Summary
Bedömning av leddjur överflöd i grödor är avgörande för att undersöka populationsdynamik och interaktioner arter. Här beskriver vi modifiering och tillämpning av en lövblåsare-vac för sugning provtagning av leddjur i ris.
Abstract
Risfält värd för en stor mångfald av leddjur, men undersöker deras populationsdynamik och interaktioner är utmanande. Här beskriver vi modifiering och tillämpning av en lövblåsare-vac för sugning provtagning av leddjur populationer i ris. Vid användning i kombination med ett hölje, ger tillämpningen av denna provtagningsanordning absoluta uppskattningar av populationer av leddjur som nummer per standardiserade provtagningsområdet. Effektiviteten provtagning beror kritiskt på hur länge provtagningen. I en mogen ris gröda, en två minuters provtagning i en inneslutning av 0,13 m 2 ger mer än 90% av leddjur befolkningen. Utrustningen möjliggör också provtagning av leddjur bostad på vattenytan eller marken på risfält, men det är inte lämplig för provtagning snabbt flygande insekter, såsom underprissättning Odonata eller större hymenopterous parasiter. Den modifierade fläkt-vac är enkel att konstruera, och billigare och lättare att hantera än traditionella sug sampling enheter, till exempel D-vac. Den låga kostnaden gör den modifierade blås vac också tillgängliga för forskare i utvecklingsländer.
Introduction
Det krävs upprepad bedömning av överflödet och mångfalden av fytofaga och entomophagous leddjur i grödor för ekologiska studier av populationsdynamik och interaktioner arter, inklusive studier av biologisk bekämpning. Ris är en viktig basföda, med en hög potential för biologisk bekämpning av entomophagous leddjur 1,2, men som kan störas av insekts 3. Mångfalden av leddjur i ris grödor kan vara hög, och leddjursarter ockupera olika grödor skikt (t.ex. mark, stam, kapell, blommor), skiljer sig i läge för rörelse (t.ex. promenader, hoppning, flygande) och födosök strategi (t.ex. sessile sugande insekter, jakt rovdjur och blomma besökande pollinatörer) 4.
Det finns ett brett utbud av leddjur provtagningsmetoder, alla med styrkor och svagheter. Till exempel, kan fångstgropar användas för att sampla marklevande leddjur, men ger aktivitet beroende relativ befolkningsskattningar 5,6. Svep nät kan användas för att ta prov snabbt flygande insekter i trädkronorna 7-9, men ge relativa skattningar av leddjur överflöd. Takten räkningsmetoden kan användas för att ta prov på växtlevande leddjur gemenskap och ger absoluta beräkningarna av leddjur överflöd, men det kan inte användas effektivt i översvämmade fält grödor såsom risfält 10.
Sug provtagning, då den genomföres i kombination med en inneslutning som täcker ett standardiserat område av fältet, ger de absoluta beräkningarna av densiteterna av växtlevande leddjur. Denna metod kan också användas i översvämmade ris. Prover kan förvaras för senare bearbetning och identifiering. Den Dietrick vakuum (D-vac) 11 är den första kommersiellt utvecklad sug sampler. Även om D-dammsugare fortfarande i stor utsträckning används 12-14, de är relativt dyra, har en begränsad sugkraft 15 och är relativt tunga, vilket gör dem svåra atthandtag i översvämmade risfält 16. Arida och Heong 16 utvecklat ett sug sampler med hjälp av en bensindriven lövblåsare-vac, och denna prototyp ytterligare förfinas genom Domingo och Schoenly 17. Fördelar med fläkten-vac sug provtagaren i jämförelse med D-vac är att det är mycket billigare och lättare att hantera.
Även fläkten-vac sug provtagningsmetod har använts i många ekologiska studier 18-23, instruktioner för dess modifiering och tillämpning har inte tydligt beskrivna. Här presenterar vi en videobaserad, detaljerad beskrivning av ändringen och tillämpningen av en bensindriven lövblåsare-vac för sugning provtagning av leddjur populationer i översvämmade risfält. Modifieringen är inspirerad av Arida och Heong 16 och Domingo och Schoenly 17, men designen har ytterligare förenklad jämfört med dessa ursprungliga publikationer, underlättar konstruktion och användning.
Protocol
1. Ändring av en lövblåsare-vac för Sug Provtagning
- Samla alla delar som anges i materiallistan.
- Ansluta alla polyvinylklorid (PVC) rör med ej mjukgjord polyvinylklorid (U-PVC) lim (rör 1-2-3-4-5 och 6-7).
- Borra tre hål som är jämnt fördelade runt sugmynningen av maskinen.
