不同景观结构下华北农田主要天敌的种群数量以及控害功能

发布时间：2018-03-14 17:45

本文选题：景观结构　切入点：作物生境　出处：《扬州大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：本研究综合运用3S空间技术及景观生态学和昆虫种群生态学及分子生物学研究方法,通过主成分和AICc最优模型构建以及偏最小二乘回归分析,系统评估了华北地区农田景观结构的变化对棉田天敌种群数量及其控害功能的影响。主要研究结果如下：(1)景观结构的变化能够影响棉田捕食性天敌的种群密度。不同类群的天敌对景观格局的响应也有差别。每个半径尺度对应的全部16个模型中,1 km尺度上的PC3、km尺度上的PC1+PC3、0.5 km尺度上的PC3模型分别为4个空间尺度上对瓢虫、草蛉、小花蝽各自混合种群密度预测效果最好的3个模型,可解释的Akaike权重分别为22.3%、43%和29.1%,占各自种群密度总变异的5.5%、30.3%和9.1%。其中,在1 km尺度上,瓢虫混合种群密度与主成分3(PC3)呈微弱正相关；在2 km尺度上,草蛉丰富度与主成分1(PC1)呈显著正相关,但与主成分3呈显著负相关；在0.5 km尺度上,小花蝽混合种群密度与主成分3呈显著正相关。而1 km尺度上的PC3模型对所有捕食性天敌混合种群(包括各种瓢虫、草蛉、小花蝽、蜘蛛、食蚜蝇)密度预测效果最好,该模型可以解释22.8%的Akaike权重,占总变异的5.1%,棉田所有捕食性天敌混合种群密度与主成分3呈微弱正相关,在一定程度上说明捕食性天敌种群密度随周边除棉花、玉米以外的一些小宗作物(如大豆、花生、红薯、蔬菜、果树等)面积比例的增加而增加,但随着城镇比例的增加而减少。全部41个站点数据表明,这些小宗作物的存在提高了棉田瓢虫、草蛉、小花蝽等广谱性天敌的种群密度,但高比例的城镇和非作物生境降低了瓢虫在棉田的种群密度,而草蛉混合种群密度与非作物生境和城镇面积比例呈正相关,但与棉花和玉米面积呈负相关。在0.5-2 km全部4个空间尺度上,对蜘蛛种群密度预测最好的模型均为常数项模型(Intercept),景观变量与蜘蛛种群密度的相关性并未达到显著水平,这与不同蜘蛛种类对各种景观变量的响应差异有关,还需继续研究。(2)景观结构能够影响棉田蚜虫寄生蜂种群密度及其寄生作用。研究发现,寄生性天敌对棉蚜(Aphis gossypii)有较好的防控效果,全部35个站点的寄生率范围在0-53.5%之间,平均寄生率为12.5%。其中,0.5 km尺度上的PC3模型、2 km尺度上的PC1模型分别为4个空间尺度上对僵蚜密度和僵蚜比率预测效果最好的模型,可解释的Akaike权重分别为45.1%和23.1%,占各自总变异的53.1%和24.3%。在0.5 km尺度上,僵蚜数量与主成分3呈显著正相关,而在2 km尺度上僵蚜比率与主成分1呈显著正相关,说明在较大空间尺度上,景观多样性越高,尤其是棉田周边小宗作物(0.5-2 km)和城镇所占比例(1-2 km)越高,天敌对棉蚜的寄生作用就越强,但寄生率与玉米所占比例呈负相关性。(3)景观多样性能够显著提高螟黄赤眼蜂(Trichogramma chilonis)对棉田棉铃虫(Helicoverpa armigera)卵的寄生作用。两年中全部23个棉花站点共部署超过30000粒棉铃虫卵,试验结果表明,48 h内的最高寄生率可达38.8%。AICc分析表明,2 km尺度上的PC2+PC3模型为全部4个尺度上对寄生率预测效果最好的模型,可解释28.4%的Akaike权重,占寄生率总变异的45.4%；寄生率与主成分3呈显著正相关,但与主成分2的负相关性并不显著。另外,在0.5-1.5 km尺度上,寄生率与景观多样性指数D均呈显著正相关。说明棉田周围城镇和非作物生境比例越高,螟黄赤眼蜂对棉铃虫卵的寄生作用也越强。这是因为城镇中的园林绿地及一些庭院植物(如果树、花卉、草丛)以及非作物生境中的一些植被也是棉铃虫的寄主,能够为寄生蜂提供额外的猎物,同时也能够为寄生蜂补充花粉花蜜等营养,有利于其种群的建立。(4)由于华北地区棉花玉米邻作现象比较普遍,而且近几年由于产业结构的调整,玉米种植比例不断增加,在客观上为棉铃虫及其寄生蜂的发生提供了条件。因此,本研究针对棉田周边的玉米田,也开展了棉铃虫卵的寄生试验,以深入评估不同景观结构对寄生性天敌的控害功能。三年试验中全部33个站点数据显示,与棉田相比,螟黄赤眼蜂对玉米田棉铃虫卵同样有较好的防控效果,48 h内的最高寄生率可达25.8%。偏最小二乘回归(PLS)分析表明：在全部4个空间尺度上,玉米田棉铃虫卵寄生率与棉花和玉米这两种棉铃虫主要寄主作物的总面积以及所有农作物总面积比例均呈显著负相关,与景观多样性指数D以及除棉花玉米外的小宗作物比例均呈显著正相关,与0.5和1 km尺度上的非作物生境面积比也呈正相关(VIP0.8)。这是因为除棉花玉米以外的一些小宗作物(如花生、大豆、红薯、蔬菜、果树等)也是棉铃虫的寄主,在某种程度上这些小宗作物和植被及非作物生境的存在能够在主要农田寄主食物匮乏时为寄生蜂补充花粉花蜜等营养或提供其他猎物,同时也可作为其临时性庇护所和栖息地,有利于寄生蜂种群的存活和生防控害作用。本研究系统评估了城镇化和农业集约化快速发展,华北地区小农经济模式也不断受到冲击的背景下,不同景观结构对我国华北地区棉田及相邻玉米田天敌种群数量和控害功能的影响。研究发现,主要农作物周边的小宗作物和非作物生境在天敌保育-控害中起着重要作用,这将为发展适合华北地区农业生产方式的、基于农田景观的棉花害虫生物控制理论与模式提供科学依据。
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【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S476

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