Ocena obfitości stawonogów w uprawach jest kluczowa dla badania dynamiki populacji i interakcji między gatunkami. Tutaj opisujemy modyfikację i zastosowanie dmuchawy do liści do odkurzania do pobierania próbek stawonogów w ryżu.
Method Article
Ocena obfitości stawonogów w uprawach jest kluczowa dla badania dynamiki populacji i interakcji między gatunkami. Tutaj opisujemy modyfikację i zastosowanie dmuchawy do liści do odkurzania do pobierania próbek stawonogów w ryżu.
Pola ryżowe są domem dla dużej różnorodności stawonogów, ale badanie dynamiki ich populacji i interakcji jest wyzwaniem. W tym miejscu opisujemy modyfikację i zastosowanie dmuchawy do liści do pobierania próbek ssania populacji stawonogów w ryżu. W połączeniu z obudową, zastosowanie tego urządzenia do pobierania próbek zapewnia bezwzględne oszacowanie populacji stawonogów jako liczby na znormalizowany obszar pobierania próbek. Wydajność pobierania próbek zależy w decydującym stopniu od czasu trwania pobierania próbek. W przypadku dojrzałej uprawy ryżu dwuminutowe pobieranie próbek w pomieszczeniu o powierzchni 0,13m2 daje ponad 90% populacji stawonogów. Urządzenie umożliwia również pobieranie próbek stawonogów żyjących na powierzchni wody lub glebie na polach ryżowych, ale nie nadaje się do pobierania próbek szybko latających owadów, takich jak drapieżne Odonata lub większe parazytoidy błonkoskrzydłe. Zmodyfikowany dmuchawę próżniową jest prosty w budowie, tańszy i łatwiejszy w obsłudze niż tradycyjne urządzenia do pobierania próbek ssące, takie jak D-vac. Niski koszt sprawia, że zmodyfikowany odkurzacz dmuchawy jest również dostępny dla naukowców z krajów rozwijających się.
Wielokrotna ocena obfitości i różnorodności stawonogów fitofagów i entomofagów w uprawach jest potrzebna do badań ekologicznych dynamiki populacji i interakcji między gatunkami, w tym do badania kontroli biologicznej. Ryż jest głównym podstawowym pożywieniem, o wysokim potencjale biokontroli przez stawonogi entomofagiczne1,2, ale który może zostać zakłócony przez insektycydy3. Różnorodność stawonogów w uprawach ryżu może być duża, a gatunki stawonogów zajmują różne warstwy upraw (np. ziemia, łodyga, baldachim, kwiaty), różnią się sposobem poruszania się (np. chodzenie, skakanie, latanie) i strategią żerowania (np. osiadłe owady ssące, polowanie na drapieżniki i zapylacze odwiedzające kwiaty)4.
Istnieje szeroki zakres technik pobierania próbek stawonogów, z których każda ma mocne i słabe strony. Na przykład pułapki mogą być używane do pobierania próbek stawonogów żyjących na ziemi, ale zapewniają zależne od aktywności szacunki względnej populacji5,6. Siatki do zamiatania mogą być używane do pobierania próbek szybko latających owadów w koronach drzew7-9, ale dają względne szacunki liczebności stawonogów. Metoda beat sheet może być stosowana do pobierania próbek społeczności stawonogów żyjących w roślinach i zapewnia bezwzględne oszacowanie liczebności stawonogów, ale nie może być skutecznie stosowana na zalanych polach uprawnych, takich jak pola ryżowe10.
Pobieranie próbek ssania, gdy jest przeprowadzane w połączeniu z pomieszczeniem pokrywającym znormalizowany obszar pola, dostarcza bezwzględnych szacunków gęstości stawonogów żyjących w roślinach. Ta metoda może być również stosowana w przypadku zalanego ryżu. Próbki mogą być przechowywane w celu późniejszego przetworzenia i identyfikacji. Odkurzacz Dietrick (D-vac)11 jest pierwszym komercyjnie opracowanym próbnikiem ssącym. Chociaż D-vacs są nadal szeroko stosowane12-14, są stosunkowo drogie, mają ograniczoną siłę ssania15 i są stosunkowo ciężkie, co sprawia, że są trudne w obsłudze na zalanych polach ryżowych16. Arida i Heong 16 opracowali próbnik ssący wykorzystujący napędzaną benzyną dmuchawę do liści, a prototyp ten został następnie udoskonalony przez Domingo i Schoenly 17. Zaletą próbnika ssącego blower-vac w porównaniu z D-vac jest to, że jest znacznie tańszy i łatwiejszy w obsłudze.
