基于灰色系統(tǒng)理論的棉蚜及其天敵日捕量的關(guān)系

基于灰色系統(tǒng)理論的棉蚜及其天敵日捕量的關(guān)系

1昆蟲與天敵空間多維資源的位異關(guān)系昆蟲生態(tài)學(xué)在昆蟲管理實踐中發(fā)揮著非常重要的理論和實踐作用。在害蟲綜合研究過程中，對害蟲發(fā)生的生態(tài)機制學(xué)的研究一直是一個相對活躍的領(lǐng)域。生態(tài)區(qū)位理論是現(xiàn)代生態(tài)學(xué)的重要組成部分。運用生態(tài)區(qū)位理論，分析害蟲與其生存環(huán)境中多維資源的區(qū)位差異。灰色分析可以用來定量分析害蟲和天敵之間的關(guān)系。安徽省懷遠縣是全國石榴主產(chǎn)區(qū)之一.其石榴品質(zhì)較好,粒大皮薄,著色好,營養(yǎng)價值豐富.石榴園害蟲是制約石榴生產(chǎn)的主要障礙,嚴(yán)重影響石榴產(chǎn)量和質(zhì)量,給果農(nóng)造成較大經(jīng)濟損失.利用天敵資源控制害蟲種群消長是一種有效的、可持續(xù)利用的措施.本文研究石榴園主要害蟲棉蚜(Aphisgossypii)及其天敵在數(shù)量和空間方面的關(guān)系,以期從中找出優(yōu)勢種天敵,為棉蚜的生物防治提供科學(xué)依據(jù).2材料和方法2.1調(diào)查方法和標(biāo)準(zhǔn)在安徽省懷遠縣選取荊山石榴園為樣地.品種為懷遠地區(qū)普遍栽種的青皮系列,樹齡10年,南北為行.2002年4～11月每月調(diào)查1次,共8次.用平行跳躍法取樣樹30株,行株距均為4m,分5行,每行6株.每株按東、南、西、北、上、中、下7個方位選取1年生枝條1個,定點系統(tǒng)調(diào)查從枝梢向內(nèi)30cm范圍內(nèi)所有節(jié)肢動物種類和數(shù)量,詳細記錄,部分標(biāo)本帶回鑒定;調(diào)查期間樣地管理及農(nóng)事操作按常規(guī)方法,樣地不施用任何化學(xué)殺蟲劑.2.2學(xué)習(xí)方法2.2.1日食性物種限制考慮到田間捕食過程中天敵受到的種種干擾及生物群落的復(fù)雜性,取文獻[4,5,6,7,8,9,10,13,14,15,16,22,23,24,25,26,27]中觀測到的各種天敵日捕食量的下限,各文獻中同種天敵取其捕食量下限的平均值.2.2.2結(jié)果的相關(guān)關(guān)系將棉蚜及其主要天敵看作一個本征性灰系統(tǒng),棉蚜數(shù)量(Y1)以及理想優(yōu)勢種天敵(Y2)作為該系統(tǒng)的參照序列.其主要天敵的日捕食量(Xj=個體平均日捕食量×天敵數(shù)量,j=1,2,……,M,表示天敵種數(shù))作為該系統(tǒng)的比較系列.不同時點上的棉蚜數(shù)量、理想優(yōu)勢種天敵的日捕食總量作為Yi與Xj在第k點上的效果白化值,進行雙序列關(guān)系分析:Yi={Yi(1),Yi(2),……,Yi(n)}i=1,2;Xj={Xj(1),Xj(2),……,Xj(n)}j=1,2,……M經(jīng)數(shù)據(jù)均值化后得:yi={yi(1),yi(2),…,yi(n)}i=1,2xj={xj(1),xj(2),…,xj(n)}j=1,2,…MYi與Xj在第k點上的關(guān)聯(lián)系數(shù):rij(k)=[minmin|yi(k)-xj(k)|+ρmaxmax|yi(k)-xj(k)|]/[yi(k)-xj(k)|+ρmaxmax|yi(k)-xj(k)|],k=1,2,……,n式中,ρ為分辨系數(shù),取值區(qū)間,一般取ρ=0.5,Δij(k)=|yi(k)-xj(k)|為yi與xj序列在第k點上的絕對值差;min|yi(k)-xj(k)|為1級最小差,表示找出yi與xj序列對應(yīng)點的差