田埂种植蜜源植物对稻田天敌昆虫多样性的影响

张莉丽,程静雯,李阿根,*,杨亚军

(1.杭州市农业技术推广中心,浙江 杭州 310001; 2.杭州市余杭区农业生态与植物保护服务站,浙江 杭州 311199; 3.浙江省农业科学院 植物保护与微生物研究所,浙江 杭州 310021)

水稻(OryzasativaL.)是世界上重要的粮食作物之一,世界上超过50%的人口以水稻为主食[1-2]。随着人口的增长和生活水平的提高,人们对稻米的产量和质量的提高日益重视[3-4]。然而,在水稻的生产过程中易受多种害虫的危害造成产量损失[5]。目前,水稻害虫的防治还以化学农药为主,化学农药的使用会带来害虫抗药性增加和稻田生态系统减弱等负面影响[6-8]。近年来,随着绿色植保理念的推进,天敌保护利用等一批绿色防控技术应用于水稻害虫的防控中,推动我国水稻的绿色生产[9]。

蜜源植物是一类可以提供蜜源的显花植物的总称,合理利用蜜源植物可以为害虫天敌提供营养和栖息场所[10]。通过种植蜜源植物维持或提高农业生态系统中天敌的种群数量,进而调控害虫种群数量已成为一种重要的害虫绿色防控技术措施。在果园生态系统中,多蜜源植物生草组合可以显著增加果园害虫天敌数量,减少果树害虫的危害[11];在自然生草基础上,适当种植紫花苜蓿、长柔毛野豌豆、孔雀草、万寿菊等显花植物对苹果园繁育天敌、控制害虫具有重要作用[12]。杏园中分别套种油菜(Brassicacampestris)、芜菁(Brassicarapa)和紫花苜蓿(Medicagosativa)3种蜜源植物可增加果园生物多样性,提高果园生态系统的稳定性,抑制了害虫的发生[13]。李建瑛等[14]研究发现,人工种植长柔毛野豌豆(Viciavillosa)有助于提高梨园害虫天敌数量,可用于梨园害虫的绿色防控。方艳等[15]研究发现,蔬菜温室大棚间波斯菊花带对捕食性天敌具有较好的诱集涵养作用,可作为天敌优良的蜜源植物增效害虫生物防治。邻近温室种植蜜源植物带能增强温室内害虫防治作用,并初步表征波斯菊(Cosmosbipinnatus)可吸引较多捕食者和降低害虫种群[16]。稻田田埂种植芝麻可以显著提高稻虱缨小蜂(Anagrusnilaparvatae)和黑肩绿盲蝽(Cyrtorhinuslividipennis)对稻飞虱的控制能力,从而减少田间稻飞虱的种群数量[17-19]。赵燕燕等[20]研究发现,酢浆草花蜜含量较高,可以显著提高寄生蜂的生态功能,同时酢浆草花仅在白天开放,不会作用于夜间活动的鳞翅目成虫,生态风险较低,是一种潜在的适合稻田系统的蜜源植物。为了进一步明确稻田田埂种植蜜源植物在涵养稻田害虫天敌昆虫中的作用,本文调查了田埂种植不同蜜源植物稻田天敌昆虫种类,研究了田埂种植不同蜜源植物对稻田害虫天敌昆虫多样性的影响,为稻田害虫绿色防控提供参考和依据。

1 材料与方法

1.1 试验方法

试验地点位于杭州市余杭区郊区稻田。田埂分别种植芝麻(Sesamumindicum)、百日草(ZinniaelegansJacq.)、硫华菊(Cosmossulphureus)、波斯菊(CosmosbipinnatusCav.),未种植区域为空白对照,待开花后调查稻田害虫天敌昆虫的种类和数量。采用扫网法进行生物多样性调查。用扫网对水稻冠层进行扫捕采样;采样时手握扫网手柄末端,以“8”字形来回扫网为一次,待扫网开口与地面垂直,并指向挥动的方向,挥动30次为一个样品;收集到的样品放入装有无水乙醇的自封袋中,并做好标记。每种蜜源植物处理采集5个样品。样品带回实验室后,进行分类鉴定。根据鉴定调查的结果,编制天敌昆虫名录,计算α多样性指数。根据天敌昆虫特性进行功能分类。

