文章信息
- 师光禄, 曹挥, 戈峰, 夏乃斌, 李镇宇.
- Shi Guanglu, Cao Hui, Ge Feng, Xia Naibin, Li Zhenyu.
- 不同枣园生态系统中昆虫群落及其多样性
- STUDIES ON THE DIVERSITY AND INSECT COMMUNITY IN DIFFERENT INTERCROPPED AND MANAGED JUJUBE YARD ECOSYSTEMS
- 林业科学, 2002, 38(3): 94-101.
- Scientia Silvae Sinicae, 2002, 38(3): 94-101.
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文章历史
- 收稿日期:2001-03-27
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作者相关文章
2. 中国科学院动物研究所 北京 100080;
3. 北京林业大学 北京 100083
2. Institute of Zoology, Academia Sinica Beijing 100080;
3. Beijing Forestry University Beijing 100083
群落是在一定空间内生活的生物种群的聚合体。群落内的生物具有一定结构和功能, 并且互相依存和互相制约(中国农业百科全书昆虫卷编辑委员会, 1990)。对枣树不同生态系统中昆虫群落在时间和空间上的运动变化及其机制进行研究, 探讨其发生发展规律, 是开展枣树有害生物综合生态调控的理论基础。长期以来, 对枣树害虫的主要防治对策是施用化学农药, 容易引起环境污染和“3R”问题。有关控制枣树有害生物的研究仅限于种类的调查或少数种类的综合治理(师光禄等, 1992; 1993;1995;1997a;1997b;1998;1999a;1999b), 把整个昆虫类群在枣园不同生态系统中的分布、发生及数量消长作为一个整体(群落)进行系统研究, 以探讨使枣树昆虫群落或整个害虫-天敌群落形成较为复杂或较为稳定的结构是否能成为抑制枣树害虫发生危害的重要手段, 国内外尚未见报道。本文通过调查枣园不同生态系统中昆虫群落的组成及其时序动态, 研究其空间属性和时间特征, 系统评价昆虫群落间的相互关系, 为枣树有害生物的综合生态调控提供科学依据。
1 材料与方法 1.1 试验区概况试验地设在山西省太谷县南张枣区, 在枣区选择有代表性的5种不同类型管理的枣园(树龄30 a左右, 树高5 m左右, 郁闭度0.4~0.6)作为标地, 即枣树与小麦间作园(记作Ⅰ)、枣树与大豆间作园(记作Ⅱ)、单作枣树园(未除杂草, 记作Ⅲ)、单作枣树园(每隔10 d除1次杂草, 记作Ⅳ)、枣树与小麦间作园(未用农药) (记作Ⅴ)。以上标地面积均不小于3×666.7 m2, 除Ⅴ标地未喷药防治外, 其余标地全年进行3次喷药防治, 第1次在5月8日, 2.5%的溴氰菊脂乳油50 g+25%百果丰乳油100 g·667 m-2; 第2次在7月25日, 4.5%的高效氯氰菊脂乳油50 g+25%螨卵脂乳油100 g·667 m-2; 第3次在8月22日, 2.5%的氯氟氰菊脂乳油50 g+50%乙基对硫磷乳油100 g·667 m-2。试验区的地势、地貌、土质、栽培管理等自然条件均基本一致。