Chociaż metoda pobierania próbek z odsysaniem dmuchawy była używana w wielu badaniach ekologicznych18-23, instrukcje dotyczące jej modyfikacji i zastosowania nie zostały jasno opisane. Poniżej przedstawiamy szczegółowy opis modyfikacji i zastosowania spalinowej dmuchawy do liści do pobierania próbek populacji stawonogów na zalanych polach ryżowych. Modyfikacja jest inspirowana modelami Arida i Heong 16 oraz Domingo i Schoenly 17, ale projekt został jeszcze bardziej uproszczony w porównaniu z tymi oryginalnymi publikacjami, co ułatwia budowę i użytkowanie.
1. Modyfikacja dmuchawy do liści do pobierania próbek
2. Przygotuj komorę do pobierania próbek
3. Zastosowanie w terenie zmodyfikowanej dmuchawy do liści do pobierania próbek
We wrześniu 2015 roku w prowincji Jiangxi w Chinach zebrano łącznie 295 stawonogów w 8 trzyminutowych próbkach z uprawy ryżu w fazie dojrzewania. Aby określić zależność między względnym plonem (proporcją stawonogów zebranych w próbce) a czasem trwania pobierania próbek, każdą próbkę podzielono na sześć podpróbek po 30 sekund każda. Średnia liczba osobników w próbie wynosiła 36,9 ± 4,1 (średnia ± SEM). W sumie stwierdzono osiem rzędów stawonogów, z których dominującymi były Hemiptera (28,8%), Araneae (27,5%) i Diptera (17,6%) (ryc. 1). Plon względny, wyrażony jako procent liczby zebranych stawonogów po trzech minutach, wynosił 52,9% ± 5,1, 92,4% ± 1,9 i 97,3% ± 0,9 po odpowiednio 30 sekundach, 2 i 2,5 minutach (ryc. 2).

Rysunek 1. Skład gatunkowy (na poziomie kolejności) próbek stawonogów na przedmieściach miasta Nanchang w prowincji Jiangxi w Chinach. Osiem próbek pobrano za pomocą trzyminutowego odkurzacza dmuchawy każda. Słupki błędów reprezentują błąd standardowy średniej. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.

Rysunek 2. Skumulowana wydajność względna w funkcji całkowitego czasu trwania pobierania próbek na podstawie podpróbek wynoszących 30 sekund każda. Łączną liczbę stawonogów zebranych w czasie pobierania próbek wynoszącym trzy minuty ustala się na 100%. Podczas oględzin po ostatniej próbce z dmuchawy nie znaleziono żadnych stawonogów po przeprowadzeniu ostatniej próbki z dmuchawy. Słupki błędów reprezentują błędy standardowe średniej z ośmiu trzyminutowych próbek. Kliknij tutaj, aby zobaczyć większą wersję tego rysunku.
Pobieranie próbek ssących jest jedną z wielu możliwych metod pobierania próbek populacji stawonogów w uprawach. W przypadku badań naukowych w systemach ryżowych pobieranie próbek z ssania jest odpowiednią opcją, ponieważ metoda zapewnia bezwzględne oszacowanie zagęszczenia stawonogów, jest nieniszcząca i – w przeciwieństwie do zliczania wizualnego – umożliwia pobieranie i przechowywanie próbek do późniejszego przetwarzania. W porównaniu z dostępnym na rynku D-vac, dmuchawa jest mniejsza, lżejsza i łatwiejsza w obsłudze na (zalanych) polach ryżowych, a także łatwiejsza do połączenia z obudową. Na przykład dmuchawa próżniowa waży około 6 kg, podczas gdy plecakowy model D-vac, przedstawiany jako międzynarodowy standard pobierania próbek owadów, ma wagę 12 kg11. Co ważniejsze, wydajność pobierania próbek przez dmuchawę jest wyższa niż w przypadku D-vac16,17, podczas gdy koszt dmuchawy jest niższy. Modyfikacja dmuchawy do liści w próbnik ssący nie wymaga specjalnych umiejętności ani sprzętu i trwa mniej niż godzinę po zebraniu wszystkich dodatkowych części. Opisany tutaj dmuchawa-odkurzacz jest łatwiejszy w budowie i obsłudze niż wersje opisane wcześniej w literaturze16,17, a wymagane części (Tabela 1) są standardowymi materiałami konstrukcyjnymi, które są powszechnie dostępne. To sprawia, że dmuchawa próżniowa jest również dostępna dla naukowców z niewielkimi budżetami w krajach rozwijających się.
