寧夏灌區(qū)玉米平播密植模式下的農(nóng)田蛾類多樣性研究

張云會，王章訓，付召召，王新譜

（寧夏大學農(nóng)學院，銀川 750021）

寧夏地處黃河上游，從北向南可依次分為引黃灌區(qū)、中部干旱帶和南部山區(qū)。寧夏灌區(qū)地處國內(nèi)最佳玉米生產(chǎn)氣候帶，玉米種植歷史悠久，是寧夏最重要的農(nóng)作物之一。近年來，玉米播種面積超過小麥成為寧夏種植面積最大的農(nóng)作物。2014年寧夏玉米播種總面積達29.48萬hm2，其中灌區(qū)12.65萬hm2，中部干旱帶9.35 萬hm2，南部山區(qū)7.48 萬hm2。2007年，農(nóng)業(yè)部針對玉米生產(chǎn)提出了“一增四改”的技術措施，即合理增加種植密度、改種耐密型品種，改套種為平播，改粗放用肥為配方施肥，改人工種植為機械化作業(yè)。隨著寧夏揚黃灌區(qū)水利配套工程的擴建和完善，以及玉米新品種和農(nóng)業(yè)新技術的應用，寧夏灌區(qū)已基本具備玉米高產(chǎn)栽培條件，2014年位于永寧縣的玉米高產(chǎn)挖潛示范田產(chǎn)量達1 357.29kg／667m2，連續(xù)實現(xiàn)寧夏玉米單產(chǎn)新記錄。

玉米的平播密植已經(jīng)成為提高寧夏灌區(qū)玉米產(chǎn)量的重要措施。但隨之而來的問題是大面積種植單一品種，導致農(nóng)田系統(tǒng)中植物群落結構簡單。農(nóng)田植被的簡單化必然導致農(nóng)田生物群落的種類組成和結構也趨向單一化［1］，群落的物種數(shù)和個體數(shù)都比自然生態(tài)系統(tǒng)少，生物多樣性降低［2］。農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的節(jié)肢動物多樣性一直是農(nóng)業(yè)生態(tài)學研究的熱點，如在昆蟲群落的組成、物種多樣性分析、季節(jié)變動規(guī)律、優(yōu)勢功能團和捕食性天敵等方面開展了大量的研究［3-12］。以上研究多集中于稻田、麥田和棉田，而對玉米田昆蟲群落的研究相對較少。國內(nèi)僅見對玉米地蜘蛛亞群落結構特性和捕食性天敵群落結構及特性的研究報道，鮮見對玉米田蛾類昆蟲組成的相關報道［13-17］。亞洲玉米螟（OstriniafurnacalisGuenée）和小地老虎（AgrotisypsilonRottemberg）是玉米地常發(fā)害蟲，二點委夜蛾［Athetislepigone（M?schler）］是黃淮海地區(qū)近年來發(fā)生的夏玉米苗期重要害蟲，是否還存在其他次要害蟲轉變?yōu)橹饕οx這一問題值得關注和研究。本文主要針對新的玉米種植模式下農(nóng)田蛾類昆蟲組成及時序動態(tài)進行調(diào)查研究，以期為今后玉米害蟲綜合防治和田間作物管理提供基礎昆蟲物種數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地位于寧夏北部黃灌區(qū)石嘴山市惠農(nóng)區(qū)寇家橋村，地理坐標為39°7′29.79″N，106°44′36.36″E。試驗區(qū)為平播密植型玉米種植區(qū)。所選樣地玉米品種為‘先玉335’，面積11 000m2，玉米大小行距依次為70、40cm，株距25cm，壟寬40cm。田間優(yōu)勢雜草為馬齒莧（PortulacaoleraceaLinn.）、馬唐［Digitaria sanguinalis（Linn.）Scop.］、牛筋草［Eleusineindica（Linn.）Gaertn.］、稗［Echinochloacrusgalli（Linn.）Beauv.］、灰綠藜（ChenopodiumglaucumLinn.）、反枝莧（AmaranthusretroflexusLinn.）、堿蓬［Suaeda glauca（Bunge）Bunge］、打碗花（CalystegiahederaceaWall.）、萹蓄（PolygonumaviculareLinn.）、節(jié)節(jié)草（HippochaeteramosissimumDesf.）、蒼耳（XanthiumsibiricumPatrin）、獨行菜（LepidiumapetalumWilld.）和曼陀羅（DaturastramoniumLinn.）。農(nóng)田防護林以新疆楊（Populusalbavar.pyramidalisBunge）、毛臭椿（AilanthusgiraldiiDode）、洋白蠟［Fraxinus pennsylvanica（Marsh）］和旱柳（SalixmatsudanaKoidz.）為主。

