多异瓢虫(Hippodamia variegata)在新疆库尔勒香梨园的种群动态及其对两种害虫的捕食潜力评估

《Biological Control》：Population dynamics and predation on two pest species by Hippodamia variegata (Goeze) in Korla fragrant pear orchards of Xinjiang, China

为解决库尔勒香梨园中两种重要刺吸式害虫绣线菊蚜(A. spiraecola)和梨木虱(C. chinensis)的持续危害及化学防治带来的抗药性、天敌减少等问题，研究人员通过整合种群动态监测、时空生态位分析、功能反应实验及分子肠道内容物分析，系统评估了优势天敌多异瓢虫(H. variegata)的捕食生态学及其对这两种害虫的生物防治潜力。研究发现，多异瓢虫对两种害虫均具较强捕食能力，但在田间更偏好捕食绣线菊蚜，其功能反应为Holling II型。该研究为利用多异瓢虫进行害虫综合管理提供了科学依据。

　　

在新疆广袤的农田中，库尔勒香梨以其独特的香气和口感享誉全国。然而，随着种植面积的扩大，梨园里的“不速之客”——害虫们也愈发猖獗。其中，绣线菊蚜(Aphis spiraecola)和梨木虱(Cacopsylla chinensis)是两种主要的刺吸式害虫，它们贪婪地吮吸梨树的嫩叶和嫩梢汁液。蚜虫的取食还会分泌蜜露，诱发煤污病，污染叶片和果实表面，严重影响梨果的商品价值。梨木虱则是中国26种梨木虱中对梨树危害最重的一种。这两种害虫都具有繁殖力高、世代重叠的特点。长期以来，果农们依赖化学农药进行防治，但这带来了双重困境：一方面，害虫对农药产生了抗性，防治效果下降；另一方面，大量使用农药杀伤了果园中的天然“护卫”——捕食性天敌，导致害虫更容易反弹和爆发，陷入“越防越多”的恶性循环。

面对化学防治的困境，寻找并利用高效、环境友好的生物防治力量，成为梨园害虫管理可持续发展的关键。在库尔勒香梨园中，一种名为多异瓢虫(Hippodamia variegata)的瓢虫已被观察到能够捕食绣线菊蚜和梨木虱。然而，它究竟能在多大程度上控制这些害虫？它的活动规律与害虫的发生期是否同步？面对两种不同的“食物”，它是否有自己的“口味偏好”？为了回答这些问题，由中国农业科学院果树研究所的窦淑颖、刘兵、李倩、孙梦晓、陆宴辉等研究人员组成团队，开展了一项系统的研究，旨在评估多异瓢虫作为生物防治天敌的潜力。他们的研究成果最终发表在国际期刊《Biological Control》上。

为了全面评估多异瓢虫的捕食生态学，研究人员综合运用了多种关键技术方法。研究在新疆库尔勒香梨核心产区（2019年和2021年）的多个梨园进行，通过每周的田间系统调查，监测了多异瓢虫、绣线菊蚜和梨木虱的种群动态。他们利用PCR（聚合酶链式反应）分子检测技术，设计了针对两种害虫的特异性引物，对2019年田间采集的290头多异瓢虫成虫的肠道内容物进行检测，以证实其野外捕食情况，并通过室内喂食实验测定了猎物DNA在捕食者肠道内的可检测半衰期(DS₅₀)。此外，研究还在室内可控条件下，通过设置不同的猎物密度，开展了多异瓢虫成虫对两种害虫的功能反应实验，以量化其捕食能力。数据分析方面，运用了生态位分析和Holling II功能响应模型等统计与建模方法。

3.1. 2019年和2021年梨园中多异瓢虫、绣线菊蚜和梨木虱的种群动态

通过连续两年的田间监测，研究人员绘制了三种昆虫的种群数量变化曲线。在2019年，绣线菊蚜在7月中旬开始出现，密度在8月初达到峰值（每枝18.10头），8月底降至接近零。梨木虱在6月初就已出现，7月底达到季节峰值（每枝8.40头），8月中旬降至接近零。多异瓢虫的种群峰值与绣线菊蚜基本重合，出现在8月3日（每枝0.28头），但晚于梨木虱的峰值。2021年的情况类似，绣线菊蚜峰值出现在7月下旬，梨木虱峰值则更早出现在6月中旬。多异瓢虫在2021年出现了两个密度峰，第一个与绣线菊蚜峰值重合，第二个出现在8月中旬。这些结果表明，多异瓢虫的种群发生期与绣线菊蚜的同步性较好，但与梨木虱存在一定的时空错位。

