有機(jī)種植方式對(duì)稻田動(dòng)物多樣性的影響: 以句容戴莊為例

王 磊, 李 剛, 席運(yùn)官①, 陳秋會(huì), 李 妍, 田 偉, 張 弛, 李 鵬, 楊 豪, 張紀(jì)兵, 肖興基

(1.環(huán)境保護(hù)部南京環(huán)境科學(xué)研究所, 江蘇 南京 210042; 2.南京師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院, 江蘇 南京 210023; 3.句容市天王鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心, 江蘇 鎮(zhèn)江 212400)

持續(xù)的集約化農(nóng)業(yè)生產(chǎn)降低農(nóng)田動(dòng)物多樣性、破壞農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)整體功能的現(xiàn)象自20世紀(jì)開始顯現(xiàn)[1-3]。農(nóng)田生物多樣性與農(nóng)業(yè)產(chǎn)出、食品安全、經(jīng)濟(jì)回報(bào)及全球多樣性貢獻(xiàn)等緊密相連,日益受到廣泛重視[3-4]。有機(jī)耕作方式指遵照一定的有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn),在生產(chǎn)中不采用基因工程獲得的生物及其產(chǎn)物,不使用化學(xué)合成的農(nóng)藥、化肥、生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑和飼料添加劑等物質(zhì),遵循自然規(guī)律和生態(tài)學(xué)原理,協(xié)調(diào)種植業(yè)和養(yǎng)殖業(yè)的平衡,采用一系列可持續(xù)發(fā)展的農(nóng)業(yè)技術(shù)以維持持續(xù)、穩(wěn)定的農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系的一種農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式[5]。隨著有機(jī)農(nóng)業(yè)耕作方式對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的恢復(fù)作用日益凸顯,國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)有機(jī)耕作方式下面源污染控制[6]、土壤質(zhì)量保護(hù)[7-8]等生態(tài)環(huán)境效益,特別是在提高動(dòng)物多樣性方面開展了較為廣泛的研究[9-10]。

據(jù)2017年國(guó)際有機(jī)農(nóng)業(yè)聯(lián)盟(IFOAM)統(tǒng)計(jì),2015年世界有機(jī)水稻面積已達(dá)23.3萬hm2,較2004年增加18%以上[6]。稻田是陸地上受人為干擾最大的間歇性人工濕地,也是最重要的內(nèi)陸淡水生態(tài)系統(tǒng)。針對(duì)稻田生態(tài)系統(tǒng)農(nóng)田動(dòng)物多樣性的研究已有大量報(bào)道,土壤、水體、氣候條件以及耕作方式等對(duì)動(dòng)物群落都會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響[11]。例如,袁偉等[12]對(duì)長(zhǎng)江農(nóng)場(chǎng)有機(jī)稻田害蟲和天敵的群落結(jié)構(gòu)和時(shí)間動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究,發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田通過生物防治以及水稻與綠肥輪作方式均可以顯著提高水稻害蟲和天敵的生物多樣性指數(shù)。王長(zhǎng)永等[13]對(duì)江蘇南部地區(qū)稻田節(jié)肢動(dòng)物群落動(dòng)態(tài)進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),殺蟲劑的應(yīng)用反而促使害蟲群落多樣性指數(shù)提高,害蟲群落穩(wěn)定性增加。雖然近年來有機(jī)耕作稻田對(duì)農(nóng)田節(jié)肢動(dòng)物、浮游動(dòng)物群落的影響已有報(bào)道[14-15],但對(duì)有機(jī)稻田生態(tài)系統(tǒng)動(dòng)物多樣性的系統(tǒng)報(bào)道還較少,而且以往研究主要針對(duì)旱作系統(tǒng),有關(guān)有機(jī)稻田生態(tài)系統(tǒng)的報(bào)道[16]較少。

為闡述有機(jī)耕作方式對(duì)稻田生物多樣性的恢復(fù)功能,筆者對(duì)有機(jī)稻田與常規(guī)稻田動(dòng)物群落的組成、結(jié)構(gòu)、豐富度及多樣性進(jìn)行調(diào)查和比較,以揭示有機(jī)栽培與常規(guī)栽培所產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)差異。

