調(diào)查時間對應(yīng)用掃網(wǎng)研究草原蝗蟲群落的影響

孫 嵬，類成平，張柱亭，董 輝，錢海濤，叢 斌

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，遼寧 沈陽110161)

動物生產(chǎn)層

調(diào)查時間對應(yīng)用掃網(wǎng)研究草原蝗蟲群落的影響

孫 嵬，類成平，張柱亭，董 輝，錢海濤，叢 斌

(沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)植物保護(hù)學(xué)院，遼寧 沈陽110161)

掃網(wǎng)取樣法因其操作簡便、成本低廉，成為草原蝗蟲群落研究中最為常用的抽樣調(diào)查法。本研究通過比較07:00～19:00不同時間使用掃網(wǎng)調(diào)查蝗蟲群落的結(jié)果，探討掃網(wǎng)取樣法應(yīng)用于蝗蟲群落結(jié)構(gòu)的研究是否受調(diào)查時間的影響。試驗(yàn)結(jié)果表明，07:00～17:00各時間點(diǎn)網(wǎng)捕得到的蝗蟲成蟲、蝗蝻數(shù)量無顯著性差異(Pgt;0.05)；不同時間處理統(tǒng)計得到的蝗蝻比例、群落多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)及豐富度指數(shù)均無顯著性差異(Pgt;0.05)；網(wǎng)捕得到的蝗蟲數(shù)量與調(diào)查時的外界溫度(18～28 ℃)無顯著線性關(guān)系(Pgt;0.05)。綜合研究結(jié)果來看，07:00～17:00可作為使用掃網(wǎng)調(diào)查蝗蟲群落的適宜時間。

掃網(wǎng)取樣；草原蝗蟲；時間；群落生態(tài)學(xué)

蝗蟲是草原生態(tài)系統(tǒng)中最重要的植食性無脊椎動物和初級消費(fèi)者。蝗蟲的暴發(fā)能引起草原植被的嚴(yán)重破壞，威脅牧業(yè)生產(chǎn)的正常發(fā)展[1]。為闡明此類動物在該系統(tǒng)能量流動和物質(zhì)循環(huán)中的作用，制定經(jīng)濟(jì)閾值以及有效地防治蝗蟲，對其群落結(jié)構(gòu)的研究就顯得頗為重要[2-3]。

有效、精確、實(shí)用、簡便的抽樣研究法是蝗蟲群落結(jié)構(gòu)研究的基礎(chǔ)。國內(nèi)外學(xué)者將很多調(diào)查方法用于蝗蟲群落的研究，如無底樣方框取樣法、燈光誘捕法、陷阱誘集法、投環(huán)法、0.1 m2鐵環(huán)觀察法、行走觀察法等[4-10]。在這些研究方法中，掃網(wǎng)取樣法因其操作簡便，成本低廉，成為研究時最常用的一種方法。Gardiner等[11]通過統(tǒng)計已發(fā)表的相關(guān)文獻(xiàn)資料，報道約有45.5%的草原蝗蟲群落研究應(yīng)用掃網(wǎng)法來完成。Larson等[12]通過系統(tǒng)的研究比較，認(rèn)為應(yīng)用掃網(wǎng)取樣法研究蝗蟲群落能獲得較為準(zhǔn)確的研究結(jié)果，可作為該類研究的有效取樣方法。國外學(xué)者廣泛使用掃網(wǎng)取樣法調(diào)查草原蝗蟲群落的組成是否受到植物組成、藥劑、放牧、火燒以及割草等因素的影響[13-18]。

使用掃網(wǎng)取樣法調(diào)查蝗蟲群落也受到諸多因素的影響。掃捕蝗蟲時，收集到的蝗蟲數(shù)量與捕蟲網(wǎng)的口徑大小、掃動幅度以及掃動次數(shù)有關(guān)，植物群落的組成以及不同操作者之間的差異也會對調(diào)查結(jié)果的準(zhǔn)確性造成影響。O’Neill等[19]對于上述因素進(jìn)行了比較試驗(yàn)，建議用標(biāo)準(zhǔn)化掃網(wǎng)的方式消除差異，獲得可用于比較的研究結(jié)果。盡管有一些研究認(rèn)為調(diào)查時間也可能影響到蝗蟲的捕捉效率，但并未見針對于此問題的系統(tǒng)研究。雖然有一些應(yīng)用掃網(wǎng)法調(diào)查其他昆蟲種類的時間差異性報道[20-21]，但由于蝗蟲個體較大，移動速度較快，在生態(tài)特性上異于有報道的昆蟲種類，這些報道能提供的參考信息有限。為此，在前人研究的基礎(chǔ)上，通過在不同時間使用掃網(wǎng)取樣法調(diào)查蝗蟲群落，統(tǒng)計并比較試驗(yàn)結(jié)果，明確適宜的蝗蟲群落調(diào)查時間，以期為從事草原蝗蟲研究的學(xué)者提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1研究區(qū)自然概況 本研究是在內(nèi)蒙古通遼市扎魯特旗格日朝魯蘇木進(jìn)行的，格日朝魯蘇木位于扎魯特旗西北部，地處119°45′-120°35′ E，44°38′-45°05′ N。西與赤峰市阿魯科爾沁旗毗鄰，北與霍林郭勒市接壤，西北與錫林郭勒盟東、西烏珠穆沁旗相連。當(dāng)?shù)夭菰愋蜑榈湫偷钠皆鹆瓴莸椴菰?。土壤主要以草甸土為主。地處大興安嶺南罕山山脈，地勢北高南低，平均海拔875 m。年平均氣溫2.5 ℃，無霜期90～120 d，常年降水量380 mm左右。

