不同沙丘類型對檸條林春尺蠖發(fā)生的影響

陳應武，夏彥飛

(河南科技大學 林學院，河南 洛陽 471003)

不同沙丘類型對檸條林春尺蠖發(fā)生的影響

陳應武，夏彥飛

(河南科技大學 林學院，河南 洛陽 471003)

為了明確不同沙丘類型對春尺蠖在檸條林發(fā)生的影響，在騰格里沙漠東南緣地區(qū)，選擇固定沙丘、半固定沙丘和半流動沙丘3種生境，研究了春尺蠖在3種生境檸條上的發(fā)生情況。結果表明：3種沙丘檸條上春尺蠖的發(fā)生存在顯著差異，半固定沙丘春尺蠖發(fā)生最為嚴重，其后依次為固定沙丘和半流動沙丘，3類生境中春尺蠖的平均蟲口密度分別為147.00、28.67、0.37只/株，被害株率分別為99.67%、64.67%、1.33%。通過對春尺蠖發(fā)生情況和環(huán)境因子(土壤物理化學性質和植被參數(shù))進行相關性分析得出：檸條被害株率和蟲口密度與土壤粉粒含量、土壤生物結皮蓋度和檸條密度呈顯著負相關關系(P﹤0.05)，與土壤沙粒含量、檸條冠幅、檸條株高和土壤含水量呈極顯著正相關關系(P﹤0.01)。沙漠區(qū)春尺蠖的發(fā)生與土壤表面的穩(wěn)定性、土壤深層水分含量有關。

春尺蠖； 檸條； 沙丘； 危害

春尺蠖(ApocheimacinerariusErschoff)是重要的食葉害蟲之一，主要取食寄主植物剛萌發(fā)的幼芽、幼葉等部位，其食量大，繁殖快，極易暴發(fā)成災，嚴重影響植株的生長[1-3]。近年來，在我國西北荒漠區(qū)，春尺蠖在檸條(Caraganakorshinski)上的危害日趨加重，已成為固沙植被區(qū)檸條上的主要害蟲之一[4]。檸條在寧夏的種植面積達43萬hm2，其中,中部干旱帶70%以上的栽培植物都是檸條[5]。筆者近年在騰格里沙漠觀測時發(fā)現(xiàn)，該區(qū)內(nèi)不同生境的檸條上春尺蠖發(fā)生不同，為了明確春尺蠖在該區(qū)的發(fā)生情況和生境對其發(fā)生的影響，選擇半流動沙丘、半固定沙丘和固定沙丘的檸條群落，研究該區(qū)域內(nèi)植被和土壤參數(shù)、檸條灌叢的生長情況和春尺蠖的發(fā)生情況，以期解釋環(huán)境因子對春尺蠖發(fā)生的影響。

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于騰格里沙漠東南緣紅衛(wèi)地區(qū)，該區(qū)為流動沙丘向荒漠草原過渡區(qū)，由于人工固沙和沙丘移動的作用，從北到南依次分布著流動沙丘、半流動沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和荒漠化草原[6]。該區(qū)域內(nèi)有大量自然生長和人工種植的檸條群落。研究區(qū)年均氣溫為10.0 ℃，高溫極值為38.1 ℃，年均降雨量為180 mm，年潛在蒸發(fā)量為3 000 mm，年均風速為2.9 m/s，年均沙塵暴天數(shù)為59 d[7]。

1.2 研究方法

2014年4月，選擇半流動沙丘、半固定沙丘、固定沙丘作為樣地[8]，在3種生境中各選擇30株檸條灌叢，全面調查檸條灌叢春尺蠖數(shù)量，每10 d調查1次，共調查3次，計算被害株率和蟲口密度。

在上述3種生境中，取10 m×10 m的樣方調查灌木的種類、數(shù)量、冠幅和蓋度，用0.5 m×0.5 m的樣框法調查草本的種類、數(shù)量和蓋度[6]。在調查土壤狀況時，用稱質量法測量0～300 cm土層含水量,取樣深度分為10、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300 cm。并在每個樣方內(nèi)分別采集0～30 cm和80～100 cm土層各3個混合土樣，分析其理化性質。土壤粒度分析采用激光粒度儀法；有機質含量測定采用重鉻酸鉀法；土壤全氮含量測定采用凱氏定氮法[9]；土壤微生物結皮的測定采用點針法[10]。