1 材料與方法

1.1 調(diào)查方法

對(duì)江蘇句容戴莊村有機(jī)種植與常規(guī)種植稻田動(dòng)物多樣性進(jìn)行調(diào)查和比較。戴莊村屬北亞熱帶濕潤(rùn)氣候區(qū),具有悠久的水稻種植歷史,四季分明,雨水充沛,常年平均降水時(shí)間為117 d,年平均降水量為1 106 mm,相對(duì)濕度為76%,年無霜期為237 d,每年6月下旬至7月上旬為梅雨季節(jié)。年平均溫度為15.4 ℃,年極端氣溫最高為39.7 ℃,最低為-13.1 ℃。有機(jī)基地自2006年開始開展有機(jī)農(nóng)業(yè)生產(chǎn),土壤pH值為6.1～6.5,有機(jī)水稻面積為266.7 hm2,常規(guī)水稻面積為333.3 hm2,有機(jī)稻田采用水稻-紫云英輪作方式,采用植物源農(nóng)藥和人工釋放赤眼蜂方式控制病蟲草害。常規(guī)稻田采用水稻-小麥輪作方式,土壤pH值為5.1～6.0,采用化學(xué)農(nóng)藥控制病蟲草害。該區(qū)域傳統(tǒng)的有機(jī)水稻具體農(nóng)藝措施見表1。

表1有機(jī)與常規(guī)農(nóng)藝措施

Table1Theagronomicmeasuresappliedinorganicandconventionalpaddyfields

處理輪作模式施肥病蟲害防治 有機(jī)水稻-紫云英7 500 kg·hm-2醋糟有機(jī)肥,22 500 kg·hm-2紅花草(底肥),750 kg·hm-2米糠(追肥)采用秸稈醋、米醋液防治草害。病蟲防治分3次:第1次防治藥劑為魚藤酮、苦參堿水劑,以防治二化螟、縱卷葉螟幼蟲為主,并防治惡苗病和稻瘟病;第2次防治藥劑為藜蘆堿、苦參堿乳油,防治二化螟及其幼蟲、稻飛虱、紋枯病;第3次防治藥劑為除蟲菊素、藜蘆堿、苦參堿乳油等,防治二化螟、三化螟、稻瘟病等。用量根據(jù)指導(dǎo)用量 常規(guī)水稻-小麥450 kg·hm-2復(fù)合肥(基肥),430 kg·hm-2尿素(追肥)稻季主要采用甲維鹽、毒死蜱和蘇云金桿菌等,麥季主要采用三唑酮和阿維菌素乳油等。用藥主要根據(jù)當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)服務(wù)中心(農(nóng)技站)預(yù)報(bào)確定

根據(jù)前期調(diào)查結(jié)果和以往研究結(jié)果[14-15],動(dòng)物豐度峰值通常出現(xiàn)在水稻移栽50～60 d時(shí),分別于2013年7月、2015年7月和2017年7月進(jìn)行調(diào)查。按每0.067～0.1 hm2設(shè)為1個(gè)樣點(diǎn),采樣點(diǎn)數(shù)不少于6個(gè),每個(gè)樣點(diǎn)均在田埂旁溝渠(灌溉、排水)100 cm(寬)×100 cm(長(zhǎng))×20 cm(深)樣方內(nèi)采樣。將索伯網(wǎng)(孔徑為420 μm)放在平整的稻田土壤上,采集采樣框內(nèi)的底泥與水置于網(wǎng)內(nèi),采用手撿法進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)鑒定及計(jì)數(shù)。對(duì)于飛行性昆蟲,采用網(wǎng)捕法(網(wǎng)口直徑為28 cm,網(wǎng)深為71 cm,250 μm孔徑尼龍網(wǎng)紗),樣點(diǎn)5 m×5 m范圍捕捉昆蟲。采用目測(cè)法確定水面(100 cm×100 cm)上節(jié)肢動(dòng)物群落物種數(shù)及個(gè)體數(shù),對(duì)于未知物種,用體積分?jǐn)?shù)φ=75%的乙醇固定后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定。

1.2 豐富度指數(shù)、多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)的計(jì)算

Margalef豐富度指數(shù)(d)用以反映群落物種豐富度;Shannon-Weiner多樣性指數(shù)(H′)用來評(píng)價(jià)物種群落多樣性,其值越大,表明物種群落多樣性越高;Pielou均勻度指數(shù)(J)用來反映物種個(gè)體相對(duì)豐富度;當(dāng)群落物種豐富度相似時(shí),Simpson多樣性指數(shù)(D)用來從均勻度角度反映群落多樣性差異。

d=(S-1)/lnN。

(1)

式(1)中,S為動(dòng)物總類群數(shù);N為群落總個(gè)體數(shù)。

(2)

式(2)中,Pi為某物種個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)比例。

(3)

D=1-∑(Ni/N)2。

(4)

式(4)中,Ni為i物種個(gè)體數(shù);N=ΣNi,表示所屬類群中所有物種個(gè)體數(shù)之和。

2 結(jié)果與分析

2.1 群落組成與數(shù)量

通過2013、2015和2017年的調(diào)查取樣,有機(jī)種植和常規(guī)種植稻田中軟體動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚類和節(jié)肢動(dòng)物等物種組成和動(dòng)物個(gè)體數(shù)見表2～3。

