化學(xué)防治對(duì)皖南煙區(qū)蜘蛛群落多樣性的影響

張 銳, 李 晨, 張麗娜, 周本國(guó), 許大鳳,裴洲洋, 唐慶峰*

(1. 安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院, 作物有害生物綜合治理安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 植物病蟲(chóng)害生物學(xué)與綠色防控安徽普通高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 合肥 230036; 2. 安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院煙草研究所, 合肥 230031;3. 中國(guó)煙草總公司安徽省公司, 合肥 230071; 4. 安徽皖南煙葉有限責(zé)任公司, 宣城 242000)

煙草屬于茄科煙草屬,為一年生草本植物,是我國(guó)重要的經(jīng)濟(jì)作物之一[1]。煙草稅收占我國(guó)財(cái)政收入的10%,在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有非常重要的地位。因此,煙草對(duì)促進(jìn)農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要作用[2-6]。煙草在種植和生長(zhǎng)過(guò)程中,會(huì)遭受各種蟲(chóng)害,但頻繁使用農(nóng)藥會(huì)導(dǎo)致煙葉的品質(zhì)降低,而煙葉品質(zhì)的優(yōu)劣又直接影響其經(jīng)濟(jì)價(jià)值[7-14]。以蜘蛛用作煙草的綠色防控是一種高效的防治手段,蜘蛛多樣性是綠色防控的重要前提[15-17]。蜘蛛在自然生態(tài)系統(tǒng)中種類(lèi)豐富、分布極廣、生態(tài)類(lèi)型十分復(fù)雜,是重要的捕食性天敵[18]。國(guó)際上最開(kāi)始對(duì)蜘蛛的研究是在19世紀(jì),主要是對(duì)蜘蛛群落、捕食模型、以蛛治蟲(chóng)和蜘蛛活動(dòng)等研究,直到20世紀(jì)國(guó)外學(xué)者在研究蜘蛛對(duì)自然害蟲(chóng)防控方面取得顯著成果[19-24]。我國(guó)對(duì)棉田、稻田、茶園和甘藍(lán)田的蜘蛛群落進(jìn)行了全面的研究[25-30],如李代芹等對(duì)武漢市棉田蜘蛛群落的生態(tài)優(yōu)勢(shì)度、種類(lèi)組成和群落季節(jié)動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究,具有一定的參考價(jià)值[25];姚紹剛研究認(rèn)為馬尾松林節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性的差異與不同防治措施密切相關(guān)[31]。近年來(lái),我國(guó)關(guān)于蜘蛛群落多樣性的研究已逐步完善,但關(guān)于煙草上的蜘蛛群落多樣性及時(shí)間動(dòng)態(tài)卻少之又少。皖南煙區(qū)作為我國(guó)煙草種植區(qū)之一的華東煙區(qū),有關(guān)煙田中蜘蛛群落的結(jié)構(gòu)與時(shí)序動(dòng)態(tài)研究未見(jiàn)報(bào)道。

本研究以安徽省宣城市高橋村滬皖現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)高科技示范園的煙田蜘蛛作為研究對(duì)象,通過(guò)分析化學(xué)防治對(duì)蜘蛛的豐富度、個(gè)體數(shù)量、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)時(shí)間動(dòng)態(tài)的影響,為提高煙草的經(jīng)濟(jì)效益和加強(qiáng)煙田的綠色防控奠定理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)田概況

供試煙田位于安徽省宣城市高橋村滬皖現(xiàn)代煙草農(nóng)業(yè)高科技示范園,該區(qū)夏季天氣高溫多雨,有利于焦香型煙草的生長(zhǎng)。該煙田種植‘云煙97’,南北走向,壟距為120 cm,煙株之間距離為45 cm,壟寬和壟高分別為80 cm和35 cm,田塊大小約48 m×41 m,分成3個(gè)小區(qū),每個(gè)小區(qū)約16 m×10 m,相鄰區(qū)間設(shè)置一個(gè)煙株的隔離行。試驗(yàn)田地勢(shì)、土質(zhì)、栽培管理等自然條件與周?chē)筇锘疽恢隆熖锷习肽攴N植煙草,7月中旬種植水稻,屬于水旱輪作種植。未化學(xué)防治田簡(jiǎn)稱(chēng)未化防田表示正常施肥不中耕,不施化學(xué)農(nóng)藥,噴施抑芽劑;化學(xué)防治田簡(jiǎn)稱(chēng)化防田表示正常施肥不中耕,噴施化學(xué)農(nóng)藥和抑芽劑。試驗(yàn)田西南兩面靠近煙田,東西兩側(cè)分別靠近公路和水渠,田塊周?chē)胁藞@和竹林。田塊土壤表面松散但中心土壤略緊實(shí),有利于保水和保肥。

