田埂種植蜜源植物對(duì)稻田天敵昆蟲(chóng)多樣性的影響

張莉麗,程靜雯,李阿根,*,楊亞軍

(1.杭州市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心,浙江 杭州 310001; 2.杭州市余杭區(qū)農(nóng)業(yè)生態(tài)與植物保護(hù)服務(wù)站,浙江 杭州 311199; 3.浙江省農(nóng)業(yè)科學(xué)院 植物保護(hù)與微生物研究所,浙江 杭州 310021)

水稻(OryzasativaL.)是世界上重要的糧食作物之一,世界上超過(guò)50%的人口以水稻為主食[1-2]。隨著人口的增長(zhǎng)和生活水平的提高,人們對(duì)稻米的產(chǎn)量和質(zhì)量的提高日益重視[3-4]。然而,在水稻的生產(chǎn)過(guò)程中易受多種害蟲(chóng)的危害造成產(chǎn)量損失[5]。目前,水稻害蟲(chóng)的防治還以化學(xué)農(nóng)藥為主,化學(xué)農(nóng)藥的使用會(huì)帶來(lái)害蟲(chóng)抗藥性增加和稻田生態(tài)系統(tǒng)減弱等負(fù)面影響[6-8]。近年來(lái),隨著綠色植保理念的推進(jìn),天敵保護(hù)利用等一批綠色防控技術(shù)應(yīng)用于水稻害蟲(chóng)的防控中,推動(dòng)我國(guó)水稻的綠色生產(chǎn)[9]。

蜜源植物是一類可以提供蜜源的顯花植物的總稱,合理利用蜜源植物可以為害蟲(chóng)天敵提供營(yíng)養(yǎng)和棲息場(chǎng)所[10]。通過(guò)種植蜜源植物維持或提高農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中天敵的種群數(shù)量,進(jìn)而調(diào)控害蟲(chóng)種群數(shù)量已成為一種重要的害蟲(chóng)綠色防控技術(shù)措施。在果園生態(tài)系統(tǒng)中,多蜜源植物生草組合可以顯著增加果園害蟲(chóng)天敵數(shù)量,減少果樹(shù)害蟲(chóng)的危害[11];在自然生草基礎(chǔ)上,適當(dāng)種植紫花苜蓿、長(zhǎng)柔毛野豌豆、孔雀草、萬(wàn)壽菊等顯花植物對(duì)蘋(píng)果園繁育天敵、控制害蟲(chóng)具有重要作用[12]。杏園中分別套種油菜(Brassicacampestris)、蕪菁(Brassicarapa)和紫花苜蓿(Medicagosativa)3種蜜源植物可增加果園生物多樣性,提高果園生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性,抑制了害蟲(chóng)的發(fā)生[13]。李建瑛等[14]研究發(fā)現(xiàn),人工種植長(zhǎng)柔毛野豌豆(Viciavillosa)有助于提高梨園害蟲(chóng)天敵數(shù)量,可用于梨園害蟲(chóng)的綠色防控。方艷等[15]研究發(fā)現(xiàn),蔬菜溫室大棚間波斯菊花帶對(duì)捕食性天敵具有較好的誘集涵養(yǎng)作用,可作為天敵優(yōu)良的蜜源植物增效害蟲(chóng)生物防治。鄰近溫室種植蜜源植物帶能增強(qiáng)溫室內(nèi)害蟲(chóng)防治作用,并初步表征波斯菊(Cosmosbipinnatus)可吸引較多捕食者和降低害蟲(chóng)種群[16]。稻田田埂種植芝麻可以顯著提高稻虱纓小蜂(Anagrusnilaparvatae)和黑肩綠盲蝽(Cyrtorhinuslividipennis)對(duì)稻飛虱的控制能力,從而減少田間稻飛虱的種群數(shù)量[17-19]。趙燕燕等[20]研究發(fā)現(xiàn),酢漿草花蜜含量較高,可以顯著提高寄生蜂的生態(tài)功能,同時(shí)酢漿草花僅在白天開(kāi)放,不會(huì)作用于夜間活動(dòng)的鱗翅目成蟲(chóng),生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低,是一種潛在的適合稻田系統(tǒng)的蜜源植物。為了進(jìn)一步明確稻田田埂種植蜜源植物在涵養(yǎng)稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)中的作用,本文調(diào)查了田埂種植不同蜜源植物稻田天敵昆蟲(chóng)種類,研究了田埂種植不同蜜源植物對(duì)稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)多樣性的影響,為稻田害蟲(chóng)綠色防控提供參考和依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)地點(diǎn)位于杭州市余杭區(qū)郊區(qū)稻田。田埂分別種植芝麻(Sesamumindicum)、百日草(ZinniaelegansJacq.)、硫華菊(Cosmossulphureus)、波斯菊(CosmosbipinnatusCav.),未種植區(qū)域?yàn)榭瞻讓?duì)照,待開(kāi)花后調(diào)查稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)的種類和數(shù)量。采用掃網(wǎng)法進(jìn)行生物多樣性調(diào)查。用掃網(wǎng)對(duì)水稻冠層進(jìn)行掃捕采樣;采樣時(shí)手握掃網(wǎng)手柄末端,以“8”字形來(lái)回掃網(wǎng)為一次,待掃網(wǎng)開(kāi)口與地面垂直,并指向揮動(dòng)的方向,揮動(dòng)30次為一個(gè)樣品;收集到的樣品放入裝有無(wú)水乙醇的自封袋中,并做好標(biāo)記。每種蜜源植物處理采集5個(gè)樣品。樣品帶回實(shí)驗(yàn)室后,進(jìn)行分類鑒定。根據(jù)鑒定調(diào)查的結(jié)果,編制天敵昆蟲(chóng)名錄,計(jì)算α多樣性指數(shù)。根據(jù)天敵昆蟲(chóng)特性進(jìn)行功能分類。