1.2 数据统计与分析

田埂种植蜜源植物的稻田天敌昆虫的α多样性指数数据,包括Chao1指数、Ace指数、香农(Shannon)指数和辛普森(Simpson)指数,使用R软件进行计算与分析。具体计算方法参见文献[21-23]。

天敌昆虫数量的数据采用SPSS 22.0软件进行分析,利用Tukey多重比较法测验不同处理间的差异显著性。

2 结果与分析

2.1 田埂种植不同蜜源植物稻田害虫天敌昆虫种类

分别调查了田埂种植芝麻、百日草、硫华菊、波斯菊稻田及对照稻田害虫天敌昆虫种类,共发现42种天敌昆虫,分属5目19科,其中膜翅目10科32种、鞘翅目1科1种、双翅目3科4种、蜻蜓目3科3种和半翅目2科2种(表1)。其中,田埂种植芝麻、百日草的稻田发现42种天敌昆虫,田埂种植硫华菊、波斯菊稻田发现41种天敌昆虫。而对照田块发现天敌昆虫种类少于田埂种植蜜源植物的田块,仅为18种,分别为螟黄赤眼蜂、赤带扁股小蜂、稻螟赤眼蜂、螟蛉绒茧蜂、纵卷叶螟绒茧蜂、拟澳洲赤眼蜂、稻纵卷叶螟肿腿蜂、锡兰秆蝇、螟黄足绒茧蜂、横带折脉茧蜂、黑肩绿盲蝽等。

表1 田埂种植不同蜜源植物稻田害虫天敌昆虫名录

2.2 田埂种植不同蜜源植物稻田害虫天敌昆虫多样性分析

分别分析了田埂种植芝麻、百日草、硫华菊、波斯菊稻田及对照稻田害虫天敌昆虫的多样性指数。结果显示,田埂种植蜜源植物的稻田天敌昆虫样本间的Chao1指数、Ace指数、香农指数、辛普森指数无显著差异,但田埂种植蜜源植物的稻田天敌昆虫样本Chao1指数、Ace指数和辛普森指数显著高于对照组(表2)。这些结果表明田埂种植蜜源植物有助于稻田天敌昆虫多样性的保持。

表2 田埂种植不同蜜源植物稻田害虫天敌昆虫多样性

2.3 田埂种植不同蜜源植物稻田害虫天敌昆虫功能组团分析

进一步分析了田埂种植不同蜜源植物稻田天敌昆虫的功能,发现其中捕食性昆虫13种,其中捕食幼虫的天敌9种,捕食幼虫和卵的天敌共4种;寄生性天敌昆虫共29种,其中幼虫寄生性天敌17种,幼虫-蛹寄生性昆虫4种,蛹期寄生性天敌3种,卵期寄生性天敌5种(表3)。田埂种植蜜源植物稻田捕食性天敌和寄生性天敌数量均显著高于对照田块,但在田埂种植不同蜜源植物稻田间无显著差异(图1)。田埂种植蜜源植物稻田卵期寄生性天敌数量显著高于对照田块,田埂种植芝麻和种植波斯菊稻田卵期寄生性天敌数量显著高于田埂种植百日草的田块(图2-A);田埂种植蜜源植物稻田幼虫期寄生性天敌数量显著高于对照田块,但田埂种植不同蜜源植物稻田间无显著差异(图2-B);田埂种植蜜源植物稻田幼虫期-蛹期寄生性天敌数量显著高于对照田块,田埂种植波斯菊田块显著高于田埂种植硫华菊的田块(图2-C);田埂种植蜜源植物稻田蛹期寄生性天敌数量显著高于对照田块,田埂种植芝麻田块显著高于田埂种植硫华菊的田块(图2-D)。

同一类型天敌昆虫在不同处理间无相同字母的代表差异显著(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.图1 田埂种植不同蜜源植物稻田捕食性天敌和寄生性天敌昆虫数量Fig.1 Number of predatory and parasitic natural enemy insects in paddy field with ridges growing different nectar plants

A,卵期寄生性天敌昆虫;B,幼虫期寄生性天敌昆虫;C,幼虫期-蛹期寄生性天敌昆虫;D,蛹期寄生性天敌昆虫。不同处理间没有相同字母表示差异显著(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).图2 田埂种植不同蜜源植物稻田寄生性天敌昆虫数量Fig.2 Number of different functional parasitic natural enemy insects in paddy field with ridges growing different nectar plants

