Karolina KONIECZNA Tomasz OLBRYCHT Elżbieta WOJCIECHOWICZ-ŻYTKO Edyta WILK EPISTEME 26/2015, t. II s. 337 345 ISSN 1895-4421 WPŁYW ZABIEGÓW AGROTECHNICZNYCH NA WYSTĘPOWANIE CHRZĄSZCZY Z RODZINY BIEGACZOWATYCH (COLEOPTERA, CARABIDAE) W WYBRANYCH TYPACH UPRAW EFFECT OF AGROTECHNICAL MEASURES ON THE ABUNDANCE OF GROUND BEETLES (COLEOPTERA, CARABIDAE) IN SELECTED CULTIVATIONS Streszczenie. Drapieżne chrząszcze z rodziny biegaczowatych (Carabidae) będąc naturalnymi wrogami wielu szkodliwych agrofagów pełnią ważną rolę w ekosystemie, szczególnie istotną w agrocenozach. Ze względu na dużą wrażliwość wobec zmian środowiska, zwłaszcza wywołanych czynnikami antropogenicznymi, uważa się je za cenne bioindykatory. Celem pracy było przedstawienie struktury ilościowo-jakościowej biegaczowatych występujących w różnych typach upraw (ziemniaki, buraki pastewne, mieszanka zbożowa, sad owocowy) wraz z graniczącymi z nimi miedzami oraz próba ustalenia wpływu zabiegów agrotechnicznych i stosowanych środków ochrony roślin na zgrupowania Carabidae badanych terenów. Badania były prowadzone w miejscowości Widna Góra k. Jarosławia. Obserwacje prowadzono przy użyciu pułapek Barbera, od maja do września, w 2014 r. Słowa kluczowe: biegaczowate, Carabidae, uprawa, miedza, środki ochrony roślin Abstrakt. Predacious ground beetles (Col., Carabidae), which are natural enemies of many serious agrophages, play an important role in agricultural ecosystems. Moreover they are used such as bioindicators in scientific research to quantify environmental impact (e.g. anthropogenic activities, crop management, soil pollution). The aim of this study was to determine the species composition, structure of dominance and abundance of ground beetles in different cultivations (potato, beet, cereal mixture and orchard) and adjacent balks and to try to identify the factors which can cause changes in the structures of assemblages of Carabidae. The observations were carried out on fields situated at Widna Góra, a suburb of Jarosław, Poland. Specimens of ground beetles were captured into Barber traps from May to September 2014. Key words: ground beetles, Carabidae, different cultivation, balk, plant protection products 337
Karolina Konieczna, Tomasz Olbrycht, Elżbieta Wojciechowicz-Żytko, Edyta Wilk WSTĘP Chrząszcze z rodziny biegaczowatych (Col., Carabidae) są istotną grupą zwierząt występujących w krajobrazie rolniczym. Przedstawiciele Carabidae należą w większości do niewyspecjalizowanych zoofagów, pełniąc tym samym rolę naturalnych wrogów szkodników roślin [Thiele 1977]. Ze względu na dużą wrażliwość wobec zmian środowiska, wywołanych zwłaszcza ingerencją człowieka, uważa się je za cenne bioindykatory [Szyszko 2002]. Występowanie chrząszczy biegaczowatych w uprawach roślin rolniczych jest tematem coraz liczniejszych prac faunistycznych terenów agrarnych Polski. Aczkolwiek, o wiele bardziej interesujące i miarodajne w swych wynikach, zdają się być postulowane przez Huruka [2006], analizy porównawcze składu gatunkowego Carabidae pól