不同放牧強(qiáng)度對(duì)荒漠草原蝗蟲群落的影響

董 瑋，張璞進(jìn)，常 虹，曄薷罕，張晶晶

(1.內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院，呼和浩特 010031;2.中科院內(nèi)蒙古草業(yè)研究中心，呼和浩特 010031;3.滿洲里市農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣站，滿洲里 021400)

蝗蟲是世界農(nóng)林牧業(yè)的一類重要害蟲。蝗蟲的種類組成、群落特征和分布規(guī)律受特定的生態(tài)地理?xiàng)l件影響較大(康振民和梁沛，1999;周偉等，2010)。放牧活動(dòng)可導(dǎo)致蝗蟲棲境中的植被發(fā)生變化，從而引起蝗蟲群落組成發(fā)生變化(Morris，1967，1968;Gibson，1997;顏忠誠和陳永林，1998)。目前，關(guān)于放牧活動(dòng)對(duì)蝗蟲群落影響的研究較少，且大多集中在典型草原，對(duì)于荒漠草原蝗蟲群落影響的研究未見報(bào)道。

本文選擇內(nèi)蒙古烏蘭察布市四子王旗荒漠草原，對(duì)不同放牧強(qiáng)度下蝗蟲的群落多樣性參數(shù)、不同月份蝗蟲種類及種群數(shù)量的變化做了比較研究，并研究了蝗蟲群落變化與植物群落部分參數(shù)的相關(guān)性，以期為進(jìn)一步有效控制荒漠草原蝗蟲危害提供理論依據(jù)。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)域概況

本研究在內(nèi)蒙古農(nóng)牧業(yè)科學(xué)院四子王旗綜合試驗(yàn)示范基地放牧樣地上進(jìn)行。試驗(yàn)區(qū)設(shè)在內(nèi)蒙古短花針茅Stipa breviflora 荒漠草原放牧典型地段，位于北緯41°47'17″，東經(jīng)111°53'46″，海拔在1440～1460 m 之間。土壤以淡栗鈣土和棕鈣土為主，屬溫帶大陸性干旱、半干旱氣候。研究區(qū)全年平均降水量311.4 mm，≥0℃積溫為2500～3100℃，年平均積溫為2713.7℃。放牧樣地具有10年的連續(xù)放牧歷史。采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)(圖1)，區(qū)組內(nèi)設(shè)3個(gè)載畜率水平和1個(gè)無放牧區(qū)作為對(duì)照，3個(gè)放牧強(qiáng)度分別表示為LG、MG和HG，即輕度、中度和重度放牧，相應(yīng)區(qū)組的圍欄內(nèi)面積約為4 hm2，放牧羊數(shù)量分別為4頭、8頭和12頭。試驗(yàn)區(qū)草地類型建群種為短花針茅，優(yōu)勢(shì)種為冷蒿 Artemisia frigida、和無芒隱子草Cleistogenes songorica，主要伴生種有銀灰旋花Convolvulus ammannii、木地膚Kochia prostrata、阿爾泰狗娃花 Netropappusal taicus、狹葉錦雞兒Caragana stenophylla、櫛葉篙Neopallasia pectinata、冰草Agropyron cristatum和羊草Leymus chinensis 等。

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)示意圖Fig.1 Diagram of experiment design

1.2 取樣方法與種類調(diào)查

2012年的5月～9月，參照康樂(1995)、劉奎等(2000)的方法，調(diào)查了四子王旗天然荒漠草原不同放牧強(qiáng)度樣地中的蝗蟲生態(tài)分布特征。用1 m×1 m 無底樣方框做樣方(高0.5 m)，在樣地中按Z 字法取樣，每個(gè)樣地每次取20個(gè)樣方。捕獲的蝗蟲鑒定種類并記錄蝗蟲個(gè)數(shù)，不能當(dāng)場(chǎng)鑒定的蝗蟲投入70%酒精瓶中，帶回室內(nèi)進(jìn)一步鑒定、記錄。

1.3 數(shù)據(jù)分析

蝗蟲群落不同多樣性參數(shù)分別根據(jù)下列公式計(jì)算:

多樣性指數(shù)Shnnon－wiener index:

H'=－∑PilnPi

均勻度指數(shù)Pielou index:JP=－∑PilnPi/lnS

優(yōu)勢(shì)度指數(shù)Simpson index:C=∑Pi(Ni/S)

豐富度指數(shù)Margalef index:

Ma=(S－1)/ln(N)

式中，S 為物種數(shù)目，N 為所有物種個(gè)體總數(shù)，Pi 為各個(gè)功能群相對(duì)生物量。

4．多種極品類型均有產(chǎn)出。昌樂藍(lán)寶石礦床之所以被稱為極品寶石的搖籃，不僅是因?yàn)橐陨先矫嫣攸c(diǎn)，更主要的是矢車菊顏色、卡藍(lán)等世界公認(rèn)的極品類型藍(lán)寶石品種在這里均有產(chǎn)出。

