不同类型稻田中稻飞虱及其主要天敌类群的时间生态位比较研究

陈洪凡, 黄水金, 陈琼

(1.江西省农业科学院 植物保护研究所，江西 南昌 330200；2.华南农业大学 资源环境学院，广东 广州 510642)

不同类型稻田中稻飞虱及其主要天敌类群的时间生态位比较研究

陈洪凡1, 2, 黄水金1, 陈琼1

(1.江西省农业科学院 植物保护研究所，江西 南昌 330200；2.华南农业大学 资源环境学院，广东 广州 510642)

为探索不同类型稻田生态系统调控功能的机理，通过吸虫器和目测两种取样方法，研究了有机和化防稻田中稻飞虱与其主要天敌类群的时间生态位宽度及生态位重叠变化规律。研究结果表明，2010年采用吸虫器法取样，有机稻田中稻飞虱与主要天敌类群的时间生态位重叠值平均值(0.5272)大于化防稻田(0.4288)，有机稻田中主要天敌类群的生态位宽度平均值(0.4383)大于化防稻田(0.3625)。2011年采用目测法取样，有机稻田中稻飞虱与主要天敌类群的生态位重叠值平均值(0.4308)大于化防稻田(0.2898)，主要天敌类群的生态位宽度平均值(0.4849)也大于化防稻田(0.3777)。与化防稻田生态系统比较，有机稻田生态系统是通过影响稻飞虱和天敌类群的生态位宽度指数及其生态位重叠值来增强稻田节肢动物群落系统的自我调控能力。

有机稻田; 化防稻田; 稻飞虱; 天敌; 时间生态位

可持续的害虫调控(sustainable Pest Regulation, SPR)是21世纪害虫综合治理(Integrated Pest Management, IPM)的发展方向，这就要求协调各种措施，保护、增强、利用农田节肢动物群落系统的自我调控能力，把害虫长期控制在低水平，降低发生强度和大发生频率[1]。而天敌是影响害虫种群数量变动最重要的生物因子[2]，利用天敌控制害虫具有对人畜无毒、不污染环境、对作物和其它生物无不良影响、有比较长期的效果等优点[3]。天敌对害虫作用要求在时间和空间分布上的相遇，其时间和空间生态位变化机制是种群系统控制研究中的一个重要问题[4]，生态位宽度指数和生态位重叠值两方面的测定可反应出群落中各个物种对时间、空间、食物及其他资源的利用程度与关系[5～7]。因此，比较研究不同稻田生态系统中害虫与天敌的生态位宽度和生态位重叠的变化规律，是探索增强农田节肢动物群落系统自我调控能力的重要方向之一。

本文以水稻重要害虫稻飞虱为研究对象，比较系统地研究了有机稻田和化防稻田生态系统中稻飞虱及其主要天敌类群的时间生态位变化规律，从时间生态位层面，量化两种类型稻田对稻飞虱及其主要天敌类群的影响程度，分析不同稻田生态系统调控功能差异的机理，探索增强稻田生态系统的抗性方法，为切实制定害虫生物防治策略提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 试验处理

试验地设在江西省万载县茭湖乡(114°23′E, 28°15′N，海拔156 m)水稻田中， 试验分别于2010年7-9月和2011年6-9月进行，设有机稻田处理和化防稻田对照，每个处理设5个重复，每个重复面积不小于667 m2。第一年调查于2010年7-9月进行，7月10日开始第一次调查，仅第二次调查与第一次调查间隔1周，其余调查时间为每隔2周进行一次调查，共调查7次。有机稻田喷生物农药一次，化防稻田于7月7日和9月1日分别喷药一次。第二年调查于2011年6-9月进行， 6月20日开始调查，每隔2周进行一次调查，共调查8次。有机稻田于7月19日喷生物农药一次，化防稻田于7月7日和8月3日分别喷化学农药一次。有机稻田中农家堆沤肥肥料用量为：11 250 kg·hm-2，化防稻田中复合肥用量为：300 kg·hm-2。有机稻田所用生物农药： 4%春雷霉素可湿性粉剂(延边春雷生物药业有限公司)，0.5%印楝素乳油(云南光明印楝产业开发股份有限公司)；化防稻田所用化学农药：15%井冈-5%三环唑(山东奥维特农药有限公司)、杀虫双、吡虫啉/咪蚜胺(小二狼，河南力克化工有限公司)和25%唑啉-毒死蜱(锐除，广西安秦化工有限责任公司)。