1.2 研究方法

1.2.1 蛾類昆蟲采集

調(diào)查時間為2014年6-8月，以每個月的上中下旬為階段分別進行蛾類誘集，誘集于每晚20：00-24：00 進行，每階段連續(xù)誘集2 晚。誘集燈采用250 W 高壓汞燈，采前準備指形管、毒瓶、棉花和乙酸乙酯；幕布為1.5m×1.8 m 白色化纖布，懸掛于距玉米田3m 處。有蛾類昆蟲出現(xiàn)在幕布上，即用指形管迅速將其扣住，2～3min后轉移到毒瓶中繼續(xù)毒殺，采集過程中盡量避免指形管和毒瓶的晃動，確保標本的完整性。

1.2.2 標本制作和鑒定

誘集的蛾子均制成標本，根據(jù)蛾子的大小，選用不同型號的昆蟲針插針，展翅。插針時，避免針孔位置不當而損傷蟲體特征，影響分類鑒定。將展翅后的標本室內(nèi)陰干置于標本盒內(nèi)，并依據(jù)相關資料［18-21］對所采集的標本進行分類鑒定和數(shù)量統(tǒng)計。

1.2.3 分析方法

（1）利用優(yōu)勢度指數(shù)、Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、均勻度、物種豐富度、相似性指數(shù)等來分析蛾類多樣性特征，具體公式如下：

優(yōu)勢度分析采用Simpson優(yōu)勢度指數(shù)：

ni為樣地第i個物種的個體數(shù)，N為樣地內(nèi)所有物種的個體數(shù)，S為物種數(shù)。

（2）物種多樣性分析采用Shannon-Wiener多樣性指數(shù)：

Pi為第i種個體數(shù)占總個體數(shù)N的比率，N為全部物種的個體總數(shù)，S為物種數(shù)。

（3）均勻度分析采用Pielou 指數(shù)：

其中Hmax＝lnS，S為群落中總的物種數(shù)。H′為Shannon-Wiener指數(shù)，J為均勻度指數(shù)。

（4）物種豐富度分析采用Margalef指數(shù)：

S為物種數(shù)，N為全部物種的個體總數(shù)。

（5）相似∕相異性指數(shù)：采用Jaccard相似性公式：

a和b分別表示群落A 和群落B的物種數(shù)，c為兩個群落的共有物種數(shù)。根據(jù)Jaccard相似性系數(shù)原理，當Cj＝0.00～0.25，為極不相似；當Cj＝0.26～0.50，為中等不相似；當Cj＝0.51～0.75，為中等相似；當Cj＝0.76～1.00，為極相似。以此來判斷相似性程度。

