田埂堿蓬帶對(duì)棉田多異瓢蟲種群發(fā)生的調(diào)控作用

李雪玲，羅延亮，李 輝，謝 欣，馬若涵，劉永建，王佩玲，陸宴輝

(1.石河子大學(xué)農(nóng)學(xué)院 / 新疆綠洲農(nóng)業(yè)病蟲害治理與植保資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，新疆石河子832003；2.中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所/植物病蟲害生物學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193；3.新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)第八師121團(tuán)農(nóng)業(yè)發(fā)展服務(wù)中心，新疆石河子832066)

0 引 言

【研究意義】新疆是我國主要優(yōu)質(zhì)棉產(chǎn)區(qū)，棉蚜Aphisgossypii(Glover)是新疆棉花上的一種主要害蟲，對(duì)棉花產(chǎn)量與品質(zhì)造成較大影響。棉蚜的防治主要依賴于藥劑使用，由于棉蚜發(fā)生量大，世代周期短，加上田間用藥不合理，使其抗藥性問題嚴(yán)重，難以進(jìn)行持續(xù)有效治理[1]。研究表明，自然天敵對(duì)棉蚜有很好的控制作用，保護(hù)和利用天敵是控制棉蚜危害的重要途徑[2-5]。多異瓢蟲Hippodamiavariegata(Goeze)是新疆棉蚜的優(yōu)勢天敵之一，前期調(diào)查發(fā)現(xiàn),棉田周邊藜科雜草堿蓬對(duì)多異瓢蟲有很好的保育作用[6]。因此，研究棉田田埂堿蓬帶對(duì)多異瓢蟲種群發(fā)生的影響，對(duì)客觀評(píng)價(jià)堿蓬帶的生態(tài)保育功能、制定有效的棉蚜生態(tài)治理措施具有十分重要的意義?！厩叭搜芯窟M(jìn)展】近年來，利用非作物生境增強(qiáng)天敵生物防治效能的研究取得了一系列進(jìn)展。農(nóng)田周邊保留一定數(shù)量的雜草可以提高對(duì)害蟲的生物防治作用，如在稻田周邊的田埂上留種雜草(如千金子、稗草、水莧菜、游草等)，可增加稻田捕食性天敵的數(shù)量，有助于控制稻飛虱的發(fā)生及為害[7]。在稻田中按一定的布局和比例種植香根草可以有效地控制二化螟Chilosuppressalis(Walker)的為害，種植香根草的稻田二化螟寄生蜂尤其是卵寄生蜂的多樣性和豐盛度顯著高于對(duì)照田[8]。李秀琴等[9]，郭天鳳等[10]研究發(fā)現(xiàn)，棉田害蟲的天敵與周圍非作物生境中天敵種類具有一定的相似性，在棉蚜發(fā)生期大量天敵可以從非作物生境中遷入棉田控制棉蚜種群發(fā)生。南疆棉田周圍的蘆葦、花花柴等可為瓢蟲、草蛉等天敵提供多樣的棲息地和食物源[11]，北疆棉田周邊的堿蓬、苦豆子、蘆葦、駱駝刺、濱藜等雜草有利于保護(hù)涵養(yǎng)瓢蟲、草蛉、食蚜蠅等天敵[12]。此外，在棉田邊緣種植苜蓿帶，可以有效控制棉蚜發(fā)生。在棉蚜剛進(jìn)入棉田時(shí)，苜蓿帶上已經(jīng)繁育了瓢蟲、草蛉、食蚜蠅等大量天敵，數(shù)量是棉花上的10多倍，苜蓿刈割迫使捕食性天敵遷入棉田，發(fā)揮對(duì)棉蚜的控制作用[13]?！颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】堿蓬帶對(duì)棉田多異瓢蟲發(fā)生及控蚜作用的影響，科學(xué)評(píng)價(jià)棉田邊緣雜草對(duì)天敵的保育作用，為棉田害蟲的生態(tài)調(diào)控措施制定提供科學(xué)依據(jù)?！緮M解決的關(guān)鍵問題】研究堿蓬、苦豆子等雜草對(duì)瓢蟲等捕食性天敵有很好的保護(hù)作用，合理利用棉田周邊的雜草，有效地保護(hù)天敵資源，將可能增強(qiáng)棉田天敵對(duì)害蟲的自然控制能力。以堿蓬為研究對(duì)象，分析棉田田埂堿蓬帶對(duì)多異瓢蟲種群發(fā)生與控害的影響。

