香蕉園內(nèi)紅火蟻種群時(shí)序動(dòng)態(tài)規(guī)律研究

周愛(ài)明，王 正，曾 玲，陸永躍

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)紅火蟻研究中心，廣州 510642)

紅火蟻Solenopsis invicta Buren屬于膜翅目Hymenoptera、蟻科 Formicidae、切葉蟻亞科 Mymicinae、火蟻屬Solenopsis，是一種重大的危險(xiǎn)性害蟲(chóng)(Vision，1997)。對(duì)入侵區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)系統(tǒng)及人身健康具有重大的影響。紅火蟻通過(guò)直接取食植物種子、果實(shí)、幼芽、嫩莖和根部，對(duì)農(nóng)作物的產(chǎn)量產(chǎn)生影響，對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來(lái)危害 (Stewart，1991;Jetter，2002)。紅火蟻?zhàn)?003年入侵我國(guó)臺(tái)灣后，在廣東吳川、廣州、深圳、東莞、惠州、廣西北海、南寧、湖南張家界和福建龍巖等地區(qū)相繼被發(fā)現(xiàn) (曾玲等，2005;張潤(rùn)志等，2005)。國(guó)外對(duì)紅火蟻的研究較早，有關(guān)紅火蟻生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、種群動(dòng)態(tài)規(guī)律等方面的研究已有報(bào)道(Markin，1973;Horton，1974;Tschinkel，1992;Porter，1998;Adams，2001)。我國(guó)對(duì)紅火蟻的研究近幾年才開(kāi)始，紅火蟻在中國(guó)的適生性分布、有效的化學(xué)防治方法、入侵對(duì)生態(tài)造成的威脅以及對(duì)生物群落的影響相繼得到了研究 (杜予州等，2007;沈鵬等，2007;楊佳后等，2009;黃可輝，2010;張慶等，2010;席銀寶等，2010;吳碧球等，2010)。然而，在特定環(huán)境內(nèi)研究紅火蟻種群的時(shí)序動(dòng)態(tài)規(guī)律并不多見(jiàn)。研究紅火蟻種群在華南地區(qū)典型生態(tài)環(huán)境中的動(dòng)態(tài)規(guī)律、種群的發(fā)展與環(huán)境因子的關(guān)系，對(duì)有效的防控紅火蟻具有重要的意義。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)地生境情況

試驗(yàn)在廣東省廣州市華南農(nóng)業(yè)大學(xué) (增城)教學(xué)科研基地香蕉園進(jìn)行。實(shí)驗(yàn)地地理位置為東經(jīng)113.63°，北緯23.24°，海拔76 m。增城市年平均氣溫21.6℃，年降雨量2278 mm，屬于亞熱帶海洋季風(fēng)氣候。該園占地8畝，屬新建香蕉園，受外界環(huán)境影響較小。香蕉株行距5m，通風(fēng)透光好。香蕉園長(zhǎng)120 m、寬4.5 m。該香蕉園平均分成6個(gè)小區(qū)。香蕉地雜草覆蓋度在70%左右，各區(qū)小氣候，土質(zhì)等生態(tài)環(huán)境基本一致。根據(jù)調(diào)查，該香蕉園的紅火蟻為多蟻后型。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 紅火蟻的年變化動(dòng)態(tài)的調(diào)查方法

調(diào)查時(shí)間為2007年12月到2008年11月。每月中旬調(diào)查1次，每個(gè)小區(qū)內(nèi)設(shè)置誘集點(diǎn)2個(gè)，兩個(gè)誘集點(diǎn)間隔10 m。采用誘餌法調(diào)查紅火蟻工蟻數(shù)量。將火腿腸片放入容積為50 mL的透明塑料瓶中，橫放于地表，讓瓶口靠近地面。放置誘餌的時(shí)間一般是晴天的10點(diǎn)左右螞蟻活動(dòng)活躍的時(shí)段。每個(gè)誘集點(diǎn)按照正方形四個(gè)角設(shè)置4個(gè)誘瓶。放置30 min左右收回，取出其中的螞蟻放入75%酒精中，并標(biāo)記，帶回實(shí)驗(yàn)室鑒定種類(lèi)、記錄數(shù)量。

