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利用色盆法對貴州生態(tài)茶園傳粉昆蟲的比較研究

2021-11-11 11:35:10胡吉峰談孝鳳
西南大學學報(自然科學版) 2021年11期
關鍵詞:龍里湄潭傳粉

胡 陽,耿 坤,劉 霞,張 玉,胡吉峰,吳 瓊,談孝鳳

1. 貴州省農(nóng)業(yè)科學院 植物保護研究所,貴陽 550006; 2. 貴州省貴陽市植保植檢站,貴陽 550081; 3. 貴州省湄潭縣植保植檢站,貴州 湄潭 564100; 4. 貴州省龍里縣種植業(yè)發(fā)展中心,貴州 龍里 551200; 5. 貴州省貴陽市花溪區(qū)植保站,貴陽 550025; 6. 貴州省植保植檢站,貴陽 550001

農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生活著種類繁多且數(shù)量巨大的各種節(jié)肢動物,這些節(jié)肢動物提供的生態(tài)系統(tǒng)服務(如生物控制、 授粉等)是農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要條件,為人類帶來巨大的經(jīng)濟利益[1-3].集約化經(jīng)營的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式為保障糧食生產(chǎn)和供給發(fā)揮了巨大作用,卻導致農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的下降和生態(tài)系統(tǒng)服務功能的減退,也是傳粉昆蟲及傳粉服務功能急劇下降的主要原因之一[4-5].昆蟲傳粉是生態(tài)系統(tǒng)中傳粉服務功能最重要的媒介形式,也是形成和制約生態(tài)系統(tǒng)發(fā)揮服務功能的關鍵因素,傳粉昆蟲的種類多少和傳粉質(zhì)量對依賴動物傳粉的作物產(chǎn)量和質(zhì)量至關重要,傳粉昆蟲也為農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)和自然生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況提供預警和反饋[6-9].

貴州省正在大力發(fā)展茶葉產(chǎn)業(yè),目前全省的茶園面積已達46.67萬hm2,貴州省茶葉產(chǎn)業(yè)將生態(tài)、 有機、 干凈茶作為基本出發(fā)點和追求目標.貴州處于我國生物多樣性較為豐富的西南地區(qū),山區(qū)地貌是貴州地貌的基本屬性,因此貴州的大部分茶園表現(xiàn)為林中有茶、 茶中有林的鑲嵌林窗式茶園分布格局,茶園周邊的自然、 半自然植被在春、 夏、 秋3季基本上都有不同的植物次序開花,因此生活在這些自然、 半自然林地的傳粉昆蟲種類較為豐富.同時,由于林地和茶園的鑲嵌林窗式分布格局,使得茶園成為許多傳粉昆蟲的重要生境,然而,在貴州開展茶園傳粉昆蟲的調(diào)查和研究報道相對缺乏.因此本研究在貴州2個重要茶葉產(chǎn)區(qū)(都勻毛尖和湄潭翠芽)的核心地帶,利用節(jié)肢動物研究常用的色盆法,對多年未使用化學農(nóng)藥的生態(tài)茶園開展了茶園傳粉昆蟲多樣性調(diào)查和研究,以期初步了解貴州茶園生境傳粉昆蟲多樣性基本情況,為貴州大力打造干凈茶和生態(tài)茶提供一定的數(shù)據(jù)支撐; 同時,通過比較白、 黃、 藍3種色盆對茶園傳粉昆蟲的誘集效果,為今后開展茶園傳粉昆蟲的研究選擇合適的方法提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 調(diào)查地點概況

本次調(diào)查的2個生態(tài)茶園分別屬于都勻毛尖(黔南州龍里縣)和湄潭翠芽(遵義地區(qū)湄潭縣)的主產(chǎn)區(qū).龍里茶園位于東經(jīng)107°2′8″,北緯26°13′29″,海拔1 277 m; 湄潭茶園位于東經(jīng)107°32′19″,北緯27°39′48″,海拔約886 m.2個茶園均位于山區(qū),與其周圍的樹林構成了鑲嵌分布的林窗式生態(tài)茶園.總體而言,龍里茶園周邊的自然、 半自然生境面積明顯多于湄潭茶園,且龍里茶園地貌多樣性優(yōu)于湄潭茶園.