表2有機(jī)稻田與常規(guī)稻田大型動(dòng)物個(gè)體數(shù)

Table2Numberofmacro-faunainorganicandconventionalpaddyfields

類型 綱 目 物種2013年2015年2017年 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī)有機(jī)常規(guī) 軟體動(dòng)物腹足綱櫛鰓目中國(guó)圓田螺(Cipangopaludina chinensis)58±17.6040±10.0057±7.20 中華圓田螺(Cipangopaludina cahayensis)47±14.7036±17.8055±16.10 柄眼目野蛞蝓(Agriolimax agrestis)8±5.218±4.65±3.610±5.06±4.611±4.0 薄球蝸牛(Fruticicola ravida)22±9.521±6.636±3.655±19.08±2.630±9.8 灰尖巴蝸牛(Acusta ravida)28±5.336±11.820±2.010±4.415±13.97±6.2 環(huán)節(jié)動(dòng)物蛭綱無吻蛭目日本醫(yī)蛭(Hirudo nipponia)4±1.72±1.7001±1.00 寡毛綱近孔寡毛目水絲蚓(Limnodrilus sp.)58±13.934±5.630±8.95±4.622±14.44±4.0 陸引目環(huán)毛蚓(Pheretima tschiliensis)3±2.00001±1.00 兩棲動(dòng)物兩棲綱無尾目黑斑側(cè)褶蛙(Pelophylax nigromaculata)5±2.00001±1.00 金線側(cè)褶蛙(Pelophylax plancyi)2±1.00001±00 澤蛙(Rana limnocharis)23±6.6021±8.56±4.628±14.99±3.6 魚類魚綱鯉形目光唇魚(Acrossocheilus fasciatus)14±7.9010±6.21±1.06±4.60 白條(Hemiculter leucisculus)4±1.004±1.701±1.00 泥鰍(Misgurnus anguillicaudatus)2±2.61±1.001±1.04±5.30 合鰓魚目黃鱔(Monopterus albus)1±1.00001±1.00 合計(jì)279±50.0112±2.6202±33.788±20.8207±74.277±11.2

調(diào)查發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田動(dòng)物物種數(shù)和個(gè)體數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.05)。2013、2015和2017年3 a累計(jì)發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中軟體動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚類和哺乳動(dòng)物等共10綱28目130種，其中,節(jié)肢動(dòng)物4綱15目106種(占發(fā)現(xiàn)動(dòng)物總種數(shù)的81.5%),其他動(dòng)物6綱13目24種(占18.5%)。相比之下,常規(guī)稻田中調(diào)查發(fā)現(xiàn)的動(dòng)物共8綱13目27種,其中,節(jié)肢動(dòng)物3綱9目22種(占發(fā)現(xiàn)常規(guī)稻田動(dòng)物總種數(shù)的81.5%),其他動(dòng)物5綱4目5種(占發(fā)現(xiàn)常規(guī)稻田動(dòng)物總種數(shù)的18.5%)。有機(jī)稻田軟體動(dòng)物由中國(guó)圓田螺(Cipangopaludinachinensis)、中華圓田螺(Cipangopaludinacahayensis)、野蛞蝓(Agriolimaxagrestis)、薄球蝸牛(Fruticicolaravida)和灰尖巴蝸牛(Acustaravida)5種類群組成,而常規(guī)稻田由野蛞蝓、薄球蝸牛和灰尖巴蝸牛3種類群組成。其中,中國(guó)圓田螺、中華圓田螺為有機(jī)稻田軟體動(dòng)物的優(yōu)勢(shì)類群,而薄球蝸牛為常規(guī)稻田的優(yōu)勢(shì)類群。對(duì)于環(huán)節(jié)動(dòng)物,有機(jī)稻田有日本醫(yī)蛭(Hirudonipponia)、水絲蚓(Limnodrilussp.)、環(huán)毛蚓(Pheretimatschiliensis)3個(gè)類群,常規(guī)稻田有日本醫(yī)蛭、水絲蚓2個(gè)類群,2種稻田優(yōu)勢(shì)物種均為水絲蚓。

表3有機(jī)稻田與常規(guī)稻田節(jié)肢動(dòng)物個(gè)體數(shù)

