不同猎物共存系统中巴氏新小绥螨种群调节与扩散机制研究

摘要

捕食性天敌（螨类）在生物防治中扮演着重要角色，发挥巨大的作用。阐明害虫（害螨）与其天敌种群在长时间序列上的种群动态，包括种群数量与种群结构，了解其种群调控与扩散机制，从而确定药剂防治低量高效、生物防治等绿色防控技术实施的最佳时间节点，避免乱用药、过量用药、未发挥生物防治物作用等耗能低效防治策略的出现。目前国内外对害虫（害螨）种群数量动态与调节机制的研究较多，研究方法也较为成熟，但对处于高阶营养级的捕食性天敌相关研究较少。本研究以商品化规模化饲养的生防天敌巴氏新小绥螨与其替代猎物（腐食酪螨）、靶标猎物（柑橘全爪螨、柑橘始叶螨）、集团内猎物（尼氏真绥螨）等不同类型猎物组成的共存系统为对象，基于生命表技术与生存分析、长时间序列上的种群数量与结构动态分析、外来天敌与土著天敌种间互作分析、多种生境斑块间扩散规律分析，对其在不同猎物共存系统中的种群调节与扩散机制开展了较为系统和深入的研究。本研究主要内容包括：
　　⑴利用两性生命表理论与技术，构建了巴氏新小绥螨分别取食一种替代猎物（腐食酪螨）和三种靶标猎物（二斑叶螨、柑橘全爪螨、柑橘始叶螨）的两性生命表，比较分析了巴氏新小绥螨取食不同猎物下的生长发育、寿命繁殖等生物学参数，获得了内禀增长率、周限增长率、净生殖率等种群参数。巴氏新小绥螨在取食二斑叶螨时其成螨前期、成螨寿命（含雌、雄）、平均寿命均最长。巴氏新小绥螨取食四种猎物的生殖力之间并没有显著性差异。但是巴氏新小绥螨以二斑叶螨为猎物时种群雌性比最高，以柑橘全爪螨为猎物时雌性比值最低。巴氏新小绥螨取食腐食酪螨和二斑叶螨时，其雌成螨存活率明显高于其雄成螨存活率；当其取食柑橘始叶螨时，其雌雄成螨的存活率维持在相近水平；当其取食柑橘全爪螨时，其雄成螨存活率反而高于其雌成螨存活率。尽管巴氏新小绥螨在以柑橘全爪螨为猎物时的雌成螨存活率较低，但其雌成螨的特定年龄生殖力却高于其以腐食酪螨和柑橘始叶螨为猎物时的值。巴氏新小绥螨取食腐食酪螨下的种群的内禀增长率和周限增长率最高；巴氏新小绥螨取食二斑叶螨时种群的净生殖率和平均世代时间最高。通过综合分析巴氏新小绥螨对四种猎物的选择性捕食量与选择性指数，获得了巴氏新小绥螨对四种猎物的取食选择性顺序，从高到低依次为：柑橘始叶螨>柑橘全爪螨>二斑叶螨>腐食酪螨。
　　⑵通过功能反应方程和混合螨态捕食率分析，综合评价了巴氏新小绥螨对柑橘始叶螨的捕食效能。巴氏新小绥螨雌成螨对柑橘始叶螨不同螨态的功能反映均符合Holling II圆盘方程，巴氏新小绥螨雌成螨对柑橘始叶螨幼螨的平均处理时间最短、平均捕食量最高，对柑橘始叶螨成螨的瞬时攻击率最高。混合螨态捕食率分析结果表明巴氏新小绥螨对柑橘始叶螨幼螨捕食量最高，其次为若螨和成螨，极少捕食柑橘始叶螨卵。巴氏新小绥螨若螨、雌成螨和雄成螨整个历期分别累积捕食柑橘始叶螨16.1、134.9和127.5头。巴氏新小绥螨雌成螨分别对柑橘始叶螨幼螨、若螨、成螨的特定年龄-龄期捕食率分别在51 d、38 d和39.5 d时达到最高值21.7、8和4头，总量在51 d时达到最高值25头。基于两性生命表构建和捕食率分析，利用Timing模型理论构建了巴氏新小绥螨的时序模型，实现了长时间序列上对其种群数量、种群结构、种群增长率的模拟与预测。研究发现，在28±1°C、80±5%R.H.、光暗比16 h L:8 h D条件下，初始虫口数量为10卵的巴氏新小绥螨种群在36 d后达到稳定的年龄分布，同样初始虫口数量的柑橘始叶螨种群在60 d时仍未达到稳定的年龄分布。对于初始虫口数量120头（60雌40雄20卵）的柑橘始叶螨种群，10 d后释放10头巴氏新小绥螨（5雌5雄）可以在20 d后将柑橘始叶螨种群维持在较低水平。通过对柑橘始叶螨和巴氏新小绥螨种群长时间序列的动态监测验证试验发现，柑橘始叶螨种群模拟结果与实测结果差异较大，而以10头（5雌5雄）和20头（10雌10雄）为初始数量的巴氏新小绥螨种群模拟结果与实测值之间的偏差均在10%以内，以40头（20雌20雄）为初始数量的模拟结果与实测值的偏差率除了若螨（9%）外均超过了10%。