1. 2 調(diào)查方法

調(diào)查采用色盆誘集法、 又稱彩盆法或掛盆陷阱法[10],色盆為市售一次性圓形透明塑料快餐盒用自噴漆自制而成.色盆上口內(nèi)徑13 cm,下口內(nèi)徑8.5 cm,高8 cm,自噴漆顏色分為珍珠白(pearl white)、 美術黃(canary yellow)、 天藍(sky blue)3種顏色,將塑料盒的內(nèi)外均勻噴好漆后晾干備用.使用時盆內(nèi)加入400 mL水、 1.2 g苯甲酸鈉防腐劑及1滴液體清潔劑,色盆放置在茶蓬冠層上,并保持色盆上口與冠層上部齊平.在一條茶蓬上3種顏色的色盆各放一個,色盆間距在3 m左右.試驗設3次重復,即3條茶蓬,重復間相隔5條茶蓬.

色盆在茶園中放置7 d后收回,調(diào)查頻率為每月1次,從5月至10月共調(diào)查6次.

1.3 數(shù)據(jù)處理與分析

本文所述的傳粉昆蟲包括: 膜翅目、 雙翅目(食蟲虻總科、 食蚜蠅總科和蠅總科)、 鞘翅目、 半翅目(顯角亞目)、 纓翅目、 鱗翅目昆蟲[11-13].

所收集標本均帶回實驗室進行分類鑒定和統(tǒng)計分析.數(shù)據(jù)整理在Excel上進行,物種豐富度、 群落多樣性(Shannon-Wiener index)香農(nóng)指數(shù)、 均勻度指數(shù)和群落相異系數(shù)均在DPS 18.10軟件上進行統(tǒng)計分析.

Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)(H′):

Pielou均勻度指數(shù)(E),基于Shannon-Wiener多樣性指數(shù)計算,其中Hmax=lbS.

群落相異系數(shù)即Jaccard指數(shù)(Cj):

式中,Pi為第i個物種個體數(shù)量占群落中總個體數(shù)量的比例,Ni為第i個物種的數(shù)量,N為群落個體總數(shù);lb為以2為底的對數(shù)計算,S為群落的物種總數(shù);a,b為兩群落各自的物種豐富度,j為兩群落共有物種豐富度.根據(jù)Jaccard指數(shù)的原理,當Cj為 0~0.25時,兩群落為極不相似,Cj在0.25~0.50時,為中等不相似,Cj為0.50~0.75時,為中等相似,Cj在0.75~1.00時為極相似.

2 結果與分析

2.1 龍里、 湄潭兩地茶園傳粉昆蟲情況

總體而言,龍里茶園誘集到的物種豐富度和個體數(shù)量均高于湄潭茶園.在龍里茶園共采集到2 225頭傳粉昆蟲,分別屬于58科、 119種.其中白盆誘集到的傳粉昆蟲物種豐富度和香農(nóng)指數(shù)均為最高,分別是73種和2.68; 藍盆誘集的物種豐富度最低,僅為47種,而數(shù)量最高,為854頭,相對而言,其香農(nóng)指數(shù)和均勻度均為最低.在湄潭茶園采集到1 658頭傳粉昆蟲,分別屬于41科、 76種.其中白盆和黃盆誘集到的物種豐富度和個體數(shù)量基本一樣,白盆和黃盆物種豐富度分別為44種和45種,個體數(shù)量分別為710頭和767頭; 藍盆只誘集到35種,個體數(shù)量也明顯低于白盆和黃盆,誘集數(shù)量僅為181頭,但是藍盆的香農(nóng)指數(shù)和均勻度指數(shù)均高于白盆和黃盆(表1).

表1 龍里、 湄潭3種色盆傳粉昆蟲群落特征

2.2 3種色盆誘集的傳粉昆蟲物種豐富度比較

試驗分析了龍里和湄潭每個色盆每次取樣時誘集到的傳粉昆蟲物種豐富度.結果看出,龍里茶園白盆誘集到的物種豐富度高于黃盆和藍盆,且差異有統(tǒng)計學意義(p=0.0096),白盆平均每次誘集到接近10種傳粉昆蟲,黃盆和藍盆誘集到的物種豐富度幾乎一樣; 而湄潭茶園白盆和黃盆誘集到的物種豐富度相似,藍盆每次誘集到的物種豐富度僅為3種,但是3種色盆之間的物種豐富度差異無統(tǒng)計學意義(p=0.0564)(圖1).

