鄰近作物分布格局與地膜覆蓋種植對馬鈴薯甲蟲種群動態(tài)的影響

李超，丁新華，王小武，郭文超，吐爾遜·阿合買提，何江

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)林有害生物監(jiān)測與安全防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830052； 2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西北荒漠綠洲作物有害生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830000； 3.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003；4.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所，烏魯木齊 830091)

鄰近作物分布格局與地膜覆蓋種植對馬鈴薯甲蟲種群動態(tài)的影響

李超1，丁新華2，王小武3，郭文超4，吐爾遜·阿合買提2，何江2

(1. 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院/農(nóng)林有害生物監(jiān)測與安全防控重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830052； 2. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/農(nóng)業(yè)部西北荒漠綠洲作物有害生物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，烏魯木齊 830000； 3.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院，新疆石河子 832003；4.新疆農(nóng)業(yè)科學(xué)院微生物應(yīng)用研究所，烏魯木齊 830091)

【目的】明確鄰近作物分布格局和地膜覆蓋種植在馬鈴薯甲蟲生態(tài)調(diào)控中的作用?！痉椒ā繉Ρ痊F(xiàn)有種植模式中，研究鄰近作物種類差異對馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量變化的影響?！窘Y(jié)果】不同鄰近作物種類馬鈴薯田塊內(nèi)馬鈴薯甲蟲種群時空規(guī)律基本一致，但其種群數(shù)量存在顯著差異，鄰近上一年寄主田塊的馬鈴薯田受危害嚴(yán)重，隨距離的增加危害逐漸減輕。【結(jié)論】鄰近種植不同作物對馬鈴薯田塊內(nèi)的馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量動態(tài)有一定的影響，可通過種植格局調(diào)整方式進(jìn)行馬鈴薯甲蟲種群生態(tài)控制。

馬鈴薯甲蟲；鄰近生境；種群動態(tài)；輪作；覆膜種植

0 引 言

【研究意義】馬鈴薯甲蟲是世界公認(rèn)的馬鈴薯毀滅性害蟲，也是我國對外重大檢疫對象，自20世紀(jì)90年代初侵入我國新疆北部地區(qū)以來，現(xiàn)已分布于新疆天山以北大部分地區(qū)，給當(dāng)?shù)伛R鈴薯等茄科作物生產(chǎn)帶來嚴(yán)重?fù)p失[1-3]。該蟲具有很強(qiáng)的擴(kuò)散能力，其持續(xù)擴(kuò)散進(jìn)入我國馬鈴薯主產(chǎn)區(qū)的風(fēng)險依然巨大，對我國馬鈴薯產(chǎn)業(yè)構(gòu)成嚴(yán)重威脅[4,5]。傳統(tǒng)的化學(xué)防治在馬鈴薯甲蟲防控中占主導(dǎo)地位，造成環(huán)境污染的同時也進(jìn)一步加劇了馬鈴薯甲蟲抗藥性問題[6-8]?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來，不少國內(nèi)學(xué)者逐步重視生態(tài)調(diào)控技術(shù)[9]。張潤志等[10]發(fā)明了苜蓿(Medicagosativa)-棉花(GossypiumhirsutumL.)的條帶式種植，棉花-苜蓿條帶式種植利用天敵在苜蓿和棉花上的空間轉(zhuǎn)移控制了棉蚜；趙紫華等[11,12]通過多年的田間實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)農(nóng)業(yè)景觀格局是影響害蟲種群動態(tài)及群落組成的重要因素，農(nóng)業(yè)景觀規(guī)劃與設(shè)計是害蟲種群治理的可行途徑。馬鈴薯甲蟲是一種空間聚集型昆蟲，種群聚集程度最高發(fā)生于寄主作物生長早期，并隨著幼蟲的逐步成熟而降低[13,14]。作物輪作是基于馬鈴薯甲蟲與先前馬鈴薯田塊的關(guān)系，發(fā)展形成的一種害蟲管理策略[15]。早期的研究表明，馬鈴薯輪作距離超過400 m能有效減少當(dāng)季馬鈴薯甲蟲的定殖[16]。郭文超等[17]研究結(jié)果表明，不同距離輪作的種植方式能有效降低馬鈴薯甲蟲種群密度，還可推遲越冬成蟲遷入寄主田的時間，可普遍推遲發(fā)生期7 d 以上。覆膜栽培模式對于馬鈴薯甲蟲具有明顯的防治效果，蟲口減退率達(dá)到50%～74%，馬鈴薯產(chǎn)量較未覆膜種植方式平均增產(chǎn)57.3%[18]。農(nóng)田棲境管理是一種潛在可行的馬鈴薯甲蟲種群生態(tài)控制策略，能有效減少化學(xué)農(nóng)藥使用[19,20]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】新疆綠洲呈“島嶼”狀分布，景觀均質(zhì)化高，規(guī)模化和小農(nóng)戶兩種耕作體系并存，進(jìn)行農(nóng)田棲境管理具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢條件。利用種植格局調(diào)整進(jìn)行馬鈴薯甲蟲種群防控尚未見相關(guān)報道。研究鄰近作物分布格局和地膜覆蓋種植在馬鈴薯甲蟲生態(tài)調(diào)控中的作用?！緮M解決的關(guān)鍵問題】對比現(xiàn)有種植模式中，鄰近作物種類差異對馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量變化的影響，研究馬鈴薯甲蟲的生態(tài)調(diào)控方法，為馬鈴薯甲蟲種群綜合防控提供理論基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)地位于新疆察布查爾縣良繁場(43°50′22.00″N, 81°12′16.19″E)，該區(qū)域田塊經(jīng)常連片種植馬鈴薯，僅在小范圍內(nèi)倒茬。研究選擇此區(qū)域內(nèi)的6塊馬鈴薯田塊，依次編號①②③④⑤⑥，其中田塊①②③④⑤位于防風(fēng)林帶北邊，地塊⑥位于防風(fēng)林帶南邊，馬鈴薯田塊呈南北向長條狀分布，面積約10 hm2。田塊③⑤屬于早熟馬鈴薯品種，覆膜種植，播種時間早于其他馬鈴薯田塊。