　　⑶通过评价巴氏新小绥螨与尼氏真绥螨的自残捕食作用(CBP)与集团内捕食作用(IGP)，明确两种捕食螨不同螨态、性别个体间在无集团外猎物柑橘全爪螨条件下的CBP和IGP水平与对称性。巴氏新小绥螨在6 h内CBP强度较低，24 h内CBP显著升高，其四种捕食虫态对其卵24 h内均无自残捕食作用。尼氏真绥螨在6 h内CBP达到总自残组合的54%，高于6 h内巴氏的(33%)，其第二若螨、雌成螨和雄成螨对其卵在6 h内无自残捕食作用，但在24 h内均发生自残捕食。两种捕食螨IGP系统在6 h内IGP发生达总组合的83%，其中单向性IGP占比67%，双向性IGP占33%。巴氏新小绥螨对尼氏真绥螨的单向性IGP指数是尼氏对巴氏单向性IGP指数的2.7倍，表明在两种捕食螨IGP系统中，巴氏新小绥螨为潜在的集团内捕食者，而尼氏真绥螨为潜在的集团内猎物。两种捕食螨 IGP系统中尼氏真绥螨各捕食螨态均不捕食巴氏新小绥螨卵，但巴氏新小绥螨第二若螨与雄成螨却可以捕食尼氏真绥螨卵。通过对IGP系统补充集团外猎物(EG-猎物)柑橘全爪螨，并逐渐增加EG-猎物密度，观察获得两种捕食螨共存系统IGP水平与对称性的变化。EG-猎物在系统中的出现能明显降低尼氏真绥螨各螨态在6 h和24 h内对巴氏新小绥螨的单向性IGP水平，但巴氏新小绥螨雌成螨和雄成螨对尼氏真绥螨的单向性 IGP水平并没有因为系统中EG-猎物的出现而降低，在24 h5 EG-猎物条件下仍高达80%。两种捕食螨双向性IGP在6 h下随着EG-猎物的出现均维持在较低水平，24 h下EG-猎物在IGP系统中的出现会大大降低尼氏真绥螨对巴氏新小绥螨的捕食作用，但巴氏新小绥螨对尼氏真绥螨的捕食作用仍然处于较高水平。通过巴氏新小绥螨和尼氏真绥螨分别在集团外猎物共存系统、集团内猎物共存系统和同种猎物自残共存系统模拟与组建，获得两种捕食螨一定时间序列上的对特定猎物捕食率以及捕食者个体的存活率和繁殖率。两种捕食螨在集团外猎物共存系统中，对靶标害螨的捕食量以及捕食EG-猎物时的存活率与产卵量均显著高于另外两种猎物共存系统的对应参数。巴氏新小绥螨在 IGP共存系统和自残共存系统中的捕食、存活与繁殖无显著性差异，但是尼氏真绥螨在自残共存系统中对同种个体的捕食量以及产卵量却显著高于其在 IGP系统中的表现，表明在集团外猎物匮乏的条件下，尼氏真绥螨可能通过自残捕食作用补充自身个体的营养与繁殖储备，从而在降低种群密度的同时保证种群后代个体在系统中的维持。
　　⑷通过扩散压力模拟、生境斑块差异构建以及种间竞争干扰分析，明确巴氏新小绥螨不同螨态与性别个体在靶标猎物柑橘全爪螨、替代猎物腐食酪螨和集团内猎物尼氏真绥螨共存系统中的扩散规律。研究发现巴氏新小绥螨爬行扩散螨态为其雌成螨、雄成螨和若螨，其幼螨不参与斑块间扩散。巴氏新小绥螨在不同斑块水平方向上的扩散无明显的偏向性，其雄成螨的扩散在有/无 EG-猎物条件下无差别，其雄成螨在1h的扩散总量显著高于其他螨态。巴氏新小绥螨雌成螨3h后在有EG-猎物斑块中的扩散数量显著高于其在无EG-猎物斑块的数量。在巴氏新小绥螨、EG-猎物柑橘全爪螨和替代猎物腐食酪螨的共存系统中，巴氏新小绥螨在有EG-猎物斑块内的扩散数量与其在替代猎物不存在的共存系统中的扩散数量间无显著性差异。在巴氏新小绥螨、EG-猎物柑橘全爪螨和 IG-猎物尼氏真绥螨共存系统中，巴氏新小绥螨雌成螨在不同斑块中的扩散数量在随着扩散时间的延长而减少，在3 h的扩散量显著高于其他两种共存系统，5 h的扩散量显著低于其他两种共存系统，其雄成螨与若螨的扩散量在各时间上均与其他两种共存系统中的扩散量之间无显著性差异。通过对巴氏新小绥螨挂袋释放后在柑橘树上不同观测位置的爬行扩散数量分析，明确其开放系统中的水平扩散和垂直扩散规律。巴氏新小绥螨释放后24 h内的扩散数量较少，其爬行扩散高峰期为24 h至53 h。巴氏新小绥螨在柑橘树水平方向上的扩散是随机的，不同方向上扩散总量无显著性差异；但在垂直方向上，其释放后24 h在树干上部扩散量最高，释放后29 h在树干上部的扩散量最高，释放后34 h在树冠中部正对地面草丛中的扩散量最高，释放后48 h、53 h和58 h均在树冠中部的扩散量最高。

