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1、 气候变暖对不同优势品种麦蚜的生态作用差异 摘 要：为明确气候变暖对不同纬度带麦田麦长管蚜Sitobion avenae和禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi种群动态的影响, 在高纬度的河北省廊坊市 (3930N, 11636E) 和相对低纬度的河南省原阳县 (3455N, 11415E) 开展红外线辐射增温试验, 调查廊坊市 (+2.00) 和原阳县 (+1.18) 2个试验点的增温处理小区和对照小区麦长管蚜和禾谷缢管蚜的种群动态, 并计算其盛期发生比值。结果表明, 增温使廊坊市试验点的麦长管蚜始见期、峰期分别提前21、7 d, 使原阳县试验点的麦长管蚜始见期、峰期分别提前14、1
2、4 d;而禾谷缢管蚜的始见期和峰期仅在原阳县试验点提前31 d和7 d。增温使廊坊市试验点的麦长管蚜盛期蚜量、峰期蚜量分别显着增加了139.21%和77.83%, 禾谷缢管蚜盛期蚜量和峰期蚜量分别显着增加了157.31%和130.16%;增温使原阳县试验点的麦长管蚜盛期蚜量、峰期蚜量分别显着增加了149.62%和176.52%, 禾谷缢管蚜/麦长管蚜的盛期蚜量比值显着降低了43.21%。表明增温有利于高纬度地区 (廊坊市) 麦长管蚜和禾谷缢管蚜种群增长, 而在低纬度地区 (原阳县) 仅有利于麦长管蚜种群增长。关键词：气候变暖; 麦长管蚜; 禾谷缢管蚜; 发生期; 种群动态;Abstract：I
3、n order to understand the impact of global warming on the population dynamics of the wheat aphids, Sitobion avenae and Rhopalosiphum padi, in wheat fields across different latitudes, the field experiments of temperature-elevation (Te) with infrared radiator heating device were conducted at two latit
4、udes: Langfang City (3930 N, 11636 E) , Hebei Province and Yuanyang County (3455 N, 11415 E) , Henan Province. The population dynamics of S. avenae and R. padi were investigated in the two tested areas with Te treatment (+2.00) and control in Langfang, and Te treatment (+1.18) and control in Yuanyan
5、g, and the ratio value of two aphid populations was calculated during the peak stage. The results showed that, for S. avenae, warming advanced the initial appearance and peak period by 21 d, 7 d in Langfang, and 14 d, 14 d in Yuanyang, respectively, but for R. padi, the advancement (by 31 d, 7 d) on
6、ly occurred in Yuanyang. Warming significantly increased the abundance of S. avenae at peak stage and the peak values were increased by 139.21%, 77.83% in Langfang and 149.62%, 176.52% in Yuanyang, respectively; R. padi increased by 157.31%, 130.16% only in Langfang, but the ratio value of R.padi to
7、 S. avenae was significantly decreased by 43.21% in Yuanyang. The results indicated that warming benefited both aphid populations at the relative higher latitude like Langfang, but only benefited S.avenae population at the relative lower latitude like Yuanyang.Keyword：global warming; Sitobion avenae
8、; Rhopalosiphum padi; occurrence period; population dynamic;由于温室气体的排放以及人类活动的影响, 全球气候不断变暖。据IPCC (2013) 预测, 至21世纪末全球平均气温将升高26。由于城市化进程及工业发展造成CO2等温室气体浓度持续升高, 我国从1980年以来, 每10年最高温度和最低温度平均升高0.352和0.548 (Zhou et al., 2004) 。全球变暖不但会对自然物候条件造成显着影响, 同时也会直接影响生态系统, 特别是对农业生态系统的稳定性与群落动态结构特征造成影响, 从而导致害虫非预测性暴发等潜在问题 (