1 材料與方法

1.1 材 料

試驗(yàn)在新疆石河子市石河子總場三分場1(新陸早45號(hào)，植金5號(hào))和2連(植金5號(hào)，石惠13號(hào))、石河子大學(xué)教學(xué)試驗(yàn)場2連和5連(石惠13號(hào))連進(jìn)行。選取田埂邊有堿蓬帶的棉田為處理(下稱有堿蓬帶的棉田)，以周邊沒有堿蓬及其他雜草的棉田作為對(duì)照(下稱對(duì)照棉田)，處理棉田田埂上的堿蓬帶寬約1 m，各樣地間隔100 m以上。兩類棉田棉花品種均為新陸早系列，栽培管理措施基本一致，棉花為覆膜栽培，采用膜下滴灌處理，一膜6行，膜寬2.3 m，行距為60 cm，株距為10 cm。處理與對(duì)照棉田各選3塊(即為3次重復(fù))，單塊棉田面積約為3.3～8.6 hm2，每塊棉田用于試驗(yàn)調(diào)查的棉花面積約為600 m2。試驗(yàn)期間所有棉田均不施用殺蟲劑，其它按常規(guī)措施進(jìn)行管理。

1.2 方 法

1.2.1 蚜蟲與多異瓢蟲種群發(fā)生情況

于2018年5月底至9月初，在所選地塊系統(tǒng)監(jiān)測堿蓬上的蚜蟲及兩類棉田中的棉蚜、多異瓢蟲種群數(shù)量，每7 d調(diào)查一次。堿蓬上采用掃網(wǎng)法調(diào)查，每次掃10復(fù)網(wǎng)。將采集到的昆蟲裝在含有75%酒精的塑料瓶中帶回實(shí)驗(yàn)室，在解剖鏡下進(jìn)行多異瓢蟲和蚜蟲的數(shù)量統(tǒng)計(jì)。棉田調(diào)查采用目測法，每塊地在距田埂(或堿蓬帶)10 ～20 m范圍內(nèi)選擇9個(gè)樣點(diǎn)，樣點(diǎn)呈棋盤式分布，每點(diǎn)調(diào)查10株棉花，共調(diào)查90株，記錄棉蚜(活蚜)及多異瓢蟲(包括成蟲與幼蟲)種群數(shù)量。

1.2.2 捕食性天敵生物控害作用評(píng)價(jià)

罩籠試驗(yàn)于2018年7月23日在處理棉田和對(duì)照棉田中開展，罩籠的制作和設(shè)計(jì)參考Fox等方法[14]。試驗(yàn)所用罩籠框架由鐵棍焊接而成，籠架規(guī)格為0.6 m×0.6 m×1.2 m(長×寬×高)，網(wǎng)罩為80目白色細(xì)紗網(wǎng)(孔徑0.18 mm)。其中，封閉的籠子用網(wǎng)罩全部罩住(下稱封閉罩籠)，用于隔離所有捕食性天敵。開放時(shí)，則在封閉籠子四面各劃有1個(gè)25 cm×25 cm(長×寬)的開口(下稱開放罩籠)，使天敵可自由進(jìn)出。