1.2樣地概況 選擇當(dāng)?shù)刈罹叽硇缘膬蓚€草原生境作為樣地，樣地信息如表1所示。

表1 樣地植物群落特征及蝗蟲群落組成Table 1 Characteristic of plant community and composition of grasshopper community in the sampling plots

注：＊ 優(yōu)勢種蝗蟲。

Note:＊Dominant species of grasshoppers.

1.3調(diào)查方法 試驗(yàn)時間為2011年8月17日至8月22日，調(diào)查期間的天氣狀況皆為晴朗、無風(fēng)。每日的07:00、09:00、11:00、13:00、15:00、17:00、19:00 共7個時間點(diǎn)在上述樣地使用掃網(wǎng)捕捉蝗蟲。每片樣地由兩名操作者共同完成。每次調(diào)查時，測定實(shí)時溫度。

掃網(wǎng)(網(wǎng)口直徑35 cm)操作按Evans[13]描述的方法，以“Z”字型掃網(wǎng)采樣法取樣。操作者以正常步幅在樣地行走，掃網(wǎng)時使捕蟲網(wǎng)以180°的弧度平行于地面采集，每個樣地重復(fù)掃網(wǎng)200次，其中100網(wǎng)緊貼地面慢速往復(fù)掃捕，另外100網(wǎng)以高于地面20 cm的距離緊貼植被快速掃取。每掃捕10網(wǎng)后查看是否捕捉到蝗蟲。捕捉到的蝗蟲從網(wǎng)中取出后，裝入盛有70%乙醇的容量瓶內(nèi)，帶回室內(nèi)。本研究選擇的調(diào)查時間內(nèi)，樣地中成蟲比例較高，蝗蝻多為3齡以上。研究樣地作為課題研究的長期定位點(diǎn)，已對其各時期蝗蟲群落的組成進(jìn)行了研究，制作了樣地中分布的蝗蟲成蟲及不同齡期蝗蝻的標(biāo)本。試驗(yàn)中采集到的蝗蟲的分類工作參照保存的標(biāo)本進(jìn)行。

為了減少掃網(wǎng)調(diào)查時操作者之間的差異，參考了O’Neill等[19]的研究結(jié)果。試驗(yàn)之前，使兩名操作者在較近的距離同時掃網(wǎng)，并彼此觀察模仿對方的行進(jìn)速度、揮動頻率、臂展等。通過這一訓(xùn)練過程，將減少由不同操作者所引起的差異，試驗(yàn)中可獲得準(zhǔn)確的、可用于比較的研究結(jié)果。

1.4數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析方法 各調(diào)查樣本中所獲得蝗蟲按成蟲、蝗蝻分別統(tǒng)計數(shù)量。利用SPSS 17.0軟件對各處理間的蝗蟲數(shù)量、蝗蝻比例、群落特征參數(shù)進(jìn)行方差分析及顯著性檢驗(yàn)。使用Excel 2003軟件對溫度與此溫度下捕捉到的蝗蟲數(shù)量進(jìn)行一元線性回歸分析。