uprawnych i sąsiadujących z nimi terenów przyległych, najlepiej wyłączonych z produkcji rolniczej. Wśród tych prac można wymienić badania Huruka [2006], Jaworskiej i Wiącek [2006], Olbrychta i Czerniakowskiego [2002], Twardowskiego i Pastuszko [2008] oraz Szafranek i Woszczyk [2012]. Celem przeprowadzonych badań było określenie wpływu zabiegów agrotechnicznych na strukturę zgrupowań chrząszczy biegaczowatych występujących w wybranych typach upraw oraz porównanie danych z wynikami otrzymanymi w siedliskach, gdzie nie wykonywano tych zabiegów (miedze) lub były ograniczone (stary sad wieloowocowy). MATERIAŁ I METODY Obserwacje nad składem gatunkowym i liczebnością chrząszczy biegaczowatych (Col., Carabidae) prowadzono w różnych typach upraw oraz w przylegających do nich miedzach. Stanowiska badawcze były usytuowane w miejscowości Widna Góra k. Jarosławia (UTM FA13/ FA23) i obejmowały uprawy: mieszanki zbożowej na cele paszowe, buraka pastewnego i ziemniaków wraz z graniczącymi z nimi miedzami oraz stary sad wieloowocowy. Prowadzony w 2014 r. monitoring karabidofauny pokrywał się z sezonem wegetacyjnym roślin. W trakcie prowadzonych obserwacji na polach uprawnych były wykonywane zabiegi agrotechniczne, takie jak, orka, bronowanie 338
Wpływ zabiegów agrotechnicznych na występowanie chrząszczy z rodziny... oraz nawożenie. Mieszanka zbożowa (pszenica, jęczmień, żyto) na cele paszowe została posiana 29 kwietnia, natomiast zbiór plonu miał miejsce w pierwszej dekadzie sierpnia. Wykonano tutaj zabieg herbicydem nalistnym Gold 450 EC (3 VI). Pole, na którym wysiano buraki pastewne (typ półcukrowy, odmiana Zentaur Poly) zostało 2 dni przed siewem nawiezione Polifoską (24 IV). W tej uprawie wykonano zabiegi: Dual Gold 960 EC oraz Pyramin Turbo (28 IV). Po wschodzie buraków zaaplikowano nawozy dolistne: Multifoliar B oraz Bormax. W celu polepszenia zasobności gleby w składniki pokarmowe zastosowano nawóz azotowy Saletrzak z borem 27+B. Buraki zostały zebrane pod koniec września. Gleba pod uprawę ziemniaków została nawieziona obornikiem. Orkę wykonano pługiem dwuskibowym, następnie zastosowano Polifoskę, a po przygotowaniu podłoża agregatem uprawowym sadzono ziemniaki (1 V). Po wschodzie roślin uprawnych (30 V) wykonano zabiegi nalistnymi herbicydami- Mistral 70 GW i Leopard Extra 05 EC. Przed zwarciem rzędów zastosowano nawóz dolistny Insol B. Przeciwko stonce ziemniaczanej wykorzystano insektycyd Minuet 100 EW. Zbiór ziemniaków odbył się w połowie września. Na miedzach stwierdzono występowanie roślin jednoliściennych z rodziny Poaceae, dwuliściennych Fabaceae, liczne z rodzaju Potentilla i Equisetum, a także Arthemisia vulgaris, Taraxacum officinale oraz Urtica dioica. Jedynym zabiegiem agrotechnicznym było jednorazowe koszenie po wykonaniu zbiorów roślin uprawnych na sąsiadujących polach. Na terenie starego sadu owocowego (ok. 50-letni) odnotowano drzewa i krzewy owocowe: jabłonie, grusze, śliwy, brzoskwinie, porzeczki, aronie, pigwy, winogrona, orzechy włoskie, a także byliny i iglaki ozdobne