【中山大学生物防治】05生物防治效果与评价

第五章生物防治实施与效果评价生物防治因子的作用评价生物防治实施与效果评价生物防治与绿色农业第一节生物防治因子的作用评价田间系统调查与相关分析天敌排除或添加法功能反应法生命表分析法酶联免疫吸附分析方法单克隆抗体法稳定性同位素分析法生态能学评价方法生物防治因子的生态风险评价一、田间系统调查及相关分析（一）基本原理田间系统调查就是定期对田间的害虫和天敌种群进行抽样，了解两者种群数量随时间的变化。当数据较多时，需要应用统计分析了解两者间数量变化的相关性，如通过对英国1972至1979年间冬小麦上麦蚜和蚜茧蜂的平均虫口密度进行相关分析表明，两者间存在正相关关系。害虫与天敌间数量的正相关关系并不一定表明天敌对害虫的控制作用，还需要结合其他一些分析，才能得出明确的结论。（二）研究方法和步骤确定田间调查目的根据目的确定试验田块确定抽样调查方法，如随机取样等确定昆虫取样方法，如五点取样、Z形取样确定每点取样单位，如株数确定每株昆虫观测方法确定取样的次数制好表格并记载1.田间系统调查（1）调查步骤总体空间变异程度大小（空间分布型）：空间分布型越聚集，则抽样误差越大抽样单位数量的多少：抽样单位数量越多，则误差越小抽样调查的方式：如何合理抽样（2）抽样调查影响抽样误差的因子先将研究区域（田快）划分成若干个样方，随机地抽取一定数量的样方，计数各样方当中的全部个体数，再利用所有样方的平均数对总体数量进行估计。随机抽样（3）抽样的方式纯随机抽样：先将全部总体单位编号，均匀混合后，随机抽样。适用于范围较小、分布较均匀的总体，如一块地、几棵果树等。类型抽样：又称分层抽样，主要通过先分组，然后再随机抽样。适合于昆虫发生及其危害程度调查。整群取样：又称集团抽样，每点不是一个个体而是一群个体，如在棉花田，每块地随机取样，每点1m2，再取所有棉株。机械抽样随机机械抽样：随机选择抽样单位非随机机械抽样：对角线、棋盘式、分行、Z形典型抽样：有目的地选择有代表性的典型的抽样单位调查（4）抽样方法五点取样：按梅花形取5个样方，每个样方的长度和宽度要求一致。比较简单，取样数量较少，样方可稍大，适合于较小和正方形样地，但不适于长条形样地。对角线取样：分单对角线和双对角线取样两种，与五点取样法一样，取样数量较少，样方可稍大。（4）抽样方法棋盘式取样：将样地划成等距离、等面积的方格，每隔一个方格的中央取一个样点，相邻行的样点交错分开。优点是取样数量较多，比较准确，但较费工。（4）抽样方法单行线取样：在成行排列的田块，按行隔一定距离取样。优点是样点较多，分布也较均匀。Z形取样：按Z形每隔一定距离取样。此法样点分布研田边较多，田中较少，主要针对一些在田间分布不均匀的害虫，如红蜘蛛等。（5）抽样数量取样数量越多，所得估计值越接近自然种群数量。限于人力、物力和时间，取样点既不能过多，又不能过少，一般取5、10、15或20个样点为宜。抽样数量的确定，以满足统计学分析的最低要求为准。如针对单个种群进行个体抽样，至少需要30个个体样本才具有代表性，即能满足统计分析的样本数量要求。（6）抽样单位长度：适于调查条播密植作物和树木枝条上的昆虫或受害程度。面积：适于调查条播密植作物和在地表生活的昆虫或受害程度。体重或重量：适于调查地下害虫、仓库害虫及益虫或受害程度。植株及其部分器官：适于调查稀植物上的昆虫或受害程度，一般大田稀植作物多以株为单位，如棉铃虫以棉花百株卵量或百株幼虫量表示等。有时也以叶片、花、蕾、铃、茎、果实、穗等为单位。器械：根据库存习性，设置一定规格的黑光灯（一般20W）、糖醋酒盆、性诱盆、杨树枝把、谷草把、黏虫板、黄皿、捕虫网等器械诱集或捕捉昆虫，以在一定时间标准器械所获虫量为单位。时间：常适于调查较活泼而移动性大的昆虫，以单位时间内采集或见到的虫量为表示单位，如在春季和夏季每天傍晚开始观察1h内大葱花上的小地老虎或黏虫成虫数量。2.