在距堿蓬帶(處理棉田)或田埂(對(duì)照棉田)平行距離10～20 m處，隨機(jī)選取長勢整齊的3株棉花設(shè)置封閉罩籠，同時(shí)在距離封閉罩籠約1 m處另選3株棉花進(jìn)行開放罩籠作為對(duì)照，每個(gè)封閉罩籠與開放罩籠視為一組，每組罩籠間隔5 m以上，每塊棉田各設(shè)置封閉罩籠與開放罩籠共9組。罩籠設(shè)置后即清除籠內(nèi)所有天敵、螞蟻等中性昆蟲以及除蚜蟲外的其它害蟲，每個(gè)罩籠內(nèi)均保留100頭無翅成蚜，并剔除多余蚜蟲，棉蚜不足100頭的從鄰近棉株上補(bǔ)充至100頭，所有開放罩籠均作相同處理。罩籠設(shè)置后第7、第14 d，分別統(tǒng)計(jì)每個(gè)封閉罩籠和開放罩籠中棉株上的棉蚜活體數(shù)量。

1.3 數(shù)據(jù)處理

根據(jù)棉田系統(tǒng)調(diào)查結(jié)果，計(jì)算每次調(diào)查時(shí)多異瓢蟲與棉蚜的益害比(N:P)。其公式為：N:P = 多異瓢蟲種群密度/棉蚜種群密度。

根據(jù)罩籠試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算棉蚜種群相對(duì)增長比率(RGRA)，計(jì)算公式為：RGRA=Nt/No，其中，Nt表示調(diào)查時(shí)間點(diǎn)罩籠(對(duì)照)處理棉蚜數(shù)量，No表示罩籠(對(duì)照)處理起始棉蚜數(shù)量。

使用天敵控害指數(shù)(Biocontrol Services Index，簡稱BSI)來評(píng)價(jià)捕食性天敵對(duì)棉蚜的生物控制作用，計(jì)算公式為：BSI=(Ac-Ao)/Ac其中，Ac表示調(diào)查時(shí)間點(diǎn)罩籠處理內(nèi)的棉蚜數(shù)量；Ao表示同一時(shí)間點(diǎn)對(duì)照處理(開放罩籠)棉株上棉蚜數(shù)量。

多異瓢蟲種群數(shù)量為成蟲和幼蟲總和，棉田多異瓢蟲和棉蚜種群密度均換算為百株蟲量，堿蓬上多異瓢蟲和蚜蟲種群密度計(jì)算單位均為20網(wǎng)蟲量。由于昆蟲種群發(fā)生受前一次種群密度的影響，因此，其季節(jié)性變化屬于隨時(shí)間重復(fù)測量性質(zhì)的數(shù)據(jù)，各次種群調(diào)查并不滿足獨(dú)立性，適宜采用混合效應(yīng)線性模型(Linear mixed effects model)進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)分析前對(duì)蚜蟲與多異瓢蟲種群密度進(jìn)行對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換log10(x+1)，以使其滿足正態(tài)性與方差齊性。同時(shí)采用獨(dú)立樣本T檢驗(yàn)(T-test)比較兩類棉田中不同生長季節(jié)(月份間)多異瓢蟲種群密度及其與棉蚜益害比的差異，以及罩籠試驗(yàn)中棉蚜種群相對(duì)增長率的差異、兩類棉田中捕食性天敵生物控害指數(shù)的差異。重復(fù)測量數(shù)據(jù)的分析通過SAS 9.4軟件進(jìn)行(Proc Mixed)[15]，T檢驗(yàn)通過SPSS 19.0軟件進(jìn)行[16]。

2 結(jié)果與分析

2.1 堿蓬上蚜蟲和棉蚜與多異瓢蟲種群消長動(dòng)態(tài)

研究表明，棉花與堿蓬上多異瓢蟲的種群數(shù)量呈交替升降的趨勢。5～6月棉花苗期是堿蓬上蚜蟲盛發(fā)期，多異瓢蟲主要集中在蚜蟲豐富度較高的堿蓬上；7～8月，由于堿蓬上的蚜蟲數(shù)量逐漸降低，相鄰棉田中棉蚜種群數(shù)量快速上升，多異瓢蟲跟隨棉蚜大量從堿蓬上轉(zhuǎn)移到棉花上；棉蚜種群數(shù)量在7月23日達(dá)到最大值，此后逐漸降低。圖1