1.2.2 紅火蟻的日變化動(dòng)態(tài)的調(diào)查方法

調(diào)查時(shí)間為2008年的1月、4月、7月和10月。試驗(yàn)在每個(gè)月中旬晴朗的天氣進(jìn)行，從7∶00到19∶00每2 h調(diào)查1次，誘集方法同1.2.1，誘瓶放置30 min后取回并收集、記錄誘瓶中工蟻數(shù)量。

1.2.3 紅火蟻活動(dòng)蟻巢數(shù)的調(diào)查方法

調(diào)查時(shí)間為2007年11月到2008年10月。選擇每個(gè)月中旬的晴朗的上午，記錄每個(gè)小區(qū)的活動(dòng)蟻巢數(shù)。活動(dòng)蟻巢判定方法為:若蟻巢受干擾后60 s有3頭以上紅火蟻爬出，則判定為活動(dòng)蟻巢。在每個(gè)記錄過(guò)的蟻巢上插上小紅旗進(jìn)行標(biāo)記以便下次觀察。

1.2.4 紅火蟻蟻巢體積的測(cè)量方法

調(diào)查時(shí)間為2007年11月到2008年10月。每次調(diào)查都在晴朗的上午進(jìn)行，選取發(fā)育良好且未受破壞的活動(dòng)蟻丘，用直尺測(cè)量其大小 (長(zhǎng)、寬、高)。每月中旬記錄一次。蟻丘體積的計(jì)算方法如下:蟻丘體積 (V)=(2/3)∏a*b*c，式中a為蟻丘長(zhǎng)度的一半，b為蟻丘寬度的一半，c為蟻丘的高度 (Porter，1992)。

1.2.5 蟻群結(jié)構(gòu)的調(diào)查方法

調(diào)查時(shí)間:2008年1月、4月、7月及10月。應(yīng)用取樣器抽取樣品調(diào)查蟻群結(jié)構(gòu)。每個(gè)小區(qū)調(diào)查1個(gè)蟻巢。在晴朗的天氣，選取發(fā)育良好的且未受破壞的活動(dòng)蟻丘，迅速取樣，放入塑料大桶內(nèi)，完成后在大桶頂部?jī)?nèi)緣涂上滑石粉，以防止紅火蟻逃出。紅火蟻數(shù)量采用以下方法進(jìn)行統(tǒng)計(jì):將取樣的土壤粉碎、完全混勻后迅速抽取重約200 g土樣裝入密封盒中，重復(fù)抽取5次。記錄各土樣中的紅火蟻各品級(jí)數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 香蕉園紅火蟻年發(fā)生動(dòng)態(tài)

由圖1可知，香蕉園內(nèi)紅火蟻活動(dòng)性的波動(dòng)比較大，12及1月份紅火蟻覓食活動(dòng)較弱，誘集到的工蟻數(shù)也較少，能誘集到工蟻數(shù)量均不超過(guò)100頭/誘瓶，2～4月隨著氣溫的回升，誘集的紅火蟻數(shù)量也逐漸增多。5月份，紅火蟻覓食活動(dòng)達(dá)到一個(gè)高峰期，每個(gè)誘餌能誘到的工蟻數(shù)量在350頭以上，之后誘到的數(shù)量逐漸減少，8～9月份誘集量增加緩慢，9月后誘集量迅速增加，至10月份紅火蟻覓食活動(dòng)達(dá)到全年的第二個(gè)高峰，每個(gè)誘餌誘到的工蟻數(shù)量為325.2頭。之后誘集量又開(kāi)始減少。

圖1 香蕉園紅火蟻年發(fā)生動(dòng)態(tài)Fig.1 Aunual dynamic offire ants in banana plantation

2.2 香蕉園紅火蟻日發(fā)生動(dòng)態(tài)