3.2. 多异瓢虫相对于梨树主要害虫的时间生态位

对时间生态位宽度和重叠指数的分析进一步量化了这种关系。梨木虱的时间生态位最宽，表明其发生期早且持续时间长。绣线菊蚜的种群密度虽高，但时间生态位较窄，发生期更为集中。多异瓢虫与绣线菊蚜之间的生态位重叠指数最高，表明两者在时间上关系最为紧密。多异瓢虫与梨木虱的生态位重叠在8月份有所增加，显示在生长季后期两者在时间上的同步性增强。

3.3. 梨园中多异瓢虫对绣线菊蚜和梨木虱的捕食率

分子检测结果为多异瓢虫的田间实际捕食行为提供了直接证据。在2019年7月26日至8月10日的多个采样日期，多异瓢虫肠道内检测出绣线菊蚜DNA的比例显著高于梨木虱DNA。到8月下旬，当两种害虫种群数量都很低时，这种差异不再显著。对全部290头检测样本的分析表明，两种猎物在检测频率上存在极显著差异。室内喂食实验测得的DNA可检测半衰期(DS₅₀)显示，绣线菊蚜DNA为11.25小时，梨木虱DNA为11.42小时，两者消化速率相近，无显著物种偏差。利用DS₅₀值校正后，多异瓢虫对绣线菊蚜的平均校正检测率(43.7%)是对梨木虱(23.7%)的1.84倍，存在显著差异。这说明在田间条件下，多异瓢虫更频繁地捕食绣线菊蚜。

3.4. 多异瓢虫对绣线菊蚜和梨木虱的功能反应

室内功能反应实验表明，多异瓢虫成虫（无论雌雄）对绣线菊蚜和梨木虱3-4龄若虫的捕食功能反应均符合Holling II型模型。随着猎物密度增加，日捕食量先快速上升后趋于平缓。具体参数显示，多异瓢虫（尤其是雌虫）对绣线菊蚜的瞬时攻击率(a‘)更高，且处理单头绣线菊蚜所需的时间(T_h)更短，导致其对绣线菊蚜的捕食能力(a’/T_h)整体上高于对梨木虱的捕食能力。这表明绣线菊蚜对多异瓢虫而言是“性价比”更高的猎物。

结论与讨论

本研究通过多学科方法的整合，系统评估了多异瓢虫在库尔勒香梨园中对两种主要害虫的捕食生态学。主要结论如下：首先，多异瓢虫的种群发生期与绣线菊蚜高度同步，但与梨木虱存在时间错位，这可能限制其对梨木虱的早期控制效果。其次，分子证据证实多异瓢虫在田间确实捕食这两种害虫，且在绣线菊蚜丰富时表现出明显的捕食偏好，这种“偏好”很可能由猎物质密度和“收益”（处理时间更短）共同驱动，而非绝对的物种选择。最后，功能反应实验证明多异瓢虫对两种害虫均具有强大的捕食潜力，其II型功能响应特性意味着它在低猎物密度下控制效率高，但在高密度下可能因饱腹而控制力下降，存在猎物“逃逸”风险。

这项研究的意义在于，它首次对多异瓢虫在库尔勒香梨园的捕食作用进行了系统定量的生态学评估，将行为实验与野外捕食验证相结合，填补了该领域的关键知识空白。研究结果具有明确的实践指导价值：鉴于多异瓢虫与梨木虱的发生期不同步，建议在早春梨木虱发生初期、绣线菊蚜尚未大发生时就释放或保护多异瓢虫，使其捕食压力能专注于梨木虱。同时，考虑到多异瓢虫在高蚜虫密度下可能饱腹，以及其II型功能响应的特点，应将其作为综合治理策略的一部分，考虑引入或保护针对梨木虱的专性天敌（如寄生蜂）进行功能补充，以实现对两种害虫更持续、稳定的协同控制。这为在库尔勒香梨园中科学利用多异瓢虫这一本土天敌资源，减少化学农药依赖，推动害虫绿色防控提供了重要的科学依据。