在馬鈴薯田塊之間種植有其他作物，分別是田塊Ⅰ地膜種植四季豆，前茬種植馬鈴薯，田塊Ⅷ種植玉米，前茬種植馬鈴薯，前茬作物均有馬鈴薯甲蟲發(fā)生，其中田塊Ⅷ的馬鈴薯甲蟲發(fā)生情況輕與田塊Ⅰ。列出其他間隔作物種植情況。表1，圖1

表1 馬鈴薯田塊間隔作物種植情況

Table 1 Interval plant crops potato fields

田塊編號Number種植作物Plantingcrops前茬作物fore-rotatingcrop備注NotesⅠ四季豆馬鈴薯馬鈴薯甲蟲Ⅱ西瓜/覆膜Ⅲ紅薯/Ⅳ玉米/Ⅴ水稻/Ⅵ冬小麥/Ⅶ番茄/溫室大棚Ⅷ玉米馬鈴薯馬鈴薯甲蟲

圖1 試驗(yàn)區(qū)域作物種植格局

Fig.1 Crop planting pattern in experiment regions

1.2 方 法

馬鈴薯甲蟲種群調(diào)查自6月5日開始，至7月底結(jié)束，每7 d調(diào)查一次。調(diào)查時，每塊馬鈴薯田采用五點(diǎn)隨機(jī)取樣法，每點(diǎn)連續(xù)調(diào)查5株，記錄每株馬鈴薯植株上馬鈴薯甲蟲各不同蟲態(tài)數(shù)量，包括卵塊、一齡、二齡、三齡、四齡，成蟲。表2

表2 馬鈴薯生長與耕作處理

Table 2 Potato growth stages and cultivation in field

調(diào)查時間Investigationtime生育階段Growthstages耕作操作FarmingOperations天氣Weather6月5日幼苗期開溝晴6月12日塊莖形成期田塊①②③藥劑防治后晴6月20日塊莖形成期田塊④⑤⑥藥劑防治后6月16～19日下雨；多云轉(zhuǎn)晴6月27日塊莖增長期/小雨7月4日塊莖增長期/多云-陣雨7月11日淀粉積累期/晴7月17日淀粉積累期/晴轉(zhuǎn)多云7月26日成熟期收獲晴