oraz warzywa jednoroczne. Zabiegi agrotechniczne wykonywano głównie w części przeznaczonej pod uprawę warzyw i obejmowały one odchwaszczanie ręczne oraz koszenie przyległych trawników. Chrząszcze odławiano przy użyciu pułapek glebowych Barbera, opróżnianych co dwa tygodnie. Pułapki stanowiły plastikowe pojemniki o średnicy 9 cm, wkopane równo z powierzchnią gleby oraz napełnione do 1 / 3 objętości roztworem glikolu etylenowego. Na każdym stanowisku badawczym umieszczono po 4 pułapki, zaś liczba pobranych prób dla każdego stanowiska wyniosła 11. Zebrany materiał 339
Karolina Konieczna, Tomasz Olbrycht, Elżbieta Wojciechowicz-Żytko, Edyta Wilk entomologiczny poddano analizie laboratoryjnej. Okazy dowodowe znajdują się w zbiorach autorów. Układ systematyczny i nomenklaturę biegaczowatych przyjęto zgodnie z opracowaniem Stachowiaka (2008), zaś identyfikacji taksonomicznej dokonano przy użyciu klucza Hůrki [1996]. Strukturę dominacji (d) opisano przyjmując klasy dominacji zaproponowane przez Kasprzaka i Niedbałę (1981). Opracowując wyniki posłużono się wskaźnikami ogólnej różnorodności gatunkowej Shannona-Weavera (H ), równomierności Pielou (J ) oraz bogactwa gatunkowego Simpsona (D). Charakterystykę ekologiczną i zoogeograficzną biegaczowatych przyjęto w oparciu o prace Burakowskiego i wsp. (1973, 1974) oraz Leśniaka (1984). WYNIKI I DYSKUSJA Ogółem zebrano 2218 chrząszczy należących do 37 gatunków. Dane liczbowe z poszczególnych stanowisk badawczych zostały przedstawione w tab. 1. Najliczniej występującymi przedstawicielami Carabidae były: Harpalus rufipes, Poecilus cupreus oraz Pterostichus melanarius. Gatunki te notowano we wszystkich stanowiskach badawczych i w większości grupowano w klasach: eudominantów i dominantów (tylko w uprawie buraka pastewnego Pterostichus melanarius reprezentował klasę recedentów). Struktura dominacji odłowionych biegaczowatych została przedstawiona w tab. 2. 340 Tab. 1. Struktura ilościowa biegaczowatych (Col., Carabidae) odłowionych w trakcie badań. Rodzaj uprawy Biegaczowate M M M B M B S Z M Z Liczba gatunków 9 16 16 15 27 8 17 Liczba osobników 306 253 325 278 266 413 377 M - mieszanka zbożowa, B - uprawa buraka pastewnego, Z - uprawa ziemniaka, S - sad, M M ; M B ; M Z - miedze graniczące odpowiednio z uprawami Na polach uprawnych odnotowano łącznie 1044 osobniki, należące do 21 gatunków. Największą liczbę chrząszczy odłowiono w uprawie ziemniaka (413 osobników), przy jednoczesnej, najniższej liczbie gatunków (8).
Wpływ zabiegów agrotechnicznych na występowanie chrząszczy z rodziny... Niewiele mniejszą liczbę (908) osobników zaobserwowano na miedzach przylegających do upraw. W aspekcie jakościowym, stanowiska te charakteryzowały się jednak większą liczbą odnotowanych gatunków (26), wśród których 8 nie występowało w uprawach. Były to: Anisodactylus binotatus, Dolichus halensis, Harpalus latus, Amara aenea, Asaphidion flavipes, Pterostichus ovoideus, Metallina properans oraz Nebria brevicollis. Na miedzy graniczącej z uprawą ziemniaków odnotowano najwyższą liczebność osobników (377), jak i gatunków (17) zgrupowanych w tym typie siedlisk. Tab. 2. Porównanie stosunków dominacyjnych odłowionych Carabidae w różnych typach siedlisk. Struktura dominacji odłowionych chrząszczy d [%] Gatunek w poszczególnych siedliskach M M M B M B S Z M Z Nebria brevicollis (F.) - 0,4 SR - 0,4 SR 0,4 SR - - Carabus granulatus_ L. - - 0,3 SR - 1,1 R - - Carabus ulrichii GERMAR 1,6 R 0,8 SR 1,2 R 1,8 R 6,0 D - - Carabus cancellatus ILL. 0,3 SR 0,8 SR - 1,1R 1,1R - - Carabus linnei (PANZ.) - - - - 0,4 SR - - Carabus variolosus FABR. - - - - 0,4 SR - - Carabus violaceus (L.) - - 0,3 SR 1,4 R 2,6 SD - - Carabus coriaceus L. - - - - 0,4 SR - - Asaphidion flavipes (L.) - - - - - - 1,1 R Metallina lampros (HERBST) - - 0,6 SR 0,4 SR - 2,4 SD - Metallina properans (HERBST) - - - 0,4 SR - - - Bembidion quadrimaculatum (L.) - - - - - 1,2 R - Anisodactylus binotatus (F.) - 0,8 SR - - - - 1,1R Harpalus sp. - - - - 0,4 SR - - Harpalus rufipes (DE GEER) 40,2 ED 33,2 ED 23,4 ED 27,0 ED 14,7 ED 15,3ED 21,0 ED Harpalus affinis (SCHRANK) 1,6 R 4,3SD 1,8 R 3,6 SD 0,8 SR - 1,6 R Harpalus latus (L.) - - - - 2,3 SD - 0,3 SR Poecilus cupreus (L.) 34,6 ED 32,4 ED 59,7 ED 38,8 ED 42,9 ED 67,6 ED 56,5 ED Poecilus versicolor (STURM) - 1,6 R - - 0,4 SR 0,2 SR 0,3 SR Pterostichus vernalis (PANZ.) 0,3 SR 1,2 R - 0,4 SR 2,6 SD - 0,3 SR Pterostichus oblongopuctatus (F.) - - - - 0,4 SR - - 341
Karolina Konieczna, Tomasz Olbrycht, Elżbieta Wojciechowicz-Żytko, Edyta Wilk Pterostichus niger (SCHALL.) - 0,8 SR 2,2 SD 0,7 SR 1,9 R 0,5 SR 1,1 R Pterostichus melanarius (ILL.) 19,6 ED 20,6 ED 1,8 R 22,7 ED 7,5 D 12,3ED 7,7 D Pterostichus anthracinus (ILL.) - - 0,9 SR - - - 0,3 SR Pterostichus ovoideus (STURM) - - - - 0,4 SR - 0,3 SR Abax parallelepipedus (PILL. et MITT.) - - - - 1,1 R - - Abax parallelus (DUFT.) - 0,4 SR 3,7 SD - 1,5 R - - Molops piceus (PANZ.) - - - - 0,4 SR - - Calathus fuscipes GOEZE 1,3 R 1,6 R 0,3 SR 0,4 SR 1,1 R - 0,5 SR Dolichus halensis (SCHALL.) - - - 0,7 SR - - 0,5 SR Agonum muelleri (HERBST) - 0,4 SR 0,6 SR - 1,1 R - - Limodromus assimilis (PAYK.) - - 2,5 SD - 7,5 D 0,5 SR 5,8 D Anchomenus dorsalis (PONT.) 0,3 SR - - - - - 1,3 R Amara similata (GYLL.) - 0,4 SR 0,3 SR 0,4 SR 0,4 SR - - Amara aenea (DE GEER) - 0,4 SR - - - - 0,5 SR Chlaeniellus nitidulus (SCHRANK) - - - - 0,4 SR - - Drypta dentata (P. ROSSI) - - 0,3 SR - - - - Wskażnik Simpsona D 3,22 6,25 5,97 5,73 10,74 2,68 6,22 Różnorodnośc gatunkowa (H ) 0,565 0,712 0,582 0,674 0,928 0,443 0,627 Równomiernść Pielou (J ) 0,178 0,178 0,145 0,143 0,195 0,147 0,153 M - mieszanka zbożowa, B - uprawa buraka pastewnego, Z - uprawa ziemniaka, S - sad, M M ; M B ; M Z - miedze graniczące odpowiednio z uprawami; ED - eudominanty, D - dominanty, SD - subdominanty, R - recedenty, SR - subrecedenty Najwyższą liczbę gatunków wykazano w sadzie (27). Przedstawicielami Carabidae odnotowanymi wyłącznie na tym stanowisku były: Carabus coriaceus, C. variolosus, C. linnei, Pterostichus oblongopunctatus, Abax parallelepipedus, Molops piceus, Chlaeniellus nitidulus oraz reprezentant rodzaju Harpalus (tab. 2). W strukturze dominacji stwierdzono występowanie wszystkich grup, z porównywalnym udziałem gatunków występujących najliczniej (eudominanty- 2, dominanty- 3 oraz subdominanty- 3) przy istotnym udziale gatunków określających bioróżnorodność (recedenty- 7 i subrecedenty- 12). Równocześnie było to stanowisko, na którym zaobserwowano prawie najniższą liczbę osobników- 266 (tab. 1). Dużym zaskoczeniem było odnotowanie dwóch gatunków: semiakwatycznego Carabus variolosus oraz typowo 342
Wpływ zabiegów agrotechnicznych na występowanie chrząszczy z rodziny... leśnego C. linnei. Dla C. linnei najbliższym i potencjalnie najkorzystniejszym siedliskiem występowania jest las, oddalony o około 500 m od miejsca wskazania. Większość odłowionych biegaczowatych stanowiły gatunki terenów otwartych (50,0% osobników). Liczne były także gatunki leśne (33,3% osobników), których udział w zgrupowaniu tłumaczy się obecnością zadrzewień i zarośli występujących w krajobrazie rolniczym. Takim stanowiskiem w badaniach był sad, w którym gatunki leśne stanowiły 46,2% zgrupowania. Najmniej liczną grupę stanowiły gatunki terenów otwartych i leśnych (16,7% osobników). Odnotowano występowanie dwóch grup troficznych, reprezentujących klasy zoofagów oraz hemizoofagów. W badanym materiale zdecydowanie dominowały gatunki drapieżne: zoofagi małe - 52,8% zgrupowania oraz zoofagi duże - 30,5% zgrupowania. Spośród najistotniejszych zoofagów, wykazywanych w literaturze, odnotowano przedstawicieli czterech rodzajów: Carabus, Pterostichus, Limodromus, Poecilus. Klasę hemizoofagów reprezentowało 6 gatunków (16,7% osobników), należących do rodzajów: Harpalus, Amara oraz Drypta. W badanej faunie stwierdzono 6 elementów zoogeograficznych. Ilościowo dominowały gatunki palearktyczne, których osobniki stanowiły 58,3% zgrupowania. Duży udział w zgrupowaniu miały też gatunki eurosyberyjskie (25,0% osobników). Wyróżniono także po dwa gatunki reprezentujące element górskiej europejskiej prowincji leśnej oraz euroarktyczny (odpowiednio 5,6% zgrupowania). Najmniej liczne były gatunki reprezentujące element europejski oraz europejskiej prowincji leśnej (po 2,8%). Otrzymane wyniki potwierdzają regułę biocenotyczną Thienemanna (1920), zgodnie z którą urozmaiceniu siedlisk towarzyszy spadek ogólnej liczebności osobników. Obserwuje się natomiast wzrost liczby gatunków, często występujących w charakterze recedentów i subrecedentów, przyczyniających się do zachowania różnorodności biologicznej. WNIOSKI Zabiegi agrotechniczne wpływają na zmniejszenie liczby gatunków Carabidae w uprawach roślin rolniczych, jednocześnie predysponując wzrost liczby osobników o szerokiej walencji ekologicznej.w krajo- 343
Karolina Konieczna, Tomasz Olbrycht, Elżbieta Wojciechowicz-Żytko, Edyta Wilk brazie rolniczym miedze pełnią funkcję refugiów oraz drogi migracji dla gatunków reprezentujących różne typy ekologiczne. Zachowanie siedlisk marginalnych, miedz oraz marginesów pól w agrocenozach jest istotnym czynnikiem dla utrzymania bioróżnorodności w strukturze agrarnej. BIBLIOGRAFIA Burakowski B., Mroczkowski M., Stefańska J. 1973. Chrząszcze Coleoptera, Biegaczowate Carabidae. Katalog Fauny Polski. PWN, Warszawa, XXI- II, 2, 233 ss. Burakowski B., Mroczkowski M., Stefańska J. 1974. Chrząszcze Coleoptera, Biegaczowate Carabidae. Katalog Fauny Polski. PWN, Warszawa, XXI- II, 3, 430 ss. Hůrka K. 1996. Carabidae of the Czech and Slowak Republics. Kabourek, Zlin, s. 565. Huruk S. 2006. Porównanie struktur zgrupowań biegaczowatych (Coleoptera: Carabidae) łąk kośnych oraz przylegających do nich pól uprawnych. Wiad. entomol., 25, Supl. 1: 9 23. Jaworska T., Wiącek U. 2006: Biegaczowate (Coleoptera: Carabidae) upraw zbożowych i terenów przyległych. Wiad. entomol., 25: 33 43. Kasprzak K., Niedbała W. 1981. Wskaźniki biocenotyczne stosowane przy porządkowaniu i analizie danych w badanych ilościowych. s. 397 409, w: Metody Stosowane w Zoologii Gleby, Górny M., Grüm L.(red.). PWN, Warszawa, 483 ss. Leśniak A. 1984. Biegaczowate (Carabidae, Col.) lasów Karkonoskiego Parku Narodowego. Prace Karkonoskiego Towarzystwa Naukowego, 41: 37 70. Olbrycht T., Czerniakowski Z. 2002. Różnorodność gatunkowa biegaczowatych (Col., Carabidae) w uprawie buraka pastewnego i na stanowiskach czasowo wyłączonych z produkcji rolniczej. Postępy w Ochronie Roślin/Progress in Plant Protection, 42 (2): 415 416. Stachowiak M. 2008. Przegląd systematyczny biegaczowatych Polski (Coleoptera, Carabidae) wersja skrócona. http://www.entomo.pl/coleoptera/carabidae/index.php, dostęp: 10.02.2015. Szafranek P., Woszczyk K. 2012. Różnorodność i liczebność biegaczowatych (Coleoptera: Carabidae) występujących w konwencjonalnych i ekologicznych uprawach buraka ćwikłowego. Nowości Warzywnicze/Vegetable Crops News, 54-55: 107 112. 344
Wpływ zabiegów agrotechnicznych na występowanie chrząszczy z rodziny... Szyszko J. 2002. Carabids as an efficient indicator of the quality and functioning of forest ecosystems useful in forestry management. How to protect or what we know about Carabid Beetles. Warsaw Agricultural University Press: 301 318. Thiele H. U. 1977. Carabid beetles in their environments a study on habitat selection by adaptations in physiology and behavior. Springer-Verlag, New York, 329 ss. Thienemann A. 1920. Die Grundlagen der Biocenotik und Monards Faunistische Prinzipien. Festschrift Zschokke Basel. 4: 1 14. Twardowski J. P., Pastuszko K. 2008. Siedliska brzeżne w agrocenozie pszenicy ozimej jako rezerwuary pożytecznych biegaczowatych (Col., Carabidae). J. Res. Appl. Agric. Engng, 53(4): 123 127. Adres do korespondencji: mgr Karolina Konieczna, dr inż. Tomasz Olbrycht Katedra Agroekologii, Uniwersytet Rzeszowski ul. Ćwiklińskiej 2, Rzeszów 35-601 e-mail: vespillo1@gmail.com, tkolbr@ur.edu.pl dr hab. inż. Elżbieta Wojciechowicz-Żytko, mgr Edyta Wilk Katedra Ochrony Roślin, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Ul. 29-Listopada 54, 31-425 Kraków e-mail: ewojcie@ogr.ar.krakow.pl, edyta.w85@interia.pl 345