圖1 堿蓬上蚜蟲和棉蚜與多異瓢蟲的種群消長動(dòng)態(tài)
Fig.1 Population dynamics of aphids andH.variegatain suaeda and cotton field

2.2 不同類型棉田多異瓢蟲種群發(fā)生及其與棉蚜的益害比

研究表明，棉田多異瓢蟲種群數(shù)量呈現(xiàn)出顯著的季節(jié)性波動(dòng)(F= 3.82，df= 13,30，P= 0.001)，但不同類型棉田之間多異瓢蟲種群密度無顯著差異(F= 0.72，df= 1,8，P= 0.420)，時(shí)間與處理間交互作用也無顯著差異(F= 1.99，df= 13,30，P= 0.059)。還比較了棉花不同生育期之間的多異瓢蟲種群密度，在不同月份都沒有發(fā)現(xiàn)多異瓢蟲種群密度在兩種類型棉田之間有顯著差異(6月：t= 1.19，df= 1,3，P= 0.278；7月：t= 2.53，df= 1,2，P= 0.128；8月：t= 0.33，df= 1,1，P= 0.795)。但在整個(gè)調(diào)查期，有堿蓬帶的棉田和對(duì)照棉田的多異瓢蟲平均密度分別為9.2和4.8頭/百株，前者是后者的1.9倍。不同月份數(shù)據(jù)同樣顯示，有堿蓬帶的棉田中多異瓢蟲密度要高于對(duì)照棉田。圖2

注：圖B數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，“ns” 代表兩類棉田相比無顯著差異(P> 0.05)(A：全生育期；B：不同季節(jié))

Notes: The data in the figure B are means ± SE, “ns” indicates no significant difference (P> 0.05)(A: the whole growth period; B:different months)

圖2 兩類棉田中多異瓢蟲的種群消長動(dòng)態(tài)
Fig.2 Population dynamic of H.variegata in two types of cotton fields

研究表明，多異瓢蟲與棉蚜的益害比(N:P)在不同類型棉田中季節(jié)性變化并不顯著(F= 1.14，df= 13,28，P= 0.370)，且不同類型棉田之間益害比無顯著差異(F= 0.71，df= 1,8，P= 0.425)，時(shí)間與處理交互作用也無顯著差異(F= 0.66，df= 13,28，P= 0.783)。比較棉花不同生育期益害比，不同類型棉田之間益害比僅在7月有顯著差異(t= 17.19，df= 1,1，P= 0.035)，6和8月均無顯著差異(6月：t= 1.22，df= 1,6，P= 0.268；8月：t= 0.98，df= 1,2，P= 0.433)。益害比反映了多異瓢蟲與棉蚜的數(shù)量關(guān)系，在有堿蓬帶的棉田，多異瓢蟲與棉蚜的益害比呈逐漸降低趨勢，6月中旬至6月底有堿蓬帶的棉田益害比始終高于對(duì)照棉田，這可能是由于6月堿蓬帶上的多異瓢蟲隨棉田棉蚜發(fā)生大量轉(zhuǎn)移到棉田中，使其益害比提高。7月初以后益害比數(shù)值開始接近，且始終處于較低水平，均在1:50以下。整個(gè)調(diào)查期，有堿蓬帶的棉田和對(duì)照棉田的益害比平均值分別為0.079和0.009，前者的益害比是后者的8.8倍。圖3

注：圖B數(shù)據(jù)為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤， “*”表示處理間差異顯著(P< 0.05)，“ns”代表兩類棉田相比無顯著差異(P> 0.05)(A：全生育期；B：不同季節(jié))

Notes: The data in the figure B were means ± SE,“*” indicates significant difference between treatments (P< 0.05), “ns” indicates no significant difference (P> 0.05)(A: the whole growth periods; B:different months)

圖3 兩類棉田中多異瓢蟲與棉蚜的益害比
Fig.3 The ratio ofH.variegatato aphidsin two types of cotton fields

2.3 捕食性天敵對(duì)棉蚜的生物控害作用評(píng)價(jià)

