华北农田景观中非作物生境对害虫与天敌的调节作用

Non-crop habitats in surrounding landscapes, as they provide food and shelter resources for natural enemies, play an important role in biological control of insect pests. This project will the examine the regulatory effect of non-crop habitats such as grass (Snake flower bed) strips, poplar forests and remnant vegetation on insect pests and their natural enemies in the wheat, cotton and maize field in North China by consecutive three years. Based on the investigation of insect pest and their natural enemies in different type of farmland for successive three years, we will qualify the temporal - spatial dynamic characteristics of insects and control ability of natural enemies to pests in farmland landscapes according to the principles of the landscape ecology as well as the measure methods of ecological energy. The prey origins, proportions and feeding periods for natural enemies will be traced using carbon and nitrogen stable isotope technology to analyze their transfer rules from field to functional grass in farmland landscape. The chemical information linked insects and their host will be approached by application of chemical analyses to reveal the chemical information communication mechanisms to maintain insect pest and natural enemy diversity in farmland landscape. Thus, we clarify the pattern, process, function, mechanism of natural enemies in farmland landscape. Our objectives are to develop the regulatory theory of non-crop habitats on insect pests and their natural enemies, and establish an application mode of enhancement control of natural enemies on insect pest by adjusting the non- crop habitats in farmland landscape in North China

非作物生境作为害虫、天敌的贮存库，在害虫生物防治中发挥着重要功能。本项目在前期研究基础上，以华北麦田、棉田、玉米田及其周围功能植物（蛇床花）、杨树林网、景观生境构成的农田景观为研究对象，重点进行连续3年可重复、可控制的功能植物（蛇床花）-农田微景观试验，通过系统调查和3S技术解析不同农田景观中害虫、天敌种群动态的时空特征；结合笼罩法和生态能学方法，定量评价天敌的控害功能；再基于稳定同位素碳氮标记技术，明确农田微景观中天敌的转移扩散规律；在此基础上，进一步应用氨基酸标记技术追溯昆虫与寄主之间的营养关系，应用化学生态学探明昆虫与寄主的信息联系，以揭示农田景观中维持害虫、天敌多样性及其功能的营养与化学信息联系机制。由此，阐明农田景观中天敌种群发生的格局、过程、机制及其功能，发展非作物生境对害虫、天敌调节的生态学理论，构建华北农田景观中通过调节非作物生境增强天敌控害功能的应用模式。

非作物生境作为害虫、天敌的贮存库，在害虫生物防治中发挥着重要的生态功能。本项目在前期发现蛇床花是华北农田很好的功能植物基础上，围绕着总体目标，于2016-2019年连续4年在山东济阳、禹城和德州选择功能植物蛇床花-农田（麦田、玉米田）微景观、林网-农田景观、区域性农田景观为研究对象，重点研究了功能植物蛇床花及其它非作物生境对麦田、玉米田害虫与天敌的调节作用，4年的室内外研究表明：1）通过优化农田景观中作物与非作物生境布局, 可直接增加天敌昆虫种类与数量, 有效控制小麦蚜虫数量, 从而提高区域性农田景观中天敌昆虫的生物控害功能；2）明确了小麦-玉米-蛇床花的微景观中害虫及天敌的时空动态， 发现蛇床花在麦蚜发生前就提前涵养大量的天敌瓢虫，进而转移到麦田控制蚜虫的发生；它还可作为小麦-玉米轮作田的天敌昆虫中继站植物，为天敌种群提供食物及栖息场所，进而转移至玉米田，控制前期玉米田害虫的危害；3）揭示了蛇床的花粉吸引和涵养天敌昆虫的营养机制，蛇床的花能显著延长龟纹瓢虫寿命；4）明确了蛇床花吸引天敌瓢虫的化学机制，筛选出蛇床中的邻二乙苯（1,2-Diethyl benzene）和对二乙苯（p-Diethyl benzene）两种挥发物是吸引异色瓢虫成虫的化学信号物质；5）阐述了龟纹瓢虫联系型学习行为的发生和作用过程，发现了蚜虫报警信息素田间人工释放可能会加速蚜虫种群的扩散，降低瓢虫区域内的控蚜效果：6）构建了在麦田、玉米田周围种植蛇床花的华北农田非作物生境应用模式，并已在山东济阳和德州进行了实施，取得了很好的生态控制蚜虫的效果。.相关的研究成果已在国内外重要学术刊物和核心期刊上发表论文 8 篇; 申请发明专利1项。本项目的实施，明确了功能植物蛇床花对小麦-玉米轮作田中麦蚜及其瓢虫种群发生的格局、过程的影响，揭示了蛇床花涵养天敌瓢虫的营养与化学联系机制;发展了非作物生境对害虫、天敌调节的生态学理论，对于开展小麦-玉米轮作田害虫生态调控有重要指导意义。