1月份，紅火蟻全天的活動(dòng)性都較弱，一天的每個(gè)時(shí)段誘集到的工蟻數(shù)量均不超過(guò)60頭/誘瓶，7∶00～9∶00誘集到的數(shù)量最少，為22.2頭/誘瓶。4月份，一天的每個(gè)時(shí)段誘集的工蟻數(shù)量均超過(guò)200頭/誘瓶，13∶00～15∶00誘集的工蟻數(shù)量最多，為348.3頭/誘瓶，其次為 9:00～11∶00，為312.5頭/誘瓶。7月份，7∶00～9∶00誘集到的數(shù)量最多，為381.2頭/誘瓶，之后誘集的工蟻數(shù)量隨著氣溫的升高而減少，13∶00～15∶00誘到的數(shù)量最少，之后誘集數(shù)量又緩慢回升。10月份，紅火蟻有兩個(gè)覓食高峰時(shí)段，在9∶00～11∶00誘集到的數(shù)量最多，為317.6頭，第二個(gè)高峰時(shí)段在15∶00～17∶00，誘集到308.4頭。如圖2所示。

2.3 香蕉園紅火蟻活動(dòng)蟻巢消長(zhǎng)動(dòng)態(tài)

由圖3可知，11月至次年2月，香蕉園活動(dòng)蟻巢數(shù)量變化緩慢，總體上呈下降的趨勢(shì)，每個(gè)月份蟻巢數(shù)都在10個(gè)以下，3月份開(kāi)始，活動(dòng)蟻巢數(shù)開(kāi)始迅速增加，到6月份活動(dòng)蟻巢數(shù)量達(dá)到全年的高峰，為29個(gè)。之后開(kāi)始逐漸減退，至10月份，活動(dòng)蟻巢數(shù)為17個(gè)。

圖2 香蕉園紅火蟻日發(fā)生動(dòng)態(tài)Fig.2 Daily dynamic of fire ants in banana plantation

圖3 香蕉園紅火蟻活動(dòng)巢數(shù)年動(dòng)態(tài)Fig.3 Aunual dynamic of active mounds in banana plantation

2.4 香蕉園紅火蟻蟻巢體積消漲動(dòng)態(tài)

由圖4可知，從2007年11月至2008年9月份，蟻巢體積一直保持增大的趨勢(shì)，11月至次年2月蟻巢體積增長(zhǎng)緩慢，2月之后蟻巢體積開(kāi)始增大，特別是從4月份到9月份，蟻巢體積增長(zhǎng)很快，最大值為2836.68 cm3，之后蟻巢體積有所減少。

圖4 香蕉園紅火蟻蟻巢體積的變化Fig.4 Aunual dynamic of mound volume in banana plantation

2.5 香蕉園紅火蟻蟻群結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)

2.5.1 各品級(jí)紅火蟻數(shù)量動(dòng)態(tài)

由圖5可知，隨著季節(jié)的變化，紅火蟻蟻群中各品級(jí)數(shù)量也隨之變化。在200克土樣中，1月份蟻群中小型工蟻數(shù)量最少，4月份達(dá)到最大值，為1557頭。7月份和10月份分別為805頭和1081頭。大型工蟻、工蟻蛹和工蟻幼蟲(chóng)與小型工蟻表現(xiàn)出相同的變化趨勢(shì)，都是1月份最少，不同的是工蟻蛹最大值出現(xiàn)在10月，而小型工蟻、工蟻幼蟲(chóng)和大型工蟻?zhàn)畲笾党霈F(xiàn)在4月。在4個(gè)月份調(diào)查到的蟻后、有翅雌蟻、有翅雄蟻、有翅蟻蛹和有翅蟻幼蟲(chóng)數(shù)量都較少。7月份在200克土樣中調(diào)查到有翅雌蟻和有翅蟻蛹都只有5.67頭、有翅蟻幼蟲(chóng)8.33頭。4月份調(diào)查到了1頭蟻后，其余月份均沒(méi)有調(diào)查到?？傮w上紅火蟻工蟻數(shù)量在春、秋季較大，而在冬季數(shù)量最少。其它品級(jí)也有類(lèi)似的變化規(guī)律。

圖5 香蕉園紅火蟻蟻群季節(jié)動(dòng)態(tài)Fig.5 Seasonal dynamic about composition of fire ant in banana plantation

2.5.2 各品級(jí)紅火蟻所占蟻群比例

由圖6可知，在1月、4月、7月和10月，都是小型工蟻占蟻群的比例最大，分別為69.13%、53.27%、63.82%和45.73%。其次為工蟻幼蟲(chóng)，分別為17.48%、26.11%、23.86%和18.0%。工蟻蛹所占比例分別為11.79%、18.54%、9.67%和34.95%。其它品級(jí)占蟻群比例較小。工蟻蛹在10月占蟻群比例最大，而工蟻幼蟲(chóng)在4月占蟻群比例最大。從1月至4月，調(diào)查到的小型工蟻數(shù)量增多了，但其占蟻群的比例卻減少了，從7月至10月也有類(lèi)似的變化。