1.2 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析

田埂種植蜜源植物的稻田天敵昆蟲(chóng)的α多樣性指數(shù)數(shù)據(jù),包括Chao1指數(shù)、Ace指數(shù)、香農(nóng)(Shannon)指數(shù)和辛普森(Simpson)指數(shù),使用R軟件進(jìn)行計(jì)算與分析。具體計(jì)算方法參見(jiàn)文獻(xiàn)[21-23]。

天敵昆蟲(chóng)數(shù)量的數(shù)據(jù)采用SPSS 22.0軟件進(jìn)行分析,利用Tukey多重比較法測(cè)驗(yàn)不同處理間的差異顯著性。

2 結(jié)果與分析

2.1 田埂種植不同蜜源植物稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)種類

分別調(diào)查了田埂種植芝麻、百日草、硫華菊、波斯菊稻田及對(duì)照稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)種類,共發(fā)現(xiàn)42種天敵昆蟲(chóng),分屬5目19科,其中膜翅目10科32種、鞘翅目1科1種、雙翅目3科4種、蜻蜓目3科3種和半翅目2科2種(表1)。其中,田埂種植芝麻、百日草的稻田發(fā)現(xiàn)42種天敵昆蟲(chóng),田埂種植硫華菊、波斯菊稻田發(fā)現(xiàn)41種天敵昆蟲(chóng)。而對(duì)照田塊發(fā)現(xiàn)天敵昆蟲(chóng)種類少于田埂種植蜜源植物的田塊,僅為18種,分別為螟黃赤眼蜂、赤帶扁股小蜂、稻螟赤眼蜂、螟蛉絨繭蜂、縱卷葉螟絨繭蜂、擬澳洲赤眼蜂、稻縱卷葉螟腫腿蜂、錫蘭稈蠅、螟黃足絨繭蜂、橫帶折脈繭蜂、黑肩綠盲蝽等。

表1 田埂種植不同蜜源植物稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)名錄

2.2 田埂種植不同蜜源植物稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)多樣性分析

分別分析了田埂種植芝麻、百日草、硫華菊、波斯菊稻田及對(duì)照稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)的多樣性指數(shù)。結(jié)果顯示,田埂種植蜜源植物的稻田天敵昆蟲(chóng)樣本間的Chao1指數(shù)、Ace指數(shù)、香農(nóng)指數(shù)、辛普森指數(shù)無(wú)顯著差異,但田埂種植蜜源植物的稻田天敵昆蟲(chóng)樣本Chao1指數(shù)、Ace指數(shù)和辛普森指數(shù)顯著高于對(duì)照組(表2)。這些結(jié)果表明田埂種植蜜源植物有助于稻田天敵昆蟲(chóng)多樣性的保持。

表2 田埂種植不同蜜源植物稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)多樣性

2.3 田埂種植不同蜜源植物稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)功能組團(tuán)分析