1.2 调查方法 1.2.1 枣树树冠上节肢动物群落的系统调查在5种不同类型管理的标地中, 按棋盘式取样法分别选择有代表性的枣树5株进行标记, 从2000-03-05开始至10月30日为止, 每隔10 d调查1次, 采用定点定时的系统调查和大范围随机普查的方法。每株树分东、西、南、北、中5个方位的上、中、下3个层次, 先环绕枣树一周目测2 min, 检查在树冠上活动性大的节肢动物, 然后检查树上活动的节肢动物。对不同种类的节肢动物采用不同的取样方法, 如蛀果类害虫, 每株树检查150个枣果, 统计卵果数与虫果数, 调查蚧虫与螨类时, 每株树不同方位检查12个叶片(共180个叶片/株), 记载蚧虫与螨类的种类与数量, 对枝杆与食叶类节肢动物, 则在不同方位各选50 cm长的4个1~2 a生的枝条, 统计其上的节肢动物种类与数量。
1.2.2 枣树地面植被上节肢动物群落的系统调查在标记的枣树树冠下的植被上用捕虫网按对角线取样法, 首先在每个方位随机扫网20次(网口直径30 cm×30 cm, 深50 cm, 用白色尼纶纱制作), 将扫取的节肢动物标本连同植物茎杆一起带回室内, 进行镜检分类, 统计所捕获的节肢动物的种类与数量。然后在扫网的相应部位用目测法检查在植被上活动性大的节肢动物, 最后检查相应部位植被上活动的节肢动物, 分别统计其上的节肢动物的种类与数量。
1.2.3 枣树树冠下土壤层中节肢动物群落的系统调查在5种不同间作管理标地中的枣树树冠下的土壤层中按对角线取样法进行调查, 每株枣树取4个样方, 每样方的大小为100 cm (长) ×100 cm (宽) ×20 cm (深), 检查统计在土壤层中节肢动物的种类与数量。
1.2.4 室内水培法饲养观察对一些重要的种类带回室内水培饲养, 水培器皿用罐头瓶(瓶口直径75 mm, 高145 mm)。将节肢动物食用的寄主组织插入罐头瓶(每隔3 d换1次), 瓶内盛自来水常保持至颈部, 使寄主组织常处于新鲜状态, 然后把节肢动物接到新鲜的组织上进行饲养; 对于寄生于节肢动物体内的种类, 则将其放于培养皿(直径55 mm, 高10 mm, )内进行饲养观察(室内温度为17℃~23℃), 培养皿的底部铺有滤纸, 使湿度保持在75%左右, 以便更好地了解寄生性等节肢动物的消长规律和提供镜检鉴定种类的参考依据。
1.3 数据分析方法Berger-Parker优势度指数(韩宝瑜等, 2000) :I=Nmax/NT, 其中Nmax为优势种群数量, NT为全部种的种群数量; 用Shannon-Wiener (MacArthur, 1958)平均信息量指数H分析群落多样性:
通过野外调查结合室内饲养, 在5种类型的枣园区发现的昆虫有209种(包括螨类), 它们分别隶属于13个目(包括蜱螨目, 因为螨类也是枣园主要防治对象, 因此与害虫包括在一起讨论), 80个科(如表 1)。
由表 1可见, 不同枣园区昆虫群落的科数、物种数及其丰盛度均有不同程度的变化。(1)在枣麦间作园区, 用过药的(Ⅰ)科数是整个科数的72.5%, 物种数是51.7%, 丰盛度是17.5%;而未用药的(Ⅴ)科数是整个科数的92.5%, 物种数是78.5%, 丰盛度是11.2%; (2)在枣单作园区, 未除草的(Ⅲ)科数是整个科数的96.3%, 物种数是88.0%, 丰盛度是15.9%, 而除草的(Ⅳ)科数是整个科数的66.3%, 物种数是44.0%, 丰盛度是38.5%。(3)用过药的枣麦间作(Ⅰ)与枣豆间作(Ⅱ)园区的科数分别是整个科数的72.3%和73.6%, 物种数是51.6%和52.6%, 丰盛度是17.5%和18.9%。就科数和物种数而言, 未除草的(Ⅲ)最大, 而除草的(Ⅳ)最小, 5种生境类型物种数的排序为:Ⅲ > Ⅴ > Ⅱ > Ⅰ > Ⅳ; 就丰盛度而言, 除草的(Ⅳ)最大, 未用药的(Ⅴ)最小, 5种生境类型丰盛度的排序为:Ⅳ > Ⅰ > Ⅱ > Ⅲ > Ⅴ。不难看出, 未除草(Ⅲ)和除草(Ⅳ)园区与未用药(Ⅴ)和用过药园区(Ⅰ)科数、物种数和丰盛度的差别均极显著(P < 0.01)。