Moc i pojemność skokowa silnika decyduje o sile ssania dmuchawy-odkurzacza. W tym przypadku polecamy maszynę o mocy od 0,7 do 1,2 kW i pojemności skokowej od 25 do 35 cm3, która jest wystarczająca do pobierania próbek populacji stawonogów żyjących w roślinach w ryżu. Długość elastycznego węża z tworzywa sztucznego i średnica części ssącej (rura 7) mają kluczowe znaczenie dla dobrej wydajności pobierania próbek. Zbyt długi wąż zmniejszy moc ssania, podczas gdy zbyt krótki wąż będzie niewygodny w użyciu podczas pobierania próbek. Podobnie, część ustnika o zbyt dużej średnicy zmniejszy moc ssania, podczas gdy zbyt mała średnica zmniejszy wydajność próbkowania ze względu na małą powierzchnię. Wydajność pobierania próbek zależy w decydującym stopniu od czasu trwania pobierania próbek. Jeżeli pobieranie próbek odbywa się przez cały sezon wegetacyjny, może być konieczne dostosowanie czasu pobierania próbek do wielkości rośliny, struktury i gęstości sadzenia, aby utrzymać podobny poziom wydajności. Skuteczność pobierania próbek powinna być sprawdzana poprzez staranne oględziny zamkniętego obszaru po pobraniu próbek. Jeżeli stawonogi są nadal obecne, czas pobierania próbek musi zostać wydłużony. Zalecany czas pobierania próbek dla upraw ryżu w fazie wegetatywnej wynosi 1 minutę, a w fazie rozrodu i dojrzewania 2 minuty.
Pobieranie próbek z ssania za pomocą dmuchawy próżniowej można przeprowadzać na zalanych polach, podczas gdy alternatywne metody, takie jak pobieranie próbek z dołu i uderzenia, nie są możliwe w przypadku wody stojącej. Dmuchawa próżniowa może być również używana do pobierania próbek społeczności stawonogów na powierzchni wody zalanych pól ryżowych (np. drapieżnych pluskwiaków wodnych), ponieważ maszyna jest w stanie zassać trochę wody. Nie zaleca się jednak pobierania próbek stawonogów wodnych, ponieważ silnik może przestać działać, gdy część gębowa zostanie głęboko włożona do wody, a przepływ powietrza zostanie zablokowany. Oprócz ryżu, dmuchawa-odkurzacz może być również stosowany w innych uprawach i siedliskach nieuprawnych, o ile wysokość i struktura roślinności pozwala na prawidłowe umieszczenie obudowy25.