1.3 數(shù)據(jù)統(tǒng)計

每塊馬鈴薯田塊調(diào)查得到的種群數(shù)量換算成百株蟲量進(jìn)行種群時空動態(tài)分析。比較不同田塊馬鈴薯甲蟲數(shù)量時直接用每點(diǎn)調(diào)查得到的蟲量之和，即五株蟲量進(jìn)行差異分析。各田塊之間相鄰，馬鈴薯甲蟲可進(jìn)行種群遷移，種群數(shù)量之間并非完全獨(dú)立，故不宜使用常規(guī)的基于獨(dú)立樣本的測驗(yàn)方法進(jìn)行比較，研究將不同田塊內(nèi)馬鈴薯甲蟲數(shù)量，運(yùn)用非參數(shù)Kruskal-Wallis檢驗(yàn)進(jìn)行比較，所有數(shù)據(jù)采用SPSS16.0 軟件進(jìn)行處理。

2 結(jié)果與分析

2.1 馬鈴薯甲蟲種群消長規(guī)律

不同馬鈴薯田塊內(nèi)的馬鈴薯甲蟲種群消長規(guī)律基本一致，均發(fā)生兩代，第一代幼蟲高峰期在6月上中旬前后，此時進(jìn)行了藥劑防治，造成6月12～27日的三次調(diào)查中馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量基本為零(如田塊1、2、3)，或零星發(fā)生(如田塊4、5、6)，第二代高峰期在7月中旬(7月17日)出現(xiàn)，第二代高峰期馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量多高于第一代高峰期，如田塊1～5，表明世代累積作用對種群數(shù)量增加的作用。單次調(diào)查的種群數(shù)量存在一定的差異。田塊1和田塊5的單次調(diào)查種群數(shù)量最大，在7月17日調(diào)查中，百株蟲量最大分別達(dá)到1 068和1 080頭；其他田塊及其他時間調(diào)查的馬鈴薯甲蟲百株蟲量均低于800頭。圖2

圖2 不同田塊馬鈴薯甲蟲種群消長規(guī)律

Fig.2 Population dynamics pattern of Colorado potato beetle in different potato fields.

2.2 不同田塊間馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量比較

研究表明，從6月5日至7月26日的5次調(diào)查中，不同田塊馬鈴薯甲蟲種群密度各不相同。田塊3和田塊4馬鈴薯甲蟲種群密度較大較小，田塊1和田塊6馬鈴薯甲蟲種群密度較大。田間馬鈴薯甲蟲蟲量大小排列依次是：田塊1>田塊6>田塊2>田塊5>田塊3>田塊4，期中6月5日，各田塊間差異顯著(U=12.22，df=5，P<0.05)；7月4日，各田塊間差異極顯著(U=21.56，df=5，P<0.01)。

7月11日，各田塊間差異極顯著(U=18.35，df=5，P<0.01)；7月17日，各田塊間，差異極顯著(U=21.08，df=5，P<0.01)；7月26日，各田塊間，差異極顯著(U=18.25，df=5，P<0.01)。圖3

圖3 不同田塊間馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量比較

Fig.3 Population amount of Colorado potato beetle in different potato fields

2.3 覆膜種植模式對馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量的影響

田塊3采用覆蓋地膜的方法，種植早熟馬鈴薯品種，與其相鄰連片的田塊4種植常規(guī)馬鈴薯品種。通過對比分析兩田塊內(nèi)的馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量動態(tài)可知，在調(diào)查前期(第一代馬鈴薯甲蟲)，覆膜種植的田塊3馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量低于常規(guī)種植的田塊4；調(diào)查后期(第二代馬鈴薯甲蟲)，覆膜種植的田塊3馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量高于常規(guī)種植的田塊4。圖4

圖4 覆膜種植與常規(guī)種植下馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量變化

Fig.4 Effect of film planting and conventional the population dynamic of Colorado potato beetle