- Anslut maskinen till slutet en av PVC-röret 1-5 genom att sätta en skruv i vart och ett av de tre hålen. Använd inte lim för att ansluta röränden 1 till maskinen eftersom anslutningen bör vara reversibel för att rengöra fläkten.
Obs: Om diametern på sugmynningen hos maskinen skiljer sig från den modell som beskrivs här, bör diametern hos röränden 1 justeras för att passa maskinen sömlöst. - Tillsätt 2 skikt av gängtejp till rörändarna 5 och 6.
- Sätt bit metall gasväv mellan slangen och munnen delen (PVC-rör 6 och 7) för att förhindra provtagnings netto från att sugas in i machine. Använd metallnät med en maskdiameter mellan 0,5 mm och 0,5 cm.
- Anslut slangen till röret slutar 5 och 6 med metallklämma band.
2. Förbered Provtagning Område
- Ta botten från en plasthink (50 L, 40 cm botten diameter). Denna storlek av höljet omfattar 2-4 ris kullar i en transplanterad risfält, beroende på gröda steget 24.
- Bifoga ett nylonnät hylsa, med en längd av 1 m, till toppen av skopan med hjälp av ett gummiband. För denna hylsa, använd en maskstorlek som är tillräckligt liten för att förhindra flykt av de minsta målarter. Använda en diameter mindre än 0,5 mm.
3. Fält Tillämpning av den modifierade lövblåsare-vac för Sug Provtagning
- Använd två personer för att driva enheten i området. En person driver fläkten-vac och den andra hanterar skopan hölje och provtagnings nät.
- Starta maskinen.
- Sätt en provtagnings net i munnen del av fläkten-vac och fixa det med ett gummiband. För nätet, använder en maskstorlek som är tillräckligt liten för att fånga de minsta målarter, men skapar inte självklart luftflödesmotstånd. Använd ljusnylonmaterial med en maskdiameter mellan 0,2-0,5 mm.
- Placera inneslutningen snabbt över växterna på en slumpmässig plats i fältet och tryck på botten av hinken ordentligt i marken. Se till att hylsan är stängd för att förhindra artropoder från att komma ut från toppen av inneslutningen.
- Ta bort alla leddjur inifrån inneslutningen i en top-down spiral sätt, för en standardiserad provtagning varaktighet. För ris grödor i vegetativa och reproduktiva stadier, använda urvalsvaraktig av en och två minuter, respektive.
- Efter avslutad provet, avlägsna gummibandet från provtagnings nätet, snabbt stänga nätet och ta ut den ur munnen del av fläkten-vac och stänga den med en knut, samtidigt som maskinen igång.
- upprepade sTeps 3,2-3,5 vid slumpmässiga platser i området för de kommande prov. Antalet replikationer beror på variationen i den rumsliga fördelningen av artropoder i fält, den erforderliga noggrannheten av uppskattningen och syftet med studien. Typiskt kommer sex replikat ge ett gott intryck av leddjur samfundet och arter abundances.
Representative Results
Totalt 295 leddjur samlades i 8 tre minuters fläkt-vac prover från en ris gröda i mognadsstadiet i provinsen Jiangxi, Kina, i september 2015. För att bestämma förhållandet mellan relativ avkastning (andel av leddjur samlas i provet ) och provtagnings varaktighet, varje prov delas upp i sex under prover av 30 sekunder vardera. Det genomsnittliga antalet personer per prov var 36,9 ± 4,1 (medelvärde ± SEM). Sammanlagt åtta leddjur order påträffades med Hemiptera (28,8%), Araneae (27,5%) och Diptera (17,6%) är dominerande (Figur 1). Det relativa utbytet, uttryckt som en procentandel av antalet insamlade artropoder efter tre minuter, var 52,9% ± 5,1, 92,4% ± 1,9 och 97,3% ± 0,9 efter 30 sekunder, 2 och 2,5 minuter, respektive (figur 2).
5 / 54655fig1.jpg "/>
Figur 1. Arter sammansättning (på ordernivån) av leddjur prover i en förort till Nanchang stad i provinsen Jiangxi, Kina. Åtta prover togs med en fläkt-vac av tre minuter vardera. Felstaplar representerar standardfelet av medelvärdet. Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Figur 2. Kumulativ relativ avkastning som en funktion av totalprovtagning varaktighet baserad på delprov av 30 sekunder vardera. Det totala antalet leddjur samlats in under en provtagningsperiod på tre minuter är satt till 100%. Inga leddjur hittades vid okulärbesiktning efter den sista fläkt-vac prov. Felstaplar representerar standardavvikelser från medelvärdet av åtta tre-minuters prover.= "Https://www.jove.com/files/ftp_upload/54655/54655fig2large.jpg" target = "_ blank"> Klicka här för att se en större version av denna siffra.