群落特征參數(shù)計算公式：

物種豐富度，用調(diào)查到的蝗蟲種類數(shù)S表示。

多樣性指數(shù)，采用Shannon-Wiener公式：

式中，Pi為第i個蝗蟲個體比例，Ni為第i個蝗蟲個體數(shù)，N為全部蝗蟲個體總數(shù)(成蟲+蝗蝻)。

均勻性指數(shù)，采用Pielou均勻度公式：

2 結(jié)果與分析

2.1調(diào)查時間對掃網(wǎng)調(diào)查蝗蟲數(shù)量的影響 除07:00網(wǎng)捕調(diào)查的蝗蝻外,樣地Ⅰ19:00網(wǎng)捕調(diào)查得到的蝗蟲成蟲、蝗蝻數(shù)量要顯著少于其它時間處理(Plt;0.05)，除此之外其它各時間掃網(wǎng)調(diào)查得到的蝗蟲數(shù)量差異不顯著(Pgt;0.05)。樣地Ⅱ不同時間段掃網(wǎng)獲得的蝗蟲成蟲、蝗蝻數(shù)量無顯著性差異，但19:00得到的蝗蟲均值與總量少于其它時間段(圖1)。樣地Ⅱ的兩名操作者在試驗(yàn)過程中的反饋也認(rèn)為，相對于其它調(diào)查時間，在19:00掃網(wǎng)操作中獲得的蝗蟲數(shù)量有所減少。不同時間調(diào)查蝗蟲群落，計算所得的蝗蝻比例(蝗蝻數(shù)量占成蟲、蝗蝻總數(shù)量的比例值)(表2)顯示，兩片樣地07:00～19:00各處理網(wǎng)捕得到的蝗蝻比例，無顯著性差異。

圖1 不同時間掃網(wǎng)調(diào)查捕捉到的蝗蟲數(shù)量Fig.1 Numbers of grasshoppers caught with sweep sampling by times of day

注：圖中數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)差±標(biāo)準(zhǔn)誤；相同蟲態(tài)標(biāo)有不同字母表示差異顯著(Plt;0.05)，相同字母或者不標(biāo)表示差異不顯著(Pgt;0.05)。下同。

Note: Figure data are means±SE； the means of same developmental stage followed by the different letters indicate significant difference at 0.05 level, the same letters and no mark indicate no statistical difference at 0.05 level. The same below.

2.2不同時間調(diào)查的蝗蟲群落特征參數(shù) 取樣樣品經(jīng)過室內(nèi)鑒定，統(tǒng)計數(shù)據(jù)，ANOVA檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn)(表3)，兩片樣地不同時間段掃網(wǎng)調(diào)查所得蝗蟲種類、數(shù)量，經(jīng)計算所得的群落特征參數(shù)(多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)、物種豐富度)均無顯著差異(Pgt;0.05)(表3)。

2.3溫度對掃網(wǎng)調(diào)查蝗蟲數(shù)量的影響 為了驗(yàn)證掃網(wǎng)調(diào)查時外界溫度與捕捉到的蝗蟲數(shù)量是否存在線性關(guān)系，對二者進(jìn)行線性回歸分析。結(jié)果表明(圖2)，在調(diào)查溫度范圍內(nèi)(18～28 ℃)，捕捉到的蝗蟲數(shù)量(兩個樣地成蟲、蝗蝻總數(shù)量)與外界溫度并無顯著線性關(guān)系(P=0.357gt;0.05)。

表2 不同時間掃網(wǎng)調(diào)查的蝗蝻比例Table 2 The ratio of nymphs with sweep sampling by times of day

圖2 溫度與蝗蟲數(shù)量的一元線性回歸分析Fig.2 The linear regression of temperature and grasshopper numbers

3 討論

本研究對應(yīng)用掃網(wǎng)取樣法在不同時間調(diào)查蝗蟲群落的結(jié)果進(jìn)行了比較。試驗(yàn)結(jié)果表明，19：00捕捉到的蝗蟲(成蟲、蝗蝻)數(shù)量要少于其它時間段的捕捉量，在樣地Ⅰ內(nèi)其與各時間段差異顯著，而其它各時間段間無顯著差異。之所以產(chǎn)生這樣的差異，一方面，受氣溫、光照、濕度、天敵捕食等因素的影響，蝗蟲為使自身的生態(tài)適合度達(dá)到最大，在一天之內(nèi)，棲息位置會發(fā)生顯著的變化，可能正是緣于蝗蟲棲息環(huán)境的改變，從而導(dǎo)致了研究中應(yīng)用掃網(wǎng)調(diào)查蝗蟲群落捕捉效率的變化[22-24]。另一方面，Marshall和Haes[25]曾提出，蝗蟲的活躍程度會影響到應(yīng)用掃網(wǎng)法采樣的效率。19：00的調(diào)查，由于光照等環(huán)境因子的變化，蝗蟲的活躍程度降低，也可能是影響蝗蟲捕捉數(shù)量的原因。