圖1 3種色盆誘集的傳粉昆蟲物種豐富度

2.3 3種色盆誘集的傳粉昆蟲個體數(shù)量比較

試驗統(tǒng)計了3種色盆在龍里和湄潭茶園每次取樣時的誘集數(shù)量,結果可以看出,龍里茶園的3種色盆誘集數(shù)量差異無統(tǒng)計學意義(p=0.549 4),而湄潭茶園的藍盆誘集數(shù)量低于白盆和黃盆的,且差異有統(tǒng)計學意義(p=0.022 7)(圖2),主要原因是白盆誘集到了數(shù)量很高的姬小蜂,黃盆誘集到了數(shù)量很高的廣腹細蜂,而藍盆以上2種蜂均很少.

圖2 3種色盆在兩地茶場采集到傳粉昆蟲個體數(shù)量

2.4 3種色盆誘集的物種相異性比較

試驗結果看出,3種色盆誘集到的種類均屬于中等不相似的范圍之內(nèi),說明了在2個茶園3種色盆誘集到的種類差異較大.在龍里茶園,黃盆與藍盆的誘集種類區(qū)別最大,相異性系數(shù)為0.261 4,基本上接近極不相似范圍(0.25); 而湄潭茶園白盆與黃盆的誘集種類區(qū)別最大,相異性系數(shù)僅為0.263 9,也基本上接近極不相似范圍.說明在不同地點不同色盆誘集到的種類差別較大(表2).

表2 龍里、 湄潭3種色盆誘集到的傳粉昆蟲種類相異性比較

2.5 龍里茶園不同目物種豐富度及其數(shù)量比較

試驗結果看出,龍里茶園中3種色盆誘集到的傳粉昆蟲均以膜翅目昆蟲多樣性最高,白、 黃、 藍盆誘集到的膜翅目昆蟲物種豐富度分別為27種、 33種和24種,分別占其總物種豐富度的36.99%,61.11%和51.06%; 而誘集到的個體數(shù)量比例相對較低,其中白、 黃、 藍盆誘集數(shù)量占總誘集數(shù)量的百分比分別為15.76%,18.56%,10.89%.鞘翅目昆蟲的物種豐富度在龍里茶園為次高類群,其中白盆誘集到了22種,遠遠高于黃盆的12種和藍盆的6種; 同時,鞘翅目昆蟲誘集數(shù)量的差異也較為明顯,主要原因是在8月時,白盆和藍盆的無斑弧麗金龜誘集數(shù)量分別為40.3頭/盆和35.3頭/盆,而黃盆沒有誘集到.雙翅目昆蟲的物種豐富度誘集情況與鞘翅目較為相似,也表現(xiàn)為白盆和藍盆誘集到的物種豐富度高于黃盆,但是數(shù)量差異沒有鞘翅目明顯.纓翅目昆蟲數(shù)量是龍里茶園的數(shù)量優(yōu)勢類群,白、 黃、 藍盆的誘集數(shù)量分別為總誘集數(shù)的36.54%,67.58%,61.48%.主要種類為茶園常見的害蟲茶棍薊馬和茶黃薊馬,2種薊馬的發(fā)生期均以5月為主,6-10月取樣時,每盆誘集到的數(shù)量基本低于10頭(表3).

