設施蔬菜昆蟲群落結構與時序動態(tài)

邢鯤 曹俊宇 王媛媛 趙飛

摘要：通過分析設施蔬菜生態(tài)系統(tǒng)中昆蟲各群落的組成、特征及時序動態(tài)變化，為設施蔬菜害蟲生態(tài)調控策略的制定提供科學依據(jù)。采用5點取樣法，調查黃板誘集昆蟲的種類和數(shù)量，利用群落特征指數(shù)進行分析。結果表明，設施番茄昆蟲隸屬于7個目16個科，設施黃瓜昆蟲隸屬于7個目18個科，并且設施黃瓜昆蟲各群落豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均高于設施番茄，而優(yōu)勢集中性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)則設施番茄高于設施黃瓜。非天敵昆蟲亞群落在昆蟲總群落的變化中起著主要作用，天敵昆蟲亞群落對于非天敵昆蟲群落的變化存在跟隨現(xiàn)象。設施蔬菜生態(tài)系統(tǒng)昆蟲群落特征與農田生態(tài)系統(tǒng)相比，具有一定相似性，又具有一定特殊性。

關鍵詞：設施蔬菜;昆蟲群落;群落結構;群落特征;時序動態(tài)

中圖分類號： S436.3

文獻標識碼：A

文章編號： 1000-4440（2019）03-0564-09

生態(tài)環(huán)境不僅為昆蟲群落提供了穩(wěn)定的棲息空間，也會對昆蟲群落產生顯著的影響[1]。通過研究不同生態(tài)環(huán)境下昆蟲群落內個體數(shù)量和物種數(shù)的變化情況、群落特征指數(shù)及其時空變化趨勢等2-3]，可為昆蟲的保護和利用、害蟲的預測預報和生態(tài)調控奠定理論基礎。目前，國內外針對不同生態(tài)環(huán)境下昆蟲群落構成以及時空動態(tài)變化規(guī)律進行了大量研究，這些研究均圍繞不同作物，例如小麥[4]、玉米[5]、棉花[6]、大豆[7]、蔬菜[8]、花椒[9]、蘋果樹[1O]、桃樹[ll]、棗樹[12]、桔樹[13]、檸檬樹[14]、梅子樹[15]、茶樹[16]等，探討了不同昆蟲群落，例如植食性昆蟲、捕食性昆蟲、寄生性昆蟲、中性昆蟲群落變化情況以及不同群落之間的相互關系[17]。但是，這些研究多集中于農田生態(tài)系統(tǒng)中的大田作物，而設施環(huán)境中的相關研究較為缺乏。

害蟲生態(tài)治理（ Ecological pest mangement，EPM）在有害生物綜合治理中的作用越發(fā)重要[14]。以生態(tài)環(huán)境為依托，昆蟲群落研究為基礎，揭示害蟲一天敵一生境之間的相互關系，保護生物多樣性，才能依靠生態(tài)環(huán)境的自我調控能力，實施害蟲的可持續(xù)控制[18]。目前，昆蟲群落結構研究結果在害蟲生態(tài)治理策略制定中起著主導作用。趙飛等[13]對日光溫室棗樹昆蟲群落的研究結果表明，在1月下旬至2月中旬、3月中旬至5月初和7月中旬至8月底，昆蟲群落多樣性與均勻度指數(shù)較高，天敵數(shù)量較多，對害蟲有較好的控制作用。韓寶瑜等[19]通過調查栗一茶間作、梨一茶間作、3行密植和單行條植茶園的昆蟲群落組成，發(fā)現(xiàn)與純茶園相比，間作茶園可以使昆蟲群落持續(xù)地保持多樣性與穩(wěn)定性，天敵昆蟲在穩(wěn)定的生境中維持自身種群的發(fā)展，長期地制約著害蟲。董振隆等[20]通過研究花椒玉米間作園和花椒純作園中昆蟲群落結構變化情況，發(fā)現(xiàn)花椒玉米間作園昆蟲群落的穩(wěn)定性更好，害蟲大發(fā)生的幾率相對較小，說明花椒玉米間作模式是控制玉米害蟲發(fā)生的有效方法。由此可見，明確昆蟲及各個亞群落的群落構成及時空變化情況，有利于有效地、持續(xù)地控制害蟲的發(fā)生。

