河南漯河小麦和玉米轮作田瓢虫科天敌种类及种群动态

Species and Population Dynamics of Predatory Ladybugs in Wheat-Corn Rotation Fields of Luohe, Henan Province

摘要

为了解河南漯河小麦和玉米轮作模式下瓢虫科天敌种类，明确优势种及发生消长动态，为保护瓢虫资源及开展生物防治提供数据支撑，试验于2018—2022年选取小麦和玉米轮作田定点开展了瓢虫科天敌资源系统调查研究。结果表明，在小麦和玉米轮作田，漯河本地瓢虫科天敌种类主要有异色瓢虫（Harmonia axyridis）、龟纹瓢虫（Propylea japonica）、七星瓢虫（Coccinella septempunctata）和红环瓢虫（Rodolia limbata）。红环瓢虫为漯河瓢虫科新记录种，异色瓢虫和龟纹瓢虫为优势种；不同作物类型、不同年份，优势种不同。由发生动态可知，河南漯河小麦和玉米轮作田瓢虫科天敌有3个高峰期，分别在5月上旬、7月和8月下旬至9月下旬，其中第3个高峰期瓢虫数量最多、占监测总虫量的69.20%，高峰日最高百株虫量达336头。麦田瓢虫始见期最早在3月上旬，最晚在4月下旬，玉米收获前玉米植株上尚有大量瓢虫存在。

Abstract

To understand the predatory ladybug(Coccinellidae) species in the wheat-corn rotation system in Luohe, Henan province, and to clarify the dominant species and their population dynamics, and to provide baseline data to support the conservation of ladybug resources and the development of biological control, in this study, a systematic survey of predatory ladybugs in a fixed spot of the wheat-corn rotation field in Luohe from 2018 to 2022. The results showed that in the wheat-corn system, the species of the local predatory ladybug family mainly included Harmonia axyridis(Pallas), Propylea japonica (Thunberg), Coccinella septempunctata Linnaeus, and Rodolia limbata Motschulsky. R. limbata was a newly recorded species of ladybugs in Luohe. H. axyridis and P. japonica were the dominant species, the dominant species differed among crops and years. According to occurrence dynamic, the predatory ladybugs in the wheat-corn fields in Luohe had three peak periods of occurrence: early May, July, and late August to late September. The third peak period had the highest number of ladybugs, accounting for 69.20% of the monitoring total, and the number of ladybugs surveyed on the peak day was as high as 336 individuals per 100 plants. Ladybugs appeared in wheat fields as early as March and as late as April, a large number still remained on the corn plants until harvest.

Graphical abstract

关键词

瓢虫 / 异色瓢虫 / 龟纹瓢虫 / 红环瓢虫 / 种群动态 / 小麦和玉米轮作田

Key words

ladybug(Coccinellidae) / Harmonia axyridis / Propylea japonica / Rodolia limbata / population dynamics / wheat-corn rotation field

河南漯河地处全国粮食主产区和国家粮食生产核心区，粮食生产以黄淮海地区典型的小麦—玉米周年轮作为主。蚜虫、黏虫（Mythimna separata）、棉铃虫（Helicoverpa armigera）和亚洲玉米螟（Ostrinia furnacalis）等害虫的重发频发是威胁该生态区小麦和玉米等主要农作物稳产高产的重要限制因素^[1-4]。目前，生产中针对主要害虫仍以化学防治为主，但农药的不合理使用引发了日益严重的农业生态环境问题，也会给农产品质量安全带来隐患^[5-6]。

捕食性瓢虫是农田生态系统中的主要天敌昆虫，在农作物害虫种群控制中占有重要地位^[7]。其种类丰富^[8]，国内已知约530种，河南省记录36属79种（亚种、变种、型）^[9]。瓢虫食量大、食性广，除捕食蚜虫外^[10]，还可以捕食草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda、亚洲玉米螟、黏虫等鳞翅目害虫的卵和幼虫^[11-14]。