2.2 昆虫群落主要类群的多样性、均匀度和优势集中性的变化在不同生态环境中, 枣区昆虫群落主要类群所占的比例是不同的, 因此, 它们在群落中所表现的多样性、均匀性和优势集中性指数值也有一定的差异。
由图 1不难看出, (1)在未用药的(Ⅴ)枣麦间作区, 直翅目、同翅目、鞘翅目、鳞翅目、双翅目、蛇蛉目、脉翅目的种的营养和能量关系, 由此影响昆虫群落的结构水平, 例如, 农药可以破坏昆虫群落间原有的营养通道, 使得群落对于环境的适应产生波动, 随之昆虫群落的多样性和均匀度也产生波动。杂草作为组成群落小生境的主要成分, 它的作用不容忽视。野生杂草在枣园确实有不利的一面, 它们与枣树竞争光、水和肥, 因此传统的观念认为杂草是有害的, 在农事操作中主张全部铲除。然而, 杂草能够引起枣园生境的异质性, 使环境资源的质与量作相应的调整或改变, 增大了栖境的多样性, 并且使各种生物的生态位作相应的调整, 整个群落的结构状态得以改观。杂草的明显作用是填补了枣园的空白生态位, 调节了枣园的小气候, 作为昆虫尤其是天敌的蜜源植物和栖息场所, 补充或提供了“中间寄主”, 增强了枣园生态系统对农药的耐受性, 扩大了生态容量。因此, 枣园中的杂草在建立昆虫群落的多样性、均匀度, 扩大和丰富天敌的种类和数量, 以及改造以枣园生态环境为核心的枣园生态系统中的作用是不可低估的。国内外已有研究表明(陶正良等, 1992; Lawton, 1983; Putman, 1989), 柑桔园中可适当的保留和人工栽培野生植物或其它覆盖作物, 使天敌能够及时得到补充寄主。苹果园种植扁茎黄芪、鸭茅草、百脉根、无芒雀麦、沙打旺等优质牧草, 创造优良而稳定的生态环境, 能增殖和保护果园中的天敌, 可见, 昆虫群落生境的边界决定了该群落的边界, 一定地区内栖息于多种植物上的各种昆虫组成了一个复合的群落, 植物区系结构组织越复杂, 昆虫群落的丰富度就越大, 因为有一个大的物种生境和多样化的食物资源。昆虫群落生境的发展是决定该群落多样性与均匀度时序动态的关键因子。
经用Berger-Parker优势度指数测定不同枣园枣树各生育期的优势种, 结果见表 2。由表 2可知, 枣园昆虫群落的优势种是梨笠圆盾蚧Quadraspidiatus perniciosus (Comstock)、康氏粉蚧Pseudococcus comstocki (Kuwana)、枣飞象Scythropus yasumatsui Kono et Morimoto、枣尺蠖Sucra jujuba Chu和朱砂叶螨Tetranychus cinnabarinus (Boisduval)。优势种随季节也有变化: (1) 3月份各园的优势种主要为梨笠圆盾蚧和康氏粉蚧, 4月份是枣飞象和枣尺蠖; (2) 5月份各园的优势种有所差异, 用药的枣麦间作园(Ⅰ)的优势种是枣飞象和康氏粉蚧。枣豆间作园(Ⅱ)是枣尺蠖和康氏粉蚧。其余各园是枣飞象和枣尺蠖; (3) 6月份枣麦间作园(Ⅰ、Ⅴ)是康氏粉蚧和枣飞象。枣豆间作园(Ⅱ)是康氏粉蚧和朱砂叶螨。单作园(Ⅲ、Ⅳ)是枣飞象和康氏粉蚧; (4) 7~9月份各园均是康氏粉蚧和梨笠圆盾蚧; (5) 10月份枣麦(用药)间作园(Ⅰ)是康氏粉蚧和朱砂叶螨。