成,可能是玉米田中的食螨瓢蟲遷移所致。不同耕作模式梨園對小花蝽、草蛉及寄生性天敵發生動態影響較小,但生草梨園中的天敵數量明顯高于清耕梨園。對梨園主要害蟲和天敵的相互作用關系研究發現,自然生草梨園中天敵和害蟲發生的相關性明顯高于清耕梨園,說明自然生草梨園中天敵與害蟲的作用關系和控制作用強于清耕梨園,前人研究[10,20]也表明,梨園間作芳香植物后,天敵的生態位提高,對害蟲的抑制作用增強。

通常,一個生態系統中的生物多樣性水平越高,所形成食物和信息鏈越復雜,生態系統的穩定性和抗干擾能力也越強,某種生物暴發成災的概率越低[19,21]。施行生草制可提高果園昆蟲的物種多樣性[22],反過來草的種類、豐富度又與梨園昆蟲物種多樣性密不可分[5],如自然生草的植物種類較人工種植豐富,所蘊含的昆蟲種類也較多[11-12]。本研究采用黃板誘捕僅對善飛和對黃板誘趨性的昆蟲有效,不得不注意的是生草梨園地面生物如蜘蛛、步甲等種類和數量也遠遠高于清耕梨園,其發揮的生態作用也不容忽視。