3 討 論

田間馬鈴薯甲蟲種群豐富度受其與上一年馬鈴薯田塊的距離的影響。研究中與田塊1和田塊6相鄰的田塊上一年種植作物為馬鈴薯，并有馬鈴薯甲蟲發(fā)生，因此田塊1和田塊6馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量較大。越冬代馬鈴薯甲蟲出土后最先定殖與鄰近越冬點(diǎn)的田塊1和田塊6，隨后繼續(xù)向其它馬鈴薯田塊遷移。研究結(jié)果與前人研究結(jié)果基本一致。臨近上年越冬點(diǎn)的田塊邊緣最先被馬鈴薯甲蟲定殖。大部分馬鈴薯甲蟲成蟲最初定殖于田塊邊緣20 m區(qū)域內(nèi)，同時成蟲會不斷擴(kuò)展其分布范圍，隨著其種群數(shù)量的增加，加強(qiáng)田塊邊緣20～40 m 區(qū)域內(nèi)的馬鈴薯甲蟲防控。

明確非寄主生境與寄主作物上馬鈴薯甲蟲的擴(kuò)散，對于馬鈴薯甲蟲的種群管理措施同等重要[21]。臨近馬鈴薯田塊的景觀結(jié)構(gòu)包括裸露的荒地、公路、草地、池塘、河流和林地。馬鈴薯甲蟲穿過上述農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)主要依靠爬行和飛行[22-26]。由于田塊6與其它馬鈴薯田塊被防風(fēng)林帶分隔，越冬代馬鈴薯甲蟲出土后越過防風(fēng)林帶進(jìn)入其它馬鈴薯田塊危害的可能性較小。前人研究結(jié)果曾指出田間馬鈴薯甲蟲更趨向于沿行活動，而很少做跨行遷移。因此研究中田塊4和田塊5中早期的馬鈴薯甲蟲蟲源來自于哪里，是更靠近田塊1的上一年寄主田還是靠近田塊6的上一年寄主田塊，需要進(jìn)一步研究?；旌现脖坏倪吔鐚︸R鈴薯甲蟲的爬行造成了臨時阻隔[27,28]。研究在前人研究基礎(chǔ)上，進(jìn)一步明確了輪作在降低馬鈴薯甲蟲越冬代成蟲早期定殖種群密度中的作用，并結(jié)合鄰近種植作物的種類差異，初步分析了鄰近作物種植格局對馬鈴薯甲蟲種群密度的影響，為進(jìn)一步研究馬鈴薯甲蟲生境調(diào)控打下基礎(chǔ)。

景觀連通性和邊界阻隔等因素對馬鈴薯甲蟲的擴(kuò)散產(chǎn)生一定的影響，景觀連通性管理是防控馬鈴薯甲蟲再定殖和季節(jié)性入侵的關(guān)鍵元素[29]。相比較生境而言，邊界阻隔等物理因素對于決定馬鈴薯甲蟲的擴(kuò)散模式具有更強(qiáng)的作用。田塊附近的自然生境等綜合信息也會影響田間馬鈴薯甲蟲種群豐富度。誘集植物、物理阻隔、邊界藥劑處理或空白處理，在有害生物綜合治理中扮演重要作用。覆膜種植的田塊3在調(diào)查前期，馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量低于常規(guī)種植的田塊4可能是由于覆膜影響了馬鈴薯甲蟲老熟幼蟲的入土羽化和羽化成蟲的出土；而調(diào)查后期，覆膜種植的田塊3馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量高于常規(guī)種植的田塊4的原因尚不明確。通常情況下覆膜種植在一定程度上制約了田間雜草的生長，寄主植物長勢會好于非覆膜種植，同時覆膜種植多為早熟品種，后期寄主植株長勢衰落早于常規(guī)品種。前人研究報道生境中植物相對質(zhì)量和生長狀況能改變馬鈴薯甲蟲擴(kuò)散比率，長勢衰落的寄主植物，相比較常規(guī)馬鈴薯更容易讓馬鈴薯甲蟲夏季種群遷飛[30,31]。