1.2 處理

未化防田和化防田各設(shè)3個(gè)重復(fù),化防田施藥情況如下:3月10日施用2.5%溴氰菊酯乳油3 000倍液定根;4月20日施用10%吡蟲(chóng)啉可濕性粉劑，施用劑量25 mg/667m2,4月25日和5月15日分別施用殺菌劑24%脂肪酸銅水乳劑和8%寧南霉素水劑，施用劑量均700倍液;5月21日施用36%仲丁靈乳油和25%氟節(jié)胺乳油3∶1的混合劑進(jìn)行抑芽,6月上旬施用2次抑芽劑。未化防田只進(jìn)行定根和抑芽處理。

1.3 調(diào)查方法

采用平行5點(diǎn)取樣法,每點(diǎn)開(kāi)頭5株不計(jì),每區(qū)依次連續(xù)調(diào)查50株煙草,共調(diào)查5行,做好標(biāo)簽。對(duì)煙草不同生長(zhǎng)期進(jìn)行大田調(diào)查,將整個(gè)煙草植株從上端到下端,葉片正面到反面進(jìn)行觀察。采用目測(cè)法和拍打振落法由上到下依次觀察,記錄蜘蛛的種類(lèi)、數(shù)量和產(chǎn)卵量的情況,每隔7 d調(diào)查1次,并記錄調(diào)查當(dāng)天的溫度、降雨、煙草生長(zhǎng)狀況以及田間管理措施等,遇到降雨天氣適當(dāng)推遲調(diào)查。調(diào)查時(shí)間為2021年4月-2021年7月。蜘蛛的種類(lèi)依據(jù)重慶大學(xué)編寫(xiě)的《中國(guó)蜘蛛生態(tài)大圖鑒》進(jìn)行劃分。

1.4 數(shù)據(jù)分析

采取下列參數(shù)進(jìn)行多樣性分析[32-35]。

Shannon-Winner(1949)多樣性指數(shù)(diversity index，H′):H′=-∑PilnPi;

依據(jù)李巍巍[33]的方法將類(lèi)群或種群劃分為4個(gè)等級(jí):優(yōu)勢(shì)種,D≥10%;豐盛種,5%

利用配對(duì)t檢驗(yàn)和非配對(duì)t檢驗(yàn) (Willcoxon test)進(jìn)行非參數(shù)檢驗(yàn),這種方法適合數(shù)據(jù)總體方差未知或數(shù)據(jù)甚少的情況下使用。以α=0.05,運(yùn)用GraphPad比較化防田和非化防田蜘蛛多樣性的差異。

利用Excel計(jì)算基本數(shù)據(jù),后續(xù)分析采用SPSS和GraphPad數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同施藥煙田的蜘蛛群落組成

共調(diào)查到蜘蛛1636頭,分屬13科、44種,由結(jié)網(wǎng)型蜘蛛群落和游獵型蜘蛛群落組成(表1)。由于煙田噴施化學(xué)農(nóng)藥,導(dǎo)致蜘蛛的科、種及個(gè)體數(shù)量與未施用化學(xué)農(nóng)藥煙田存在差異。其中未化防田共調(diào)查到蜘蛛943頭,分屬12科、40種。化防田共調(diào)查到蜘蛛693頭,分屬11科、32種。按個(gè)體數(shù)量排序,化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量低于未化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量。未化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量占比例較大的為草間鉆頭蛛Hylyphantesgraminicola和食蟲(chóng)溝瘤蛛U(xiǎn)mmeliatainsecticeps,共有784頭,占未化防田蜘蛛總個(gè)體數(shù)的83.14%。化防田該兩種蜘蛛的個(gè)體數(shù)量共有589頭,占化防田蜘蛛總個(gè)體數(shù)的85%。這兩個(gè)種在化防田和未化防田均為優(yōu)勢(shì)種。鱗紋肖蛸Tetragnathasquamata、前齒肖蛸Tetragnathapraedonia和底棲小類(lèi)球蛛Nesticellamogera為未化防田的常見(jiàn)種;長(zhǎng)螯肖蛸Tetragnathamandibulata、擬嗜水新園蛛Neosconapseudonautica、茶色新園蛛Neosconatheisi和底棲小類(lèi)球蛛為化防田的常見(jiàn)種。游獵型蜘蛛大多數(shù)為稀有種。

從蜘蛛群落的科、種水平來(lái)看,未化防田蜘蛛的豐富度(40種)高于化防田(32種)。未化防田蜘蛛的豐富度較高的是園蛛科Araneidae(11種),其次是皿蛛科Linyphiidae(4種)和肖蛸科Tetragnathidae(4種),分別占該田總豐富度的27.5%、10%和10%;化防田蜘蛛的豐富度較高的是園蛛科Araneidae(9種),其次是跳蛛科Salticidae(5種)和肖蛸科(4種),分別占該田蜘蛛總豐富度的28.13%、15.63%和12.50%。

