四川动物  2015, Vol. 34 364-369

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何昌彤, 郑国, 李学军
HE Changtong, ZHENG Guo, LI Xuejun
岫岩地区大豆田地表蜘蛛边缘效应及优势种群动态分析
Analysis of the Edge Effect and Dynamics of Dominant Species of Ground-dwelling Spiders in Soybean Field in Xiuyan, Liaoning Province
四川动物, 2015, 34: 364-369
Sichuan Journal of Zoology, 2015, 34: 364-369
10.3969/j.issn.1000-7083.2015.03.007

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收稿日期:2014-10-27
接受日期:2014-12-26
岫岩地区大豆田地表蜘蛛边缘效应及优势种群动态分析
何昌彤, 郑国 , 李学军    
沈阳师范大学化学与生命科学学院, 沈阳110034
摘要:为了研究农田地表蜘蛛的边缘效应及优势种群动态特征,本文采用陷阱法对辽宁省岫岩地区大豆田地表蜘蛛进行了系统的调查和分析.共采集成熟蜘蛛3312头,属于11科23属38种.其中狼蛛科和皿蛛科为优势科,白纹舞蛛、晨豹蛛、赫氏豹蛛、草间钻头蛛、锯胸微蛛为优势种.清种大豆田边缘样带与内部样带的蜘蛛物种数和优势种均存在差异.多样性分析的结果表明,从大豆田边缘到内部,地表蜘蛛的物种数量、丰富度指数D、多样性指数H'有逐渐降低的趋势,说明大豆田地表蜘蛛存在着明显的边缘效应.群落相似性分析的结果也证明了边缘效应的存在.大豆与玉米间作可以显著提高地表蜘蛛的均匀度指数,对蜘蛛多样性和丰度的影响很小.通过优势种的动态分析发现,地表蜘蛛优势种的时间动态变化明显.
关键词大豆田     蜘蛛     优势种     多样性     边缘效应    
Analysis of the Edge Effect and Dynamics of Dominant Species of Ground-dwelling Spiders in Soybean Field in Xiuyan, Liaoning Province
HE Changtong, ZHENG Guo , LI Xuejun    
College of Chemistry and Life Sciences, Shenyang Normal University, Shenyang 110034, China
Abstract:In order to study the edge effect and dynamics of dominant species of ground-dwelling spiders, an investigation was conducted in soybean fields in Xiuyan, Liaoning province using pitfall traps. We collected 3312 adult spiders, belonging to 38 species, 23 genera and 11 families. Among of which, Lycosidae and Linyphiidae were dominant families; Alopecosa albostriata, Pardosa chionophila, Pardosa hedini, Hylyphantes graminicola and Erigone koshiensis were dominant species. The number of the spiders and the dominant in the edge and the interior of the soybean fields were varied. The number of species, Margalef's species richness (D) and Shannon-Wiener diversity index (H') were descended from the edge to the interior, which indicated that ground-dwelling spiders were affected obviously by edge effect. The community similarity analysis also confirmed the result. Moreover, the intercropping of soybean and corn could significantly improve the Pielou evenness index, but had little effect on species diversity and abundance. Dynamic analysis of the dominant species showed an obviously dynamic change to ground-dwelling spiders in soybean fields.
Key words: soybean field     spider     dominant species     diversity     edge effect    

农田蜘蛛种类多、数量大,其数量常居各类捕食性天敌之首(王洪全,1989),对控制田间害虫发挥了重要作用。据统计,我国有棉田蜘蛛21科88属204种(赵敬钊,1993),稻田蜘蛛22科108属375种(王洪全等,1999);大豆田蜘蛛18科52属94种(李剑泉等,2000),约占大豆田主要害虫捕食性天敌种类的50%(夏槃等,1980),是大豆蚜的优势天敌之一(李学军等,2011)。蜘蛛能捕食多种农作物害虫,而且食量大、繁殖快、适应力强、生态分布广,对农田害虫起着重要的控制作用(彭宇等,1997)。蜘蛛耐干旱和饥饿,在非饥饿状况下仍有捕杀害虫的习性,可以称得上是长效广谱"杀虫剂",在生物防治技术体系中应给予充分的重视。为进一步了解辽宁地区大豆田蜘蛛多样性现状和种群动态变化规律,合理利用和有效保护蜘蛛类天敌资源,科学评估蜘蛛对大豆田害虫的控制作用,笔者于2009年7—8月对辽宁省岫岩地区大豆田地表蜘蛛进行了系统调查研究,结果整理如下。 1 材料与方法 1.1 研究地区概况