4 結(jié) 論

調(diào)查不同鄰近作物的馬鈴薯田塊內(nèi)馬鈴薯甲蟲種群動態(tài)規(guī)律，距離上一年寄主田塊的遠(yuǎn)近對翌年越冬代馬鈴薯甲蟲的早期定殖具有一定的影響，具體表現(xiàn)為，距離上一年寄主田塊近的田塊更容易被早期定殖，且受危害程度較重；覆膜種植模式對馬鈴薯甲蟲的發(fā)生會帶來一定的影響，表現(xiàn)為地膜制約老熟幼蟲的入土羽化和羽化后出土。鄰近種植不同作物對馬鈴薯田塊內(nèi)的馬鈴薯甲蟲種群數(shù)量動態(tài)有一定的影響，可通過種植格局的調(diào)整的方式進(jìn)行馬鈴薯甲蟲種群生態(tài)控制。

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[28]Boiteau, G., & Mackinley, P. (2015). Contribution of habitat type to residency and dispersal choices by overwintered and summer adult colorado potato beetles.EntomologiaExperimentalisEtApplicata, 155(3):249-256.

[29]Mackinley, G. B. P. (2013). Dispersal of adult colorado potato beetles (coleoptera: chrysomelidae) on plant models.CanadianEntomologist, 145(145):20-28.

[30] Boiteau, G., Picka, J. D., & Watmough, J. (2013). Potato field colonization by low-density populations of colorado potato beetle as a function of crop rotation distance.JournalofEconomicEntomology, 101(5):1,575-1,583.

Fund project:Supported by Guangdong Province science and technology plan (2014A020209067) and NSFC(31660545)

Effect of Neighboring Crops Distribution Patterns and Film Mulching on the Population Dynamics of Colorado Potato Beetle,Leptinotarsadecemlineatain Xinjiang

LI Chao1, DING Xin-hua2, WANG Xiao-wu3, GUO Wen-chao4, Tuerxun Ahemaiti2, HE Jiang2

(1.CollegeofAgronomy/KeyLaboratoryoftheAgricultureandForestryPestMonitoringandSafetyControlatUniversitiesofXinjiangUygurAutonomousRegion,XinjiangAgriculturalUniversity,Urumqi830052,China; 2.KeyLaboratoryofIntegratedManagementofHarmfulCropVermininChinaNorth-westernOasis,MinistryofAgriculture,P.R.China/ResearchInstituteofPlantProtection,XinjiangAcademyofAgriculturalSciences,Urumqi830091,China; 3.CollegeofAgronomy,Shihezivniversity,ShiheziXinjiang, 832003,China; 4.ResearchInstituteofAppliedMicrobiology,XinjiangAcademyofAgricualturalscience,Urumqi830091,China)

【Objective】 The study focuses on clarifying the role of neighboring crops distribution patterns and plastic film mulching cultivation in ecological regulation of Colorado potato beetle.【Method】The present study compared the differences of Colorado potato beetle population in potato fields accompanied by different adjacent crops in existing cropping patterns.【Result】There were basically the same population dynamic patterns among different potato fields with other different kinds of adjacent crops, but there were significant differences among their population amount of Colorado potato beetle. Near the previous year's potato fields, the fields were damaged seriously, but the damage levels would be reduced with increasing distance between the potato fields.【Conclusion】Planting different kinds of crops influences the population dynamic of Colorado potato beetle to a certain extent and the ecological control of the Colorado potato beetle population can be carried out by adjusting the planting pattern.

Leptinotarsadecemlineata; neighboring habitat; population dynamics; crop rotation; Plastic film mulching cultivation

2016-09-30

廣東省科技計劃“新疆景觀特征對馬鈴薯甲蟲擴(kuò)散的影響及其對策研究”(2014A020209067)； 國家自然科學(xué)基金“荒漠綠洲生境對馬鈴薯甲蟲種群擴(kuò)散的影響機(jī)制”(31660545)； 新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)博士后流動站資助

李超(1985-)，男，講師，研究方向?yàn)橥鈦碛泻ι锉O(jiān)測預(yù)警技術(shù)，(E-mail) lichaoyw@163. com

郭文超(1966-)，男，河北人，研究員，博士生導(dǎo)師，研究方向?yàn)橥鈦砣肭稚锞C合治理，( E-mail)gwc1966@163.com

10.6048/j.issn.1001-4330.2017.01.015

S435.32

A

1001-4330(2017)01-0117-07