Summary
Vurdering af leddyr overflod i afgrøder er afgørende for at undersøge populationsdynamik og vekselvirkninger mellem arter. Her beskriver vi ændring og anvendelse af en løvblæser-vac for suge sampling af leddyr i ris.
Abstract
Rismarker vært for en stor mangfoldighed af leddyr, men undersøger deres populationsdynamik og interaktioner er udfordrende. Her beskriver vi ændring og anvendelse af en løvblæser-vac for suge prøvetagning af leddyr befolkninger i ris. Ved anvendelse i kombination med et kabinet, anvendelse af denne sampling enhed giver absolutte skøn over populationer af leddyr som numre pr standardiseret prøvetagning område. Prøveudtagningen effektivitet afhænger kritisk af varigheden prøvetagning. I en moden ris afgrøde, en to-minutters prøvetagning i et kabinet på 0,13 m 2 giver mere end 90% af leddyr befolkning. Anordningen tillader også prøvetagning af leddyr bolig på vandoverfladen eller jorden i rismarker, men det er ikke egnet til prøveudtagning hurtigt flyvende insekter, såsom aggressiv Odonata eller større hymenopterous snyltehvepse. Den modificerede blæser-vac er enkel at konstruere, og billigere og nemmere at håndtere end traditionelle suge sampling enheder, såsom D-vac. De lave omkostninger gør det modificerede blæser-vac også tilgængelige for forskere i udviklingslandene.
Introduction
Der er behov for gentagen vurdering af mangfoldighed og diversitet af fytofage og entomophagous leddyr i afgrøder til økologiske studier af populationsdynamik og vekselvirkninger mellem arter, herunder studiet af biologisk bekæmpelse. Ris er en stor basisfødevarer, med et stort potentiale for biologisk bekæmpelse af entomophagous leddyr 1,2, men som kan forstyrres af insekticider 3. Mangfoldigheden af leddyr i ris afgrøder kan være høj, og leddyrarter besætte forskellige afgrøde lag (f.eks jord, stamceller, baldakin, blomster), adskiller sig i form for bevægelse (f.eks, gåture, spring, flyvende) og fouragering strategi (f.eks siddende sugende insekter, jagt rovdyr og blomster besøger bestøvere) 4.
Der er en bred vifte af leddyr prøvningsteknikker, hver med styrker og svagheder. For eksempel kan faldgrube fælder anvendes til at prøve jord-boligen leddyr, men giver aktiviteten-afhængig relative befolkning anslår 5,6. Sweep redskaber kan anvendes til at prøve hurtigt flyvende insekter i canopy 7-9, men giver relative estimater af leddyr overflod. Den rytmen ark metode kan bruges til at prøve anlægget-boligen leddyr samfund og giver absolutte overslag over leddyr overflod, men det kan ikke bruges effektivt i oversvømmede marker såsom rismarker 10.
Suge prøveudtagning, når den udføres i kombination med et kabinet, der dækker et standardiseret område af marken, giver absolutte skøn over tætheder af plante-boligen leddyr. Denne fremgangsmåde kan også anvendes i oversvømmede ris. Prøver kan opbevares til senere behandling og identifikation. Den Dietrick vakuum (D-vac) 11 er den første kommercielt udviklede suge sampler. Selvom D-støvsugere stadig er meget udbredt 12-14, er de relativt dyre, har en begrænset sugekraft 15 og er relativt tunge, hvilket gør dem svære athåndtag i oversvømmede rismarker 16. Arida og Heong 16 udviklet en suge sampler ved hjælp af en benzindrevet løvblæser-vac, og denne prototype blev yderligere forfinet af Domingo og Schoenly 17. Fordele ved blæseren-vac sugning sampler sammenlignet med D-vac er, at det er meget billigere og lettere at håndtere.
Selv om der er anvendt blæseren-vac suge prøveudtagningsmetode i mange økologiske undersøgelser 18-23, vejledningen til ændringer og anvendelse er ikke blevet klart beskrevet. Her præsenterer vi en video-baseret, detaljeret beskrivelse af ændringen og anvendelsen af en benzin-drevne løvblæser-vac for suge prøvetagning af leddyr befolkninger i oversvømmede rismarker. Ændringen er inspireret af Arida og Heong 16 og Domingo og Schoenly 17, men designet er blevet yderligere forenklet i forhold til disse oprindelige publikationer, lette konstruktion og brug.
Protocol
1. Ændring af en løvblæser-vac for Suge Sampling
- Saml alle dele, der er anført på listen Materials.