研究表明，有堿蓬帶的棉田中，建立罩籠后第7和第14 d，開放罩籠內(nèi)的棉蚜種群相對(duì)增長比率均顯著低于封閉罩籠(day7:t= 4.37,df=1,15，P= 0.001; day14:t= 3.11,df= 1,15，P= 0.008)。第7 d時(shí)封閉罩籠內(nèi)的棉蚜種群相對(duì)增長比率達(dá)到最大值4.80，而對(duì)開放罩籠為1.09；第14 d時(shí)封閉罩籠內(nèi)的棉蚜種群相對(duì)增長比率為2.71，開放罩籠為0.11。對(duì)照棉田中，開放罩籠7 與14 d后的棉蚜種群相對(duì)增長比率也顯著低于封閉罩籠(day7:t= 2.95,df=1,15，P= 0.007; day14:t= 4.06,df= 1,15，P= 0.001)。第7 d時(shí)封閉罩籠內(nèi)的棉蚜種群相對(duì)增長比率為1.65，而開放罩籠為0.78；第14 d時(shí)封閉罩籠棉蚜種群相對(duì)增長比率達(dá)到最大值2.53，開放罩籠為0.25。

研究表明，有堿蓬帶的棉田和對(duì)照棉田相比，建立罩籠后第7和第14 d捕食性天敵的生物控害指數(shù)(BSI)均有顯著性差異(7 d：t= 3.37,df=1,53,P= 0.001；14 d：t= 3.54,df=1, 33,P= 0.001)。且兩類棉田捕食性天敵的控害指數(shù)均在建立罩籠后第14 d達(dá)到最大值，分別為0.93、0.74。堿蓬帶的存在顯著提高了捕食性天敵對(duì)棉田中棉蚜的自然控制作用。圖4

注：A.有堿蓬帶的棉田；B.對(duì)照棉田；C.生物控害指數(shù)(BSI)。圖中數(shù)值為平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤，**表示處理間差異極顯著(P< 0.01)

Notes: A.Cotton fields with suaeda strip; B.Cotton fields without suaeda strip; C.Biocontrol Services Index (BSI).The data in the figure 4 were means ± SE ,“**” indicates significant difference between treatments (P< 0.01)

圖4 捕食性天敵生物控害作用評(píng)價(jià)Fig 4 Biological control effect of predators on aphids

3 討 論

3.1 研究結(jié)合系統(tǒng)調(diào)查和罩籠評(píng)估的方法，定量評(píng)價(jià)了棉田田埂堿蓬帶對(duì)多異瓢蟲發(fā)生及生物控害作用的影響。研究表明，多異瓢蟲是棉蚜田間優(yōu)勢捕食性天敵[17-18]。研究分析堿蓬上蚜蟲和棉蚜與多異瓢蟲種群消長動(dòng)態(tài)發(fā)現(xiàn)，前期5～6月多異瓢蟲主要集中在蚜蟲豐富度較高的堿蓬上，7～8月堿蓬上蚜蟲種群密度減少，棉田中棉蚜種群數(shù)量快速上升，多異瓢蟲從堿蓬上大量轉(zhuǎn)移到棉花上取食。堿蓬上生活著大量的節(jié)肢動(dòng)物，能夠?yàn)樘鞌程峁┦澄飦碓?，由于生長周期明顯早于棉花，前期可為棉田儲(chǔ)備豐富的天敵資源，并起到保育天敵的作用。這一結(jié)果與楊海峰等[19]研究結(jié)果一致，新疆農(nóng)田邊緣的野生植物上蚜蟲種類很多，4～5月是各種蚜蟲繁殖發(fā)生盛期，培養(yǎng)了大量的多異瓢蟲、草蛉、食蚜蠅類等天敵；隨著氣溫升高時(shí)，蚜蟲消退，這些天敵將外遷進(jìn)入棉田。