進(jìn)一步分析了田埂種植不同蜜源植物稻田天敵昆蟲(chóng)的功能,發(fā)現(xiàn)其中捕食性昆蟲(chóng)13種,其中捕食幼蟲(chóng)的天敵9種,捕食幼蟲(chóng)和卵的天敵共4種;寄生性天敵昆蟲(chóng)共29種,其中幼蟲(chóng)寄生性天敵17種,幼蟲(chóng)-蛹寄生性昆蟲(chóng)4種,蛹期寄生性天敵3種,卵期寄生性天敵5種(表3)。田埂種植蜜源植物稻田捕食性天敵和寄生性天敵數(shù)量均顯著高于對(duì)照田塊,但在田埂種植不同蜜源植物稻田間無(wú)顯著差異(圖1)。田埂種植蜜源植物稻田卵期寄生性天敵數(shù)量顯著高于對(duì)照田塊,田埂種植芝麻和種植波斯菊稻田卵期寄生性天敵數(shù)量顯著高于田埂種植百日草的田塊(圖2-A);田埂種植蜜源植物稻田幼蟲(chóng)期寄生性天敵數(shù)量顯著高于對(duì)照田塊,但田埂種植不同蜜源植物稻田間無(wú)顯著差異(圖2-B);田埂種植蜜源植物稻田幼蟲(chóng)期-蛹期寄生性天敵數(shù)量顯著高于對(duì)照田塊,田埂種植波斯菊田塊顯著高于田埂種植硫華菊的田塊(圖2-C);田埂種植蜜源植物稻田蛹期寄生性天敵數(shù)量顯著高于對(duì)照田塊,田埂種植芝麻田塊顯著高于田埂種植硫華菊的田塊(圖2-D)。

同一類型天敵昆蟲(chóng)在不同處理間無(wú)相同字母的代表差異顯著(P<0.05)。Bars marked without the same letters indicate significant differences on the number of natural enemy insects within treatments under the same natural enemies at P<0.05 level.圖1 田埂種植不同蜜源植物稻田捕食性天敵和寄生性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量Fig.1 Number of predatory and parasitic natural enemy insects in paddy field with ridges growing different nectar plants

A,卵期寄生性天敵昆蟲(chóng);B,幼蟲(chóng)期寄生性天敵昆蟲(chóng);C,幼蟲(chóng)期-蛹期寄生性天敵昆蟲(chóng);D,蛹期寄生性天敵昆蟲(chóng)。不同處理間沒(méi)有相同字母表示差異顯著(P<0.05)。A, Egg parasitic natural enemy insects; B, Larval parasitic natural enemy insects; C, Larval-pupal parasitic natural enemy insects; D, Pupal parasitic natural enemy insects.The bars marked without the same letters indicate significant difference (P<0.05).圖2 田埂種植不同蜜源植物稻田寄生性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量Fig.2 Number of different functional parasitic natural enemy insects in paddy field with ridges growing different nectar plants

表3 田埂種植不同蜜源植物稻田害蟲(chóng)天敵昆蟲(chóng)功能分類

3 討論

隨著人們生活水平的提高,對(duì)糧食的數(shù)量和質(zhì)量均有較高的要求,農(nóng)業(yè)的綠色可持續(xù)發(fā)展是當(dāng)前及今后最為重要的發(fā)展方向,病蟲(chóng)害的綠色防控是農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的要求[24]。保護(hù)和利用天敵控制害蟲(chóng)種群數(shù)量是一項(xiàng)較為重要的害蟲(chóng)綠色防治技術(shù)。目前,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)植物種類單一,生物多樣性低,不利于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定,天敵對(duì)害蟲(chóng)的控制作用較弱[25]。利用功能植物創(chuàng)造有利于天敵種群的環(huán)境,提高天敵種群數(shù)量,從而調(diào)控害蟲(chóng)種群數(shù)量[26-28]。蜜源植物是重要的功能植物,多項(xiàng)研究表明,種植蜜源植物有助于提升農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性,有助于害蟲(chóng)的綠色防控[27-29]。本文調(diào)查分析了田埂種植不同蜜源植物稻田天敵昆蟲(chóng)的多樣性。調(diào)查到田埂種植蜜源植物稻田天敵昆蟲(chóng)共42種,分屬5目19科,其中膜翅目10科32種、鞘翅目1科1種、雙翅目3科4種、蜻蜓目3科3種和半翅目2科2種。田埂種植蜜源植物的稻田天敵昆蟲(chóng)樣本間的Chao1指數(shù)、Ace指數(shù)、香農(nóng)指數(shù)和辛普森指數(shù)無(wú)顯著差異,但田埂種植蜜源植物的稻田天敵昆蟲(chóng)樣本Chao1、Ace和辛普森指數(shù)顯著高于對(duì)照組。這些結(jié)果表明,田埂種植蜜源植物有助于稻田天敵昆蟲(chóng)多樣性的保持。

