景观变量和天气条件对绿桃蚜（Myzus persicae）在甜菜上的季节性出现及其种群数量的影响

《Basic and Applied Ecology》：Effects of landscape variables and weather conditions on the seasonal arrival and population abundance of the green peach aphid Myzus persicae in sugar beet

　　糖 beet 环境因素对蚜虫（M. persicae）的影响研究。通过比利时100+田块三年数据，发现冬季气温（TJF14）升高显著提前蚜虫到达（WFO）并增加数量（CAb），播种周数（SW）越晚蚜虫出现越迟。景观方面，半自然草本栖息地面积（SNH CA）对两种蚜虫形态均有正向影响，但空间尺度敏感性不同（500米对雄性，全尺度对雌性）；城市区域面积（Urban CA）在1公里尺度下显著增加雌性蚜虫数量。风速（WS）负向影响雄性蚜虫数量。田块面积（FA）正向关联雌性蚜虫丰度。研究强调气候变暖加剧蚜虫暴发风险，需结合景观管理和播种时间调整生物防治策略。

　　### 绿豆田中蚜虫与病毒病害的生态驱动因素分析

在全球范围内，农业生态系统中的病害和害虫管理一直是影响作物产量和质量的关键问题。随着化学控制手段的限制，理解生态因素对病害和害虫的影响变得愈发重要。特别是，在欧洲的甜菜生产中，2018年对新烟碱类杀虫剂的禁令引发了黄化病毒的再次爆发，这些病毒主要通过绿色桃蚜（*Myzus persicae*）传播。甜菜黄化病毒包括甜菜黄化病毒（BYV）、甜菜轻度黄化病毒（BMYV）和甜菜黄化病毒（BChV），这些病毒会导致甜菜叶片变黄、茎秆变脆以及生长受限，从而显著降低根部产量、糖分含量和可提取物的含量，损失可达50%。因此，了解影响蚜虫动态的生态因素，有助于预测蚜虫的出现和数量，从而支持更有效的病害管理策略。

本研究通过分析超过100个比利时甜菜田的三年数据，探讨了绿色桃蚜的出现和数量变化背后的生态驱动因素。研究采用了多尺度的景观数据、气象数据以及田间变量，以识别影响蚜虫数量和出现时间的关键因素。研究发现，景观结构对蚜虫的出现时间没有显著影响，但温暖的冬季和较早的播种时间与蚜虫的早期出现和高数量密切相关。此外，半自然草本栖息地的面积对两种形态的蚜虫数量均产生积极影响，而半自然木本栖息地的边缘密度和城市化区域对蚜虫数量的影响则因尺度不同而有所差异。这些发现为甜菜田中蚜虫的预测和管理提供了新的视角，有助于制定更可持续的防治策略。

### 研究方法与数据收集

为了深入分析绿色桃蚜在甜菜田中的动态，研究团队在2021年至2023年间与比利时当地的甜菜种植者合作，进行了年度田间调查。每年对超过100个甜菜田进行采样，确保样本的多样性和代表性。调查遵循由IRBAB-KBIVB制定的标准操作规程，该规程已用于多年收集蚜虫数量和黄化病毒的数据。在监测过程中，研究团队每周对甜菜田进行一次检查，从甜菜发芽到植株封顶期间，每块田地采集40株甜菜植株，观察和记录绿色桃蚜的两种形态：有翅蚜虫（alate）和无翅蚜虫（apterous）。此外，研究排除了其他常见的蚜虫种类，如黑豆蚜虫，因为这些种类不是黄化病毒的主要传播者。

为了全面评估蚜虫的动态，研究还结合了多尺度的景观数据和气象数据。景观数据通过QGIS v.3.26.3软件整合了比利时的陆地覆盖和土地利用（LCLU）地图，该地图来源于弗兰德斯生物价值图（INBO, 2020）、瓦隆土地利用图（SPW, 2020a）以及弗兰德斯和瓦隆农业土地利用地块图（LV, 2020；SPW, 2020b）。每个田地的坐标被映射到LCLU地图上，并计算其在不同缓冲区（300米、500米和1公里）内的景观特征。这些特征包括各景观类别的总面积和边缘密度，反映了景观的组成和结构。

