文章信息
- 王有年, 邢彦峰, 周士龙, 关伟, 孟海玲, 师光禄.
- Wang Younian, Xing Yanfeng, Zhou Shilong, Guan Wei, Meng Hailing, Shi Guanglu
- 有机观光桃园节肢动物群落多样性季节动态
- Diversity and Seasonal Dynamic of Arthropod Community in an Organic Peach Plantation for Sightseeing
- 林业科学, 2009, 45(6): 98-103.
- Scientia Silvae Sinicae, 2009, 45(6): 98-103.
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文章历史
- 收稿日期:2007-09-20
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作者相关文章
2. 农业部都市农业(北方)重点开放实验室 北京 102206;
3. 北京市平谷区果品办公室 北京 101200
2. Key Laboratory of Urban Agriculture (North) of Ministry of Agriculture 102206;
3. Fruit Agency of Pinggu District in Beijing Beijing 101200
有害生物综合治理的基本原则是尽可能地利用自然资源,使生态环境中各生物相互协调,最大限度地提高有益动物控制有害生物的能力。系统理解生态系统中节肢动物群落的结构及其多样性动态,无疑是进行有害生物综合治理的基础,同时也是评价有害生物综合治理效果的指标之一。不同的耕作制度与管理措施以及对有害生物采取不同的防治方法,不仅会影响有害生物发生的数量与危害程度,同时也影响生态系统中节肢动物的群落结构及其多样性时序动态。可见,了解不同经营的生态环境中,节肢动物群落的结构与多样性动态,有助于各种管理措施的综合与合理应用,以降低有害生物发生与危害的程度。对不同生境农田节肢动物群落的结构与动态的研究已有不少的报道(万方浩等,2002;师光禄等. 2005a;郝树广等, 2000;胡雅辉等, 2006)。桃树(Amygdalus perica)原产于我国,是北京地区乃至华北地区的重要经济果树之一。随着现代都市农业的迅速发展和旅游产业的兴起,有机观光桃园的种植面积不断扩大,在一些地区已经成为主要的支柱产业。但近年来由于缺乏科学的栽培与合理的管理,致使一些地区桃树的病虫害发生日趋加重。常规管理病虫害的措施已经有悖于有机观光桃园采摘所要求的标准。这就要求人们从群落学的角度出发,运用系统工程的原理和方法,研究节肢动物的群落结构与季节动态,明确有害生物的发展规律,以提高有机观光桃园害虫综合管理的水平。北京郊县有机观光桃园已具一定的面积与规模,但有关节肢动物群落的结构与时序动态的系统调查与分析,截至目前报道甚少。为此,笔者结合京郊有机观光桃园发展现状,对节肢动物群落的结构与多样性时序动态进行了系统的调研,试图进一步明确有机观光桃园植食性节肢动物亚群落、捕食性节肢动物亚群落以及寄生性节肢动物亚群落的多样性和均匀度与节肢动物群落多样性和均匀度的关系,为桃园生物资源的可持续利用,有害生物的综合生态调控提供科学依据。
1 试验区概况与研究方法 1.1 试验区概况与调查方法选择北京市平谷区大华山镇苏子峪村(40°10′—40°26′N,116°54′—117°06′E)作为标地,全村桃树面积50余hm2,品种主要为久保和蟠桃系列,树龄6年,树高2~2.5 m,标准地郁闭度为0.5~0.7,桃园按相关部门制定的有机果品标准化生产的技术措施进行管理。调查于2006年4月至10月进行,采用棋盘式5点取样,重复3次,每样点选取具有代表性的桃树2株,每株树冠分为上、中、下3个部位,并将各部位分为东、西、南、北4个方位,每株树共调查12个点,每位点选择2枝2~3年生(大于15 cm)枝条,每10天调查1次,采用网捕与目测相结合的方法,系统观测、采集和记录节肢动物的种类与数量,对尚不明确的物种,用盛有体积分数75%的酒精的佩尼西林小瓶杀死保存,统一编号后带回室内进行鉴定(师光禄等, 2005b)。