設施農業(yè)作為中國農業(yè)發(fā)展的重要組成部分，分布面積較廣，種植面積較大[21-24]，其中番茄和黃瓜是設施農業(yè)主要種植作物[25]。但是，由于近年來設施溫室內農藥的大量施用與濫用，造成設施溫室內昆蟲種類與結構變化加劇，害蟲越發(fā)猖獗且防治難度加大[26]。而且，目前只有設施蔬菜害蟲發(fā)生動態(tài)的研究結果[27]，尚無設施蔬菜昆蟲群落結構與時空動態(tài)變化的相關研究結果。因此，闡明設施生態(tài)環(huán)境中昆蟲群落結構特征與時空變化規(guī)律，可為實現(xiàn)設施蔬菜害蟲生態(tài)調控與科學用藥決策奠定理論基礎。本研究通過分析不同設施蔬菜昆蟲總群落、非天敵昆蟲群落、天敵昆蟲亞群落的群落結構特征及時間動態(tài)變化情況，探討設施蔬菜昆蟲各個亞群落間的相互關系，旨在為設施蔬菜害蟲的綜合治理提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗地概況

試驗地位于山西省太原市小店區(qū)東浦村設施溫室內。設施溫室長度70.0 m，凈跨度10.0 m，脊高4.5 m，后墻高3.1 m。按照常規(guī)設施溫室管理方法種植。番茄品種為紅金龍，采用寬窄行高低壟定植，寬行90 cm，窄行50 cm，壟高25 cm，株距30 cm，每穴栽l株，3月17日移栽定植;黃瓜品種為青研密刺1號，寬行80 cm，窄行50 cm，壟高15 cm，株距30cm，每穴栽1株，3月10日移栽定植。

試驗期間設施番茄溫室內日平均溫度為25. 10℃，日平均最高氣溫為28. 84℃，日平均最低氣溫為20. 78℃;設施黃瓜溫室內日平均溫度為24. 54 ℃，日平均最高氣溫為27. 65℃，日平均最低氣溫為21.25℃。

1.2 調查方法

調查時間2017年6月12日至8月21日，每7d取樣調查1次。調查方法采用黃板誘集法（黃板購自北京中捷四方生物科技有限公司，規(guī)格25 cmX30 cm，雙面均有黏膠），在設施溫室內按照5點取樣法，每樣點隨機選取5株番茄植株懸掛黃板，黃板橫置且懸掛高度為上沿距離地面100 cm處，每次調查時用透明保鮮膜將黃板兩面密封帶回實驗室，在體視顯微鏡（奧林巴斯SZX7）下鏡檢，對誘集昆蟲種類進行鑒定及計數(shù)。調查期間設施番茄按照常規(guī)栽培措施管理，且不施用化學農藥或生物農藥。統(tǒng)計設施番茄溫室內5個樣點黃板誘集的昆蟲種類及平均數(shù)量，分析設施番茄昆蟲群落結構與時間動態(tài)。

1.3 昆蟲分類鑒定

根據(jù)昆蟲分類書籍、檢索表等[28]對設施蔬菜溫室內誘集的昆蟲進行分類與鑒定。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析

采用以下生態(tài)學參數(shù)分析設施蔬菜溫室內昆蟲群落特征值[29-32]：物種種類數(shù)（S）;全部物種總個體

2 結果與分析

2.1 設施蔬菜昆蟲群落組成

設施番茄昆蟲總群落中昆蟲隸屬于7個目16個科，而設施黃瓜昆蟲總群落中昆蟲隸屬于7個目18個科（表1）。比較設施番茄與設施黃瓜昆蟲總群落發(fā)現(xiàn)，設施黃瓜昆蟲總群落物種數(shù)和個體總數(shù)均大于設施番茄，但是兩者雙翅目（ Diptera）昆蟲物種比例均為最高，同翅目（ Homoptera）昆蟲個體數(shù)量均最多。

比較設施番茄與設施黃瓜非天敵昆蟲亞群落（表2），發(fā)現(xiàn)兩者雙翅目（ Diptera）昆蟲物種比例均為最高，同翅目（ Homoptera）昆蟲個體數(shù)量均最多，但是設施番茄非天敵昆蟲亞群落中優(yōu)勢種為粉虱科

