安徽江淮地區(qū)中稻田害蟲(chóng)和天敵群落動(dòng)態(tài)研究

水稻是我國(guó)最重要的糧食資源。穩(wěn)定和發(fā)展水稻生產(chǎn)是確保我國(guó)糧食高產(chǎn)和安全的主要任務(wù)之一。但是,水稻害蟲(chóng)的頻繁嚴(yán)重發(fā)生是水稻生產(chǎn)中的一個(gè)嚴(yán)重障礙,尋求水稻害蟲(chóng)科學(xué)有效的綜合治理措施,一直是農(nóng)業(yè)尤其是植?？萍脊ぷ髡叩牟恍概?。近年來(lái),從稻田生態(tài)系尤其是稻田害蟲(chóng)和天敵群落的整體出發(fā),研究以“生態(tài)調(diào)控”為核心內(nèi)容的水稻害蟲(chóng)綜合治理措施受到許多學(xué)者的重視,如張文慶等(1996)對(duì)保護(hù)利用農(nóng)田天敵的群落問(wèn)題及自然天敵長(zhǎng)期保護(hù)利用對(duì)稻飛虱的控制作用進(jìn)行了研究,提出增加農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的多樣性可增加天敵群落種庫(kù)的多樣性,進(jìn)而加速天敵群落的迅速重建和發(fā)展,對(duì)控制早期遷入害蟲(chóng)的發(fā)生有重要意義;王洪全等(1996)對(duì)全國(guó)稻田蜘蛛生態(tài)分布進(jìn)行了研究,指出我國(guó)豐富的稻田蜘蛛資源是保護(hù)利用的良好物質(zhì)基礎(chǔ);李劍泉等(2002)對(duì)多物種共存系統(tǒng)中蜘蛛對(duì)稻蟲(chóng)的控制作用進(jìn)行了研究;郝樹(shù)廣等(1998)對(duì)稻田節(jié)肢動(dòng)物群落營(yíng)養(yǎng)層及優(yōu)勢(shì)功能集團(tuán)的組成與多樣性動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究;等等。這些研究從不同側(cè)面增進(jìn)了人們對(duì)稻田害蟲(chóng)和天敵群落的結(jié)構(gòu)和動(dòng)態(tài)的了解。本研究旨在揭示江淮地區(qū)中稻田害蟲(chóng)和天敵群落的結(jié)構(gòu)及其動(dòng)態(tài),為該地區(qū)合理布局和發(fā)展水稻生產(chǎn),以及從群落水平上因時(shí)因地制宜組配以生態(tài)調(diào)控為核心內(nèi)容的綜合治理措施,實(shí)現(xiàn)水稻害蟲(chóng)的可持續(xù)控制提供依據(jù)。1材料和方法1.1水稻害蟲(chóng)與天敵調(diào)查田間系統(tǒng)調(diào)查于2002年6～9月在合肥市郊區(qū)中稻田進(jìn)行。調(diào)查田面積700m2,水稻品種為汕優(yōu)63,系福建省三明市農(nóng)科所育成的中秈雜交水稻組合,是我國(guó)10多年來(lái)種植面積最大、適應(yīng)區(qū)域最廣的雜交品種。4月27日育苗,6月6日移栽,全生育期140d左右。調(diào)查自水稻分蘗期至成熟期每5d1次,遇降雨調(diào)查時(shí)間順延,采用5點(diǎn)取樣法每次調(diào)查60叢,分別記載稻株上部(葉冠)、中部(莖稈上部2/3)、下部(莖稈下部1/3)害蟲(chóng)和天敵數(shù)量。螟蟲(chóng)及稻縱卷葉螟根據(jù)為害狀采用剝查方法統(tǒng)計(jì),其它害蟲(chóng)及天敵采用目測(cè)法統(tǒng)計(jì)。