全面掌握区域内的瓢虫种类、分布和发生动态等信息，是保护利用瓢虫科天敌、发挥其控害作用的基础。早在20世纪50年代，刘崇乐^[15]在国内首创研究了食菌瓢虫（Halyzia hauseri Mader）的种类、分布区域以及生活史。后来，又不断有瓢虫新种记述和分布情况报道^[16-18]。不同生态区域与作物环境，瓢虫种类和发生动态不同。何富刚等^[19]通过定点定株调查蚜虫及天敌，明确了异色瓢虫（Harmonia axyridis）、黑背毛瓢虫（Scymnus（Neopullus）babai）和龟纹瓢虫（Propylea japonica）为沈阳玉米田蚜虫的优势天敌，并探明了优势种群田间种群动态。阿尔孜姑丽·肉孜等^[20]采用网捕法对新疆农田系统进行瓢虫资源调查与多样性研究，明确了新疆农田系统瓢虫资源组成及多样性结构差异，多异瓢虫Hippodamia variegata为绝对优势种类。崔洁等^[21]对西藏林芝不同生态区域的青稞、小麦、油菜3种作物农田开展瓢虫资源调查研究，同时选取固定样地定期进行种群动态分析，明确了该地区农田瓢虫资源及优势种种群动态，横斑瓢虫Coccinella transversoguttata、多异瓢虫和二星瓢虫Adalia bipunctata为其主要优势种类。河南漯河对于瓢虫科天敌的报道较少，侯艳红等^[22]在2015—2019年、王文豪等^[23]在2020年，均采用目测观察和网捕相结合的方法，明确了漯河地区麦田瓢虫的种类，但未阐明其种群动态。

近年来，我国先后启动实施“农药使用量零增长”“化学农药减量化”等行动方案，注重丰产、增效与环境友好三大目标。2017年，国家天敌等昆虫资源数据中心成立，该中心选择瓢虫、捕食螨等为重点监测对象，结合各地优势天敌及蛋白质来源昆虫资源的本底调查，开展农业基础性长期性科技工作。本研究依托国家天敌等昆虫资源数据中心，在河南漯河选取小麦和玉米轮作田定点、定期对瓢虫资源进行调查，对其种群动态进行了连续5 a的定位监测，并采集小麦和玉米田环境照片、瓢虫生态照片，建立了2018—2022年河南漯河瓢虫种类和动态数据集，以期为分析该地区小麦和玉米轮作模式下瓢虫的优势类群及发生消长动态，优化害虫绿色防控技术提供帮助。

1 材料和方法

1.1 供试作物田

试验在漯河市农业科学院五里岗试验基地（33°37′30″N、113°59′13″E）进行，试验地面积约1.5 hm²，常年小麦和玉米轮作，小麦品种为百农207，玉米品种为漯玉16，均为当地主栽品种。相邻田块也均为小麦—玉米田。试验地小麦和玉米全生育期不喷施杀虫剂和杀菌剂，除草、灌水等田间管理与当地常规管理一致。小麦播种时间一般在10月中下旬，收获时间在5月下旬至6月上旬；玉米播种时间一般在6月上中旬，收获时间为9月中下旬。

1.2 田间瓢虫科天敌调查

于2018—2022年每年的3月上中旬（小麦返青拔节期）至9月中下旬（玉米完熟期），对小麦和玉米轮作田漯河本地瓢虫科天敌进行种群监测。每周1次，采用5点取样法。玉米田每个采样点固定选取10株植株，目测观察记录瓢虫科天敌种类、虫态和数量；小麦田调查除目测调查外，自2019年增加拍打法和扫网法。拍打法，每样点选取1 m长双行小麦（约0.5 m²），在取样行下铺一块长1 m、宽0.8 m的白布，拍打小麦数次后检查振落的瓢虫种类、虫态和数量，直至拍打后无虫时止^[24]。扫网法，在小麦田样点周边，调查20复网（捕虫网网纱孔径0.149 mm），网口直径35 cm，网深80 cm，杆长110 cm；左右挥动180^o为一复网），统计瓢虫种类、虫态和数量。

1.3 数据分析

用WPS Office 2023进行统计和数量动态分析，各代高峰期内监测虫量最多的日期为高峰日。

2 结果与分析

2.1 瓢虫科天敌的种类组成及其优势种

2.1.1 目测观察结果

2018—2022年在河南漯河小麦和玉米轮作田共调查瓢虫科天敌91次，监测到其幼虫、蛹和成虫724头，明确了漯河本地瓢虫科天敌种类主要有异色瓢虫（Harmonia axyridis）、龟纹瓢虫（Propylea japonica）、七星瓢虫（Coccinella septempunctata）和红环瓢虫（Rodolia limbata）。