数据分析（1）调查数据的整理调查获得的原始数据往往是一堆杂乱无章的数据，在进行分析之前，首先要将这些数据按实验处理的要求，将性质相同的资料放在一起，对同质资料进行归类汇总成表。通常采用列表法将数据进行同类的分类，特点是简单易作，便于比较，可同时表明多个处理与数字。也可用图解法将数据进行同类的分类，特点是简明直观，便于比较，容易发现规律。（2）调查数据的初步分析平均值标准误差置信限（3）调查数据的分析分析原则由简单到复杂先植物、后害虫、再天敌的顺序，即先时间后空间先种群，后群落图表与结果相对应，分析时，要一个表或一幅图逐一分析，得出一个结论分析时要有图表数据来支持，以统计检验的差异性说明其结果的可靠性数据统计分析：影响昆虫个体生长发育或种群动态的生态因子很多，无论是室内试验还是室外试验，所得结果均要进行统计分析，才能看出其研究的差异。相关或回归分析：为了进一步阐明各个处理或变量之间的关系（如害虫种群与天敌种群的关系），建议进行相关分析，或进行一元或多元直线回归、曲线回归分析，建立变量之间的关系式。在进行相关或回归分析时，要计算相关或回归或偏回归系数，并要进行方差分析，据F值的大小判断它们之间在数量关系上的密切程度和性质，这样可以提高研究水平。数据统计分析软件：Excel、SPSS、SAS和Statistics都是很好的分析软件。根据试验设计，选择合适的方法进行统计分析，需要标上P值和自由度df值。需要注意的是，不同的统计方法有不同的自由度。二、天敌排除或添加法（一）基本原理先在害虫生境中去除或加入天敌，然后系统观察和比较天敌存在与不存在时害虫种群数量的变化，这是一类定量研究的方法。排除法有物理排除法（如笼罩排除法）、杀虫剂排除法等，将某种天敌从害虫生境中除去，然后系统调查害虫在没有某种天敌时的种群增长和危害情况。添加法就是将一定数量的天敌人为释放到害虫所发生的生境，然后观察天敌对害虫的寄生或捕食效果，并系统调查害虫种群的增长和危害情况。（二）研究方法与步骤以于汉龙等(2014)采用笼罩法定量评价麦田自然天敌对麦蚜控制作用为例。罩笼添加法就是通过人工接入相同数量的目标害虫一段时间后，比较罩笼处理和开放处理中害虫种群数量，评价天敌控害作用的方法。实验所用罩笼框架由PVC管材焊接而成，笼架为1×1×1.5m(长×宽×高)，网为60目。封闭的笼子用网罩全部罩住；开放时，笼架顶部用1×1×0.6m笼罩罩住，让自然天敌自由通过，同时减少封闭处理和开放处理的温度、湿度差异以及罩笼对作物生长影响差异。1.试验设计每个罩笼处理的小麦面积为1m2。罩笼试验田面积667m2，在小麦返青期开始罩笼接虫试验，试验田中随机选取1m2的长势整齐小麦进行罩笼，罩笼后即清除笼内所有天敌和害虫，然后进行接虫，用毛笔将大小体型相似的蚜虫成虫均匀接到笼罩内小麦嫩叶上。每个笼罩接入10头蚜虫，控制初始蚜虫数量相同，保证在相同的初始条件下进行试验。试验共设8个处理，分别为一直罩笼、一直开放、罩笼10天后开放、罩笼20天后开放、罩笼30天后开放、开放10天后罩笼、开放20天后罩笼、开放30天后罩笼。每个处理5次重复。每3天调查1次，记录各重复上的蚜虫的数量、天敌的种类及其数量。麦蚜的天敌主要有龟纹瓢虫Propylaeajaponica、异色瓢虫Harmoniaaxyridis、黑带食蚜蝇Episyrphusbalteatus等。麦蚜发生的前中后三个时期优势天敌均为龟纹瓢虫，其优势度均在70%以上，5月中旬高达94%。根据麦蚜的种群数量变化，将麦蚜种群变化划分为平稳期(5月7日)、盛发期(5月17日)、消退期(5月28日)的控害指数和益害比。龟纹瓢虫异色瓢虫黑带食蚜蝇麦蚜2.试验结果蚜虫平稳期自然天敌的控害指数为0.35，自然天敌能控制将近35%的麦蚜，益害比为1:252；盛发期自然天敌的控害指数为0.42，自然天敌能控制42%左右的麦蚜，益害比为1:14；消退期，自然天敌的控害指数为0.32，自然天敌能控制32%的麦蚜，益害比为1:89。