1.2群落多樣性分析采用BergerandParker優(yōu)勢(shì)度公式d=Ni/N計(jì)算物種優(yōu)勢(shì)度;采用Levins生態(tài)位寬度公式B=1SS∑i=1Ρ2iB=1S∑i=1SP2i計(jì)算優(yōu)勢(shì)種的空間生態(tài)位寬度;采用Hurlbert生態(tài)位重疊公式Lij=SS∑h=1ΡihΡjhLij=S∑h=1SPihPjh計(jì)算優(yōu)勢(shì)種間空間生態(tài)位重疊度;采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)公式H′=-ΣPilnPi計(jì)算群落多樣性;采用Pielou均勻度公式E=H′/lnS計(jì)算群落均勻度;采用Simpson集中度指數(shù)公式C=Σ(Ni/N)2計(jì)算群落集中度;采用灰色關(guān)聯(lián)分析研究群落豐富度和均勻度對(duì)群落多樣性的影響程度;采用群落總個(gè)體數(shù)(N)、豐富度(S)、均勻度(E)、集中度(C)、多樣性(H′)作為群落不同屬性數(shù)據(jù),以標(biāo)準(zhǔn)差正規(guī)化方法進(jìn)行數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化,以公式rij=1-√Μ∑R=1(Xik-Xjk)2/Ρrij=1?∑R=1M(Xik?Xjk)2/P???????????????ue001?ue000ue000(取P=11)計(jì)算不同時(shí)間群落的相似程度,采用模糊聚類方法(FuzzyCluster)進(jìn)行群落動(dòng)態(tài)的聚類分析。2結(jié)果與分析2.1草間私家車(chē)鼠類型分布調(diào)查記錄捕食性天敵12種,害蟲(chóng)12種,天敵與害蟲(chóng)的數(shù)量比例平均約為0.5∶1。捕食性天敵中蜘蛛8種,捕食性昆蟲(chóng)4種,蜘蛛與捕食性昆蟲(chóng)的數(shù)量比例平均為2.4∶1。天敵優(yōu)勢(shì)種依次為草間小黑蛛Erigonidiumgraminicola、青翅蟻型隱翅蟲(chóng)Paederusfuscipes、四點(diǎn)亮腹蛛Singapygmaea、擬水狼蛛Piratasubpiraticus和圓尾蟏蛸Tetragnathashikokiana,其數(shù)量占天敵亞群落總數(shù)量的比率介于86.9%～96.7%之間,平均為94.3%。在12次調(diào)查中草間小黑蛛有8次居優(yōu)勢(shì)種首位,青翅蟻型隱翅蟲(chóng)4次居優(yōu)勢(shì)種首位。害蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種依次為褐飛虱Nilaparvatalugens、稻縱卷葉螟Cnaphalocrocismedinalis和白背飛虱Sogatellafurcifera,其數(shù)量平均占害蟲(chóng)亞群落總數(shù)量的86%。每次調(diào)查到的物種數(shù)介于10～17種之間,害蟲(chóng)和天敵個(gè)體總數(shù)量在時(shí)間過(guò)程中呈上升、下降、再上升的變化趨勢(shì)。2.2種內(nèi)優(yōu)勢(shì)種的空間生態(tài)位和重疊性調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示群落主要優(yōu)勢(shì)天敵和優(yōu)勢(shì)害蟲(chóng)在稻株上、中、下部的分布比例,總體上草間小黑蛛、擬水狼蛛和褐飛虱為下部>中部>上部,四點(diǎn)亮腹蛛和白背飛虱為中部>下部>上部,青翅蟻型隱翅蟲(chóng)為下部>上部>中部,圓尾蟏蛸主要分布于上、中部,而稻縱卷葉螟僅分布于稻株上部。各種群的空間格局在時(shí)間序列上有一定變化,草間小黑蛛在稻株下部的比例呈增加趨勢(shì);擬水狼蛛在稻株中下部轉(zhuǎn)移較頻繁,但下部的比例是中部的3倍多;青翅蟻型隱翅蟲(chóng)在稻株上轉(zhuǎn)移較明顯,在空間上的位置依次從上部到中部再到下部;圓尾蟏蛸與青翅蟻型隱翅蟲(chóng)的轉(zhuǎn)移方式相反,由下部向上部轉(zhuǎn)移;兩種稻飛虱在時(shí)間上有一段相遇期,但在空間分布上存在明顯分化,白背飛虱主要分布于稻株中部,而褐飛虱主要分布于稻株下部。