（Aleyrodidae），設施黃瓜則為蚜科（Aphididae）。

比較設施番茄與設施黃瓜天敵昆蟲亞群落（表3），發(fā)現(xiàn)兩者膜翅目（ Hymenoptera）昆蟲物種數(shù)與個體數(shù)均為最高，且優(yōu)勢種均為蚜小蜂科（ Aphelinidae）昆蟲，但是相比于設施番茄，設施黃瓜天敵昆蟲亞群落中有食蚜蠅科（ Syrphidae）昆蟲，且此類昆蟲個體數(shù)量也較多。

2.2 設施蔬菜昆蟲群落結構特征

設施番茄與設施黃瓜昆蟲各群落比較結果（表4）表明：設施黃瓜昆蟲總群落物種數(shù)和個體總數(shù)均大于設施番茄;非天敵昆蟲亞群落中，設施黃瓜比設施番茄多了1科（即隱翅甲科）昆蟲，個體數(shù)量增多了18.49%;天敵昆蟲亞群落中，設施黃瓜比設施番茄也多了l科（即食蚜蠅科）昆蟲，但是個體數(shù)量減少了65.07%。設施黃瓜昆蟲各群落豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均高于設施番茄，而優(yōu)勢集中性指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)則設施番茄昆蟲各群落高于設施黃瓜。

2.3 設施蔬菜昆蟲群落特征的時間格局

設施番茄與設施黃瓜昆蟲總群落特征時間格局（圖1）表明，設施黃瓜與設施番茄昆蟲群落的個體數(shù)隨時間均呈增加的趨勢，但是設施黃瓜昆蟲出現(xiàn)高峰的時間（7月24日）要早于設施番茄（8月14日）。兩者物種數(shù)隨時間均呈減小的趨勢，且設施番茄的昆蟲物種數(shù)小于設施黃瓜。兩者豐富度指數(shù)隨時間均呈減小的趨勢，且兩者之間差異不明顯。兩者多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)變化趨勢基本一致，呈現(xiàn)高一低一高一低一高的變化趨勢;在7月3日之前設施黃瓜與設施番茄的多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均相對較高，且兩者之間的差異不明顯;在7月3日之后，兩者的多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)均呈“W”形變化，都在7月24日降至低點，且設施黃瓜的變化較為平緩。設施黃瓜與設施番茄昆蟲群落的優(yōu)勢集中性指數(shù)與優(yōu)勢度指數(shù)則呈現(xiàn)低一高一低一高一低的趨勢，且設施黃瓜總體變化較為平緩。

設施番茄與設施黃瓜非天敵昆蟲亞群落特征的時間格局（圖2）表明，設施黃瓜與設施番茄非天敵昆蟲亞群落的個體數(shù)隨時間均呈增加的趨勢，兩者均有一個高峰與一個次高峰，設施黃瓜非天敵昆蟲出現(xiàn)高峰的時間（7月24日）要早于設施番茄（8月14日）。兩者的物種數(shù)與豐富度指數(shù)隨時間均呈減小的趨勢，且兩者之間差異不明顯。兩者多樣性指數(shù)與均勻度指數(shù)變化總體呈現(xiàn)降低趨勢，但是設施黃瓜表現(xiàn)為緩慢降低趨勢，而設施番茄呈現(xiàn)高一低一高一低一高的變化趨勢;設施黃瓜非天敵昆蟲多樣性指數(shù)總體上略高于設施番茄。設施黃瓜與設施番茄非天敵昆蟲亞群落的優(yōu)勢集中性指數(shù)與優(yōu)勢度指數(shù)總體呈增高趨勢，且設施黃瓜變化較為平緩。

設施番茄與設施黃瓜天敵昆蟲亞群落特征時間格局（圖3）表明，設施黃瓜與設施番茄天敵昆蟲亞群落的個體數(shù)隨時間均呈增加的趨勢，設施黃瓜天敵昆蟲出現(xiàn)高峰的時間（7月31日）要早于設施番茄（8月21日），但設施番茄天敵昆蟲增加的數(shù)量較多。設施黃瓜與設施番茄天敵昆蟲亞群落的物種數(shù)隨時間變化不明顯，而設施番茄天敵昆蟲亞群落的豐富度指數(shù)隨時間變化呈逐漸降低的趨勢。設施黃瓜天敵昆蟲亞群落多樣性指數(shù)隨時間略有增加，但是設施番茄卻逐漸降低。設施黃瓜天敵昆蟲亞群落均勻度指數(shù)隨時間略有增加，但是設施番茄卻呈降低趨勢，且變化幅度加大。設施黃瓜天敵昆蟲亞群落的優(yōu)勢集中性指數(shù)與優(yōu)勢度指數(shù)呈現(xiàn)降低趨勢，且在7月24日達到最低點，而設施番茄天敵昆蟲亞群落的優(yōu)勢集中性指數(shù)與優(yōu)勢度指數(shù)卻呈逐漸增高趨勢，且均在8月21日到達最高峰，7月31日到達次高峰。