表1 未化學(xué)防治和化學(xué)防治煙田的蜘蛛群落組成

續(xù)表1 Table 1(Continued)

2.2 不同施藥煙田蜘蛛群落特征的時(shí)間動(dòng)態(tài)

未化防田和化防田蜘蛛群落特征的時(shí)間動(dòng)態(tài)見(jiàn)表2。通過(guò)比較不同施藥煙田的蜘蛛群落特征的動(dòng)態(tài)變化,能更加準(zhǔn)確反映出煙田蜘蛛群落的穩(wěn)定性和多樣性。

未化防田蜘蛛的豐富度和個(gè)體數(shù)量均高于化防田,兩煙田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量都在5月21日達(dá)到峰值。煙草大田生長(zhǎng)期,未化防田與化防田蜘蛛的豐富度總體呈先上升后下降的趨勢(shì);未化防田和化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量總體呈先上升后連續(xù)兩次下降的趨勢(shì)。未化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量在5月14日有所上升,這與5月13日傍晚下雨破壞蜘蛛的棲息地,蜘蛛躲進(jìn)土壤次日大量蜘蛛爬上煙株結(jié)網(wǎng)和捕食有關(guān);5月21日蜘蛛的個(gè)體數(shù)量達(dá)到峰值,這與煙草處于旺長(zhǎng)期為蜘蛛提供良好的棲息環(huán)境有關(guān);6月蜘蛛的個(gè)體數(shù)量波動(dòng)較大,這與煙田蜘蛛的競(jìng)爭(zhēng)者瓢蟲(chóng)和食蚜蠅的數(shù)量上升有關(guān)。化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量在6月波動(dòng)也很大,這與摘除煙株的底腳葉、清除周?chē)锕〉碾s草和二次噴施抑芽劑有關(guān)。

煙草大田生長(zhǎng)過(guò)程中,未化防田和化防田蜘蛛的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)均呈上升趨勢(shì)。化防田蜘蛛的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)在5月波動(dòng)很大,這與煙田噴施化學(xué)農(nóng)藥和清除田埂周?chē)碾s草有關(guān)。未化防田蜘蛛的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)在煙草生長(zhǎng)期趨于平穩(wěn),7月采收煙草以后多樣性指數(shù)逐漸上升,這與煙田中草間鉆頭蛛數(shù)量驟減有關(guān)。

煙草大田生長(zhǎng)過(guò)程中,未化防田和化防田蜘蛛的卵囊數(shù)量總體上呈先上升后下降的趨勢(shì),分別在6月11日和6月20日達(dá)到峰值。4月24日至6月28日未化防田蜘蛛的卵囊數(shù)量高于化防田,這與煙田煙蚜的數(shù)量增多為蜘蛛提供充足的食物有關(guān)。蜘蛛的卵囊多數(shù)附著在煙葉的葉緣正面和葉尖背面,且皿蛛科蜘蛛有護(hù)卵習(xí)性。

未化防田和化防田蜘蛛的多樣性指數(shù)、優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)和均勻度指數(shù)變化趨勢(shì)基本一致,但未化防田蜘蛛卵囊數(shù)量高于化防田。

表2 未化防田和化防田蜘蛛群落的時(shí)序變化1)

2.3 煙田蜘蛛優(yōu)勢(shì)度及優(yōu)勢(shì)種

未化防田和化防田中優(yōu)勢(shì)度位于前2位的優(yōu)勢(shì)種均為草間鉆頭蛛和食蟲(chóng)溝瘤蛛(表3)。未化防田兩個(gè)種的優(yōu)勢(shì)度在5月達(dá)到最高,這與煙田煙蚜的數(shù)量增多，為草間鉆頭蛛提供充足的食物有關(guān);草間鉆頭蛛和食蟲(chóng)溝瘤蛛的優(yōu)勢(shì)度分別在7月5日和6月11日降到最低點(diǎn),這與煙草陸續(xù)采收破壞了蜘蛛的棲息環(huán)境有關(guān)。化防田這兩個(gè)種的優(yōu)勢(shì)度分別在6月4日和5月5日最低,這與煙田施用化學(xué)農(nóng)藥導(dǎo)致蜘蛛死亡和遷移有關(guān)。

表3 煙田蜘蛛群落優(yōu)勢(shì)種1)