各指數(shù)的計算利用Excel 2010完成。

2 結果與分析

2.1 蛾類昆蟲的群落組成

調(diào)查期間每晚誘獲數(shù)量50～150頭不等，共誘集到蛾類昆蟲10科42種，其中夜蛾科（Noctuidae）17 種，是物種數(shù)量最多的類群，其次是草螟科（Crambidae）13種，尺蛾科（Geometridae）3種，燈蛾科（Aretiidae）和卷蛾科（Tortricidae）各2 種，其余各科均1種，刀夜蛾（S.nervosa）為寧夏新紀錄種，物種組成見表1。結果顯示夜蛾科和草螟科是玉米平播模式下農(nóng)田鱗翅目昆蟲中的優(yōu)勢科，種類最為豐富。優(yōu)勢種為旋幽夜蛾（Discestratrifolii）、草地螟（Loxostegesticticalis）、小地老虎（Agrotisypsilon）和亞洲玉米螟（Ostriniafurnacalis），其中旋幽夜蛾個體數(shù)量最多，占總個體數(shù)量的48.87%，其次為草地螟占13.34%，亞洲玉米螟6.07%，小地老虎5.55%，其余種類所占比例不及5%。刀夜蛾僅3頭，所占比例很低。

表1 農(nóng)田蛾類物種組成Table 1 Composition of moth species in farmlands

續(xù)表1 Table 1 （Continued）

不同采集階段蛾類組成統(tǒng)計結果見圖1。結果顯示夜蛾和螟蛾是玉米生長期出現(xiàn)頻率最高的類群，種類也最為豐富。6月中旬僅出現(xiàn)夜蛾和螟蛾兩個類群，自6 月下旬物種開始多樣化，7 月物種雖多，但以草螟科為主，7 月上旬共誘集到蛾類昆蟲7科，是調(diào)查中類群組成最多的階段。8月下旬蛾類物種數(shù)達到最多，為18種，夜蛾和螟蛾種仍占優(yōu)勢。新記錄種刀夜蛾出現(xiàn)在7 月份的3 個時段。

圖1 不同時期農(nóng)田蛾類群落組成Fig.1 The composition of moth communities in farmlands in different dates

2.2 農(nóng)田蛾類昆蟲多樣性指數(shù)分析

各調(diào)查階段蛾類物種多樣性見表2，隨時間變化的發(fā)生變動規(guī)律見圖2。可以看出香農(nóng)威納指數(shù)有兩個波動較大的階段，由6月中旬的最小值0.919 1到7月中旬增加至較大值2.115 4為第一個增長階段；而后呈下降趨勢，8月上旬再次遞增，于8月下旬增到最大值2.509 6，此為第2個增長階段。優(yōu)勢度指數(shù)隨時間的變動規(guī)律與香農(nóng)威納指數(shù)相反，6月中旬優(yōu)勢指數(shù)較高，而后波動式遞減，7月中旬降低到較小值0.160 3后逐漸增加，8月上旬達最大值0.530 0后再次降低，8月下旬降至最低0.089 9。豐富度指數(shù)和均勻度指數(shù)兩者的變動規(guī)律與香農(nóng)威納指數(shù)相一致，兩個較大值分別出現(xiàn)在7月中旬與8月下旬。

以上結果表明，6 月中旬是蛾類組成較單一的階段，7月中旬與8月下旬蛾類物種多樣性較豐富。多樣性指數(shù)隨時間的變動規(guī)律表明，各指數(shù)間具有相關性，香農(nóng)威納指數(shù)較高的階段，物種豐富度、均勻度相應也高，而優(yōu)勢度指數(shù)則較低。優(yōu)勢度指群落中優(yōu)勢種占優(yōu)勢的程度，物種越豐富優(yōu)勢種在群落中的優(yōu)勢程度則降低，反之則升高。均勻性指數(shù)的高低側面反映了優(yōu)勢種的突出程度，由公式3可以看出均勻度指數(shù)是香農(nóng)威納指數(shù)的函數(shù)，在數(shù)量變化上受香農(nóng)威納指數(shù)的影響。

表2 農(nóng)田蛾類物種多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、優(yōu)勢度指數(shù)和豐富度Table 2 The species index，evenness index，dominance index and richness of moths in farmlands