群落主要優(yōu)勢(shì)種空間生態(tài)位寬度和重疊的統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表1。捕食性天敵中,青翅蟻型隱翅蟲(chóng)空間生態(tài)位寬度明顯較大,說(shuō)明其在稻株內(nèi)活動(dòng)范圍較廣。3種優(yōu)勢(shì)害蟲(chóng)中褐飛虱空間生態(tài)位寬度最大,其次是白背飛虱,稻縱卷葉螟最小。除圓尾蟏蛸外,天敵之間空間生態(tài)位重疊度均較大,表明存在較激烈的種間競(jìng)爭(zhēng),且與兩種飛虱的空間生態(tài)位重疊度亦較大,表明有較好的空間同域性,相遇機(jī)率較高,天敵有較大的潛在控制作用。圓尾蟏蛸與稻縱卷葉螟的空間生態(tài)位重疊度較大,對(duì)稻縱卷葉螟有較好的潛在控制作用。3種優(yōu)勢(shì)害蟲(chóng)中兩種飛虱的空間生態(tài)位重疊度較大,表明2種飛虱間存在一定程度的競(jìng)爭(zhēng),而2種飛虱與稻縱卷葉螟的空間生態(tài)位重疊度很小,基本不存在競(jìng)爭(zhēng)。2.3群落均勻度特征以物種為單位和以功能團(tuán)為單位的群落主要特征指數(shù)及其動(dòng)態(tài)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果分別列于表2和表3。群落功能團(tuán)的劃分主要依據(jù)害蟲(chóng)為害特點(diǎn)、主要害蟲(chóng)種類、天敵捕食特點(diǎn)及在營(yíng)養(yǎng)階層中的位置。由表2可見(jiàn),群落總個(gè)體數(shù)在時(shí)間過(guò)程中變化較大,這主要由害蟲(chóng)優(yōu)勢(shì)種的數(shù)量變動(dòng)所致。群落物種豐富度多介于10～13之間,變化不大,但中稻生育末期(9月5日)物種較豐富,達(dá)到17種。群落均勻度以8月上、中旬最高,主要是這一階段群落主要優(yōu)勢(shì)種褐飛虱和白背飛虱優(yōu)勢(shì)度降低,這一時(shí)期群落多樣性也較高。群落集中度的變化趨勢(shì)與均勻度相反。群落多樣性是豐富度和均勻度的函數(shù),具有一定的模糊性。現(xiàn)將多樣性(H′)與豐富度(S)和均勻度(E)的關(guān)系視為一個(gè)灰色系統(tǒng),多樣性為該系統(tǒng)的參照序列,豐富度和均勻度為該系統(tǒng)的比較序列,進(jìn)行雙序列關(guān)聯(lián)分析,所得關(guān)聯(lián)度(G)大小反映豐富度和均勻度各自對(duì)多樣性的影響程度。結(jié)果為G(H′,E)=0.791>G(H′,S)=0.656,表明對(duì)群落多樣性的影響均勻度大于豐富度,即均勻度是影響多樣性的主要因素。由表3可見(jiàn),以功能團(tuán)為單位的群落特征指數(shù)的變化趨勢(shì)與以物種為單位的群落特征指數(shù)的變化趨勢(shì)基本一致。兩者多樣性指數(shù)的相關(guān)系數(shù)達(dá)極顯著水平(r=0.896>r0.01,10=0.708),兩者均勻度的相關(guān)系數(shù)達(dá)極顯著水平(r=0.873>r0.01,10=0.708),說(shuō)明可采用功能團(tuán)單位代替物種單位進(jìn)行群落多樣性的研究,使研究工作大大簡(jiǎn)化。2.4不同時(shí)期群落物種豐富度群落動(dòng)態(tài)的研究,由于生境梯度和時(shí)間序列的連續(xù)性,不同時(shí)間群落實(shí)體之間并無(wú)明確界限,加之反映群落屬性的數(shù)量指標(biāo)具有相當(dāng)?shù)哪：?