采用Excel 2007 進(jìn)行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和構(gòu)建圖表，采用SPSS13 進(jìn)行相關(guān)性分析和方差分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 蝗蟲生態(tài)分布特征

在12個(gè)樣地中共采集到蝗蟲3076頭，經(jīng)鑒定共計(jì)8種，分別是寬翅曲背蝗 Pararcyptera microptera meridionalis、寬須蟻蝗Myrmeleotettix palpalis、白邊痂蝗Bryodema luctuosum、亞洲小車蝗 Oedaleus asiaticus、短星翅蝗Calliptamus abbreviatus、紅翅皺膝蝗Angaracris rhodopa、毛足棒角蝗Dasyhippus barbipes和狹翅雛蝗Chorthippus dubius。

2.1.1 不同放牧強(qiáng)度對(duì)8種蝗蟲種群密度的影響

不同放牧強(qiáng)度樣地中，蝗蟲群落平均密度存在顯著差異?？傮w來看，輕度放牧和重度放牧樣地中蝗蟲密度顯著高于中度放牧和無放牧對(duì)照樣地(表1)。但不同蝗蟲種類在不同樣地中的密度又各有不同。如輕度放牧樣地中毛足棒角蝗和狹翅雛蝗的平均密度最大，顯著高于其他樣地(P＜0.05)，而亞洲小車蝗和白邊痂蝗的平均密度則隨放牧強(qiáng)度增加而上升，在重度放牧樣地分布密度最大(P＜0.05)。紅翅皺膝蝗和短星翅蝗在對(duì)照樣地和輕度放牧樣地中的密度顯著高于其它樣地(P＜0.01);寬須蟻蝗、寬翅曲背蝗在各放牧樣地的密度沒有顯著差異(P＞0.05)。

在對(duì)照樣地中，短星翅蝗和寬翅曲背蝗占捕獲的蝗蟲個(gè)體總數(shù)的31.8%和23.8%，為優(yōu)勢(shì)種，而在輕度、中度和重度放牧樣地中，亞洲小車蝗所占比例均最高，分別為26.36%、35.18%和42.24%，均為優(yōu)勢(shì)種。另外在中度和重度放牧樣地中，白邊痂蝗也占有很大比重。

表1 不同放牧強(qiáng)度下蝗蟲的密度(頭/m2)Table 1 Density of grasshopper under different levels of grazing(individual/m2)

2.1.2 不同放牧強(qiáng)度對(duì)蝗蟲群落多樣性指數(shù)的影響

由表4 可知，蝗蟲群落的Shannon－wiener 多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)變化趨勢(shì)相同，從高到低依次為:對(duì)照＞輕度放牧＞重度放牧＞中度放牧;豐富度指數(shù)為:對(duì)照＞中度放牧=重度放牧＞輕度放牧?；认x優(yōu)勢(shì)度指數(shù)則以輕度放牧樣地中最大，對(duì)照樣地次之，中度和重度放牧樣地較低。

表2 不同放牧強(qiáng)度下蝗蟲群落多樣性指數(shù)Table 2 Diversity indexes of locust community under different levels of grazing

2.2 不同放牧強(qiáng)度下植物群落參數(shù)與蝗蟲種群密度的相關(guān)性

結(jié)合表1和已有的植被數(shù)據(jù)(焦樹英等，2006;賈樂等，2011)，經(jīng)過相關(guān)性分析發(fā)現(xiàn)，在不同放牧強(qiáng)度下，不同蝗蟲種類的密度與植物群落的相關(guān)關(guān)系差異較大(表3)。亞洲小車蝗和白邊痂蝗的種群密度與樣地植被的高度、蓋度和生物量均呈顯著負(fù)相關(guān)。而短星翅蝗和紅翅皺膝蝗的種群密度與樣地植被的高度、蓋度和生物量呈顯著正相關(guān)(P＜0.05)。毛足棒角蝗、寬須蟻蝗和狹翅雛蝗與植被的高度、蓋度、生物量的相關(guān)性不大，但與植物群落多樣性呈明顯正相關(guān)。

2.3 不同放牧強(qiáng)度樣地蝗蟲種群數(shù)量的季節(jié)變化

圖1 顯示了不同放牧強(qiáng)度下荒漠草原8種蝗蟲總的種群數(shù)量及優(yōu)勢(shì)種亞洲小車蝗、白邊痂蝗和短星翅蝗的種群數(shù)量隨季節(jié)的變化?？傮w來看，不同放牧強(qiáng)度樣地中蝗蟲總量在5月到6月期間均明顯下降，這是由于5月早期蝗蝻出土后，受溫度和濕度影響較大，成活率較低所致。從7月到9月，對(duì)照樣地和輕度放牧樣地蝗蟲種群數(shù)量逐步上升，尤其是輕度放牧樣地種群數(shù)量增加最快，最高達(dá)172頭。中度放牧樣地從6月至9月蝗蟲種群數(shù)量逐漸上升，但幅度不大。重度放牧樣地蝗蟲種群數(shù)量在6 至8月變化不大，到9月份明顯上升。