1.2 调查方法

1.2.1 吸虫器取样

2010年采用吸虫器法，本研究所采用的吸虫器是由山东博发动力机械有限公司生产的博发牌3WF-18型背负式喷雾喷粉机改装而成，改装方法参考文献[8]。以五点取样法，分别在有机稻田和化防稻田中，每隔2周调查一次，每点吸1丛水稻。取样框上方加接纱网，防止围罩水稻时，昆虫飞出。样品用 75%的酒精浸泡，带回室内鉴定并计数。

1.2.2 目测法取样

2011年采用目测法分别在有机稻田和化防稻田中，按照稻株从上到下的顺序，非常仔细地清点每丛稻株内稻飞虱及其主要天敌类群的物种数及个体数量，难以当即辨认的种带回室内镜检[9]。于6月20日开始调查，每隔2周进行一次调查，共调查8次。以五点取样法，每点调查20丛水稻，每次共调查100丛水稻。

1.3 分析方法

生态位宽度用Levins (1968)的生态位宽度指数：B=1/(SΣPi2)，式中B为物种的生态位宽度；Pi为物种利用第i等级资源占利用总资源的比例；S为资源系列的等级数。

生态位重叠用Cowll and Futuyma (1971) 的公式求得：Cij=1-1/2Σ|Pih-Pjh|，式中pih为i物种在第h资源等级中利用资源占的比例；pjh为j物种在第h资源等级中利用资源占的比例。

2 结果与分析

2.1 2010年吸虫器法调查结果及时间生态位宽度与重叠值

通过吸虫器法于2010年7月到9月对有机稻田和化防稻田中稻飞虱和主要天敌进行调查。天敌类群以科为单位进行统计，将所得数据进行时间生态位分析，结果(表1和表2)表明，有机稻田中天敌类群的时间生态位宽度除赤眼蜂科(0.3582)低于化防稻田赤眼蜂科(0.4268)外，其他主要天敌类群狼蛛科、肖蛸科、球腹蛛科、盲蝽科、隐翅虫科、微蛛科、猫蛛科均高于化防稻田中相应的主要天敌类群，综合来看，有机稻田中主要天敌类群的生态位宽度平均值(0.4383)大于化防稻田(0.3625)。有机稻田中除稻飞虱与赤眼蜂科、稻飞虱与微蛛科的时间生态位重叠值(0.3635)、(0.3823)低于化防稻田(0.4979)、(0.4686)外，其他天敌类群与稻飞虱的时间生态位重叠值均高于化防稻田，但整体上，有机稻田中稻飞虱与主要天敌类群的时间生态位重叠值平均值(0.5272)大于化防稻田(0.4288)。有机稻田中稻飞虱种群的时间生态位宽度(0.7991)低于化防稻田中稻飞虱种群的生态位宽度(0.9232)，这表明在有机稻田中天敌能够充分发挥对害虫的控制作用，是增强稻田生态系统抗性的重要因子之一。

表1 有机稻田稻飞虱和主要天敌生态位宽度与重叠值(2010)

注：对角线上的值为生态位宽度指数值，右上方值为生态位重叠指数值(下同)。

Note：The temporal niche breadths are the values of diagonal,and the temperoral niche overlaps are at the upper right of diagonal(The same below).

Ⅰ：飞虱科Delphacidae;Ⅱ：狼蛛科Lycosidae；Ⅲ：肖蛸科Tetragnathidae；Ⅳ：球腹蛛科Theridiidae；Ⅴ：盲蝽科 Miridae；Ⅵ：隐翅虫科Staphylinidae；Ⅶ：微蛛科Micryphantidae；Ⅷ：赤眼蜂科Trichogrammatidae；Ⅸ：猫蛛科Oxyopidae

表2 化防稻田稻飞虱和主要天敌生态位宽度与重叠值(2010)

2.2 2011年目测法调查结果及时间生态位宽度与重叠值

于2011年6月到9月对有机稻田和化防稻田中稻飞虱和主要天敌类群通过目测法进行调查，将所得数据进行时间生态位分析。结果(表3和表4)表明，有机稻田中主要天敌类群的时间生态位宽度除步甲科(0.4226)、球腹蛛科(0.1912)低于化防稻田步甲科(0.5322)、球腹蛛科(0.2605)外，其他主要天敌类群狼蛛科、肖蛸科、微蛛科、隐翅虫科的时间生态位宽度均高于化防稻田相应天敌类群，而且有机稻田中主要天敌类群的生态位宽度平均值(0.4849)大于化防稻田(0.3777)。有机稻田中除稻飞虱与球腹蛛科的时间生态位重叠值(0.2576)低于化防稻田(0.4794)外，稻飞虱与其他主要天敌类群的时间生态位重叠值均高于化防稻田，而且有机稻田中稻飞虱与主要天敌类群的生态位重叠值平均值(0.4308)大于化防稻田(0.2898)。目测法取样下化防稻田中稻飞虱的时间生态位宽为0.3064，低于有机稻田(0.4813)，可能是由于化学农药的使用，降低了高峰期发生数量；其次，由于有机稻田中稻飞虱发生高峰期较为明显，从而导致时间生态位宽度减小。

表3 有机稻田稻飞虱和主要捕食性天敌生态位宽度与重叠值(2011)

注：对角线上的值为生态位宽度指数值，右上方值为生态位重叠指数值(下同)。

Note：The temporal niche breadths are the values of diagonal,and the temperoral niche overlaps are at the upper right of diagonal(The same below).