由监测结果可知（表1），玉米生长季瓢虫种类和发生量多于小麦生长季。在小麦田，监测到瓢虫科天敌主要有异色瓢虫、龟纹瓢虫和七星瓢虫3种85头，三者数量分别占5 a监测总数的38.82%、31.76%和29.41%。其中，2018年七星瓢虫和异色瓢虫数量较多，分别占当年监测总量的46.94%和38.78%；2021年异色瓢虫数量较多，占当年监测总量的84.62%；2022年则仅监测到龟纹瓢虫；2019年和2020年瓢虫数量相对较少。在玉米田，监测到瓢虫科天敌主要有异色瓢虫、龟纹瓢虫、七星瓢虫和红环瓢虫4种639头。年际间优势种数量及占比存在差别。其中，2018年和2021年龟纹瓢虫数量较多（58头和34头），分别占当年瓢虫总量的65.91%和72.34%；2019、2020年和2022年则是异色瓢虫较多，分别为173（82.38%）、35头（68.63%）和203头（83.54%）。红环瓢虫为漯河瓢虫科新记录种，但其数量较少，仅在2019年被监测到。

2.1.2 拍查结果

2019—2022年在小麦田白布拍查共17次，监测到龟纹瓢虫和异色瓢虫共170头。其中，龟纹瓢虫数量较多（119头），占监测总数的70.00%。除2020年异色瓢虫数量（41头）多于龟纹瓢虫（23头）外，2019、2021年和2022年均是龟纹瓢虫数量较多，其数量分别占当年监测总数的71.43%、100%和90.59%。

2.1.3 扫网调查结果

2019—2022年在小麦田扫网调查共18次，监测到龟纹瓢虫、异色瓢虫和七星瓢虫共22头，三者数量分别占监测总数的68.18%、27.27%和4.55%。2020年龟纹瓢虫和异色瓢虫数量相同，2019、2021年和2022年则是龟纹瓢虫数量较多，其数量分别占当年监测总数的75.00%、66.67%和100%。仅在2019年监测到1头七星瓢虫。

2.2 瓢虫科天敌的发生动态

目测观察瓢虫科天敌旬发生动态如图1所示，2018—2022年河南漯河小麦和玉米轮作田瓢虫科天敌有3个高峰期，分别在5月上旬、7月和8月下旬至9月下旬，其中第3个高峰期瓢虫数量最多，期间虫量占监测总虫量的69.20%。

2018—2022年各年监测动态如图2所示，2018年，瓢虫主要有3个发生量高峰期，分别在5月上旬、7月上旬和9月上旬，高峰期虫量占全年监测虫量的68.61%。2019年，瓢虫发生量高峰则集中在9月上中旬，高峰期虫量占全年监测虫量的89.30%，最高虫量达到336头/百株（9月18日）。2020年，9月中旬瓢虫数量较多（64.41%）。2021年，瓢虫有3个高峰期，分别在5月下旬、7月下旬和9月下旬，以7月下旬虫量较多。2022年，瓢虫主要集中在8月下旬至9月中旬发生，占全年监测数量的84.98%，高峰日虫量达146头/百株（9月14日）。

从图2可以看出，河南漯河麦田瓢虫始见期在3—4月，最早在3月5日，最晚在4月23日。9月中下旬，玉米收获前最后一次田间调查时，在玉米植株上尚有大量瓢虫，其种群并未随着玉米植株的逐渐枯萎而迅速迁出。

3 结论与讨论

自2018年，针对漯河本地小麦和玉米轮作模式下瓢虫资源进行了调查，对其种群动态进行了连续5 a的定位监测，记录了河南漯河1个瓢虫科新种红环瓢虫，丰富了当地瓢虫科天敌资源。明确了异色瓢虫和龟纹瓢虫为漯河本地小麦和玉米轮作田瓢虫科天敌的优势种，本研究与梁晓辰^[25]在山东济宁市、烟台市和泰安市3个系统调查区调查的异色瓢虫为优势种的结果一致。