試驗數(shù)據(jù)采用SPSS軟件進行分析，不同樣地間環(huán)境因子和危害特征比較采用單因素方差分析，春尺蠖在固定沙丘和半固定沙丘上危害情況與環(huán)境因子的相關性分析采用Pearson相關分析方法。

2 結果與分析

2.1 不同生境中土壤和植被參數(shù)分析

調查結果顯示：固定沙丘為檸條、油蒿(Artemisiaordosica)群落，零星有駝絨藜(Ceratoideslatens)、沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)分布，草本植物為茵陳蒿(Artemisiascoparia)、沙生針茅(Stipaglareosa)、小畫眉草(Eragrostispoaeoides)、沙藍刺頭(Echinopsgmelinii)、狗尾草(Setariaviridis)、霧冰藜(Bassiadasyphylla)、蟲實(Corispermumdeclinatum)和地錦(Euphorbiuhmifusa)等，灌木蓋度為21.32%，草本蓋度為19.34%；半固定沙丘為檸條和貓頭刺(Oxytropisaciphylla)群落，零星有油蒿和籽蒿(Artemisiasphaerocephala)的分布，局部有結皮，草本植物為茵陳蒿、沙藍刺頭、地錦、小畫眉草、沙米(Agriophyllumsqurrosum)、沙蔥(Alliummongolicum)、霧冰藜等，灌木蓋度為25.43%，草本蓋度為9.76%；半流動沙丘為檸條和貓頭刺群落，零星有籽蒿和花棒(Hedysarumscoparium)的分布，地表無結皮覆蓋，為流動風沙土，草本植物為霧冰藜、沙芥(Pugioniumcornutum)、沙藍刺頭、沙米、地錦等，灌木蓋度為13.26%，草本蓋度為1.02%(表1)。半流動沙丘、半固定沙丘上分布植物多為沙生植物，而固定沙丘物種組成具有沙漠與草原化荒漠過渡帶的特點。

表1 不同樣地土壤和植被參數(shù)特征比較

注：同行不同字母表示經(jīng)單因素方差分析差異顯著(P﹤0.05)。

3種生境土壤參數(shù)測定結果(表1)表明：從半流動沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，地表的穩(wěn)定性不斷增加，固定沙丘由于結皮的覆蓋，流沙被固定，半固定沙丘地表部分被結皮覆蓋，表土的流動性降低，半流動沙丘地表為流動風沙土；土壤的沙粒含量顯著降低，黏粒和粉粒含量顯著增加；3種沙丘的土壤有機質和總氮含量無顯著差異。由于地表的穩(wěn)定性不斷增加，為植物的定植創(chuàng)造了良好的條件，從半流動沙丘再到半固定沙丘再到固定沙丘，植物的總種類數(shù)、草本豐富度和草本蓋度顯著增加，但是灌木豐富度差異不顯著，灌木蓋度在半固定沙丘最高，半流動沙丘最低。

3種生境中檸條植株的生長狀況不同(表1)。從半流動沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，隨著沙面的穩(wěn)定性增加，檸條的密度顯著增加，但是檸條的株高和冠幅顯著降低。檸條灌叢在半流動沙丘生長勢最好(冠幅最大，株高最高)，其次為半固定沙丘，固定沙丘檸條灌叢長勢最差，這可能是由于檸條主要利用深層土壤水分，從半流動沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，深層土壤水分逐漸減少，在干旱區(qū)決定植物長勢的關鍵因子是水分。

總體來看，研究區(qū)內(nèi)土壤水分含量較低，均在3.00%以下，而且不同樣地的土壤水分含量存在差異(圖1)。從土壤的分層看，0～10 cm土層，固定沙丘土壤水分含量最高，其次為半固定沙丘，半流動沙丘土壤含水量最低；10～300 cm土層，半流動沙丘土壤水分含量最高，其次為半固定沙丘，固定沙丘土壤水分含量最低。從半流動沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，表層土壤水分含量逐漸升高，而深層土壤水分含量逐漸降低。