- Forbinde alle polyvinylchlorid (PVC) rør med blødgjort polyvinylchlorid (U-PVC) lim (rør 1-2-3-4-5 og 6-7).
- Bor tre huller, der er jævnt fordelt rundt sugemundstykket af maskinen.
- Tilslut maskinen til enden en af PVC-rør 1-5 ved at indsætte en skrue i hver af de tre huller. Brug ikke lim til at forbinde rørenden 1 til maskinen, fordi forbindelsen bør være reversibel for at rense blæseren.
Bemærk: I tilfælde diameteren af sugemundstykket af maskinen afviger fra den her beskrevne model, bør diameteren af rørenden 1 justeres til at passe maskinen problemfrit. - Tilsæt 2 lag tråd segl tape til rørender 5 og 6.
- Læg det stykke metal gaze mellem slangen og mund del (PVC rør 6 og 7) for at forhindre, at prøveudtagning netto fra at blive suget ind i machine. Brug metalgazen med en maskestørrelse diameter på mellem 0,5 mm og 0,5 cm.
- Tilslut slangen til rørender 5 og 6 med metal clamp bøjlerne.
2. Forbered Sampling Enclosure
- Fjern bunden fra en plastik spand (50 L, 40 cm bund diameter). Denne størrelse af kabinettet dækker 2-4 ris bakker i et transplanteret rismark, afhængigt af afgrøde scene 24.
- Vedhæfte et nylonnet muffe, med en længde på 1 m, til toppen af spanden under anvendelse af en elastik. Til denne ærme, bruge en maskestørrelse, der er lille nok til at forhindre udslip af de mindste målarter. Brug en diameter på mindre end 0,5 mm.
3. Felt Anvendelse af Modified Leaf Blower-vac for Suge Sampling
- Brug to personer til at betjene enheden i marken. Én person driver blæseren-vac, og den anden håndterer spanden kabinet og prøveudtagning net.
- Starte maskinen.
- Indsæt en sampling net ind i munden del af blæser-vac og ordne det med en elastik. For nettet, bruge en maskestørrelse, der er lille nok til at fange de mindste målarter, men skaber ikke indlysende luftstrøm modstand. Brug lyset nylon materiale med en maskestørrelse diameter på mellem 0,2-0,5 mm.
- Placer kabinettet hurtigt over planterne på et tilfældigt sted i marken og skubbe bunden af spanden fast i jorden. Kontroller at muffen er lukket for at forhindre leddyr i at undslippe fra toppen af kabinettet.
- Fjern alle leddyr fra inde i kabinettet i en top-down spiral måde, om et standardiseret prøvetagning varighed. For ris afgrøder i de vegetative og reproduktive stadier, ved indsamling varigheder af 1 og 2 min.
- Efter at have afsluttet prøven fjerne elastikken fra prøvetagning nettet, hurtigt lukke nettet og tage det ud af munden del af blæser-vac og luk den med en knude, og samtidig holde maskinen kørende.
- Gentag sTeps 3,2-3,5 på tilfældige steder i området for de næste prøver. Antallet af gentagelser afhænger variationen i den rumlige fordeling af leddyr i marken, den krævede nøjagtighed af estimatet og formålet med undersøgelsen. Typisk vil seks gentagelser giver et godt indtryk af leddyr samfund og arter mængderne.
Representative Results
I alt 295 leddyr blev indsamlet i 8 tre minutters blæser-vac prøver fra en ris afgrøde i modningsfasen i Jiangxi-provinsen, Kina, i september 2015. For at bestemme forholdet mellem relative udbytte (andel af leddyr indsamlet i prøven ) og prøveudtagning varighed, blev hver prøve opdelt i seks delprøver på 30 sekunder hver. Det gennemsnitlige antal individer pr prøve var 36,9 ± 4,1 (middelværdi ± SEM). Der blev fundet i alt otte leddyr ordrer, med Hemiptera (28,8%), Araneae (27,5%) og Diptera (17,6%) er dominerende (figur 1). Den relative udbytte, udtrykt som en procentdel af antallet af indsamlede leddyr efter tre minutter, var 52,9% ± 5,1, 92,4% ± 1,9 og 97,3% ± 0,9 efter 30 sekunder, 2 og 2,5 minutter, henholdsvis (figur 2).