不同時間處理統(tǒng)計得到的蝗蝻比例、群落多樣性指數(shù)、均勻性指數(shù)及豐富度指數(shù)均無顯著差異?；闰锉壤难芯拷Y(jié)果與前人有所不同，Parker[26]研究認(rèn)為，蝗蝻依靠太陽能來維持體溫，一天內(nèi)不同時間，對于植物上的分布高度的選擇存在差異，抽樣調(diào)查研究中的蝗蝻比例將有所變化。這種差異在本研究中并未出現(xiàn)，可能與本研究選擇的掃網(wǎng)方法有關(guān)。掃網(wǎng)操作中，本研究選擇的是“低-慢網(wǎng)”與“高-快網(wǎng)”結(jié)合的方法，緊貼地面的慢速掃網(wǎng)會獲得較多的分布于植被下部的蝗蟲，而在植被20 cm以上的快速掃網(wǎng)將有效采集到分布于植被上部以及移動較為快速的蝗蟲[27]，可能正是這種對于植被上分布蝗蟲較為全面的調(diào)查方法，消除了蝗蝻高度選擇變化所引起的取樣差異。這種掃網(wǎng)方法同樣也可對植棲型、地棲型蝗蟲種類進(jìn)行較為全面的采集，從而獲得較為準(zhǔn)確的群落特征參數(shù)。應(yīng)用掃網(wǎng)調(diào)查蝗蟲群落還應(yīng)注意到一些細(xì)節(jié)，在操作過程中，每掃捕10網(wǎng)檢查一下網(wǎng)內(nèi)是否有蝗蟲并取出，從而保證了蝗蟲外部特征的完整性，避免了形體損壞，便于種類的鑒定及數(shù)量的記錄。

有學(xué)者在使用掃網(wǎng)法調(diào)查蝗蟲群落時，會選擇溫度達(dá)到一定數(shù)值后進(jìn)行[17,28]。掃網(wǎng)調(diào)查是否受到外界氣溫的影響，前人的研究報道不盡相同。Ricards和Waloff[29]的研究認(rèn)為，掃網(wǎng)取樣受到氣候因子的影響，如果溫度較低，捕捉量將明顯減少。Whipple等[23]則通過試驗(yàn)報道，溫度以及風(fēng)速對于掃網(wǎng)法調(diào)查蝗蟲群落無影響。本研究結(jié)果顯示，在調(diào)查的溫度范圍內(nèi)，掃網(wǎng)采集到的蝗蟲數(shù)量不受外界溫度高低的影響，與Whipple等[23]的研究結(jié)果相似。

綜上所述，一天中07:00至17:00是應(yīng)用掃網(wǎng)取樣法調(diào)查蝗蟲群落的適宜時間。Browde等[30]研究認(rèn)為，夜晚調(diào)查蝗蟲群落的捕捉效率更高，蝗蝻與成蟲的構(gòu)成也與白天有所不同。本研究由于條件所限，未能進(jìn)行夜間試驗(yàn)，還需日后進(jìn)一步的驗(yàn)證。本研究僅是針對成蟲比例較高的蝗蟲發(fā)生時期，對應(yīng)用掃網(wǎng)調(diào)查蝗蟲群落的時間差異性的初步研究，要獲得全面的研究結(jié)果，今后還應(yīng)對不同蝗蟲發(fā)生期(早期、中期、晚期)及不同棲息類型的蝗蟲(植棲型、地棲型)應(yīng)用掃網(wǎng)法調(diào)查是否受到時間的影響，進(jìn)行更深入的系統(tǒng)研究。

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Effectsofsamplingtimeoncommunitystructureresearchforgrasslandgrasshopperwithsweepsampling

SUN Wei, LEI Cheng-ping, ZHANG Zhu-ting, DONG Hui,QIAN Hai-tao, CONG Bin

(College of Plant Protection, Shenyang Agriculture University, Shenyang 110161, China)

Sweep sampling is the most common method used to the community structure research for grassland grasshopper, it is easy and cost-effective. To study the effects of sampling time on the community structure research for grassland grasshopper with sweep sampling, the collected data obtained from various times during 07:00-19:00 was compared in this study. The results showed that the caught numbers of adult and nymphal grasshoppers were not statistically different (Pgt;0.05) from 07:00 to 17:00. There were no significant differences (Pgt;0.05) in ratio of nymphs, community diversity, evenness and richness across times sampled. Regression analysis showed no correlation between grasshopper capture and temperature range from 18 to 28 ℃ (Pgt;0.05). In conclusion, the suitable time for grasshopper community research with sweep sampling is from 17:00 to 07:00 clock.

sweep sampling; grassland grasshopper; time; community ecology

CONG Bin E-mail:bin1956@163.com

S812.6

A

1001-0629(2013)10-1619-06

2013-01-07 接受日期：2013-03-07

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201003079)作者簡介:孫嵬(1982-)，男，吉林長春人，在讀博士生，研究方向?yàn)榛认x生態(tài)學(xué)。E-mail: swswsw1221@sina.com

叢斌(1956-)，男，遼寧丹東人，教授，博士，研究方向?yàn)槔ハx生態(tài)學(xué)與有害生物綜合治理。E-mail: bin1956@163.com