值中的最小差;而minmin|yi(k)-xj(k)|為2級最小差,表示在第1級最小差的基礎(chǔ)上再找出其中的最小差.Max|yi(k)-xj(k)|與maxmax|yi(k)-xj(k)|分別為1級和2級最大差,其含義與上述最小差相似.R(Yi,Xj)=1/n∑rij(k)即為第j種天敵的日捕食總量(Xj)與棉蚜數(shù)量(Y1)或“理想優(yōu)勢種”天敵日捕食總量(Y2)的關(guān)聯(lián)度,其大小反映Xi對Yi的聯(lián)系或影響程度.2.2.3生態(tài)位重疊和pih生態(tài)位寬度用Levins的生態(tài)位寬度指數(shù):B=1/(S∑Pi2)式中,B為物種的生態(tài)位寬度;Pi為物種利用第i等級資源占利用總資源的比例;S為資源系列的等級數(shù).生態(tài)位重疊采用Colwell等公式:Cij=1-1/2∑|Pih-Pjh|式中,Pih為i物種在第h資源等級中利用資源占的比例;Pjh為j物種在第h資源等級中利用資源占的比例.3結(jié)果與分析3.1主要天敵和理想優(yōu)勢種的關(guān)聯(lián)度將該樣地2002年4月17日～11月26日調(diào)查的主要天敵數(shù)量折合成的天敵日捕食量、棉蚜發(fā)生量和理想優(yōu)勢種天敵日捕食總量(表1),由森林害蟲預(yù)測預(yù)報專用軟件計算出天敵日捕食總量與棉蚜種群數(shù)量追隨關(guān)系,即關(guān)聯(lián)度R(Y1,Xj)、天敵的日捕食總量同理想優(yōu)勢種天敵日捕食總量的聯(lián)系程度即R(Y2、Xj),取分辨系數(shù)ρ為0.8,結(jié)果列于表2.由表2可見,與石榴園主要害蟲棉蚜關(guān)聯(lián)度較高的天敵有肖蛸蛛(Tetragnathidae)(0.8067)、中華草蛉(Chrysopasinica)(0.8058)、八斑球腹蛛(Ther-dionoctomaculatum)(0.7989)、異色瓢蟲(Harmoniaaxyridis)(0.7881)和大草蛉(Chrysopaseptempunctata)(0.7758).草間小黑蛛(Erigonidiumgraminicola)與理想優(yōu)勢種天敵關(guān)聯(lián)度最高(0.8975),其次是智利小綏螨(Tromobidiidae)(0.8132)、龜紋瓢蟲(Propylaeajaponica)(0.7806)和大草蛉(0.7669)等也較高.2002年4月17日～11月26日調(diào)查的主要天敵、棉蚜發(fā)生量和理想優(yōu)勢種天敵數(shù)量見表1;天敵與棉蚜種群數(shù)量關(guān)聯(lián)度結(jié)果見表2.由表2可見,與石榴園主要害蟲棉蚜關(guān)聯(lián)度較高的天敵分別是草間小黑蛛(0.8482)、中華草蛉(0.7533)、肖蛸蛛(0.7532)、八斑球腹蛛(0.7411)和大草蛉(0.7116),為群落中棉蚜的主要天敵.其中草間小黑蛛與棉蚜關(guān)聯(lián)度最高,應(yīng)為群落中優(yōu)勢種天敵.草間小黑蛛與理想優(yōu)勢種天敵關(guān)聯(lián)度最高(0.8461),其次為智利小綏螨(0.7325),再者是龜紋瓢蟲(0.6983)和大草蛉(0.6815),均與R(Y1,Xj)的分析結(jié)果相符合.從理論上說,用日捕食量的分析結(jié)果更接近實際.3.2棉花蚜蟲及其天敵群體的時空生態(tài)位3.2.1棉/棉分布對棉/魚種群的影響由表3可見,棉蚜利用了時間資源序列中除11月以外的所有等級,但在各個時間段的數(shù)量分布極不均勻,故棉蚜生態(tài)位寬度值較小.而天敵草間小黑蛛、肖蛸蛛均利用了時間資源序列中較多的等級,且分布較為均勻,因此得到較高的生態(tài)位寬度值,表明2種天敵種群發(fā)生穩(wěn)定,并且發(fā)生時間長,可對棉蚜種群進行持續(xù)控制.