圖2 農(nóng)田蛾類多樣性隨時間的變動規(guī)律Fig.2 Analysis of time distribution of moth diversity in farmlands

2.3 農(nóng)田各階段蛾類昆蟲相似性與相異性分析

群落的相似性指的是群落物種組成的相似程度，在一定程度上反映了群落的演替變化情況，它是群落分析的一個重要基礎。一般而言相似性指數(shù)越大，表明群落間的相似水平越高；相異性指數(shù)越大，群落間的差異越大。不同群落的相似性指數(shù)達到0.5～0.6，可以認為群落間的相似程度已經(jīng)很高。由表3可知，不同階段蛾類群落相似性水平均很低，其中以7 月上旬與7 月中旬相似性水平最高為0.526 3，其次是7 月中旬與8 月上旬為0.400 0。相異性水平以6月中旬與7月上旬最高為0.888 9，其次是6月下旬與8月下旬為0.884 6。相鄰時段相似性水平相對較高，這與相鄰時段銜接緊密，也是物種組成的過渡時期有關。6月份與8月份的相異指數(shù)較大，是由于玉米生育期的不同影響了蛾類昆蟲的組成。

表3 農(nóng)田蛾類物種相似性指數(shù)與相異性指數(shù)1）Table 3 Similarity index and dissimilarity index of moth species in farmlands

3 結論與討論

此次在寧夏灌區(qū)利用高壓汞燈誘集調(diào)查獲得蛾類昆蟲10科42種。明確了該種植模式下蛾類資源以夜蛾科和草螟科昆蟲為主要類群，優(yōu)勢種為旋幽夜蛾、草地螟、亞洲玉米螟和小地老虎。6月份蛾類物種組成較單一，8月下旬蛾類群落多樣性水平最高，香農(nóng)威納指數(shù)、均勻度指數(shù)、豐富度指數(shù)及優(yōu)勢度指數(shù)依次為2.509 8、0.868 3、4.492 4、0.089 9。不同時段蛾類群落相似性水平均很低，其中以7月上旬與7月中旬相似性水平最高，為0.526 3，其次是7月中旬與8月上旬為0.400 0。相異性水平以6月中旬與7月上旬最高，為0.888 9，其次是6 月下旬與8月下旬為0.884 6。多樣性指數(shù)隨時間呈不規(guī)則變化，6月中旬種類數(shù)以及個體數(shù)量均很少，可能是因為今年5月份平均氣溫低于常年，影響了越冬幼蟲和蛹的成活和孵化率。

研究結果表明單作模式下農(nóng)田蛾類昆蟲種類較豐富，但不同種類個體數(shù)量上差異明顯。亞洲玉米螟和小地老虎是最典型的玉米害蟲，旋幽夜蛾和草地螟食性較雜，但寄主也包括玉米［19，22］，以上4 種蛾類是寧夏灌區(qū)單作密植模式下玉米主要害蟲。黃地老虎和黏蟲也為害玉米，但數(shù)量相對較少。需要指出的是，本次調(diào)查所用的方法是高壓汞燈誘集，且燈設在玉米田邊，因此采集的種類并非都是玉米田發(fā)生的種類，如瘦銀錠夜蛾、花實夜蛾、斜紋隱斑螟和香草小卷蛾等以農(nóng)田雜草為寄主。藍目天蛾、楊褐枯葉蛾、黃翅綴葉野螟和芳香木蠹蛾等則屬于林木害蟲，與農(nóng)田周邊防護林有關，而大禾螟和荸薺白禾螟等則顯然與周邊的稻田和排水渠生境有關。另外，農(nóng)田林帶、田間小氣候、玉米生長階段和空間結構、田間雜草的發(fā)生、天敵效應和人類干擾（耕作、灌溉、病蟲害防治）等都會直接或間接地影響農(nóng)田蛾類昆蟲的結構組成、多樣性及動態(tài)發(fā)生。

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