枣豆间作园(Ⅱ)是梨笠圆盾蚧和朱砂叶螨。单作园(Ⅲ、Ⅳ)和枣麦(未用药)间作园是梨笠圆盾蚧和康氏粉蚧。由此可见, 全年各园的优势种主要以刺吸式口器的蚧虫为主, 偶发性优势种是朱砂叶螨、枣飞象和枣尺蠖。分析其原因主要是使用化学农药。枣园使用农药是针对害虫的, 由于天敌对农药敏感, 特别是寄生性天敌常寄生于害虫体内, 被寄生的害虫生活力和抗药力多明显减弱, 极易被农药杀死。所以农药对蚧虫的寄生性天敌的破坏性更大, 而蚧虫体表富有蜡质, 药剂难以渗入体内杀死, 从而导致蚧害大发生。
根据调查结果可知, 枣园昆虫群落的主要类群有同翅目Homoptera、鞘翅目Coleoptera、鳞翅目Lepidoptera、双翅目Diptera、膜翅目Hymenoptera和蜱螨目Acarina。为了分析昆虫群落主要类群生态优势集中性的时序动态, 采用Simpson的优势集中性指数对主要类群进行测定, 结果见表 3。从表 3可以看出, 各类群生态优势集中性在不同枣园及不同季节并不一致, 但总的来说, 还是以同翅目(如未除草的单作园Ⅲ的5~9月份)、膜翅目(如除草的单作园Ⅳ5~10月份)和鳞翅目(如未用药的枣麦间作园Ⅴ5~8月份)的优势集中性为高。
为了了解不同枣区昆虫群落优势集中性的时序动态, 将昆虫群落不同季节的优势集中性指数的测定结果作图 2。从图 2可见, 昆虫群落生态优势集中性的时序动态在各园区有不同程度的变化; (1)在枣麦间作园, 用药区(Ⅰ)的优势集中性指数全年均大于未用药区(Ⅴ); (2)在单作园, 除草区(Ⅳ) 5~9月份的优势集中性指数均大于未除草区(Ⅲ); (3)枣麦间作园区(Ⅰ) 4~7月份的优势集中性指数大于枣豆间作区(Ⅱ), 8~10月份则相反; (4) 4~5月份用药的枣麦间作区(Ⅰ)的优势集中性指数大于其它园区, 6~8月份除草区的单作园(Ⅳ)的优势集中性指数大于其它园区, 3月份和9~10月份枣豆间作区(Ⅱ)的优势集中性指数大于其它园区, (5) 5~8月份未除草区(Ⅲ)和未用药区(Ⅴ)的优势集中性指数均小于其它园区。
在5种类型的枣园区发现的昆虫有209种(包括螨类), 它们分别隶属于13个目(包括蜱螨目), 80个科; 不同枣区昆虫群落的科数、物种数及其丰盛度均有不同程度的变化; 在不同生态环境中, 枣区昆虫群落主要类群所占的比例是不同的, 因此, 它们在群落中所表现的多样性、均匀性和优势集中性指数也有一定的差异; 全年各园的优势种主要以刺吸式口器的蚧虫为主, 偶发性优势种是朱砂叶螨、枣飞象和枣尺蠖; 昆虫群落及各类群生态优势集中性在不同枣园及不同季节并不一致。
枣园生态系统是人们利用生物与非生物以及生物群落之间相互作用建立的, 并以人们的需求进行物质生产的有机整体。从本文的研究结果来看, 蜜源植物(杂草)丰富, 生态环境复杂, 少用或不用化学农药的枣园, 昆虫群落的物种数多、丰富度大, 多样性和均匀度指数高, 害虫大发生的概率就较小。因此, 要提倡枣园种植牧草或枣粮间作, 以增加枣园生态环境的复杂性。尽可能减少化学农药使用次数和使用量, 加强农业技术措施, 保护和利用枣园天敌, 尽可能保持枣园生态系统平衡, 以提高枣园自身的自然调控能力。
枣园是一个比较独特的生态系统, 对枣园昆虫群落结构及其多样性的研究, 有助于从理论上掌握生态因素对枣园生物群落结构的影响, 从而提出有效的生态调控策略, 也为枣粮间作生态系统中控害保益技术提供科学依据。
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