3.2 研究發(fā)現(xiàn)有堿蓬帶的棉田中多異瓢蟲種群密度和益害比均高于對(duì)照棉田，表明堿蓬帶可能通過增加棉田多異瓢蟲的數(shù)量來提高其對(duì)棉蚜的控制效果。這一結(jié)果與王偉等[20-21]在油菜和小麥上研究結(jié)果相似，棉田邊緣種植油菜誘集帶, 主要是利用油菜上的蚜蟲等害蟲吸引和繁殖自然天敵, 以增加棉田早期自然天敵數(shù)量；棉田中種植小麥能有效地增加棉田中的天敵數(shù)量，尤其是瓢蟲類天敵，可有效提高棉田的益害比，對(duì)控制棉田早期害蟲發(fā)生發(fā)揮著有效的作用。

3.3 通過田間罩籠試驗(yàn)可以有效評(píng)價(jià)捕食性天敵對(duì)害蟲的生物控制作用。有研究表明,罩籠后14 d內(nèi)有翅蚜數(shù)量非常低，對(duì)蚜蟲種群變化的影響基本可以忽略[22]，因此，對(duì)照處理下(開放罩籠)蚜蟲種群的變化主要?dú)w因于自然天敵的控制作用。研究發(fā)現(xiàn)，建立罩籠第7和14 d，對(duì)照處理蚜蟲種群增長比率均顯著低于罩籠處理，表明在沒有天敵存在的情況下，罩籠內(nèi)棉蚜數(shù)量顯著增加。這一結(jié)果與于漢龍等[23]研究結(jié)果一致，在去除自然天敵的處理中，苗蚜數(shù)量大部分時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于防治指標(biāo)，而且苗蚜發(fā)生期持續(xù)的時(shí)間更長。但罩籠后第14 d棉蚜種群增長率低于第7 d，這可能與試驗(yàn)后期遇到高溫天氣[24-25]有關(guān)，使得棉蚜種群數(shù)量有所下降。此外，研究還發(fā)現(xiàn)有堿蓬帶的棉田罩籠7與14 d捕食性天敵的控害指數(shù)(BSI)均顯著高于對(duì)照棉田，這表明棉田田埂留種堿蓬帶能顯著提高捕食性天敵對(duì)棉蚜的控制作用。

3.4 在距棉田邊界20 m范圍內(nèi)的不同距離上自然天敵對(duì)棉蚜的控害作用差異不顯著，這可能與瓢蟲具有較強(qiáng)的遷移能力有關(guān)，選擇的調(diào)查點(diǎn)距田埂10～20 m，而瓢蟲的活動(dòng)能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過此距離。林榮華[26]曾研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿帶有無對(duì)天敵的影響沒有差異，原因可能是天敵的活動(dòng)能力超過調(diào)查點(diǎn)至苜蓿邊緣的距離從而導(dǎo)致結(jié)果不能夠反映出差異。

3.5 農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的非作物生境在維持和促進(jìn)自然天敵控害效果中發(fā)揮著重要作用[27-28]。因此，保護(hù)棉田非作物生境，在周邊留種一些藜科雜草如堿蓬作為儲(chǔ)蓄植物，為瓢蟲在不同作物/植物間轉(zhuǎn)移、存儲(chǔ)和增殖創(chuàng)造有利條件，可以更好地發(fā)揮其控害功能。功能性植物的田間種植比例是影響天敵保育效果的重要因素之一[29]。因此，對(duì)于堿蓬在田間的布局、留種規(guī)模及其影響天敵控害的作用范圍，還有待于進(jìn)一步研究。

4 結(jié) 論

棉蚜高發(fā)期是多異瓢蟲種群自堿蓬遷入棉田的主要時(shí)期，有堿蓬帶的棉田中多異瓢蟲種群密度、益害比均高于對(duì)照棉田，顯著增強(qiáng)了棉田捕食性天敵對(duì)棉蚜的控害效應(yīng)。堿蓬在維持和促進(jìn)多異瓢蟲控害效果中發(fā)揮著重要作用，應(yīng)合理利用堿蓬帶實(shí)施自然天敵對(duì)棉蚜的生態(tài)治理。