9、Lin et al., 2010;张花龙等, 2015) 。近年来, 气候变暖对昆虫种群动态和生命参数等的影响已成为领域内的研究热点。麦蚜是我国乃至世界范围内小麦上的重要害虫 (Blackman&Eastop, 2000) , 不仅可以直接取食为害小麦, 还可以作为麦类作物病毒病的重要介体导致小麦病毒病流行。我国常见麦蚜种类有麦长管蚜Sitobion avenae、禾谷缢管蚜Rhopalosiphum padi、麦二叉蚜Schizaphis graminum和麦无网长管蚜Metopolophium dirhodum四种;在黄淮海麦区以麦长管蚜、禾谷缢管蚜为优势种。麦蚜为变温昆虫, 个体小, 繁
10、殖周期短, 发生量大, 极易受到温度变化的影响 (陈巨莲, 2014;Zhao et al., 2014) 。国内外研究气候变暖对昆虫的影响主要通过对历史资料的分析及增温试验等方法完成 (陈瑜和马春森, 2010) , 而温度升高对蚜虫影响的研究主要集中在室内 (人工气候箱) 。如通过室内人工设定的温度梯度研究了麦长管蚜、禾谷缢管蚜和麦二叉蚜在小麦上栖息、爬行和取食的躲避临界高温, 发现3种蚜虫中禾谷缢管蚜较耐高温 (马罡和马春森, 2007) ;许乐园等 (2014) 采用生命表法研究了温度变化对麦蚜的龄期、内禀增长率、净增殖率等生命参数的影响。气候变暖不仅可以直接影响昆虫的生命参数, 还可
11、以影响昆虫种间关系, 如冯丽凯等 (2015) 通过室内不同恒温条件下棉蚜、棉长管蚜种间关系的影响研究发现, 在适温范围内, 棉蚜比棉长管蚜具有更强的内在竞争能力, 温度对棉长管蚜上下位置关系的选择有一定作用, 种间竞争会加速棉蚜有翅蚜的发生。目前, 自然条件下的增温试验越来越受到关注, 如Dong et al. (2013) 在田间红外辐射增温条件下的研究发现, 增温处理能显着增加麦长管蚜盛期蚜量, 而降低了禾谷缢管蚜蚜量;Ma et al. (2015) 利用开顶箱在田间实施增温处理, 发现麦长管蚜和禾谷缢管蚜对升温的响应不同, 在较高的极端温度频率下, 禾谷缢管蚜数量显着增加而麦长管蚜数
12、量无显着变化。在不同地理区域物候条件下, 气候变暖对同种农业生态系统寄主作物与关联节肢动物群落的影响存在差异。虽然不同区域间由于纬度梯度差异导致的温差可以用来研究群落对气候变暖的响应 (de Frenne et al., 2013) , 但是这种方法往往需要综合考虑不同纬度梯度的生境相似度以及对各种因素的控制 (Baldwin et al., 2014) 。结合不同地理区域调查与田间增温模拟气候变暖试验研究已得到一些结果, 如以一种杂草与其天敌昆虫为研究对象, 发现气候变暖通过偏移植物与植食者互作关系, 从而影响生物入侵 (Lu et al., 2013) 。然而田间增温模拟气候变暖对不同地理
13、区域麦田系统中麦长管蚜和禾谷缢管蚜种群动态的影响鲜有报道。因此, 本研究选择我国冬小麦主产区河南省原阳县和河北省廊坊市2个试验点, 在麦田自然环境下利用红外辐射装置增温模拟气候变暖, 系统调查试验点麦蚜优势种麦长管蚜和禾谷缢管蚜的种群消长动态以及二者对气候变暖响应的异同, 探究气候变暖对麦蚜不同优势种之间生态作用的差异, 以期为针对麦蚜不同优势种演变的测报及防控提供理论依据。1、 材料与方法1.1、 材料供试样地:试验在位于河北省廊坊市的中国农业科学院植物保护研究所廊坊试验基地 (3930N, 11636E) 及位于河南省原阳县的河南省农业科学院现代农业科技试验示范基地 (3455N, 114
14、15E) 同步开展。廊坊市气候属暖温带大陆性季风气候, 年平均气温为11.9, 年平均降水量为554.9 mm, 年平均日照时数约2 660 h;原阳县气候属大陆性暖温带季风型气候, 年平均气温为14.4, 年平均降水量为549.9 mm, 年平均日照时数约2 400 h (http:/ 。供试植物:小麦品种为衡观35, 由河北农业科学院旱作农业研究所提供, 是适应范围最广、南北跨区最大的抗旱节水高产品种。仪器:MSR-2420红外辐射灯, 美国伯利恒Kalglo电子公司;JL-17室外空气温湿度记录仪, 河南清胜电子有限公司。1.2、 方法在廊坊市和原阳县两地选定试验区域内长29 m、宽21
15、 m的地块开展田间增温试验 (图1) 。采用随机重复设计, 共12小区, 包括6个增温小区, 6个对照小区, 每个小区2 m2 m, 增温小区与对照小区相间分布, 小区与小区之间的间隔大于5 m。在每个处理小区上方1.8 m处悬挂1个165 cm15 cm红外辐射灯, 对照为同规格不带灯芯, 有效控制面积为4 m2, 处理与对照之间相离5 m, 不同处理之间不会产生影响。增温时间从2015年12月初至2016年6月初, 24 h持续增温。处理小区和对照小区各安置一套室外空气温湿度记录仪, 记录小区地上80 cm处的空气温度和空气相对湿度。小区内调查采用Z字型5点系统取样, 调查记录麦长管蚜和禾谷缢管蚜发生量, 每点调查10株小麦, 共50株。计算小麦扬花-灌浆期麦长管蚜以及禾谷缢管蚜平均发生量, 以及期间禾谷缢管蚜/麦长管蚜的蚜量比值, 该比值代表了禾谷缢管蚜的相对发生量。在廊坊市的调查时间为2016年3月18日至6月3日, 每6 d调查1次, 共13次;在原阳县的调查时间为2016年3月16日至5月22日, 每7 d调查1次, 共10次。1.3、 数据分析采用统计软件SAS 9.4对2015年12月2016年6月初的增温区与对照区温度进行t测验;对廊坊市和原阳县试验点增温区与对照区麦长管蚜和禾谷缢管蚜的盛期 (小麦扬花-灌浆期) 平均蚜量以及相同处理下禾谷缢管蚜与麦长管