1.2 数据分析群落结构的测定是以月为单位,计算各月内同种节肢动物数量的总和,然后进行多样性、均匀度的分析。用Shannon-Wiener平均信息量指数H′分析群落多样性:H′=∑PilnPi;Pielou均匀度:J=H′/lns, 其中s为物种数;N1=eH′, N2=1/λ,其中λ为Simpson指数,λ=∑Ni(Ni-1)/N(N-1),式中N1用于测定样田中普通种的多样性,N2适用于测定主要种的多样性;ES=(N2-1)/(N1-1), 当ES值趋于零时,表明群落中只有一个优势种占统治地位;多重比较采用Duncan法;数据处理与相关性分析采用Excel(2003)与SPSS (1999)软件处理(Alatalo,1981;Simpson,1949;周夏芝等,2004;SPSS Inc,1999)。
2 结果与分析 2.1 有机观光桃园节肢动物群落的多样性季节动态将桃园调查结果进行整理后,计算节肢动物群落的多样性时序动态,结果见表 1。
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从表 1结果可见,不同季节中有机观光桃园节肢动物群落的多样性也各不相同。4月间是桃树从萌动露绿到展叶开花阶段,各种节肢动物也开始出蛰活动和进入取食初期,种类与种群的相对数量较少,多样性指数相对较低。随着季节变暖,节肢动物开始从周边环境迁入桃园,同时取食后的节肢动物也开始生长繁殖,多样性指数也逐渐增大,例如5月份的H′、N2与ES明显(P<0.05)大于4月份的值。进入6月份,有机观光桃园气候适宜,节肢动物的食物丰富,大多节肢动物的发育与繁殖进入初盛期,各物种间开始形成较为复杂的食物网络结构,因此,各种多样性指数均明显(P<0.05)高于5月份。7月份是有机观光桃园节肢动物物种繁殖速度最快、数量最多、相互制约能力最强的物候,也是全年群落多样性、丰盛度、均匀度最高,群落自控能力最强、结构最稳定、害虫与天敌的优势种不明显的物候。此期有机观光桃园节肢动物的目、科、种的数目与其他几个不同发育阶段相比均较大,各种多样性指数均明显(P<0.05)高于其他月份。秋季是有机观光桃园果实采摘的盛期,随着农事操作和观光采摘的增加,节肢动物的食料开始减少,部分节肢动物被迫迁出桃园或开始准备滞育,由此导致桃园节肢动物部分物种的种群数量所占比例开始下降,个体数量的分布出现不均匀的现象,致使多样性指数明显(P<0.05)低于7月。随着桃果的采收和季节物候的变迁,有机观光桃园节肢动物群落结构的多样性逐渐下降。从全年的情况来看,节肢动物各种多样性指数随季节的动态变化基本呈现一致的趋势。另外,从全年各物候多样性指数标准物的变化情况来分析,春季和秋季的多样性指数标准误要高于夏季,即表现为高—低—高的变化趋势,可以理解为节肢动物的优势种群由明显变为不明显,继后又出现明显的趋势。
2.2 有机观光桃园植食性节肢动物亚群落的多样性季节动态从表 2不难看出,4月份各种多样性指数值均较低,这是因为初春有机观光桃园植食性节肢动物大多刚出蛰或处于植食初期,群落结构及动态变化较为简单,但此时是调控有机观光桃园有害生物十分有利的关键时期,特别是对于发生代数较多、世代重叠明显,发生危害隐蔽且难于防治的植食性种类,合理的调控尤为重要。随着气温的转暖和桃树的展叶开花,食叶、食花与危害幼果的植食性节肢动物亚群落的种群数量逐渐增加,优势种也较为明显,例如桃园桑白盾蚧(Pseudaulacaspis pentagona)等蚧虫类、桃蚜(Myzus persicae)等蚜虫类、山楂叶螨(Tetranychus viennensis)以及食叶与潜叶危害的植食性节肢动物的种群数量开始呈现上升的趋势,因此各种多样性指数值也开始呈现增加的态势。进入6月份,植食性节肢动物亚群落发生的种类与数量明显增多,除常见的蚜虫类、蚧虫类、叶螨类和食叶种类之外,各种蛀果类、蛀干类、潜叶类等植食性节肢动物陆续呈上升态势,例如桃蛀果蛾(Carposina niponensis)、梨小食心虫(Pseudaulacaspis pentagona)、桃蛀野螟(Dichocrocis punctiferalis)、桃潜蛾(Lyonetia clerkella)、桃红颈天牛(Aromia bungii)等优势种较为明显,因此在5—6月份应该结合有机观光桃园病虫害发生预测的情况,结合夏季的栽培管理,有针对性地对主要的害虫优势种进行合理调治,以此来协调平衡整个有机观光桃园节肢动物的种群数量及其相互间的制约关系。从表 2可见,7月份的各种多样性指数明显(P<0.05)大于其他月份,不难理解,此时有机观光桃园植食性节肢动物亚群落种类与数量是全年较多的月份,植食性种类的优势种不明显,害虫之间间或害虫与天敌之间的制约能力较强,植食性节肢动物亚群落的稳定性较好。从8月份起,随着桃果的采收,有机观光桃园植食性节肢动物亚群落的种类与数量开始下降,各种多样性指数也逐渐减小。从各种多样性指数的标准差可以看出,全年的波动幅度为:9月份(0.081±0.015)>6月份(0.070±0.010)>10月份(0.069±0.008)>7月份(0.063±0.010)>8月份(0.063±0.006)>5月份(0.057±0.011)>4月份(0.055± 0.009),即9月份最大,4月份最小,不言而喻,9月份植食性节肢动物亚群落的波动大于4月份,因为4月份是桃树发芽、开花、展叶初盛期,各种植食性害虫相对多于9月份,波动幅度相对较小,而9月份由于食料短缺或气候关系原因,会引起大多害虫进入滞育或迁出桃园,波动幅度相对较大。