气象数据则通过WOW-BE平台（KMI, 2023）收集，该平台提供了多个天气站的数据。每个田地被分配到最近的天气站，并使用这些数据计算不同时间窗口内的气象参数，如从1月1日到2月14日的日平均温度（TJF14），以及从11月1日到2月14日的累积度日数（T）、降水量（R）、相对湿度（RH）、风速（WS）和风向（WD）。这些参数用于解释蚜虫数量和出现时间的变化。

### 统计分析与模型构建

研究采用广义线性模型（GLMs）分析不同尺度下的景观和气象变量对绿色桃蚜数量和出现时间的影响。在所有分析中，研究者首先对所有可能的变量进行了初步筛选，最终选择了22个关键变量。这些变量包括景观类别的总面积和边缘密度，以及气象参数和田间变量（如纬度、经度、播种周数和田地面积）。为了减少多重共线性并识别变量的重要性，研究采用了类似于Martin等人（2016）提出的方法，通过逐步选择模型来确定最佳变量组合。

在模型选择过程中，研究者使用了修正后的Akaike信息准则（AICc）来评估模型的拟合度，并选择了ΔAICc小于2的模型作为最佳模型。此外，研究还评估了不同尺度下变量的重要性，通过计算Akaike权重（AICw）来衡量每个变量在不同模型中的贡献。变量的总体重要性由所有尺度下的AICw总和决定，若总和大于0.1，则被视为关键变量。

研究还对模型残差进行了空间自相关分析，使用Moran’s I检验方法，以确保模型结果不受空间结构的影响。通过构建k-最近邻网络（k=2-8），研究评估了不同尺度下的空间依赖性，并发现残差在所有尺度下均无显著的空间自相关性，因此认为模型结果具有较好的解释力。此外，研究者还计算了部分标准化系数，以量化每个变量对响应变量（如蚜虫出现时间和数量）的相对影响。

### 结果分析与讨论

研究发现，无论是有翅还是无翅蚜虫，其出现时间主要受冬季温度和播种时间的影响。具体而言，冬季温度越高，蚜虫的出现时间越早，且数量越多。这一结果表明，温暖的冬季有助于蚜虫的越冬和春季迁移，从而在甜菜田中形成更高的种群密度。同时，播种时间越晚，蚜虫的出现时间也相应延迟，且数量减少。这可能是因为较晚播种的甜菜植株在春季初期尚未完全展开，从而限制了蚜虫的定居。

在影响蚜虫数量方面，研究发现半自然草本栖息地的面积对两种形态的蚜虫数量均具有显著的正向影响，尤其是在500米和1公里的尺度下。这种影响可能源于半自然草本栖息地为蚜虫提供了丰富的食物资源和庇护所，从而促进了其种群的建立和增长。相比之下，有翅蚜虫的数量与半自然木本栖息地的边缘密度在300米的尺度下表现出显著的正向关系，这可能是因为边缘密度高的景观提供了更多的迁移路径和栖息地，有助于有翅蚜虫的扩散和定居。

此外，研究还发现，城市化区域对无翅蚜虫的数量有显著的正向影响，尤其是在1公里的尺度下。这可能是因为城市化改变了三营养级相互作用中的底物和顶物过程，使得蚜虫在城市环境中更容易生存和繁殖。然而，城市化对有翅蚜虫的影响并不显著，这可能是因为有翅蚜虫的迁移能力较强，能够克服城市化带来的某些限制。