運(yùn)用模糊聚類方法是比較恰當(dāng)?shù)摹，F(xiàn)取稻田害蟲(chóng)和天敵群落的總個(gè)體數(shù)(N)、豐富度(S)、均勻度(E)、集中度(C)和多樣性(H′)作為不同時(shí)間群落的不同屬性數(shù)據(jù),采用標(biāo)準(zhǔn)差正規(guī)化方法進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化,得到早稻田害蟲(chóng)和天敵群落不同屬性的正規(guī)化數(shù)據(jù)。由正規(guī)化數(shù)據(jù)求出模糊相似關(guān)系R?=|rij|?R?經(jīng)連續(xù)自乘得模糊等價(jià)關(guān)系R?*如下:R?*=[1.000.800.800.800.830.830.830.830.800.800.800.780.801.000.860.860.800.800.800.800.860.850.860.780.800.861.000.860.800.800.800.800.890.850.860.780.800.860.861.001.000.800.800.800.860.850.860.780.830.800.800.800.800.950.900.920.800.800.800.780.830.800.800.800.801.000.900.920.800.800.800.780.830.800.800.800.800.901.000.900.800.800.800.780.830.800.800.800.800.921.001.000.800.800.800.780.800.860.890.860.860.800.900.801.000.850.860.780.800.850.850.850.850.800.800.800.851.000.850.780.800.860.860.860.860.800.800.800.860.851.000.780.780.780.780.780.780.780.780.780.780.780.781.00]根據(jù)上述模糊等價(jià)關(guān)系R?*,逐步選取閾值λ進(jìn)行聚類,當(dāng)取0.83<λ≤0.85時(shí),聚類結(jié)果見(jiàn)圖1。聚類結(jié)果將中稻田不同時(shí)期的害蟲(chóng)和天敵群落分為4類:分蘗前期(7月12日)、分蘗后期至拔節(jié)期(7月17日～7月27日)及抽穗后期至乳熟期(8月21日～8月31日)、孕穗期至抽穗前期(8月1日～8月17日)、蠟熟期(9月5日)。每類群落有其主要特征:分蘗前期群落總個(gè)體數(shù)很少,只有其它類群落的1/2～1/5;分蘗后期至乳熟期(除孕穗期至抽穗前期外)群落總個(gè)體數(shù)較多,均勻度和多樣性較低;孕穗期至抽穗前期群落總個(gè)體數(shù)較少,均勻度和多樣性較高;蠟熟期群落物種豐富度遠(yuǎn)大高于其它類群落。總的來(lái)看,中稻田害蟲(chóng)和天敵群落在時(shí)間過(guò)程中變化較大,穩(wěn)定性較差。3其它非遺產(chǎn)生態(tài)恢復(fù)技術(shù)(1)水稻是我國(guó)最主要的糧食作物,穩(wěn)定和發(fā)展水稻生產(chǎn)是保證我國(guó)糧食豐收和安全的主要任務(wù)之一。安徽江淮地區(qū)地處我國(guó)亞熱帶和暖溫帶過(guò)渡地帶,自然條件適宜各型水稻種植。目前該區(qū)稻作類型以單季中稻為主,水稻害蟲(chóng)以遷飛性害蟲(chóng)為主,遷飛性害蟲(chóng)南北遷移不僅為該區(qū)帶來(lái)大量蟲(chóng)源,且中稻生長(zhǎng)發(fā)育期正是遷飛性害蟲(chóng)在該區(qū)的發(fā)生高峰階段,遷飛性害蟲(chóng)猖獗成災(zāi)問(wèn)題嚴(yán)重。而該區(qū)種植早稻和晚稻,由于遷飛性害蟲(chóng)南北遷移的物候規(guī)律,可避開(kāi)其發(fā)生高峰期,避免或減少殺蟲(chóng)劑使用,有利于水稻生產(chǎn)尤其