天敵昆蟲(chóng)可分為捕食性和寄生性,不管捕食性天敵昆蟲(chóng)還是寄生性天敵昆蟲(chóng)對(duì)于協(xié)調(diào)控制害蟲(chóng)種群數(shù)量具有重要作用[30]。本研究中共發(fā)現(xiàn)捕食性昆蟲(chóng)13種,其中捕食幼蟲(chóng)的天敵9種,捕食幼蟲(chóng)和卵的天敵共4種;寄生性天敵昆蟲(chóng)共29種,其中幼蟲(chóng)寄生性天敵17種,幼蟲(chóng)-蛹寄生性天敵4種,蛹期寄生性天敵3種,卵期寄生性天敵5種。試驗(yàn)組寄生性天敵昆蟲(chóng)和捕食性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量均高于對(duì)照組,且試驗(yàn)田塊寄生性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量高于捕食性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量。從寄生性天敵類群來(lái)看,田埂種植芝麻和波斯菊在部分類群數(shù)量上高于種植百日草和硫華菊。整體上看,芝麻、百日草、硫華菊和波斯菊均適合種植田埂以涵養(yǎng)稻田天敵昆蟲(chóng),從寄生性天敵類群來(lái)看,種植芝麻和波斯菊在調(diào)查田塊較其他兩種蜜源植物稍好。稻田田埂種植蜜源植物為天敵昆蟲(chóng)提供營(yíng)養(yǎng)、棲息場(chǎng)所,有助于延長(zhǎng)天敵昆蟲(chóng)壽命及增強(qiáng)生殖力,對(duì)于田間害蟲(chóng)控制具有促進(jìn)作用[31]。朱平陽(yáng)等[32]研究發(fā)現(xiàn),花序類型是篩選蜜源植物的最重要特征,其中復(fù)傘形花序植物的花對(duì)寄生蜂寄生能力的促進(jìn)作用最顯著。本試驗(yàn)調(diào)查田塊整體上寄生性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量高于捕食性天敵昆蟲(chóng)數(shù)量,這與田塊原始天敵群落結(jié)構(gòu)、種群數(shù)量及殺蟲(chóng)劑使用等多種因素有關(guān)。稻田害蟲(chóng)天敵生物多樣性的提升,有助于害蟲(chóng)的可持續(xù)控制。Gurr等[33]研究表明,稻田周邊種植蜜源植物可以顯著降低水稻主要害蟲(chóng)種群,減少化學(xué)殺蟲(chóng)劑的使用,且田埂種植蜜源植物稻田中害蟲(chóng)捕食性天敵和寄生性天敵數(shù)量均顯著增加。劉雨芳等[34]發(fā)現(xiàn),高異質(zhì)性邊緣稻田生境有助于提高稻田害蟲(chóng)天敵多樣性,提高益害比,具有更好地控制害蟲(chóng)的物質(zhì)基礎(chǔ),促進(jìn)捕食性天敵對(duì)水稻害蟲(chóng)的生態(tài)控制效能。在花生田周圍種植功能植物,提升害蟲(chóng)天敵數(shù)量,進(jìn)而減輕薊馬、蚜蟲(chóng)等害蟲(chóng)對(duì)花生的危害[35]。農(nóng)田捕食性天敵和寄生性天敵數(shù)量增加對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定、控制害蟲(chóng)種群增長(zhǎng)具有重要功能[30]。然而,田間天敵昆蟲(chóng)數(shù)量和多樣性的提升不是一蹴而就的,需要堅(jiān)持建立有利于涵養(yǎng)天敵的環(huán)境,從而達(dá)到農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性。合理保護(hù)和利用天敵控制害蟲(chóng)應(yīng)與其他綠色防控措施相結(jié)合,合理科學(xué)使用農(nóng)藥,減少對(duì)天敵昆蟲(chóng)的影響。