取样调查方法不同捕获的物种多样性及个体数量不同^[26]。本研究中，小麦田3种调查方法结果显示，均是异色瓢虫和龟纹瓢虫为优势种，但不同的调查方法绝对优势种不同。目测观察结果，异色瓢虫数量最多，占5 a监测总数的38.82%；其次是龟纹瓢虫（31.76%）。而白布拍查和扫网的结果均是龟纹瓢虫所占比例较高（70.00%和68.18%），但2019—2022年同时期调查，扫网较白布拍查到的瓢虫数量少。因此，对小麦田瓢虫科天敌的多样性及个体数量监测，可选择其中一种或多种调查方法，也可同时开展马氏网对瓢虫科天敌昆虫多样性的动态监测^[27]，并比较衡量当地较为适宜的调查方法。

调查发现，9月中下旬玉米收获前玉米植株上仍有大量瓢虫，如2019年9月18日和2022年9月14日，百株玉米瓢虫数量分别达336头和146头。而翌年春季，越冬后的瓢虫迁入麦田的数量大幅度下降，原因可能与瓢虫越冬的适宜温度有关。梁晓辰^[25]研究发现，异色瓢虫越冬的适宜温度为0~4 ℃，低于0 ℃的低温引起异色瓢虫存活率下降和存活时间缩短，而2018—2022年每年的12月中下旬至2月上中旬，瓢虫越冬期间漯河的最低气温持续在0 ℃以下，不利于瓢虫的越冬存活，瓢虫则会选择落叶层、土壤缝隙或者建筑物等场所越冬^[28-29]。另外，频繁的农事管理（收割、耕地、播种等），致使作物生境的不稳定，天敌昆虫往往需要在耕作强度较低的非作物生境中取食、繁殖^[30-31]。

闫占峰^[32]对2009年河北廊坊夏玉米生长后期蚜虫及其天敌数量种群相关性分析，发现天敌对蚜虫种群有明显的控制作用，其中以瓢虫对蚜虫的控制作用最强。周丽君等^[33]研究结果表明，异色瓢虫对蚜虫的日捕食量随蚜虫密度的增加而增加。本研究发现，2019年9月中旬漯河夏玉米田蚜虫为害严重，其数量为5年中最多，百株蚜量达26 920头，最高单株蚜量达3 000头，属大发生年份（百株蚜量≥20 000头以上）^[34]。同时期瓢虫数量也较多，高峰日最高百株虫量达336头（异色瓢虫数量占90.48%，为优势种），且发生时间与蚜虫的重叠指数较高，其数量发生高峰几乎和蚜虫数量发生高峰一致。这在一定程度上说明，蚜虫数量是导致2019年9月中旬玉米田瓢虫数量显著高于其他4 a同时期数量的原因。

2022年11月下旬，漯河市农业科学院植物保护研究团队在五里岗试验基地雷达楼二楼电表箱内发现了大量异色瓢虫成虫聚集在一起越冬。孙元星等^[29]在甘肃农业大学校园建筑上发现了数量较大的越冬瓢虫种群。对越冬的瓢虫该如何进行保护，从而促进瓢虫在不利因素作用下的恢复和再定殖，以达到最佳的生物防治效果，从而减少对化学农药的依赖。笔者认为，可根据瓢虫的越冬习性人为设置“避风港”，比如，在地头避风、向阳处设置一定数量的防寒小木箱，人为创造越冬场所，为瓢虫越冬提供适宜的温度条件。也可在农田设计和创建上建设合理的生境，促进麦田早期天敌种群的建立与繁育，以提高天敌的控制效能^[35]。如在作物生境周围种植诱集植物，利用诱集植物来保护和持续利用天敌^[36]。

在小麦和玉米轮作田，漯河本地瓢虫科天敌种类主要有异色瓢虫、龟纹瓢虫、七星瓢虫和红环瓢虫，异色瓢虫和龟纹瓢虫为优势种。其发生动态有3个高峰期，分别在5月上旬、7月和8月下旬至9月下旬，其中第3个高峰期瓢虫数量多，峰值明显。

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基金资助

国家天敌等昆虫资源数据中心惠济观测实验站项目(ZX09S170100)

财政部和农业农村部：国家现代农业产业技术体系(CARS-03)

河南省科技攻关计划项目(222102110201)

河南省现代农业产业技术体系(HARS-22-01-Z4)