试验田地处辽宁省东部山区岫岩县兴隆镇,岫岩县(40°00'~40°49'N,122°52'~123°45'E)属北温带温润地区季风气候,年平均气温7.4 ℃,年降水量775~933 mm。全县山岭面积占该县总面积的74.0%,耕地面积占12.3%,河流面积占4.0%。生物种类多样,植物资源丰富。该县无大型工业企业,农业生产环境洁净,无工业污染(张广学等,2004)。本研究选择岫岩县水源地约40 hm2大豆田作为试验区,在大豆整个生长季内不施用化学药剂。 1.2 研究方法

在试验区选择4块约6 hm2的清种大豆田,样地间距大于500 m。每块样地从边缘向内部设4条取样带,样带与大豆田边缘的距离分别为0 m、10 m、30 m和60 m。选择1块与玉米间作的大豆田,于距离大豆田边缘20 m处向内部设置3条样带,各样带之间的距离大于50 m。所有样带长度均为80 m,等间距设置5组陷阱,每组2个,间距2 m。陷阱设置在垄背,每个陷阱使用2个300 mL的一次性塑料杯嵌套埋入大豆田中,杯口与地表相平。陷阱以15 cm×15 cm的三合板在上方3 cm处遮盖,以避免落叶、雨水及小型动物进入陷阱。陷阱内加入80 mL的标本保存液,成分为4%的福尔马林液、5 mL甘油和少许洗涤剂。采集工作在7月初开始(最后1次耕地完成后)至8月末结束,每周取样1次,共计取样9次,取样期间大豆田内无耕作时令或其他因素干扰。蜘蛛标本保存于75%酒精中。

成熟蜘蛛标本鉴定依据相关文献及《中国动物志》中蜘蛛目相关卷册鉴定到种,同时记录蜘蛛的个体数量,蜘蛛物种的学名依据《The Spider of China》(Song et al.,1999)。 1.3 数据分析方法

根据调查数据,分别计算清种大豆田内4条样带及间作田样带蜘蛛的多样性指数,并比较其差异。物种多样性分析采用Shannon-Wiener 多样性指数(H'),H'=-∑PilnPiPi =ni/N为样品中第 i 种个体数ni占总个体数 N 的比例;均匀度采用 Pielou 指数(J),J=H'/lnS(马克平,刘玉明,1994);物种丰富度采用 Margalef 物种丰富度指数(D),D=(S-1)/lnNS 为物种数量(Magurran,1988),群落相似性分析采用CANOCO 4.5(ter Braak & milauer,2002)软件对间作田样带和其他4条样带地表蜘蛛种类进行典范对应分析(canonical correspondence analysis,CCA)。

所有数据的方差齐性和正态分布分别使用Levene’s和Kolmogorov-Smirnov方法进行检测。不同样带蜘蛛多样性各项指标的比较通过单因素方差分析(One-Way ANOVA)和最小显著法(LSD)进行,数据处理使用SPSS 15.0。 2 结果与分析 2.1 地表蜘蛛组成

共采集蜘蛛标本4527头,其中成熟蜘蛛3312头,占总数的73.2%,分属 11科23属38种(表 1)。成熟蜘蛛中,优势类群为皿蛛科和狼蛛科,个体数分别占蜘蛛个体总数的55.9%和38.4%;平腹蛛科、蟹蛛科和肖蛸蛛科为常见类群,个体数占1.0%~2.9%;栉足蛛科、园蛛科、跳蛛科、栅蛛科、拟态蛛科和妩蛛科个体数所占比例均小于0.4%,属于大豆田地表蜘蛛的稀有类群。优势种包括草间钻头蛛Hylyphantes graminicola、白纹舞蛛Alopecosa albostriata和锯胸微蛛Erigone koshiensis,个体数分别占蜘蛛个体总数的24.1%、18.7%和13.1%。