3 討論

設施蔬菜昆蟲總群落與非天敵昆蟲亞群落中同翅目（Homoptera）昆蟲個體數(shù)量均最多，天敵昆蟲亞群落中膜翅目（ Hymenoptera）昆蟲物種數(shù)量與個體數(shù)量均最多，這與付文鋒[33]、牛新利‘34]的大田生態(tài)系統(tǒng)研究結果基本一致。本試驗中還發(fā)現(xiàn)，在設施環(huán)境下雙翅目（ Diptera）昆蟲的物種比例最高，且個體數(shù)量也較多，而在大田中沒有相似情況。這可能是由于在適宜的設施環(huán)境下，未充分腐熟的農家肥中蟲卵大量繁殖后造成的，但是這類昆蟲并不影響設施蔬菜的生長，也不會對其他種類昆蟲的生存產生顯著的影響。

分析設施蔬菜昆蟲群落特征，發(fā)現(xiàn)非天敵昆蟲亞群落主導著整個昆蟲群落的變化趨勢，天敵昆蟲亞群落緊隨非天敵昆蟲群落變化而改變，且具有時序延遲現(xiàn)象，這與花椒園[1O]、棗園[13]、桃園[35]、檸檬園[14]、梅園[15]、荔枝園[36]等大田生態(tài)系統(tǒng)中的研究結果相一致。但是我們還發(fā)現(xiàn)，與大田生態(tài)系統(tǒng)昆蟲群落均勻度變化幅度較大（例如棉田0.081-0.720[37]、花椒園0.14 -1.42'1叫、蘋果園0.014-0.780[38]、檸檬園0.021 -0.720[14等）相比，設施生態(tài)環(huán)境是一個比較獨立的、封閉的生態(tài)系統(tǒng)，設施內適宜的溫度為多種昆蟲提供了較為穩(wěn)定的生存環(huán)境，所以設施環(huán)境昆蟲群落均勻度隨時間變化幅度較小且較為穩(wěn)定，例如設施番茄為0.26 -0.76，設施黃瓜為0.42 -0.74。由此可見，適宜的設施環(huán)境為充分發(fā)揮天敵昆蟲防治作用提供了良好的基礎。

設施蔬菜昆蟲群落時序動態(tài)分析結果表明：在設施蔬菜結果初期，昆蟲群落逐步趨于穩(wěn)定，此時昆蟲群落多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)均較高，天敵昆蟲能夠較好地控制非天敵昆蟲;而在設施蔬菜結果中后期，隨著主要害蟲數(shù)量的劇增，昆蟲優(yōu)勢度指數(shù)、優(yōu)勢集中性指數(shù)增加，天敵昆蟲難以控制害蟲發(fā)生。因此，在結果初期應充分發(fā)揮天敵昆蟲的生物防治作用，而在結果中后期應采用化學措施防治為主、生物生態(tài)調控為輔的綜合防治技術。同時，還發(fā)現(xiàn)設施黃瓜昆蟲各群落的多樣性、豐富度、均勻度均高于設施番茄，而優(yōu)勢集中性與優(yōu)勢度卻低于設施番茄。這說明設施黃瓜昆蟲群落內各個物種之間處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，單一害蟲大發(fā)生的可能性較小，并且設施黃瓜天敵昆蟲亞群落對非天敵昆蟲亞群落的控制作用要強于設施番茄。這也充分表明，相比于設施番茄，設施黃瓜的生態(tài)系統(tǒng)具有較高的自身穩(wěn)定性和較強的抵御外界干擾或控制害蟲的調控能力。可見，與設施番茄相比，設施黃瓜昆蟲群落多樣性較高，群落結構復雜，對害蟲調控能力較強，因此應充分利用天敵的控制作用，減少農藥的使用。

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（責任編輯：張震林）