2.4 未化防田和化防田蜘蛛的群落特征比較

不同施藥煙田的蜘蛛豐富度、個(gè)體數(shù)量、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)的差異見(jiàn)圖1。未化防田和化防田的全部蜘蛛、結(jié)網(wǎng)型蜘蛛和游獵型蜘蛛在豐富度、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)上差異均不顯著(P>0.05),但兩種處理煙田的全部蜘蛛和結(jié)網(wǎng)型蜘蛛個(gè)體數(shù)量差異顯著(P<0.05),而游獵型蜘蛛的個(gè)體數(shù)量差異不顯著(P>0.05)。

圖1 化防和非化防煙田蜘蛛的多樣性比較Fig.1 Diversity comparison of spider communities in tobacco fields under chemical and non-chemical control condition

3 結(jié)論與討論

通過(guò)對(duì)皖南煙區(qū)未化防田蜘蛛(943頭,12科,40種)和化防田蜘蛛(693頭,11科,32種)群落的多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度、個(gè)體數(shù)量和優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)的研究,共調(diào)查鑒定蜘蛛1 636頭,分屬于13科,44種。煙草大田生長(zhǎng)過(guò)程中蜘蛛群落的多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)總體呈上升趨勢(shì),這與王鵬南等[36]對(duì)煙田節(jié)肢動(dòng)物群落多樣性進(jìn)行劃分,皿蛛科占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位的結(jié)果相一致。本試驗(yàn)結(jié)果表明,未化防田和化防田的蜘蛛群落多樣性變化過(guò)程中,雖然化學(xué)防治對(duì)全部蜘蛛、結(jié)網(wǎng)型蜘蛛和游獵型蜘蛛的豐富度、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)影響均不顯著,但對(duì)煙田全部蜘蛛和結(jié)網(wǎng)型蜘蛛的個(gè)體數(shù)量影響顯著。同時(shí),結(jié)網(wǎng)型蜘蛛群落中皿蛛科為優(yōu)勢(shì)科,其中以草間鉆頭蛛和食蟲(chóng)溝瘤蛛為最主要的優(yōu)勢(shì)種,皿蛛科和肖蛸科蜘蛛在煙草生長(zhǎng)過(guò)程中將其卵囊產(chǎn)在煙葉的葉尖背面和葉緣處居多。邢樹(shù)文認(rèn)為茶園蜘蛛群落多樣性指數(shù)與農(nóng)藥的使用密切相關(guān)[34]。本研究顯示,對(duì)比未化防田和化防田的蜘蛛群落多樣性指數(shù),雖然波動(dòng)不同,但總體時(shí)間動(dòng)態(tài)表現(xiàn)出趨同性。對(duì)比未化防田和化防田的蜘蛛個(gè)體數(shù)量和豐富度的變化,結(jié)網(wǎng)型蜘蛛的個(gè)體數(shù)量差異顯著,這與化學(xué)農(nóng)藥的使用密切相關(guān),也與王洪全認(rèn)為稻田蜘蛛數(shù)量變動(dòng)受到自然因素和人為因素的干擾相一致[37]。煙草生長(zhǎng)過(guò)程中未化防田和化防田的蜘蛛群落均勻度指數(shù)變化由不穩(wěn)定到穩(wěn)定再到不穩(wěn)定,而優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)與均勻度指數(shù)截然相反,優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)由高到低迅速降低。

煙草大田生長(zhǎng)期經(jīng)歷團(tuán)棵期、生長(zhǎng)期、打頂和成熟期4個(gè)時(shí)期,各個(gè)時(shí)期由于蟲(chóng)害、使用農(nóng)藥和人為因素導(dǎo)致煙田蜘蛛群落多樣性受到一定程度的影響。蜘蛛群落的多樣性包括了群落的個(gè)體數(shù)量、豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)等特征,它們之間相互聯(lián)系,也從不同側(cè)面反映了蜘蛛群落的時(shí)序變化特點(diǎn)。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，未化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量、豐富度、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)和卵囊量都高于化防田。未化防田和化防田蜘蛛的個(gè)體數(shù)量在5月中下旬達(dá)到峰值;蜘蛛卵囊量均在6月下旬達(dá)到峰值;蜘蛛多樣性指數(shù)分別在6月下旬和7月初達(dá)到峰值;均勻度指數(shù)在7月初達(dá)到最高,而優(yōu)勢(shì)集中性指數(shù)在7月上旬達(dá)到最低。蜘蛛群落是煙田生物多樣性不可缺少的組成部分,它是煙田生態(tài)系統(tǒng)中比較脆弱也是綠色防控的重要天敵之一。本文對(duì)煙葉上的蜘蛛群落多樣性和蜘蛛卵囊數(shù)量時(shí)序變化的研究可為提高煙葉品質(zhì)和實(shí)施綠色防控提供重要的理論依據(jù)。