Ⅰ：飞虱科planthoppers;Ⅱ：狼蛛科Lycosidae；Ⅲ：肖蛸科Tetragnathidae；Ⅳ：微蛛科Micryphantidae；Ⅴ：步甲科Carabidae；Ⅵ：隐翅虫科Staphylinidae；Ⅶ：球腹蛛科Theridiidae

表4化防稻田中稻飞虱和主要捕食性天敌生态位宽度与重叠值(2011)

3 讨论与结论

本文将时间生态位理论应用于稻飞虱与其几类主要天敌的关系研究上，初步阐明了吸虫器法和目测法取样下两种类型稻田中稻飞虱与天敌发生的时间生态位变化规律。处于相邻两个营养级别上的两个物种，例如捕食者与猎物或寄生者与寄主，如果生态位重叠值大，说明天敌对害虫的跟随、控制作用明显[10,11]。对有机稻田和化防稻田中稻飞虱及其主要天敌类群时间生态位的两年研究结果表明，年份不同，不同类型稻田，稻飞虱的主要天敌类群和相应时间生态位指数大小都会发生变化，但整体来看，两种取样方法下有机稻田中稻飞虱主要天敌类群的时间生态位宽度平均值以及稻飞虱与主要天敌类群的生态位重叠指数平均值均大于化防稻田，这表明有机稻田中天敌对害虫的跟随、控制作用明显。通过两种类型稻田生态系统中稻飞虱与其主要天敌类群的时间生态位变化规律，可以看出有机稻田生态系统相比较于化防稻田生态系统而言，是在影响天敌时间生态位层面的变化来增强稻田节肢动物群落系统的自我调控能力，这与外界环境变化对生态位具有明显影响作用的研究结论一致[12]。从上述研究结果可以看出，害虫及其天敌类群的时间生态位变化方面的研究，是探讨导致有机稻田和化防稻田生态系统调控功能差异的重要机理之一，可以为提高稻田生态系统抗性途径提供理论依据。

致谢

感谢江西省宜春市万载县茭湖乡人民政府江卫平、高秋生和彭小平等在试验过程中提供的方便。感谢华南农业大学黄寿山教授和硕士生杨世文的帮助。该项目得到国家973项目"稻飞虱成灾机理与可持续治理的基础研究(2010CB126200)"的资助。

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AComparativeStudyonTimeNicheofRicePlanthoppersandTheirNaturalEnemiesintheDifferentTypesofPaddyField

Chen Hongfan1, 2, Huang Shuijin1, Chen Qiong1

(1.ResearchInstituteofPlantProtection,JiangxiAcademyofAgriculturalSciences,NanchangJiangxi330200,China; 2.CollegeofNaturalResourcesandEnvironment,SouthChinaAgriculturalUniversity,GuangzhouGuangdong510642,China)

In order to explore the regulation mechanisms in different type of paddy field ecosystems, the dynamics of temporal niche breadth and overlap of rice planthoppers and their natural enemies in organic and chemical control paddy fields were investigated. Insects were sampled by blower-vac machine or directly inspection in 2010 and 2011, respectively. The results showed that the average temporal niche overlap and breath between rice planthoppers and their natural enemies in organic fields (0.5272 and 0.4383, respectively) were larger than those in chemical controlled paddy fields (0.4288 and 0.3625, respectively) in 2010. A similar patterns were also observed in 2011, the temporal niche overlap and breath were larger in organic fields (0.4308 and 0.4849, respectively). Compared to chemical controlled paddy fields, the arthropod populations in organic paddy fields were enhanced by having larger temporal niche breath and overlap between rice planthoppers and their natural enemies.

Organic paddy field; Chemical controlled paddy field; Rice planthoppers; Natural enemies; Temporal niche

2014-04-28

2014-07-06

陈洪凡(1978-), 男(汉),山东临沂人, 博士, 助理研究员，研究方向：害虫生物防治及昆虫生态学。

黄水金，研究员。Tel:0791-87090756;E-mail: sjhuang@aliyun.com

国家973项目(2010CB126200)

S476

A

1671-8151(2014)06-0503-05

(编辑：武英耀)