圖1 不同樣地土壤水分含量特征

2.2 不同生境中春尺蠖危害情況

半固定沙丘、固定沙丘和半流動沙丘檸條被害株率分別為99.67%、64.67%和1.33%(圖2A)。不同生境內(nèi)春尺蠖在檸條灌叢上的密度不同(圖2B)，半固定沙丘檸條上春尺蠖的密度為147.00只/株，固定沙丘為28.67只/株，半流動沙丘為0.37只/株。不論是被害株率還是蟲口密度，均表現(xiàn)為半固定沙丘﹥固定沙丘﹥流動沙丘，且差異顯著，說明半固定沙丘最易受到春尺蠖危害。半流動沙丘具有極低的春尺蠖危害，是由于半流動沙丘地表的不穩(wěn)定性不適于春尺蠖在土壤中休眠，而且危害株均靠近沙丘邊緣，可以認為是從半固定和固定沙丘擴散的結果。

2.3 春尺蠖危害情況與環(huán)境因子的相關性分析

由于半流動沙丘不是春尺蠖的適生區(qū)，因此，僅選擇固定沙丘和半固定沙丘分析春尺蠖危害情況與環(huán)境因子的相關性(表2)，結果表明，檸條被害株率和春尺蠖蟲口密度均與土壤粉粒含量、土壤生物結皮蓋度和檸條密度呈顯著負相關關系，與土壤沙粒含量、檸條冠幅、檸條株高和土壤含水量呈極顯著正相關關系；檸條被害株率和春尺蠖蟲口密度均與植物總種數(shù)、灌木豐富度、草本豐富度、灌木蓋度、草本蓋度、土壤黏粒含量、土壤有機質含量、土壤總氮含量無顯著相關關系。沙漠區(qū)土壤表面的穩(wěn)定性決定了春尺蠖是否能在土壤中棲息，半流動沙丘由于沙面的流動性，春尺蠖不選擇在該生境內(nèi)棲息危害。隨著沙面土壤生物結皮的形成，成土作用使土壤粉粒和黏粒含量逐漸上升，而沙粒含量下降，土壤表層穩(wěn)定性增加，給春尺蠖和其他生物的棲息提供了相對穩(wěn)定的環(huán)境，但是隨著生物土壤結皮蓋度的增加，降雨被攔截在表層土壤，土壤深層的水分環(huán)境惡化。沙漠地區(qū)限制生物定居和生長發(fā)育的主要因子為土壤水分，檸條為深根性灌木，深層土壤水分含量的高低決定了檸條發(fā)育程度，土壤水分含量高，檸條的發(fā)育好，幼嫩部分和葉片的數(shù)量較多，這為春尺蠖的發(fā)育提供了良好的食物資源。

不同字母表示經(jīng)單因素方差分析差異顯著(P﹤0.05)

項目被害株率蟲口密度植物總種數(shù)-0.577-0.587灌木豐富度-0.279-0.234草本豐富度-0.568-0.565灌木蓋度0.5530.641草本蓋度-0.757-0.706土壤沙粒含量0.971**0.993**土壤粉粒含量-0.912*-0.916*土壤黏粒含量-0.814-0.810土壤有機質含量-0.066-0.050土壤總氮含量-0.184-0.210土壤生物結皮蓋度-0.936*-0.966*檸條冠幅0.923**0.995**檸條株高0.972**0.936**檸條密度-0.903*-0.895*土壤含水量0.942**0.986**

注：**表示相關性在 0.01水平極顯著；*表示相關性在 0.05水平顯著。

3 結論與討論

騰格里沙漠東南緣紅衛(wèi)地區(qū)是流動沙丘向荒漠草原過渡區(qū)，由于人工固沙和沙丘侵蝕的作用，從北到南依次分布著流動沙丘、半流動沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和荒漠化草原[6]。流動沙丘區(qū)沙面不穩(wěn)定，分布著花棒等耐沙埋的灌木。流動沙丘由于人工工程固沙，沙面被逐漸固定，檸條等灌木被種植在固沙區(qū)，隨著沙面的穩(wěn)定以及大氣降塵等的作用，沙面成土作用逐漸形成，最后微生物進入，地表生物土壤結皮形成，使得沙面穩(wěn)定性增加，生態(tài)環(huán)境逐漸改善，這為植物定居創(chuàng)造了條件，一些草本植物和灌木入侵定居[7，11]。由于地表生物土壤結皮的形成，降水被攔截到土壤表層，深層土壤水分不能得到雨水的補充，加之深根性植物的蒸騰作用，使得深層土壤水分更加匱缺[7]。沙漠區(qū)植物生長的主導因子是土壤水分[7]，由于土壤水分的變化，從半流動沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，檸條的生存環(huán)境逐漸惡化，檸條生長勢降低，表現(xiàn)為株高和冠幅降低，并且幼嫩組織減少，這也進一步導致食葉性害蟲的食物條件惡化。春尺蠖在春季活動危害，一年中大部分時間都是在土壤中越冬越夏，而且其為典型的性二型，雌蟲無翅，活動性較差，出土后基本就近選擇植株，爬上植株產(chǎn)卵，幼蟲孵化后在植株上取食危害，其雌成蟲和幼蟲的擴散能力較差，這決定了其一旦選擇生境，將不可能移動擴散到其他生境進行危害[1-5]。