Nasza metoda pobierania próbek ssania blower-vac jest nieniszcząca. Przetrwały prawie wszystkie stawonogi zebrane w sieci do pobierania próbek, w tym te miękkie ciała, takie jak komary i ważki. Zastosowanie tej metody ma jednak pewne ograniczenia i wady. Dmuchawa-odkurzacz musi być obsługiwana przez dwie osoby. Noszenie dmuchawy na polu spowoduje pewne zakłócenia, a zatem ta metoda może zaniżyć gatunki wrażliwe na zakłócenia, takie jak koniki polne. Szybkie i nagłe umieszczenie obudowy w stosunkowo niezakłóconym obszarze w kierunku ruchu do przodu może ograniczyć to potencjalne odchylenie. Głośny hałas dmuchawy może również powodować zakłócenia, a pobieranie próbek w nocy w obszarach mieszkalnych nie jest zalecane. Metoda ta nie nadaje się do pobierania próbek wysoce ruchliwych owadów latających, takich jak drapieżne Odonata lub większe parazytoidy błonkoskrzydłe. Podobnie jak w przypadku każdej metody pobierania próbek, połączenie dmuchawy próżniowej z innymi metodami, takimi jak pobieranie próbek z sieci zamiatającej lub destrukcyjne zbieranie roślin, może zapewnić bardziej kompletną i zrównoważoną ocenę populacji stawonogów26.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
Badania były wspierane finansowo przez Wydział Nauk o Ziemi i Życiu Holenderskiej Organizacji Badań Naukowych (grant 833.13.004), Sci-Tech Landing Projection of Higher Education of Jiangxi Province (KJLD14030) oraz The Cultivation Plan for Young Scientists of Jiangxi Province (Jinggang star 20153BCB23014). Dziękujemy Daomeng Fu, Zhigang Li i Xiaolong Huang za pomoc w produkcji filmu.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Maszyna | |||
| Dmuchawa do liści | Użyliśmy Oleo-Mac BV300, Wyprodukowano we Włoszech | Moc: 1,0 kW, Wydajność: 30,5 cc, Maksymalna objętość powietrza: 720 m³/h, Maksymalna prędkość powietrza: 70 m/s, Waga: 4,5 kg, Średnica otworu ssącego: 113 mm | Dostępnych jest wiele różnych marek i modeli. Aby uzyskać porównywalne osiągi, specyfikacje dotyczące mocy i prędkości powietrza powinny być podobne do przedstawionych tutaj. |
| Dodatkowe części do modyfikacji | |||
| PVC pipe 1 | Zewnętrzna ø końca podłączonego do maszyny: 112 mm, Wewnętrzna ø końca podłączonego do rury PVC 2: 110 mm | To jest osłona rury PVC ø 110 mm | |
| Rura PVC 2 | Zewnętrzna ø: 110 mm, Długość: 10 cm | Normalna zewnętrzna ø 110 mm rura PVC; do łączenia rur PVC 1 i 3 | |
| Rura PVC 3 | Wewnętrzna i ukośna dużego końca: 110 mm, Wewnętrzna i ukośna małego końca: 50 mm | PVC ø 110 mm do ø 50 mm reduktor rury spustowej | |
| Rura PVC 4 | Zewnętrzna ø: 50 mm, Długość: 5 cm | Normalny ø 50 mm Rura PVC; do łączenia Rura PVC 3 i 5 | |
| Rura PVC 5 | Wewnętrzna ø: 50 mm i 32 mm, Zewnętrzne i ukośnik; z małej części: 38 mm | PVC ø 50 mm do ø 32 mm reduktor rury spustowej | |
| Wąż | zewnętrzny ø: 40 mm | Wzmocniony drutem, elastyczny wąż z tworzywa sztucznego | |
| Metalowa gaza | Siatka ø: 1 mm, ø: 60 mm | Zapobiec zasysaniu siatki do pobierania próbek do maszyny | |
| Rura PVC 6 | Zewnętrzna ø małego końca: 38 mm, Wewnętrzny i ukośnik; dużego końca: 63 mm | PVC ø 32 mm do ø 63 mm reduktor | |
| Rura PVC 7 | Zewnętrzna ø: 63 mm, Długość: 25 cm | Normalna zewnętrzna ø 63 mm Rura PVC | |
| Klej | U-PVC Klej U-PVC; do łączenia części PVC | ||
| Metalowe obręcze zaciskowe (2) | Elastyczny między ø 35 mm - 51 mm | Do łączenia węża z rurami | |
| Taśma uszczelniająca gwint | Szerokość: 18mm | Uszczelnij połączenia | |
| (3) | Długość: 25 mm | Do połączenia rury PVC 1 z otworem ssącym maszyny | |
| Siatka do pobierania próbek i obudowa | |||
| Siatka do pobierania próbek | Rozmiar oczek ø: 0,3 mm, Szerokość otworu: 10 cm, Wysokość: 30 cm | Siatka do pobierania próbek ma stożkowaty kształt. | |
| Dno wiadra | ø: 40 cm, Pojemność: 50 L | Wytnij spód | |
| Nylonowy rękaw | Rozmiar oczek ø: 0,3 mm, Długość: 1 m | Aby przykryć wiadro jako obudowę | |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission