王明輝,曾慶朝,李 寧,熊 飛,胡海珍,殷 輝,熊海謙,曲明靜
(1.黃岡市農(nóng)業(yè)科學院,湖北 黃岡 438000; 2.南京農(nóng)業(yè)大學,江蘇 南京 210095;3.山東省花生研究所,山東 青島 266100)
黃岡市位于湖北省東部,大別山南麓、長江中游北岸,地理方位E 114°25′~116°8′、N 29°45′~31°35',亞熱帶大陸性季風氣候,花生田以沙壤土為主,花生主產(chǎn)區(qū)主要集中在紅安、麻城等縣市,是湖北省最重要的花生三大產(chǎn)區(qū)之一。
近20多年來,昆蟲群落的研究受到人們的高度重視,特別是由于農(nóng)業(yè)害蟲的暴發(fā)日益頻繁,成為影響農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一[1]。調(diào)查花生田群落對明確該地區(qū)昆蟲多樣性,研究害蟲成災(zāi)機制,制定相應(yīng)的防治措施有重要指導(dǎo)意義。
本文對2014年5月-2016年7月湖北黃岡市花生田的昆蟲群落結(jié)構(gòu)進行了系統(tǒng)性調(diào)查研究,并分析了多樣性指標的時間動態(tài)變化,填補了黃岡市花生田昆蟲種類和群落系統(tǒng)研究的空白,有助于了解近年來該地區(qū)花生田的昆蟲多樣性,為進一步防治提供科學依據(jù),對該地區(qū)花生害蟲防治、天敵保護利用都有一定指導(dǎo)意義。
地點:湖北省黃岡市團風縣回龍鎮(zhèn)松陽村。時間:2014年5月-2016年7月全年調(diào)查,每月1次。
試驗田未用任何農(nóng)藥,采取馬來氏網(wǎng)取樣法,馬來氏網(wǎng)引自中國科學院動物研究所,設(shè)置在花生田核心區(qū),所用酒精濃度為95%以上化學純酒精,設(shè)置一個馬來氏網(wǎng)在花生田中收集。
運用生態(tài)學的分析方法進行分析[2-6],主要分析以下參數(shù)。
1.3.1 科級豐富度(Family richness)表示的是昆蟲群落包含的所有的科數(shù),用“S”表示。
1.3.2 豐盛度(Abundance)即群落內(nèi)總個體數(shù)N;相對豐盛度(Relative abundance)表示的是昆蟲群落中各科豐盛度與總豐盛度的比值,Pi=Ni/N。其中Ni為第i個科中豐盛度,N為群落內(nèi)總個體數(shù)。
1.3.3 群落多樣性(Diversity)的測定和分析常以下列指數(shù)計算[7-8]:Shannon-Wiener(1963)多樣性指數(shù)(H'):H'=-∑PiLn(Pi),其中Pi為第i個科的個體數(shù)占總數(shù)個體數(shù)的比例。
1.3.4 群落均勻度(Evenness)分析以Pielou(1975)公式計算:J=H'/Hmax=H'/LnS,其中Hmax為群落的最大多樣性指數(shù),即當有S個科數(shù)時,若科數(shù)種數(shù)量相等,其多樣性指數(shù)值最大。
1.3.5 群落生態(tài)優(yōu)勢度(Ecological concentration)分析利用群落優(yōu)勢集中指數(shù)[9],以Simpson(1949)集中性指數(shù)(C)表示:C=∑Pi2
黃岡市樣點共采集昆蟲樣本58112頭,隸屬于14目150科,膜翅目昆蟲37科,占總科數(shù)的24.67%;鞘翅目26科,占17.33%;雙翅目25科,占16.67%;半翅目21科,占14.0%;鱗翅目18科,占12.0%;直翅目10科,占6.67%;彈尾目3科,占2.0%;纓翅目、嚙蟲目、脈翅目,各2科,各占1.33%;螳螂目、蜻蜓目、毛翅目、革翅目,各1科,各占0.67%(圖1)。
圖1 黃岡市花生田昆蟲群落組成 Fig. 1 The community composition of insects in peanut field of Huanggang district
2.1.1 膜翅目
共采集昆蟲5596頭,隸屬于37科,以蟻科、姬蜂科、金小蜂科、繭蜂科為主。蟻科1329頭,占總數(shù)的23.75%;姬蜂科1141頭,占20.39%;金小蜂科、繭蜂科,各748頭,各占13.37%;隧蜂科519頭,占9.27%;緣腹細蜂科197頭,占3.52%;泥蜂科152頭,占2.72%;小蜂科141頭,占2.52%;跳金小蜂科121頭,占2.16%;葉蜂科74頭,占1.32%;蛛蜂科60頭,占1.07%;腫腿蜂科55頭,占0.98%;癭蜂科50頭,占0.89%;姬小蜂科42頭,占0.75%;大痣細蜂科36頭,占0.64%;匙胸癭蜂科23頭,占0.41%;錘角細蜂科21頭,占0.38%;螯蜂科19頭,占0.34%;柄腹細蜂科18頭,占0.32%;纓小蜂科16頭,占0.29%;廣肩小蜂科15頭,占0.27%;蜜蜂科、環(huán)腹癭蜂科,各14頭,各占0.25%;分盾細蜂科11頭,占0.20%;鉤土蜂科6頭,占0.11%;細蜂科、廣腹細蜂科,各4頭,各占0.07%;蟻蜂科、胡蜂科,各3頭,各占0.05%;長尾小蜂科、青蜂科、切葉蜂科、扁股小峰科,各2頭,占0.04%;土蜂科、蜾蜂科、蜾蠃科、分舌蜂科、赤眼蜂科,各1頭,各占0.02%。
2.1.2 鞘翅目
采集昆蟲7071頭,隸屬于26科,以葉甲科為主。葉甲科5315頭,占總數(shù)的75.17%;瓢甲科865頭,占12.23%;薪甲科211頭,占2.98%;象甲科208頭,占2.94%;步甲科112頭,占1.58%;鋸谷盜科72頭,占1.02%;隱翅蟲科69頭,占0.98%;豆象科63頭,占0.89%;花蚤科29頭,占0.41%;露尾甲科20頭,占0.28%;竊蠹科18頭,占0.25%;鰓金龜科、長蠹科各17頭,各占0.24%;肖葉甲科11頭,占0.16%;負泥蟲科9頭,占0.13%;叩甲科6頭,占0.08%;長角象甲科、小蠹科、天???、麗金龜科,各4頭,各占0.06%;蟻甲科、偽瓢蟲科、吉丁蟲科,各3頭,各占0.04%;虎甲科2頭,占0.03%;芫菁科、皮蠹科,各1頭,各占0.01%。
2.1.3 雙翅目
采集昆蟲30527頭,隸屬于25科,以花蠅科為主。花蠅科11951頭,占總數(shù)的39.15%,搖蠅科3343頭,占10.95%;蚤蠅科2306頭,占7.55%;潛蠅科1949頭,占6.38%;蠅科1853頭,占6.07%;癭蚊科1641科,占5.38%;長足虻科1261頭,占4.13%;菌蚊科1238頭,占4.06%;麻蠅科1165頭,占3.82%;眼蕈蚊科746頭,占2.44%;毛蠓科731頭,占2.39%;實蠅科515頭,占1.69%;水虻科303頭,占0.99%;寄蠅科301頭,占0.99%;麗蠅科281頭,占0.92%;食蚜蠅科277頭,占0.91%;果蠅科246頭,占0.81%;水蠅科107頭,占0.35%;虻科84頭,占0.28%;蚊科80頭,占0.26%;頭蠅科76頭,占0.25%;稈蠅科44頭,占0.14%;大蚊科20頭,占0.07%;縞蠅科6頭,占0.02%;食蟲虻科3頭,占0.01%。
2.1.4 半翅目
采集昆蟲12169頭,隸屬于21科,以葉蟬科為主。葉蟬科10121頭,占總數(shù)的83.17%;蚜科770頭,占6.33%;長蝽科475頭,占3.90%;盲蝽科215頭,占1.77%;粒脈蠟蟬科152頭,占1.25%;飛虱科109頭,占0.90%;蝽科91頭,占0.75%;花蝽科85頭,占0.70%;角蟬科48頭,占0.39%;緣蝽科25頭,占0.21%;獵蝽科20頭,占0.16%;網(wǎng)蝽科19頭,占0.16%;木虱科、粉虱科,各8頭,各占0.07%;沫蟬科7頭,占0.06%;象蠟蟬科6頭,占0.05%;蠟蟬科、廣翅蠟蟬科,各3頭,各占0.02%;菱蠟蟬科2頭,占0.02%;姬蝽科、紅蝽科,各1頭,各占0.01%。
2.1.5 鱗翅目
采集昆蟲1312頭,隸屬于18科,以卷葉蛾科、夜蛾科、尺蛾科、細蛾科和弄蝶科為主。卷葉蛾科341頭,占總頭數(shù)的25.99%;夜蛾科248頭,占18.90%;尺蛾科189頭,占14.41%;螟蛾科159頭,占12.12%;菜蛾科90頭,占6.86%;羽蛾科80頭,占6.10%;麥蛾科72頭,占5.49%;粉蝶科65頭,占4.95%;谷蛾科30頭,占2.29%;弄蛾科和細蛾科各9頭,共占1.38%;眼蝶科5頭,占0.38%;絹蛾科4頭,占0.30%;天蛾科、蛺蝶科、灰蝶科,各3頭,各占0.23%;枯葉蛾科、毒蛾科,各1頭,各占0.08%。
2.2.1 花生田昆蟲群落豐富度時間動態(tài)
花生田昆蟲群落豐富度絕大多數(shù)在30以上。從2014年5月開始上升,6-7月豐富度處于較穩(wěn)定的高值區(qū),峰值出現(xiàn)在6月,達到171;之后豐富度下降,次年2-3月達到最低峰值21。2015年的豐富度峰值分別出現(xiàn)在4月和7-8月,最高值出現(xiàn)在8月,達到168;之后豐富度下降,2016年3月達到第二最低峰值(28)。2014年5月-2016年7月,年度間昆蟲群落豐富度的變化不一致 (圖2)。
圖2 黃岡市花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)豐富度(S)時間動態(tài) Fig. 2 Temporal dynamics of richness (S) of insect communities in peanut field of Huanggang district
2.2.2 花生田昆蟲群落豐盛度時間動態(tài)
昆蟲群落豐盛度從2014年5月開始上升,9-10月豐盛度明顯高于其他時期,最高峰值出現(xiàn)在2014年10月(22468),11月-2016年7月升降基本交替波動,最低峰值出現(xiàn)的時間為兩個,分別為2015年3月(196)和2015年2月(542),峰值低于1000的時間點還有2016年3月(748)和2015年5月(977)(圖3)。
2.2.3 花生田昆蟲群落多樣性指數(shù)時間動態(tài)
花生田昆蟲群落多樣性指數(shù)上下浮動較大,在1.67~5.32之間,最高峰值出現(xiàn)在2014年10月(5.3200),最低峰值有三個,分別為2014年7月(1.7426)、2014年12月(1.6700)和2016年3月(1.9616)(圖4)。
圖3 黃岡市花生田昆蟲群落豐盛度(N)時間動態(tài)
2.2.4 花生田昆蟲群落均勻度指數(shù)時間動態(tài)
花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)均勻度指數(shù)絕大多數(shù)保持在0.4~0.8之間,2014年5月-12月波動較大,2015年2月-2016年7月有小范圍波動。2014年10月達到最高點(2.1440),2014年7月達到最低點(0.3464)(圖5)。
2.2.5 花生田昆蟲群落優(yōu)勢集中指數(shù)時間動態(tài)
優(yōu)勢集中指數(shù)在0.0771~0.6556。2014年花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)優(yōu)勢集中指數(shù)變化明顯,分別在7月和10月出現(xiàn)兩個指數(shù)高峰期,10月份達到最高值0.6556;2015年維持在較低水平,優(yōu)勢集中度不明顯;2016年2-3月優(yōu)勢集中度稍高(0.2249~0.3013),花生播種后降低(圖6),優(yōu)勢集中指數(shù)年度間差異較大。
圖5 黃岡市花生田昆蟲群落均勻度(J)時間動態(tài)
黃岡市花生田昆蟲中天敵類群主要涉及5科:姬蜂科(38.31%)、瓢甲科(29.05%)、金小蜂科(25.12%)、寄蠅科(7.32%)、鉤土蜂科(0.20%),以前三者為主(總和占92.48%),昆蟲數(shù)總和為2978個;害蟲類群主要涉及6科:葉蟬科(79.14%)、潛蠅科(12.15%)、蚜科(6.04%)、夜蛾科(1.95%)、叩甲科(0.05%)、薊馬科(0.04%),以葉蟬科為主,其次為潛蠅科。昆蟲數(shù)總和為12745個,天敵與害蟲個體數(shù)量比為1:4.28 (圖7)。
圖7 黃岡市花生田天敵與害蟲比較 Fig. 7 Comparison of natural enemies and pests in peanut field of Huanggang district
2014-2016連續(xù)兩年時間內(nèi),利用馬來氏網(wǎng)法開展了湖北主要花生產(chǎn)區(qū)黃岡地區(qū)花生田昆蟲群落調(diào)查,結(jié)果表明該地區(qū)花生田昆蟲分屬于14目150科,科級總數(shù)在前5的目為膜翅目(37科)、鞘翅目(26科)、雙翅目(25科)、半翅目(21科)、鱗翅目(18科)。群落結(jié)構(gòu)分析表明膜翅目以蟻科、姬蜂科、金小蜂科、繭蜂科為主,鞘翅目以葉甲科為主,雙翅目以花蠅科為主,半翅目以葉蟬科為主,鱗翅目以卷葉蛾科、夜蛾科、尺蛾科、細蛾科為主。個體數(shù)量葉蟬科最多,其次為葉甲科;最低的為錐頭蝗科、夜蛾科和卷葉蛾科。之前有研究者對吉林松原[10]、山東萊西[11]、及江蘇泰興[12]三個地區(qū)的花生田昆蟲群落進行過調(diào)查研究,比較四個地區(qū)的昆蟲群落組成發(fā)現(xiàn),從個體數(shù)量和科級總數(shù)看四地前五大目均為上述5個目,但是各目的組成和比例有所不同,分析原因可能是各地地理位置、氣候條件、耕作制度和周圍植被等因素所導(dǎo)致[13]。
昆蟲群落是生態(tài)系統(tǒng)的反映,昆蟲群落穩(wěn)定性高,表明具有較好的生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量;昆蟲群落結(jié)構(gòu)越不穩(wěn)定,蟲害風險越高。從多樣性動態(tài)指標來看,黃岡地區(qū)昆蟲群落的豐富度絕大多數(shù)時間在30以上,高峰值出現(xiàn)在花生生長期,低峰值出現(xiàn)在播種之前的閑耕期;而比較昆蟲群落多樣性指數(shù)(圖4)和均勻度(圖5)變化規(guī)則基本一致,表明黃岡市花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性較高,蟲害風險較低。對于不同年份之間昆蟲群落各項數(shù)據(jù)存在差異,分析原因可能是由于溫度、降水等氣象因子所導(dǎo)致[13]。
我國花生的主要害蟲有蠐螬、地老虎、金針蟲、蚜蟲、薊馬、棉鈴蟲、斜紋夜蛾、斑潛蠅等,主要涉及鞘翅目金龜科、鱗翅目夜蛾科、鞘翅目叩甲科、纓翅目薊馬科、半翅目蚜科、葉蟬科、雙翅目潛蠅科等,調(diào)查結(jié)果顯示黃岡地區(qū)花生田害蟲以葉蟬科為主,其次為潛蠅科?;ㄉοx天敵主要涉及姬蜂科、瓢甲科、金小蜂科、寄蠅科、鉤土蜂科,調(diào)查結(jié)果顯示黃岡地區(qū)花生害蟲天敵資源豐富,天敵數(shù)量龐大,以姬蜂科、瓢甲科、金小蜂科為主,在害蟲防治時可以充分發(fā)揮天敵昆蟲的控害作用。
目前關(guān)于花生田昆蟲群落的研究少于其他作物耕地,而植物種類的不同直接影響昆蟲群落的營養(yǎng)通道,昆蟲群落會隨著生態(tài)環(huán)境的不同發(fā)生適應(yīng)性變化[14-15],因此花生田的害蟲防治應(yīng)區(qū)別于其他農(nóng)業(yè)作物[10]。
本實驗調(diào)查結(jié)果為進一步研究黃岡市花生田有害昆蟲的防治提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。同時,利用馬來氏網(wǎng)法收集昆蟲可用于全國主要花生產(chǎn)區(qū),進一步分析全國主要花生產(chǎn)區(qū)昆蟲群落組成結(jié)構(gòu)及多樣性,有助于更好地掌握主要害蟲的發(fā)生動態(tài),分析害蟲發(fā)生原因,制定科學的、有效的害蟲防治策略[11]。