半流動沙丘由于沙面的不穩(wěn)定，地表流動性較強，而且流沙易于在檸條灌叢下堆積，這對在土壤中越夏越冬的幼蟲來說是個非常不利的環(huán)境條件，土壤中幼蟲極易被吹蝕到地表死亡或者被深埋在土壤深處不能出土[12]，所以春尺蠖對于半流動沙丘上檸條的選擇性差。固定沙丘沙面穩(wěn)定性強，能為春尺蠖在土壤中潛居提供良好的場所，但是由于固定沙丘深層土壤水分的惡化，檸條植株生長勢差，冠幅和株高均不高，隨著結皮的厚度增加和草本植物的入侵，深根性的檸條逐漸從固沙區(qū)退出，屬于衰退的種群。由于固定沙丘檸條生長狀況差、葉片稀少，不利于春尺蠖的取食選擇，所以受害較輕。半固定沙丘地表流動性不強，而且檸條灌叢周圍有生物土壤結皮的覆蓋，有利于春尺蠖在土壤中潛居，而且由于結皮覆蓋度不高，結皮的發(fā)育程度低，自然降雨能夠很好地入滲，深層土壤水分較高，有利于檸條的生長，檸條的冠幅和株高均較高，這充分滿足了春尺蠖的取食危害和潛居，所以半固定沙丘檸條春尺蠖危害最重，很容易引起春尺蠖的暴發(fā)。

總體來看，春尺蠖在半固定沙丘危害最重，表現(xiàn)為被害株率和蟲口密度最高，這是由于沙面穩(wěn)定有利于春尺蠖在土壤中潛居，加之深層土壤水分較高，檸條的長勢較好，有利于春尺蠖取食危害；半流動沙丘由于沙面流動性不利于春尺蠖潛居，表現(xiàn)為春尺蠖的發(fā)生最輕；固定沙丘由于深層土壤水分惡化，深根性的檸條灌叢生長勢差，不利于春尺蠖的取食危害，發(fā)生較輕。

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Effects of Different Types of Dunes on Occurrence of Apocheima cinerarius in Caragana korshinski Shrubs

CHEN Yingwu，XIA Yanfei

(College of Forestry，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471003，China)

To illustrate the influence of different types of dunes on occurrence ofApocheimacinerariusinCaraganakorshinskishrubs,the fixed sand,semi-fixed sand and semi-mobile sand were selected as research plots to explore the effect of different habitat on occurrence ofA.cinerariusinC.korshinskishrubs in southeast region of Tengger desert.The results showed that the average population densities ofA.cinerariusin three habitats were 147.00,28.67 and 0.37 individuals per plant，respectively.The victimization rates ofC.korshinskiwere 99.67%,64.67% and 1.33%，respectively.The occurrence ofA.cinerariuswas significantly different in the three types of sand,which was most serious in semi-fixed sand,followed by fixed sand and semi-mobile sand.Correlation analysis ofA.cinerariusoccurrence and environmental factors (soil physical and chemical properties,vegetation parameters) showed that the damaged rate and insect population density negatively correlated with soil powder content,cover of soil biological crust andC.korshinskidensity(P<0.05),and positively correlated with soil silt content,soil water content,andC.korshinskicanopy and height(P<0.01).The occurrence ofA.cinerariusinC.korshinskishrubs was related with stability of soil surface and soil water content of deep layer.

Apocheimacinerarius;Caraganakorshinski; dunes; harm

2016-08-07

國家自然科學基金項目(31201558)

陳應武(1972-)，男，甘肅臨洮人，副教授，主要從事昆蟲學研究。E-mail:chengyw_gau@163.com

S763.42

A

1004-3268(2017)02-0069-04