表 1 辽宁岫岩地区大豆田地表蜘蛛组成 Table 1 Composition of ground-dwelling spiders in soybean field in Xiuyan,Liaoning province

比较各样带蜘蛛的组成及数量发现(表 1),距离大豆田边缘30 m样带中蜘蛛个体数量最多,达到775头(23.4%),间作田样带中最少,仅有429头(12.9%)。距大豆田边缘0 m样带采集的蜘蛛种类最多,达到31种(81.6%)。随着向大豆田内部深入,蜘蛛的物种数逐渐减少,最低的是间作田样带,仅有21种(55.3%)。大豆田边缘样带与内部3条样带中蜘蛛的优势种类差异明显。距大豆田边缘0 m样带蜘蛛的优势种类为白纹舞蛛、草间钻头蛛、晨豹蛛Pardosa chionophila和赫氏豹蛛 Pardosa hedini,其他3条样带的优势种类相同,均为草间钻头蛛、白纹舞蛛和锯胸微蛛;间作田样带的优势种类为草间钻头蛛、锯胸微蛛、晨豹蛛和白纹舞蛛。 2.2 多样性分析

比较5条样带的各种多样性指数发现(表 2),除最高蜘蛛个体出现在距大豆田边缘30 m样带外,物种数、个体数、Margalef 物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数的最高值均出现在距大豆田边缘0 m样带,并有随着向大豆田内深入而逐渐降低的趋势,最低值均出现在间作田。单因素方差分析的结果显示,以上各指标在样带间的差异均具有高度统计学意义(P<0.01)。均匀度指数的最高值在间作田样带,显著高于其他各样带(F=3.174,df=74,P<0.05),其他各样带间的差异不具有统计学意义(P>0.05)。

表 2 与大豆田边缘不同距离样带地表蜘蛛指标比较 Table 2 Comparison the indices of ground-dwelling spiders in soybean field in Xiuyan,Liaoning province

2.3 群落相似性分析

典范对应分析图中第一轴解释了地表蜘蛛种类组成9.3%的变异,同时,将距大豆田边缘0 m样带和其他4条样带区分开来,说明大豆田地表蜘蛛的边缘效应明显(图 1)。第二轴仅解释了地表蜘蛛种类组成2.7%的变异,同时,将距大豆田边缘10 m和30 m样带与其他3条样带区分开来。第一轴蜘蛛和环境之间的相关系数为0.82,第二轴为0.63。排序采用Monte-Carlo 模拟排列(4999次),说明蜘蛛在图中的排列不是随机的(第一轴,F=4.644,P<0.001;全部轴,F=1.882,P<0.001)。最常见的种类分布在图 1的原点附近,表明蜘蛛在大豆田内的分布较均匀。6个优势种在图中被标记为粗体,占蜘蛛个体总数的79.7%。间作田样带与距离边缘60 m样带的箭头紧密贴近,说明大豆田与玉米田间作对大豆田地表蜘蛛的群落组成影响很小。

图 1 岫岩地区大豆田地表蜘蛛种类的典范对应分析二维排序图 Fig. 1 Ordination diagram of the first two axes of canonical correspondence analysis for ground-dwelling spiders in soybean field in Xiuyan,Liaoning province 6个优势种在图中被标记为粗体(共占总物种数的79.7%)。
Six dominant species,making up 79.7% of all spiders,were boldface.
2.4 大豆田地表蜘蛛优势种时间动态

岫岩地区大豆田地表蜘蛛的优势种存在着较为明显的时间动态变化,7月优势种为白纹舞蛛、草间钻头蛛和晨豹蛛,个体数分别占蜘蛛个体总数的40.7%、14.2%和11.7%,3个优势种个体数占7月采集总数的66.6%;8月优势种为草间钻头蛛、锯胸微蛛和大井盖蛛Neriene oidedicata,个体数分别占30.0%、20.7%和11.2%,3个优势种个体数占8月采集总数的61.9%。6月末至7月20日,大豆田地表蜘蛛总体数量呈下降趋势,此后数量逐渐上升,至8月中旬达到高峰。从优势种的数量变动来看,7月白纹舞蛛的种群数量最大,不过从6月末采集开始至调查结束,其表现为持续下降的趋势;晨豹蛛的种群数量在整个调查期间波动较小;草间钻头蛛种群数量的变化趋势与总体趋势相似,在8月2日以后数量逐渐上升,至8月中旬达到高峰;7月锯胸微蛛和大井盖蛛的种群数量均较小,8月后锯胸微蛛数量快速上升,大井盖蛛的数量也上升成为优势种(图 2)。