由表4可見,棉蚜與草間小黑蛛、肖蛸蛛、大草蛉的重疊度較高,表明它們發(fā)生時間較吻合,另外大草蛉與龜紋瓢蟲和異色瓢蟲的重疊度較高,表明它們在春、夏季節(jié)同時發(fā)生.在石榴生長期的中、前期,其對棉蚜的種群數(shù)量控制作用較大.3.2.2垂直方向上棉/草間私家車蛛的生態(tài)位重疊度由表3可見,棉蚜及天敵智利小綏螨、八斑球腹蛛、大草蛉、中華草蛉和草間小黑蛛等種群均利用了垂直生態(tài)位上、中、下3個等級,表明棉蚜的發(fā)生有著較大的垂直跨度.這些天敵類群均可在垂直方向上對棉蚜進行控制.棉蚜、草間小黑蛛的生態(tài)位寬度值較大,分別達到0.9844和0.9404,表明二者在垂直方向各個等級上發(fā)生均勻.由表4可知,智利小綏螨、八斑球腹蛛、大草蛉、中華草蛉、草間小黑蛛與棉蚜具有較高的生態(tài)位重疊度,分別達到0.9498、0.9449、0.9733、0.9802和0.9854,表明這幾種天敵與棉蚜在垂直方向上重疊分布程度較高,對棉蚜有追隨作用,控制力較強,其中草間小黑蛛與棉蚜的生態(tài)位重疊值高于其他天敵.3.2.3棉/專業(yè)分布由表3可見,棉蚜及天敵龜紋瓢蟲、智利小綏螨、肖蛸蛛、八斑球腹蛛、大草蛉、草間小黑蛛均利用了水平生態(tài)位上的所有等級,表明其在水平方向上分布跨度較大,對棉蚜有較大的控制作用;棉蚜生態(tài)位寬度值較低(0.7810),表明其在水平方向各個等級上的數(shù)量分布不均勻;草間小黑蛛、智利小綏螨和龜紋瓢蟲具有較高的水平生態(tài)位寬度,分別達0.9812、0.9704和0.9000,表明其在水平方向上分布較均勻.由表4可見,草間小黑蛛、大草蛉、肖蛸蛛、智利小綏螨、龜紋瓢蟲與棉蚜的水平生態(tài)位重疊度較高,分別達0.9665、0.9633、0.9567、0.9507和0.9259,表明其在水平方向上的分布與棉蚜有較強的重疊性,對棉蚜的控制作用較強.4棉/棉優(yōu)勢種天敵的確定采用灰色系統(tǒng)分析方法,對主要害蟲棉蚜及其各種天敵之間關(guān)聯(lián)度進行分析,群落中與棉蚜關(guān)聯(lián)度較高的天敵種類依次為草間小黑蛛、中華草蛉、八斑球腹蛛、大草蛉和肖蛸蛛;與理想優(yōu)勢種天敵關(guān)聯(lián)度較高的天敵種類依次為草間小黑蛛、智利小綏螨、龜紋瓢蟲和大草蛉.從時間和空間兩個角度對棉蚜與天敵種群的生態(tài)位寬度及其重疊分析結(jié)果表明,草間小黑蛛、大草蛉和肖蛸蛛等天敵在時間上和空間上均與棉蚜有較高的重疊度.從數(shù)量、時間、空間三方面綜合考慮,認(rèn)為草間小黑蛛、大草蛉和肖蛸蛛為棉蚜優(yōu)勢種天敵.20世紀(jì)60年代末,生態(tài)位理論日臻完善.其定量描述(生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊)可反映出群落中各個物種對空間、食物及其它資源的利用程度與關(guān)系.隨著時間的演變,多維空間研究物種多維生態(tài)位有助于了解物種進化及其功能和地位的預(yù)測.時空生態(tài)位既是多維生態(tài)位的重要組分,又是多維生態(tài)位的特定反映形式.種群在時間維上的分布比例反映了隨著季節(jié)變化物種和資源多維的動態(tài)依存關(guān)系,種群在空間位置的不同比例反映了空間多維資源的位置異質(zhì)關(guān)系.灰色系統(tǒng)分析用于分析生境中多個天敵同某種害蟲之間的關(guān)系,是將目標(biāo)害蟲與主要天敵看作一個本征性灰系統(tǒng),目標(biāo)害蟲數(shù)量以及理想優(yōu)勢種天敵作為該系統(tǒng)的參照系列,主要天敵日捕食量看作該系統(tǒng)的比較系列.以不同時點上的目標(biāo)害蟲數(shù)