### 气象条件对蚜虫动态的影响

气象条件在影响蚜虫的出现时间和数量方面发挥了重要作用。研究发现，冬季温度是影响蚜虫出现时间的最关键因素之一。温暖的冬季能够促进蚜虫的越冬和春季迁徙，从而在甜菜田中形成更高的种群密度。这一现象在比利时的多个年份中得到了验证，尤其是在2022年，由于冬季温度较高，蚜虫的出现时间较早，且数量显著增加。这种趋势与全球变暖背景下蚜虫迁徙时间的提前一致，表明气候变化对蚜虫种群动态具有深远的影响。

此外，风速对有翅蚜虫的数量产生了显著的负面影响。较高的风速可能阻碍蚜虫的迁移，使其难以从越冬地飞向甜菜田。同时，风速的变化可能影响蚜虫的飞行路径，从而改变其在不同区域的分布。虽然降水量对蚜虫数量也有一定影响，但其作用不如风速显著。降水量可能在一定程度上促进蚜虫的迁移，但同时也可能增加其死亡率，尤其是在大雨中，蚜虫容易被冲刷掉。

### 田间因素对蚜虫动态的影响

田间因素，如播种时间和田地面积，也对蚜虫的出现时间和数量产生了显著影响。研究发现，较晚的播种时间会导致蚜虫的出现时间延迟，且数量减少。这可能是因为较晚播种的甜菜植株在春季初期尚未完全展开，限制了蚜虫的定居。同时，较大的田地面积与无翅蚜虫的数量呈正相关，这可能是因为大田地减少了边缘效应，使得自然敌害难以有效控制蚜虫种群。

在温带地区，晚播可能导致甜菜植株快速封顶，从而缩短蚜虫在年轻植株上建立种群的时间。相比之下，早播可能由于湿润和凉爽的春季条件，导致甜菜植株生长缓慢，蚜虫的出现时间较早，数量较多。这种现象可能与自然敌害的活动时间不匹配有关，从而削弱生物防治的效果。此外，田地边缘的生态功能对于维持自然敌害至关重要，但随着田地面积的增加，边缘效应的影响力可能减弱，导致中央区域的自然敌害数量减少，进而影响蚜虫的控制。

### 对病害管理的启示

本研究的结果对甜菜田中的病害管理具有重要的指导意义。首先，温暖的冬季和较早的播种时间会增加蚜虫的出现时间和数量，因此在制定病害管理策略时，需要考虑气候变化对蚜虫种群动态的影响。其次，景观结构和组成对蚜虫数量有显著影响，尤其是在半自然草本栖息地和城市化区域。因此，通过优化景观结构，如增加半自然栖息地和减少城市化区域，可能有助于降低蚜虫种群密度，从而减少病毒的传播。

此外，研究建议采用较小的田地面积和延迟大田地的播种时间，以减少蚜虫的定居和数量。同时，通过设计田地边缘，支持自然敌害的活动，可以增强生物防治的效果。研究还提到，某些景观管理措施，如种植花带和引入非害虫蚜虫种类，可能有助于维持自然敌害种群，从而减少蚜虫的威胁。这些策略需要进一步研究和实践验证，以确保其在不同环境条件下的有效性。

### 研究的意义与未来方向

本研究通过综合分析气象、景观和田间因素，揭示了绿色桃蚜在甜菜田中的动态机制，为病害管理提供了科学依据。研究结果表明，气候因素和景观结构在蚜虫种群管理中具有重要作用，因此在制定防治策略时，应综合考虑这些因素。此外，研究还强调了生物防治在减少蚜虫数量和病毒传播中的潜力，提示农业管理者应更加重视自然敌害的保护和利用。

未来的研究可以进一步探讨不同景观管理措施对蚜虫种群的具体影响，以及这些措施在不同气候条件下的适应性。同时，研究可以扩展到其他作物和地区的蚜虫动态，以验证这些发现的普遍性。此外，结合现代技术，如遥感和大数据分析，可以提高蚜虫监测和预测的精度，从而支持更精准的病害管理策略。通过这些努力，农业管理者可以更好地应对蚜虫带来的挑战，实现可持续的农业生产。