表3 田埂种植不同蜜源植物稻田害虫天敌昆虫功能分类

3 讨论

随着人们生活水平的提高,对粮食的数量和质量均有较高的要求,农业的绿色可持续发展是当前及今后最为重要的发展方向,病虫害的绿色防控是农业绿色发展的要求[24]。保护和利用天敌控制害虫种群数量是一项较为重要的害虫绿色防治技术。目前,农田生态系统植物种类单一,生物多样性低,不利于农田生态系统的稳定,天敌对害虫的控制作用较弱[25]。利用功能植物创造有利于天敌种群的环境,提高天敌种群数量,从而调控害虫种群数量[26-28]。蜜源植物是重要的功能植物,多项研究表明,种植蜜源植物有助于提升农田生态系统中生物多样性,有助于害虫的绿色防控[27-29]。本文调查分析了田埂种植不同蜜源植物稻田天敌昆虫的多样性。调查到田埂种植蜜源植物稻田天敌昆虫共42种,分属5目19科,其中膜翅目10科32种、鞘翅目1科1种、双翅目3科4种、蜻蜓目3科3种和半翅目2科2种。田埂种植蜜源植物的稻田天敌昆虫样本间的Chao1指数、Ace指数、香农指数和辛普森指数无显著差异,但田埂种植蜜源植物的稻田天敌昆虫样本Chao1、Ace和辛普森指数显著高于对照组。这些结果表明,田埂种植蜜源植物有助于稻田天敌昆虫多样性的保持。

天敌昆虫可分为捕食性和寄生性,不管捕食性天敌昆虫还是寄生性天敌昆虫对于协调控制害虫种群数量具有重要作用[30]。本研究中共发现捕食性昆虫13种,其中捕食幼虫的天敌9种,捕食幼虫和卵的天敌共4种;寄生性天敌昆虫共29种,其中幼虫寄生性天敌17种,幼虫-蛹寄生性天敌4种,蛹期寄生性天敌3种,卵期寄生性天敌5种。试验组寄生性天敌昆虫和捕食性天敌昆虫数量均高于对照组,且试验田块寄生性天敌昆虫数量高于捕食性天敌昆虫数量。从寄生性天敌类群来看,田埂种植芝麻和波斯菊在部分类群数量上高于种植百日草和硫华菊。整体上看,芝麻、百日草、硫华菊和波斯菊均适合种植田埂以涵养稻田天敌昆虫,从寄生性天敌类群来看,种植芝麻和波斯菊在调查田块较其他两种蜜源植物稍好。稻田田埂种植蜜源植物为天敌昆虫提供营养、栖息场所,有助于延长天敌昆虫寿命及增强生殖力,对于田间害虫控制具有促进作用[31]。朱平阳等[32]研究发现,花序类型是筛选蜜源植物的最重要特征,其中复伞形花序植物的花对寄生蜂寄生能力的促进作用最显著。本试验调查田块整体上寄生性天敌昆虫数量高于捕食性天敌昆虫数量,这与田块原始天敌群落结构、种群数量及杀虫剂使用等多种因素有关。稻田害虫天敌生物多样性的提升,有助于害虫的可持续控制。Gurr等[33]研究表明,稻田周边种植蜜源植物可以显著降低水稻主要害虫种群,减少化学杀虫剂的使用,且田埂种植蜜源植物稻田中害虫捕食性天敌和寄生性天敌数量均显著增加。刘雨芳等[34]发现,高异质性边缘稻田生境有助于提高稻田害虫天敌多样性,提高益害比,具有更好地控制害虫的物质基础,促进捕食性天敌对水稻害虫的生态控制效能。在花生田周围种植功能植物,提升害虫天敌数量,进而减轻蓟马、蚜虫等害虫对花生的危害[35]。农田捕食性天敌和寄生性天敌数量增加对于农田生态系统稳定、控制害虫种群增长具有重要功能[30]。然而,田间天敌昆虫数量和多样性的提升不是一蹴而就的,需要坚持建立有利于涵养天敌的环境,从而达到农田生态系统的可持续性。合理保护和利用天敌控制害虫应与其他绿色防控措施相结合,合理科学使用农药,减少对天敌昆虫的影响。