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有机观光桃园主要的捕食性及寄生性节肢动物有中华步甲(Carabus maderae chinensis)、七星瓢虫(Coccinella septempunctata)、龟纹瓢虫(Propylaea japonica)、异色瓢虫(Leis axyridis)、普通拟刀螳(Paratenodera sinensis)、小花蝽(Orius minutu)、大灰食蚜蝇(Metasyrphus corollae)、叶色草蛉(Chrysopa phyllochroma)、卷叶蛾小姬蜂(Megasty sp.)、蚧金小蜂(Anysis saissetiae)、蚜茧蜂(Diaeretiella sp.)以及各种捕食性蜘蛛和寄蝇等。将调查结果进行多样性指数分析,结果见表 3。
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由表 3可见:全年的平均信息量多样性指数呈现出先高后低的波浪式的变化格局,它们之间的差异或明显或不明显,但8月份的多样性指数均为最大(P<0.05)。8月份是捕食性与寄生性节肢动物亚群落各种多样性指数较高的月份,普通种和主要种的出现频次都较均匀,与植食性节肢动物亚群落各种多样性指数比较,推迟了1个月,由此更进一步说明天敌发生与调控害虫的滞后效益,因此,在有机观光桃园中,要根据害虫发生的态势,在预测预报的基础上,通过保护与人工释放天敌来补充和调节天敌控制害虫的能力。从捕食性节肢动物亚群落各种多样性指数的标准差来看,全年的波动幅度为:8月份(0.042±0.001)>4月份(0.038±0.003)>7月份(0.035±0.003)>6月份(0.032±0.002)>10月份(0.030±0.003)>5月份(0.028±0.002)>9月份(0.026±0.002)。显而易见,8月份天敌的物种数较多,优势种不明显,但这种态势维持时间较短。到9月份,随着桃园害虫种群数量的降低,捕食性天敌的种群数量也随之减少。因而,植食性节肢动物亚群落的各种多样性指数标准差的波动相对要小。从寄生性节肢动物亚群落各种多样性指数的标准差来看,全年的波动幅度为:6月份(0.066±0.004)>10月份(0.066±0.002)>5月份(0.058±0.003)>4月份(0.053±0.003)>9月份(0.052±0.004)>7月份(0.042±0.002)>8月份(0.028±0.001)。调查结果表明:6月份随着害虫种群密度的增加,寄生性天敌的种群数量也随之提高,但不同种类的寄生性天敌增加的速度不同,例如此时寄生于蚧虫蚜虫的天敌种类与数量明显增多,而有些寄生性天敌的种群数量相对较少,因此标准误的波动相对要大。到8月份,各种害虫的寄生性天敌的种群数量相对均衡也稳定,寄生性天敌的优势种不明显,因而,寄生性节肢动物亚群落的各种多样性指数标准差的波动相对要小。
2.4 有机观光桃园节肢动物群落相对稳定性的季节动态群落结构的相对稳定性一直被人们所关注,多数学者认为多样性与稳定性相关,多样性大则稳定性就强(Goodman, 1975;Hurb,1971),也有相反的观点(May, 1973)。本文根据有机观光桃园节肢动物群落的结构特征,采用高宝嘉等(1992)提出的方法,来讨论群落的相对稳定程度。将有机观光桃园节肢动物相对稳定性的季节动态列于表 4。