從3個(gè)優(yōu)勢(shì)種類的種群數(shù)量變化來看，亞洲小車蝗在各樣地中的變化趨勢(shì)相似，均是從5月到8月不斷上升，到9月明顯下降;白邊痂蝗的種群數(shù)量變化在不同放牧強(qiáng)度樣地中的差異較大:在對(duì)照樣地中僅在6月出現(xiàn)了一個(gè)小高峰，此后一直保持較低水平;在輕度放牧樣地中，從5月至7月種群數(shù)量比較穩(wěn)定，此后開始下降并維持

較低水平;在中度和重度放牧樣地中，則均是5月數(shù)量最多，之后持續(xù)減少，7、8月份之后數(shù)量一直較少。短星翅蝗的種群數(shù)量在對(duì)照和輕度放牧樣地隨季節(jié)變化趨勢(shì)與亞洲小車蝗相似，但在中度放牧和重度放牧樣地中則一直處于非常低的水平。

表3 8種蝗蟲種群密度與植物群落因子的相關(guān)系數(shù)Table 3 Related coefficient of grasshopper population density to plant community parameters

圖2 不同放牧樣強(qiáng)度樣地蝗蟲種群數(shù)量變化的時(shí)間動(dòng)態(tài)Fig.2 Seasonal dynamics of locust population

3 結(jié)論與討論

草原放牧?xí)鹬脖坏念愋秃徒Y(jié)構(gòu)發(fā)生變化，影響蝗蟲生境質(zhì)量、減少食物有效性、變更微氣候和潛在產(chǎn)卵地點(diǎn)，從而引起蝗蟲的種群數(shù)量與分布的變化(Kevin et al.，2003)。本文研究結(jié)果表明，不同放牧強(qiáng)度下所形成的棲境結(jié)構(gòu)對(duì)蝗蟲的影響不同。其中，優(yōu)勢(shì)種群白邊痂蝗和亞洲小車蝗的密度隨放牧強(qiáng)度增加明顯上升，說明這兩種蝗蟲偏向選擇植被稀疏的棲境，而放牧強(qiáng)度越大，則越容易形成此類型的生境。從總體來看，輕度放牧和重度放牧樣地中蝗蟲密度顯著高于其他樣地，說明輕度放牧和重度放牧所形成的棲息環(huán)境對(duì)大部分蝗蟲的發(fā)生有利。而中度放牧所形成的棲境條件不利于蝗蟲的發(fā)生，這可能是由于中度放牧條件下，植物群落的多樣性及均勻度大，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定(顏忠誠和陳永林，1998;焦樹英等，2006)，因此該生境抗外界干擾能力比較強(qiáng)。

對(duì)照樣地排除了大型動(dòng)物的干擾，引起植被及其它生物、土壤、小氣候等的變化(邱星輝和李鴻昌，1997)，由于蝗蟲微環(huán)境傾向于相對(duì)潮濕、少風(fēng)的禁牧樣地(Kevin et al.，2003)，因此，蝗蟲種群在對(duì)照樣地豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)和均勻度指數(shù)最高。

不同種類的蝗蟲對(duì)棲境的要求不同(Joern，1982)，其種群數(shù)量、分布與放牧強(qiáng)度的關(guān)系也不同(Kang and Chen，1995)。本文研究發(fā)現(xiàn)，短星翅蝗和紅翅皺膝蝗的種群密度隨放牧強(qiáng)度增加而減小，而白邊痂蝗和亞洲小車蝗的種群密度則隨放牧強(qiáng)度增加明顯上升。這說明放牧活動(dòng)在干擾了一些蝗蟲的適生環(huán)境，使其數(shù)量減少的同時(shí)，可能創(chuàng)造了對(duì)另一類蝗蟲有利的環(huán)境條件，使其數(shù)量增加，同時(shí)也說明，短星翅蝗和紅翅皺膝蝗偏向選擇植被相對(duì)密集的棲境，白邊痂蝗和亞洲小車蝗則相反。而毛足棒角蝗、寬須蟻蝗、狹翅雛蝗的分布與植被生長狀況關(guān)系不大，主要與植物群落多樣性相關(guān)。

總體來看，不同放牧強(qiáng)度下荒漠草原蝗蟲群落的種類、種群數(shù)量隨季節(jié)的動(dòng)態(tài)變化趨勢(shì)及不同種類的種群密度與棲境植物群落的相關(guān)性均存在顯著差別，這為有針對(duì)性的進(jìn)行草原蝗蟲防治提供了理論參考。本文只考慮了放牧強(qiáng)度對(duì)蝗蟲群落的影響，實(shí)際上氣候因素也是影響蝗蟲群落變化的重要因素。因此，對(duì)于放牧強(qiáng)度和氣候因素協(xié)同作用對(duì)荒漠草原蝗蟲群落的影響還有待進(jìn)一步研究。

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