目录

第一章 文献综述

1 昆虫（螨类）种群调节理论

2 种群数量的动态模拟

3 种间关系对昆虫种群的影响

4 捕食性天敌在生物防治中的应用

引言

第二章 巴氏新小绥螨取食不同猎物下两性生命表构建

第一节 不同猎物下巴氏新小绥螨发育历期、寿命及生殖力比较

第二节 不同猎物下巴氏新小绥螨种群参数与取食选择性比较

本章讨论

第三章 基于Timing的巴氏新小绥螨种群模拟与验证

第一节 巴氏新小绥螨捕食率分析及功能反应研究

第二节 巴氏新小绥螨时序模型构建

本章讨论

第四章 巴氏新小绥螨与尼氏真绥螨IGP共存与排除

第一节 两种捕食螨各虫态、性别间的自残与捕食作用

第二节 集团外猎物密度对两种捕食螨IGP水平的影响

第三节 两种捕食螨在IGP系统中的存活与繁殖

本章讨论

第五章 巴氏新小绥螨不同共存系统中的种群扩散规律

第一节 EG-猎物和IG-猎物对巴氏新小绥螨扩散的影响

第二节 巴氏新小绥螨橘园系统释放后扩散路径研究

本章讨论

第六章 主要结论、创新点及研究展望

1 主要结论

2 创新点

3 研究展望

参考文献

在读期间发表论文及参加科研课题情况

致谢