一直罩笼的蚜虫数量始终高于一直开放处理的处理。罩笼处理的麦蚜种群增长迅速，在5月7日即达到防治指标，之后一直在防治指标以上，持续到5月21日，约有15天的时间；而一直开放处理的蚜虫种群数量一直处于比较低的水平，仅有两个调查时间点(5月13日和5月21日)高于防治指标。试验结果定量证明了天敌对害虫的控制作用。三、功能反应法（一）基本原理一个捕食者（寄生者）个体所能猎杀（寄生）的猎物数量是关于猎物密度的函数，叫做功能反应。一定时间内被猎杀的猎物数量随着猎物密度的增加而逐渐接近一个渐近线，至少有三种不同类型的曲线被用来模拟功能反应，分别代表一定时间内猎杀猎物与可供猎杀猎物比例的不同。I型功能反应又称为线性反应，捕食者的捕食量随猎物密度增加，开始直线上升，之后达到一个平衡值。捕食率在前一个阶段因捕食量与猎物成正比而不变，直到食物多于捕食者能取食的水准时下降。Na为被捕食害虫数，N为害虫密度又称凸型功能反应，是捕食性昆虫的主要作用类型。捕食者的捕食量随猎物密度的增加而上升，直到饱和水平。捕食率的负加速出现是由于在高密度猎物下饥饿程度降低，搜索成功的比率降低，用于搜索的时间增大所致。Na为被捕食害虫数；N为害虫密度；Th为处置时间；T为实验总时间II型功能反应又称S形功能反应，不少捕食性昆虫属于本类型。捕食者的捕食量随猎物密度增加而呈S形变化，捕食率开始时有正加速期，接着是负加速期而后达到饱和水平，负加速期的出现与II型类似。早期出现正加速期，系统中多了一个学习成分。在猎物密度极低时，捕食者与猎物接触太少，它们不能建立条件反射以很快地发现和识别食物；随猎物密度增加，频繁的接触使捕食者通过学习反应变快。Na为被捕食害虫数Th为处置时间N为害虫密度T为实验总时间III型功能反应（二）研究方法和步骤以戈峰等（1989）研究八班鞘蛛对3龄褐飞虱的捕食作用为例。1.试验昆虫褐飞虱各虫态均由室内饲养所得，八斑鞘蛛采自稻田。试验前，以过量的褐飞虱饲养八斑鞘蛛1天，然后禁食2天。取发育状况、大小基本一致的八斑鞘蛛成蛛和3龄若蛛作为试验材料。褐飞虱2.功能反应试验年龄等级反应试验：在直径9.3cm、高1.5cm的培养皿（下同）内放入1头八斑鞘蛛成蛛或若蛛和不同虫态、不同密度的褐飞虱。褐飞虱虫态分别为1龄、3龄、5龄和短翅型成虫；褐飞虱密度为4、8、16、32和64头共5个处理，每个处理重复5次，在室温20~30oC、用棉球保湿情况下试验（下同）。24小时后检查褐飞虱被捕食数。干扰效应试验：在培养皿内放入80头褐飞虱3龄若虫，分别供不同密度雌成蛛或若蛛取食。蜘蛛密度设1、2、4、6、8头共5个处理，每处理重复5次，24小时后检查褐飞虱被捕食数。空间异质性试验：在不同的空间容积和复杂程度下测定八斑鞘蛛对3龄褐飞虱若虫的功能反应。空间容积试验：试验在大试管（3×5cm）、培养皿和玻璃筒（14.3×35.0cm）内分别进行。玻璃筒放在盛有泥土的陶钵中，实际筒高为30cm。空间复杂度试验：分别在玻璃筒内置稻株2、4、12和20株，20次重复。成蛛捕食量试验：培养皿内放入32头褐飞虱3龄若虫和1头成蛛，24小时后检查褐飞虱被捕食数食性观察：培养皿内放入10头水稻常见害虫和1头雌成蛛，4个重复，设对照，24小时后检查被捕食数。3.主要研究结果八斑鞘蛛雌成蛛和若蛛对褐飞虱的捕食功能反应为II型功能反应，即随着褐飞虱密度的增大，捕食量达到一定值后不再增加；褐飞虱个体越小，越容易被八斑鞘蛛所攻击、捕获和取食，处置时间越短；八斑鞘蛛龄期越低，攻击率越低。八斑鞘蛛的捕食作用率随其本身密度的增加而逐渐下降，其实质就是增加了相互间的干扰作用，降低了捕食者搜索猎物的可利用时间。随着空间容积的增大、空间复杂度的提高，雌成蛛对褐飞虱3龄若虫的捕食功能反应转变为III型，可能是由于空间异质性的提高、褐飞虱密度减降低时，捕食行为改变，由原来积极主动搜索改为守株