Discussion
Sug provtagning är en av många möjliga metoder för att prova leddjur samhällen i grödor. För vetenskaplig forskning i ris system, är sug provtagning ett lämpligt alternativ eftersom metoden ger de absoluta beräkningarna av leddjur densiteter, är det icke-förstörande, och - i motsats till visuella räknas - möjliggör insamling och lagring av prover för senare bearbetning. Jämfört med den kommersiellt tillgängliga D-vac, är fläkten-vac mindre, lättare och lättare att hantera i (översvämmade) risfält och även lättare att kombinera med ett hölje. Exempelvis väger en fläkt-vac ca 6 kg, medan ryggsäcken D-vac-modellen, presenteras som den internationella standarden för insekts provtagning, har en vikt 12 kg 11. Ännu viktigare, är samplings effektiviteten hos fläkten-vac högre än D-vac 16,17, medan kostnaden för blåsaren-vac är mindre. Modifieringen av en lövblåsare-vac i ett sug provtagaren inte kräver speciella kunskaper eller utrustningoch tar mindre än en timme efter det att alla ytterligare delar har samlats in. Fläkten-vac som beskrivs här är lättare att konstruera och driva än versioner tidigare beskrivits i litteraturen 16,17, och de nödvändiga delarna (tabell 1) är standard byggmaterial som är allmänt tillgängliga. Detta gör fläkten-vac också tillgängliga för forskare med små budgetar i utvecklingsländerna.
Kraften och förskjutningen av motorn bestämmer sugkraften hos fläkten-vac. Här rekommenderar vi en maskin med en effekt mellan 0,7-1,2 kW och en förskjutning mellan 25-35 cc, vilket är tillräckligt för provtagning anläggningen levande leddjur gemenskap i ris. Längden av den flexibla plastslangen och diametern på sugande mun delen (röret 7) är avgörande för ett bra urval prestanda. En slang som är för lång kommer att minska sugeffekten, medan en slang som är för kort kommer att vara obekvämt att använda under provtagning. Liknande,en mun del med alltför stor diameter kommer att minska sugeffekten, medan en diameter som är för liten kommer att minska effektiviteten provtagning på grund av den lilla ytan. Effektiviteten provtagning beror kritiskt på hur länge provtagningen. Om provtagningen sker under hela växtsäsongen, kan varaktigheten provtagning måste anpassas till anläggningens storlek, struktur och planteringstäthet för att upprätthålla en liknande nivå av effektivitet. Provtagning effektivitet bör kontrolleras genom en noggrann visuell inspektion av det inneslutna området efter provtagning. Om det fortfarande finns leddjur närvarande måste varaktigheten provtagning ökas. De rekommenderade provtagningstider för ris grödor i vegetativt stadium är en minut och i de reproduktiva och mognadsstadier är 2 minuter.
Suction provtagning med fläkten-vac kan genomföras i översvämmade fält, medan alternativa metoder, såsom fallgrop och slå provtagning ark är inte möjligt i stillastående vatten. Blåsaren-vac kan också varaanvänds för att ta prov på leddjur community på vattenytan av översvämmade risfält (t.ex. rovdjur vatten buggar), som maskinen är i stånd att suga in lite vatten. Emellertid är det inte rekommenderas för provtagning vatteninsekter enligt motorn kan sluta köra när munnen delen sätts in djupt i vattnet och luftflödet blockeras. Bortsett från ris, kan fläkten-vac också användas i andra grödor och icke-gröda habitat, så länge som höjden och struktur av vegetationen medger korrekt placering av inneslutningen 25.
Vår fläkt-vac sug provtagningsmetod är icke-förstörande. Nästan alla leddjur som samlats i provtagnings nätet överlevde, inklusive de mjuka organ såsom myggor och damselflies. Tillämpningen av denna metod har emellertid vissa begränsningar och nackdelar. Blåsaren-vac behöver manövreras av två personer. Uppbär fläkten-vac på området kommer att resultera i en viss störning, och därför är denna metod kan underskattastörningskänsliga arter såsom gräshoppor. Snabb och abrupt placering av inneslutningen i ett relativt ostört område i framåtrörelseriktningen kan begränsa denna potentiella bias. Högt buller från fläkten-vac maskin kan också orsaka störningar, och provtagning på natten i bostadsområden rekommenderas inte. Metoden är inte lämplig för provtagning mycket rörliga flygande insekter, såsom predatory Odonata eller större hymenopterous parasitoider. Som med alla provtagningsmetod, kombinationen av fläkten-vac med andra metoder, såsom sopa netto provtagning eller destruktiv skörd av växter, kan ge en mer komplett och balanserad bedömning av leddjur samhället 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).