表3 龍里茶園3種色盆誘集傳粉昆蟲物種豐富度及其數(shù)量 (2019年)

2.6 湄潭茶園不同目物種豐富度及其數(shù)量比較

試驗結果看出,湄潭茶園中3種色盆誘集到的傳粉昆蟲也以膜翅目昆蟲類群為主,白、 黃、 藍盆誘集到的膜翅目昆蟲物種豐富度分別為26種、 32種和24種,分別占總誘集物種豐富度的59.09%,71.11%和68.57%; 其中白盆和黃盆誘集數(shù)量的百分比也較高,分別為總誘集數(shù)量的49.44%和61.54%,而藍盆為24.73%; 白盆誘集數(shù)量較高的物種為姬小蜂,黃盆誘集數(shù)量較多的為廣腹細蜂,藍盆則沒有誘集到數(shù)量明顯較多的類群.物種多樣性的次高類群為雙翅目,白、 黃、 藍盆誘集到的物種豐富度分別為7,5,4種,誘集到的個體數(shù)量均較少.湄潭茶園中的鞘翅目昆蟲物種豐富度和個體數(shù)量均較低.纓翅目昆蟲數(shù)量也是湄潭是茶園的優(yōu)勢類群,白、 黃、 藍盆的誘集數(shù)量分別為總誘集數(shù)量的43.52%、 32.72%和63.19%.湄潭茶園誘集到的主要種類為茶園常見的茶棍薊馬和茶黃薊馬,數(shù)量發(fā)生高峰期在10月(表4).

總體而言,2個茶園物種多樣性最多的類群均為膜翅目昆蟲,龍里茶園的物種多樣性要高于湄潭茶園,主要原因是龍里茶園誘集到的鞘翅目昆蟲物種豐富度和個體數(shù)量均高于湄潭茶園.

表4 湄潭茶園3種色盆誘集傳粉昆蟲物種及其數(shù)量(2019年)

3 結 論

本研究調(diào)查的2個生態(tài)茶園傳粉昆蟲群落總體特征為物種豐富度較高,且群落均勻度較好,在龍里茶園共誘集到119種傳粉昆蟲,共2 225頭.在湄潭茶園共誘集到76種,共1 658頭,其中881頭為膜翅目昆蟲,超過了整個群落個體數(shù)量的一半.其中白盆在湄潭茶園中誘集到了數(shù)量較大的姬小蜂(226頭),黃盆誘集到了403頭廣腹細蜂,由于這2類昆蟲不取食茶樹,而且在調(diào)查中也未在這茶園中發(fā)現(xiàn)其潛在寄主大發(fā)生的跡象,因此推斷茶園周邊的生境中有其寄主大量發(fā)生,且這些寄主有較高的寄生率.較高的物種豐富度和較為均勻的數(shù)量不僅說明了這2個生態(tài)茶園均有較為合理的群落結構,也說明了林窗式茶園與其周邊自然、 半自然生境有著較為頻繁的物種交流和互動.

相對于湄潭茶園,龍里茶園誘集到較多的鞘翅目物種和個體數(shù)量.尤其是白盆和藍盆誘集到數(shù)量較大的麗金龜科無斑弧麗金龜,說明這2種顏色對無斑弧麗金龜有較好的誘集作用,今后在針對弧麗金龜?shù)木G色防控工作中可開展相關研究工作.無斑弧麗金龜是優(yōu)質(zhì)闊葉用材和高效生物防火樹種木荷的主要傳粉昆蟲,其攜粉量甚至高于中華蜜蜂[14],但目前我們只關注到了無斑弧麗金龜?shù)呢撟饔肹15-16].在茶園生境中,盡管無斑弧麗金龜也可能取食茶葉,但是在茶葉生產(chǎn)中未見造成經(jīng)濟損失的相關報道,考慮到無斑弧麗金龜?shù)膫鞣酃δ埽谥贫ǚ揽卮胧┑臅r候也應加以考慮.在茶園生境中誘集到大量的無斑弧麗金龜也說明了茶園生境與其周邊生境有著強度較高的種群數(shù)量流動.

鱗翅目是一類十分重要的傳粉昆蟲,Ollerton[17]估計鱗翅目昆蟲占所有傳粉者物種種數(shù)的40%,而本研究獲得的鱗翅目類群無論物種多樣性和個體數(shù)量均很少,與鱗翅目種類是重要傳粉昆蟲的統(tǒng)計結果不太一致,我們認為導致這種差異的主要原因可能是色盆法對鱗翅目昆蟲誘集效果較差.盤誘法對蜂類而言是最為通用、 適合的方法,此方法不僅采樣效率高,而且不受采集者的經(jīng)驗影響[18-19],段美春等[10]的研究也證明了色盆法對蜂類研究好于掃網(wǎng)法、 目測法、 地陷法.今后的類似研究工作可以考慮采用馬氏網(wǎng)法和掃網(wǎng)法,這2種方法均簡單且高效,可獲得更加全面的傳粉昆蟲多樣性研究結果.