圖6 各品級(jí)所占蟻群比例動(dòng)態(tài)Fig.6 Seasonal percent dynamic of all types fire ants in banana plantation

3 結(jié)論與討論

紅火蟻種群的時(shí)序動(dòng)態(tài)規(guī)律是紅火蟻研究中的基礎(chǔ)內(nèi)容之一，國(guó)外已給予了很多關(guān)注。當(dāng)紅火蟻入侵到新的區(qū)域之后，其種群動(dòng)態(tài)規(guī)律及與環(huán)境間的關(guān)系應(yīng)該首先得到研究。本文研究了紅火蟻入侵香蕉園后其種群的年動(dòng)態(tài)、日動(dòng)態(tài)、蟻巢數(shù)量和體積的消張規(guī)律以及蟻群結(jié)構(gòu)的季節(jié)性動(dòng)態(tài)。研究結(jié)果表明，香蕉園紅火蟻工蟻數(shù)量全年的波動(dòng)都較大，香蕉園內(nèi)紅火蟻覓食活動(dòng)有兩個(gè)高峰，分別出現(xiàn)在5月和10月。紅火蟻在一天之中隨溫度的升高，覓食活動(dòng)增強(qiáng)，但在某個(gè)時(shí)段溫度太高，不利于其出巢覓食。在春秋季節(jié)的9∶00～11∶00 和 13∶00 ～15∶00、冬季的 13∶00 ～15∶00及夏季的 7∶00 ～9∶00 和 17∶00 ～19∶00，這些時(shí)段較適宜其覓食。有研究表明地表溫度是紅火蟻活動(dòng)與覓食的重要限制因子。土壤溫度過(guò)高對(duì)螞蟻的覓食活動(dòng)有著負(fù)面的影響。地下2cm處的溫度是判斷紅火蟻覓食活動(dòng)程度的標(biāo)準(zhǔn)。紅火蟻工蟻在10～42℃之間都會(huì)有覓食活動(dòng)，但當(dāng)蟻道內(nèi)的溫度介于21～36℃之間時(shí)，覓食活動(dòng)最活躍(Porter and Tschinkel，1987)。本研究也證實(shí)在香蕉園內(nèi)紅火蟻覓食活動(dòng)隨溫度變化而產(chǎn)生季節(jié)性波動(dòng)。冬季覓食活動(dòng)最弱，春季隨溫度回升覓食活動(dòng)加強(qiáng)，而夏季正午溫度較高，抑制了其覓食行為，早晚活動(dòng)較強(qiáng)。秋季的10月份溫度較適宜其覓食，為全年覓食活動(dòng)的盛期。香蕉園內(nèi)活動(dòng)蟻巢數(shù)最大值出現(xiàn)在6月，之后開(kāi)始逐漸減少。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，4至6月份降雨頻繁，這段時(shí)間香蕉園內(nèi)新增的蟻巢較多，有些舊蟻巢周?chē)霈F(xiàn)了新的蟻巢。有研究也證實(shí)持續(xù)性降雨可促進(jìn)蟻巢遷移、分巢以及蟻巢數(shù)量的迅速增加 (趙瑾等，2009)。蟻巢體積從4月份開(kāi)始迅速增大，這可能與4月至9月份降雨量有關(guān)。在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，每次降雨之后，蟻巢基部面積和蟻巢高度都有增加，特別是蟻巢高度增長(zhǎng)顯著。對(duì)蟻群結(jié)構(gòu)的季節(jié)性動(dòng)態(tài)研究表明，紅火蟻各品級(jí)數(shù)量隨季節(jié)波動(dòng)較大，春秋季節(jié)數(shù)量較大，冬季蟻群數(shù)量明顯減少。從比例上也可看出小型工蟻、工蟻幼蟲(chóng)和工蟻蛹在每個(gè)季節(jié)所占比例都較大，而其它品級(jí)所占比例較小。

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