5 / 54655fig1.jpg "/>
Figur 1. Arter sammensætning (på rækkefølgen niveau) af leddyr prøver i forstæderne af Nanchang, Jiangxi-provinsen, Kina. Otte prøver blev taget med en blæser-vac på tre minutter hver. Fejl søjler repræsenterer standardafvigelsen af middelværdien. Klik her for at se en større version af dette tal.
Figur 2. Kumulativ relative udbytte som en funktion af samlet varighed prøveudtagning baseret på sub-prøver af 30 sekunder hver. Det samlede antal leddyr indsamlet over en varighed på tre minutter prøveudtagning er sat til 100%. Ingen leddyr blev fundet på visuel inspektion efter den sidste blæser-vac prøve. Fejl- søjler repræsenterer standardafvigelser af middelværdien af otte tre minutters prøver.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54655/54655fig2large.jpg" target = "_ blank"> Klik her for at se en større version af dette tal.
Discussion
Suge sampling er en af mange mulige metoder til at prøve leddyr samfund i afgrøder. For videnskabelig forskning i ris systemer, suge prøvetagning er en hensigtsmæssig løsning, da metoden giver absolutte overslag over leddyr tætheder, det er ikke-destruktiv, og - i modsætning til visuelle tæller - tillader indsamling og opbevaring af prøver til senere behandling. Sammenlignet med den kommercielt tilgængelige D-vac, blæseren-vac er mindre, lettere og nemmere at håndtere i (oversvømmet) rismarker og også lettere at kombinere med et kabinet. For eksempel, en blæser-vac vejer omkring 6 kg, mens rygsæk D-vac model, præsenteret som den internationale standard for insekt prøvetagning, har en vægt 12 kg 11. Vigtigere, prøvetagning effektiviteten af blæseren-vac er højere end den D-vac 16,17, mens omkostningerne af blæseren-vac er mindre. Ændringen af en løvblæser-vac i et sug sampler kræver ikke særlige evner eller udstyrog tager mindre end en time efter alle ekstra dele er blevet indsamlet. Blæseren-vac beskrevet her er nemmere at bygge og drive end versioner tidligere er beskrevet i litteraturen 16,17, og de nødvendige dele (tabel 1) er standard byggematerialer, der er bredt tilgængelige. Dette gør blæseren-vac også tilgængelige for forskere med små budgetter i udviklingslandene.
Kraften og forskydning af motoren bestemmer sugekraft blæserens-vac. Her anbefaler vi en maskine med en effekt mellem 0,7-1,2 kW og en forskydning mellem 25-35 cc, der er passende for prøvetagning planten-bolig leddyr samfund i ris. Længden af den fleksible plastslange og diameteren af den sugende mund del (røret 7) er afgørende for en god prøveudtagning ydeevne. En slange, der er for lang vil reducere sugeeffekt, hvorimod en slange, der er for kort, vil være besværligt at bruge under prøveudtagning. Tilsvarendeen mund del med for stor en diameter vil reducere sugeeffekt, hvorimod en diameter, der er for lille vil reducere sampling effektivitet på grund af den lille overflade. Prøveudtagningen effektivitet afhænger kritisk af varigheden prøvetagning. Hvis prøveudtagning udføres i hele vækstsæsonen, skal måske justeres til anlægget størrelse, struktur og beplantning tæthed for at opretholde et tilsvarende niveau for effektivitet varigheden prøvetagning. Sampling effektivitet bør kontrolleres ved omhyggelig visuel inspektion af det lukkede område efter prøveudtagningen. Hvis der stadig er leddyr stede, skal varigheden prøvetagning øges. De anbefalede prøvetagning varigheder for ris afgrøder i den vegetative fase er 1 minut og i de reproduktive og modning stadier det er 2 minutter.
Suge sampling med blæseren-vac kan udføres i oversvømmede områder, mens alternative metoder, såsom faldgrube og slå plade prøveudtagning er ikke muligt i stillestående vand. Blæseren-vac kan også værebruges til at prøve den leddyr samfund på vandoverfladen af oversvømmede rismarker (f.eks røveriske vand bugs), som maskinen er i stand til at suge i noget vand. Imidlertid er det ikke anbefales til prøveudtagning akvatiske leddyr som motoren kan holde op med at køre, når munden del er indsat dybt i vandet og luftstrømmen er blokeret. Bortset fra ris, kan blæseren-vac også anvendes i andre afgrøder og ikke-afgrøder levested, så længe højden og struktur vegetationen tillader korrekt placering af indeslutningen 25.