3種色盆誘集到的傳粉昆蟲物種構成相異性較大,而且在龍里和湄潭2個地方導致相異性較大的具體類群均有所不同,在龍里茶園是鞘翅目類群的差異較大,而在湄潭茶園是膜翅目類群的差異較大.因此在今后的研究中可以根據(jù)研究重點而使用不同顏色的色盆,例如,如果重點考慮膜翅目昆蟲,則采用黃色色盆,如果重點考慮鞘翅目可以考慮白色或者藍色色盆.

4 討 論

茶樹種植的目的不是收獲其開花后的果實,從而導致我們對茶園生境中活動的傳粉昆蟲調(diào)查和研究很少,在多山地貌的貴州,茶園基本上建在山坡地,因而茶園與其周邊的自然、 半自然生境呈現(xiàn)出鑲嵌式分布格局,茶園必然是其周邊各種生境的重要組成部分,因此可以預見貴州茶園與其周邊的各種生境存在著較為頻繁的傳粉昆蟲交流和互動.正如李良濤等[20]指出,農(nóng)田與半自然生境的互補是促使傳粉昆蟲在破碎化景觀中得以續(xù)存的一種機制; 同時,農(nóng)業(yè)景觀中自然、 半自然生境的存在能有效提高傳粉昆蟲的多樣性與豐富度,從而提升作物的產(chǎn)量,有研究證明了生境復雜度更高的生境比生境簡單的地區(qū)有更高的傳粉昆蟲多樣性、 豐富度和均勻度,也指出自然、 半自然生境的存在能更好地維持傳粉者的多樣性和群落數(shù)量的穩(wěn)定性[21-22].因此,在貴州進行茶園園區(qū)規(guī)劃和建設時也應該考慮如何有效利用當?shù)刈匀弧?半自然生境中提供的各種生態(tài)服務功能,包括生產(chǎn)、 環(huán)境保護、 野生動植物保護和景觀美學功能.

傳粉者物種豐富度和數(shù)量的多寡直接反映出該生態(tài)系統(tǒng)的健康程度,本次調(diào)查的龍里茶園采集到58科、 119種傳粉昆蟲,而湄潭茶園僅采集到41科、 76種.本研究認為兩地茶園物種多樣性的差異反應出兩地茶園周邊生態(tài)系統(tǒng)的不同,例如龍里茶區(qū)的自然森林面積高于湄潭茶區(qū),山地相對垂直差異大于湄潭茶區(qū),村莊密度小于湄潭茶區(qū),但是當?shù)啬壳暗牟鑸@傳粉昆蟲數(shù)據(jù)很難將這兩者的定量關系直接關聯(lián),傳粉昆蟲在貴州山區(qū)茶園與其周邊茶園鑲嵌式分布的自然、 半自然生境的互動機制和互動強度值得進一步深入開展量化研究.就目前來說,開展茶區(qū)傳粉昆蟲長期監(jiān)測較為合適,開展傳粉昆蟲長期系統(tǒng)地監(jiān)測不僅能對整個茶園所處的地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)進行有效監(jiān)測和預警[23],也能為今后開展量化研究和茶園生態(tài)工程規(guī)劃建設提供必要基礎信息.近年來,建設農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)工程研究引起了越來越多的關注[24-27].同時,如果把生態(tài)茶園建設視為生態(tài)保護計劃的一個組成部分,可有效促進經(jīng)濟效益、 社會效益和生態(tài)效益的相互協(xié)調(diào)發(fā)展.

致謝: 感謝溫迪嵐女士在標本采集和室內(nèi)鑒定中付出的大量勞動和時間,也感謝中國水稻研究所的何佳春先生在標本鑒定中給與的無私幫助.湄潭翠芽核心產(chǎn)區(qū)的周志利先生和黔南都勻毛尖核心產(chǎn)區(qū)的陳明先先生在研究工作中給與了極大的支持和便利,在此表示衷心的感謝.

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