图 2 岫岩地区大豆田地表蜘蛛优势种种群动态 Fig. 2 Population dynamics of dominant species in soybean field in Xiuyan,Liaoning province
3 小结与讨论

以往研究结果表明,狼蛛和皿蛛通常是农田地表蜘蛛的优势类群。刘杰等(2006)使用陷阱法对武汉市东西湖区棉田地表蜘蛛群落进行调查,结果表明狼蛛科为优势科,沟渠豹蛛Pardosa laura为优势种;李锐等(2008)采用目测法和陷阱法相结合对山西省6种菜田进行调查,结果发现狼蛛科个体数量最多,其次为蟹蛛科和皿蛛科。与前面的研究结果相似,本研究发现狼蛛科和皿蛛科为岫岩地区大豆田的优势类群,合计占地表蜘蛛总数的94.3%。从优势种的分布来看,白纹舞蛛在田间的分布较为均匀,但仍存在从边缘到内部逐渐降低的趋势;而晨豹蛛和赫氏豹蛛喜欢在大豆田的边缘活动,在最内部的样带比例最低,说明大豆田内的狼蛛科种类主要是从田外由地表迁入。草间钻头蛛和锯胸微蛛在大豆田边缘样带的比例最低,在最内部的样带比例最高,表明大豆田内环境更适于其生存。以往研究结果证明皿蛛科蜘蛛是辽宁地区飞航蜘蛛的优势类群(郑国等,2011),因此,我们推测飞航可能是皿蛛科蜘蛛迁入大豆田的重要途径。

多样性分析的结果表明,除个体数量外,物种数量、Margalef 物种丰富度指数和Shannon-Wiener多样性指数均有从大豆田边缘向内部逐渐降低的趋势,说明大豆田蜘蛛群落存在着较为明显的边缘效应,这一点在群落相似性分析的结果中得到了确认。以往多项研究结果也证明了农田界面的捕食性天敌存在边缘效应,如:赵紫华等(2012)的研究证明非作物生境是多种麦蚜天敌的种群资源库,尤其是苜蓿草地、农田防护林和田埂,这3类非作物生境在维持天敌种类和数量中发挥着重要的作用和功能;刘云慧等(2004)的研究结果表明农田边界类生境相对于农田类生境拥有更多的步甲个体数和物种数;刘文惠(2014)通过调查研究发现地表步甲和蜘蛛物种多样性和多度都表现出一定的边际效应。同时,田埂对于越冬蜘蛛也有着很好的保护作用(郑国等,2010)。

从优势种的变化来看,调查初期大豆田的郁闭度不高,此时狼蛛科蜘蛛占比较高。7月白纹舞蛛种群的优势度最高,其个体数量最高可达地表蜘蛛个体总数的47.1%;晨豹蛛也是大豆田的优势种。7月中旬以后大豆田已经充分郁闭,狼蛛数量逐渐下降,而皿蛛数量逐渐上升并超越狼蛛。8月草间钻头蛛和锯胸微蛛的个体数量大,二者的数量合计最高可达地表蜘蛛个体总数的58.9%;大井盖蛛的种群数量上升,成为优势种。

综上所述,大豆田地表蜘蛛存在着明显的边缘效应,而受大豆与玉米间作的影响较小。同时,由于大豆田内环境条件特别是郁闭度随时间变化较大,因此,大豆田内蜘蛛的组成和优势种的时间动态变化明显。因此,保留大豆田边缘的植被将有利于保护大豆田蜘蛛多样性、增加大豆田内蜘蛛的个体数,对大豆田害虫的生态调控可起到积极作用。
致谢:感谢湖北大学刘杰副教授协助鉴定蜘蛛标本。

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