Vores blæser-vac sug sampling metoden er ikke-destruktiv. Næsten alle leddyr indsamlet i prøvetagning netto overlevede, herunder de bløde organer såsom myg og vandnymfer. Anvendelsen af denne metode har imidlertid nogle begrænsninger og ulemper. Blæseren-vac skal betjenes af to personer. Regnskabsmæssig blæseren-vac i marken vil resultere i nogle forstyrrelser, og derfor er denne metode kan undervurderemiljøfølsomme arter såsom græshopper. Hurtig og pludselige placering af kabinettet i et relativt uforstyrret område i fremadgående bevægelsesretning kan begrænse denne potentielle bias. Den knald af blæseren-vac maskine kan også forårsage forstyrrelser, og prøveudtagning natten i boligområder kan ikke anbefales. Metoden er ikke egnet til prøveudtagning meget mobile flyvende insekter, såsom aggressiv Odonata eller større hymenopterous snyltehvepse. Som med enhver prøveudtagningsmetode, kombinationen af blæseren-vac med andre metoder, såsom sweep netto sampling eller destruktiv høst af planter, kan give en mere fuldstændig og balanceret vurdering af leddyr samfund 26.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Machine | |||
| Leaf blower-vac | We used Oleo-Mac BV300, Made in Italy | Power: 1.0 kW, Displacement: 30.5 cc, Max air volume: 720 m³/hr, Max air speed: 70 m/sec, Weight: 4.5 kg, Diameter of suction mouth: 113 mm | There are many different brands and models available. For comparable performance, the specifications concerning power and air speed should be similar to those presented here. |
| Additional parts for modification | |||
| PVC pipe 1 | Outer ø of end connected to the machine: 112 mm, Inner ø of end connected to PVC pipe 2: 110 mm | This is the cover of a ø 110 mm PVC pipe | |
| PVC pipe 2 | Outer ø: 110 mm, Length: 10 cm | Normal outer ø 110 mm PVC pipe; to connect PVC pipe 1 and 3 | |
| PVC pipe 3 | Inner ø of big end: 110 mm, Inner ø of small end: 50 mm | PVC ø 110 mm to ø 50 mm downpipe reducer | |
| PVC pipe 4 | Outer ø: 50 mm, Length: 5 cm | Normal ø 50 mm PVC pipe; to connect PVC pipe 3 and 5 | |
| PVC pipe 5 | Inner ø: 50 mm and 32 mm, Outer ø of small part: 38 mm | PVC ø 50 mm to ø 32 mm downpipe reducer | |
| Hose | Outer ø: 40 mm | Wire-fortified, flexible plastic hose | |
| Metal gauze | Mesh ø: 1 mm, ø: 60 mm | Prevent the sampling net from being sucked into the machine | |
| PVC pipe 6 | Outer ø of small end: 38 mm, Inner ø of big end: 63 mm | PVC ø 32 mm to ø 63 mm reducer | |
| PVC pipe 7 | Outer ø: 63 mm, Length: 25 cm | Normal outer ø 63 mm PVC pipe | |
| U-PVC glue | U-PVC glue; to connect PVC parts | ||
| Metal clamp hoops (2) | Flexible between ø 35 mm - 51 mm | To connect the hose with the PVC pipes | |
| Thread seal tape | Width: 18mm | Seal the hose-PVC connections | |
| Screws (3) | Length: 25 mm | To connect PVC pipe 1 with the suction mouth of the machine | |
| Sampling net and enclosure | |||
| Sampling net | Mesh size ø: 0.3 mm, Width of the mouth: 10 cm, Height: 30 cm | The sampling net has a conical shape. | |
| Bucket | Bottom ø: 40 cm, Volume: 50 L | Cut the bottom | |
| Nylon sleeve | Mesh size ø: 0.3 mm, Length: 1 m | To cover the bucket as enclosure | |
References
- Dale, D. Biology and management of rice insects. Heinrichs, E. A. , Wiley Estern Ltd & New Age International Ltd. London, UK. (1994).
- Settle, W. H., et al. Managing tropical rice pests through conservation of generalist natural enemies and alternative prey. Ecology. 77 (7), 1975-1988 (1996).
- Heong, K. L., Schoenly, K. G. Ecotoxicology. Haskell, P. T., McEwen, P. , Springer. US. 381-403 (1998).
- Schellhorn, N. A., Bianchi, F., Hsu, C. L. Movement of entomophagous arthropods in agricultural landscapes: links to pest suppression. Annu Rev Entomol. 59, 559-581 (2014).