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由表 4可以看出,随着时间的增加,有机观光桃园节肢动物群落的相对稳定性值逐渐增大。Ss/Si值的变化态势是:从4月份开始由低到高呈上升趋势,8月份达到最大值(P<0.05),然后又开始逐渐下降,到10月份的制约作用接近于初春的4月份(P>0.05),由此说明,在种类间数量上的制约作用随季节而逐渐加大,达到一定程度后又开始逐渐减小。Sn/Sp值的变化态势是:4月份到6月份逐渐增加,7月份明显低于6月份(P<0.05),8月份达到最大值(P<0.05),9月份明显低于8月和10月份。从调查结果来看,4月份至6月份,随着害虫种群数量的增加,天敌的种群数量也跟着上升。但到7月份时,由于害虫的增幅远大于天敌,因而出现了7月份Sn/Sp的比值明显低于6月份,到8月份,有明显上升并达到最大。可以理解10月份Sn/Sp的比值高于9月份的原因,在9月份采摘果实时,由于农事操作,人为地把本来种群数量就小的天敌驱赶出桃园,到10月份,当桃园较少地受到外界扰动时,外迁的天敌又返回到桃园来寻找它们的寄主,完成它们的生活周期。Sd/Sz值的变化态势是:从4月份开始呈上升态势,8月份达到最大值(P<0.05),9月份明显下降,10月份又明显回升。在整个桃树发育过程中,不同的季节与物候,由于上位物种受食料的影响,致使节肢动物群落内部网络关系的复杂性与制约程度各不相同。为此可以通过有机桃园的栽培管理,协调有机桃园生态环境与节肢动物群落之间的关系,创造利于天敌发生的生态环境,减少利于害虫发生的生态条件,达到有机桃园害虫等有害生物生态调控的目的。
2.5 有机观光桃园节肢动物群落不同营养层之间的相关性将节肢动物不同营养层之间的多样性及相对稳定性值进行相关性测定,结果列于表 5。不难看出有机观光桃园节肢动物群落不同营养层之间的参数相关性的变化规律较为一致,均表现为显著(P<0.05)相关。由此可见,用节肢动物群落与不同食性的亚群落,以及按物种数与个体数之比(Ss/Si)、天敌类群种数与植食性类群种数之比(Sn/Sp)、天敌类群个体数与植食性类群个体数之比(Sd/Sz)来讨论它们之间的多样性与相对稳定性关系是切实可行的,尤其依据不同的物候来研究节肢动物群落与不同食性的亚群落结构动态的多样性及相对稳定性,是具有一定生态学意义的。
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从本文的研究结果可见,有机观光桃园节肢动物群落时空结构的各种多样性随季节物候的变化而波动,呈现由低到高,然后再趋下降态势,这与周夏芝等(2004)的结论基本一致,所不同的是有机观光桃园仅出现1个高潮。不难理解,由于有机观光桃园采取了一系列的规范管理措施,致使波动的频度比常规管理要小,但从此标准误的变化态势来看,仍表现为高—低—高的变化趋势;从有机观光桃园植食性节肢动物亚群落的多样性季节动态的变化态势分析,7月份的各种多样性指数明显(P<0.05)大于其他月份,因为此时有机观光桃园的食料种类丰富,气候适宜,有机桃园植食性节肢动物亚群落种类与数量是全年较多、食物网络较为复杂,相互对食物的竞争及植食性节肢动物亚群落种类间的制约能力较强的月份,因此优势种不明显,植食性节肢动物亚群落的多样性与相对的稳定性较好;有机观光桃园捕食性与寄生性节肢动物亚群落的各种多样性的峰值与植食性类相比正好推迟1个月,由此表明天敌发生滞后于害虫的特性。从有机观光桃园节肢动物相对稳定性的季节动态分析结果也进一步表明:8月份节肢动物群落结构动态是相对稳定的。可见,加强有机观光桃园前期的综合管理,根据测报和结合往年害虫发生的情况,在害虫优势种发生的初期或4—5月间,采用释放天敌,使用选择性较好的生物制剂,平衡桃园益害比例,或通过整枝修剪、疏果套袋与增施有机肥料来增强树势,降低害虫为害的几率。有机观光桃园不同营养层之间的多样性及相对稳定性值的相关性分析结果,表明它们的变化趋势较为一致,这可以进一步说明用节肢动物群落不同营养层按照不同季节进行多样性与相对稳定性的研究是切实可行的。
有机观光果园是以绿色果品生产和生态旅游相结合的新型产业,不同于传统的果园,它是文化性很强、大自然意趣很浓、满足人们精神和物质享受的高端新型果园,是以果品生产和观光旅游相结合的多目标、多功能的经济综合体。发展有机观光果园也是实现都市型现代果业生产可持续发展和有害生物生态调控的有效途径。其出发点是以农事操作为基础,利用空间和果园生产性、生活性、生态性功能转化升级为具有生产、观光、休闲、科普、健身于一体的多功能果园,立足于如何管理好果园,使其朝着有利于增加果农收入、改善和美化生态环境的方向发展,而不利于有害生物的发生危害(孟欣慧, 2007)。本文对有机观光桃园节肢动物群落时空结构的各种多样性与季节动态进行了较为系统的研究,但对不同立地、不同管理水平下的有机观光桃园节肢动物群落时空结构与季节动态的差异,有待进一步探讨。
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