- Zou, Y., Feng, J., Xue, D., Sang, W., Axmacher, J. C. A comparison of terrestrial arthropod sampling methods. J Resour Ecol. 3 (2), 174-182 (2012).
- Saska, P., et al. Temperature effects on pitfall catches of epigeal arthropods: a model and method for bias correction. J Appl Ecol. 50 (1), 181-189 (2013).
- Vander Werf, W., Evans, E. W., Powell, J. Measuring and modelling the dispersal of Coccinella septempunctata (Coleoptera : Coccinellidae) in alfalfa fields. Eur J Entomol. 97 (4), 487-493 (2000).
- Rashid, T., Johnson, D. T., Bernhardt, J. L. Sampling rice stink bug (Hemiptera : Pentatomidae) in and around rice fields. Environ Entomol. 35 (1), 102-111 (2006).
- Sarwshri, G. Aboveground arthropod pest and predator diversity in irrigated rice (Oryza sativa L.) production systems of the Philippines. J Trop Agr. 45 (1/2), 1-8 (2007).
- Wade, M. R., et al. Temporal variation in arthropod sampling effectiveness: the case for using the beat sheet method in cotton. Entomol Exp Appl. 120 (2), 139-153 (2006).
- Dietrick, E. J. An Improved Backpack Motor Fan for Suction Sampling of Insect Populations. J Econ Entomol. 54 (2), 394-395 (1961).
- Munyaneza, J. E., Crosslin, J. M., Upton, J. E., Buchman, J. L. Incidence of the beet leafhopper-transmitted virescence agent phytoplasma in local populations of the beet leaf hopper, Circulifer tenellus, in Washington State. J Insect Sci. 10 (1), 1-10 (2010).
- Finke, D. L., Denno, R. F. Intra-guild predation relaxes natural enemy impacts on herbivore populations. Ecol Entomol. 28 (1), 67-73 (2003).
- Koss, A. M., Snyder, W. E. Alternative prey disrupt biocontrol by a guild of generalist predators. Biol Control. 32 (2), 243-251 (2005).
- Elliott, N. C., et al. D-vac sampling for predatory arthropods in winter wheat. Biol Control. 38 (3), 325-330 (2006).
- Arida, G., Heong, K. Blower-Vac: a new suction apparatus for sampling rice arthropods. Int. Rice Res. New. 17, 30-31 (1992).
- Domingo, I., Schoenly, K. An improved suction apparatus for sampling invertebrate communities in flooded rice. Int. Rice Res. New. 23 (2), 38-39 (2012).
- Moorman, C. E., Plush, C. J., Orr, D. B., Reberg-Horton, C. Beneficial Insect Borders Provide Northern Bobwhite Brood Habitat. PLoS ONE. 8 (12), e83815 (2013).
- Bambaradeniya, C. N. B., et al. Biodiversity associated with an irrigated rice agro-ecosystem in Sri Lanka. Biodivers Conserv. 13 (9), 1715-1753 (2004).
- Whitehouse, M. E. A., Wilson, L. J., Fitt, G. P. A comparison of arthropod communities in transgenic Bt and conventional cotton in Australia. Environ Entomol. 34 (5), 1224-1241 (2005).
- Schoenly, K. G., et al. Fallowing did not disrupt invertebrate fauna in Philippine low-pesticide irrigated rice fields. J Appl Ecol. 47 (3), 593-602 (2010).
- de Kraker, J., van Huis, A., van Lenteren, J. C., Heong, K. L., Rabbinge, R. Identity and relative importance of egg predators of rice leaffolders (Lepidoptera : Pyralidae). Biol Control. 19 (3), 215-222 (2000).
- Hu, Y., et al. A comparative study on population development patterns of Sogatella furcifera between tropical and subtropical areas. J Asia-Pacif Entomol. 17 (4), 845-851 (2014).
- Schoenly, K. G., Domingo, I. T., Barrion, A. T. Determining optimal quadrat sizes for invertebrate communities in agrobiodiversity studies: A case study from tropical irrigated rice. Env Entomol. 32 (5), 929-938 (2003).
- Marcos, T., et al. Exploiting Biodiversity for Sustainable Pest Management. Mew, T. W., Borromeo, E., Hardy, B. , 23-24 (2001).
- Kraker, dJ., Huis, vA., Heong, K. L., Lenteren, vJ. C., Rabbinge, R. Population dynamics of rice leaffolders (Lepidoptera: Pyralidae) and their natural enemies in irrigated rice in the Philippines. Bull Entomol Res. 89 (5), 411-421 (1999).