Table3Numberofarthropodinorganicandconventionalpaddyfields

目物種2013年2015年2017年 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī)半翅目稻棘緣蝽(Cletus punctiger)5±4.402±1.001±1.00 大稻緣蝽(Leptocorisa acuta)2±1.00001±1.00 點(diǎn)蜂蛛緣蝽(Riptortus clavatus)1±1.000000 稻綠蝽(Nezara viridula)2±2.000000 瘤緣蝽(Acanthocoris scaber)1±1.01±1.0002±1.00 某種緣蝽(Coreidae sp.)1±000000 某種緣蝽(Coreidae sp.)2±2.001±0000 某種緣蝽(Coreidae sp.)1±1.000000 大黽蝽(Aquarius elongatus)5±3.608±3.2027±13.28±5.2 某種黽蝽(Gerris sp.)4±3.001±1.001±1.00 仰蝽(Notonectidae sp.)1±1.000000 劃蝽(Corixidae sp.)002±1.04±2.000 潛蝽(Naucoridae sp.)56±30.5036±11.8040±14.10 膜翅目葉峰(Tenthredinidae sp.)5±3.001±002±1.00 姬蜂(Ichneunmonidae sp.)1±1.00001±1.00 金小蜂(Nasonia sp.)3±3.50002±2.60 白尾灰蜻(Orthetrum albistylum)8±5.31±1.02±1.003±2.60 熊峰(Bombus sp.)1±1.001±0000 黃腳胡蜂(Vespa velutina)3±2.601±003±2.60 鱗翅目豹蛺蝶(Argynnis sp.)1±1.70001±1.00 黃鉤蛺蝶(Polygonia c-aureum)1±1.00001±1.00 寬邊黃粉蝶(Eurema hecabe)16±11.400000 東方菜粉蝶(Pieris canidia)18±6.1016±6.02±1.020±7.23±1.0貓蛺蝶(Timelaea maculata)2±2.601±003±3.50 青鳳蝶(Graphium sarpedon)2±1.701±002±1.70 黃斑弄蝶(Ampittia dioscorides)6±3.607±4.605±3.00 長(zhǎng)尾麝鳳蝶(Byasa impediens)1±1.000000 枯葉蛾(Lasiocampidae sp.)1±000000 稻縱卷葉螟(Cnaphalocrocis medinalis)4±2.602±1.005±3.00 野螟蛾(Pyralidae sp.)1±1.000000 夜蛾(Noctuidae sp.)3±3.500000 紅緣燈蛾(Aloa lactinea)01±0.60000 美眼蛺蝶(Junonia almana)01±1.00000 尺蛾(Geometridae sp.)001±1.0000 褐邊綠刺蛾(Latoia consocia)0028±10.4000 蜻蜓目杯斑小蟌(Agriocnemis femina)15±6.202±1.006±5.30 褐斑異痣蟌(Ischnura senegalensis)12±7.5012±2.6010±8.00 黑脊蟌(Coenagrion calamorum)5±5.602±2.006±4.60 某種蟌(Coenagrionidae sp.)2±1.702±1.701±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)3±3.501±001±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)2±1.001±1.001±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)1±1.00002±1.70 某種蟌(Coenagrionidae sp.)2±1.70001±1.00 某種蟌(Coenagrionidae sp.)1±1.70001±1.00 玉帶蜻(Pseudothemis zonata)1±1.000016±6.00 碧偉蜓(Anaxparthenope julius)3±3.601±1.002±2.00 大團(tuán)扇春蜓(Sinictinogomphus clavatus)1±1.001±1.001±1.00 黃蜻(Pantala flavescens)52±10.802±1.0045±22.913±8.2紅蜻(Crocothemis servilia)86±13.1047±13.02±1.050±13.22±1.0異色灰蜻(Orthetrum melania)2±2.606±3.601±1.00 錐腹蜻(Acisoma panorpoides)6±4.002±1.001±1.00 黑翅麗蜻(Rhyothemis fuliginosa)1±1.001±1.0000 霸王葉春蜓(Ictinogomphus pertinax)00001±1.00 直翅目笨蝗(Haplotropis brunneriana)1±000000

續(xù)表3Table3(Continued)

目物種2013年2015年2017年 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī) 有機(jī)常規(guī)短額負(fù)蝗(Atractomorpha sinensis)1±1.00001±1.00 癩蝗(Pamphagidae sp.)1±1.000000 黃臉油葫蘆(Teleogryllus emma)8±6.00001±1.00 黃斑黑蟋蟀(Gryllus bimaculatus)3±2.002±1.0000菱蝗(Tetrigidae sp.)2±2.000000 東方螻蛄(Gryllotalpa orientalis)2±1.006±3.6000 中華稻蝗(Oxya chinensis)8±5.600025±4.46±6.1 雙翅目大蚊(Tipulidae sp.)2±1.00001±1.00 黃虻(Atylotus sp.)3±2.62±0.62±1.002±1.00 家蠅(Musca domestica)4±4.402±1.003±2.60 食蚜蠅(Scaeva pyrastri)5±6.11±1.08±2.604±3.50 搖蚊(Chironomidae sp.)43±10.88±6.68±6.0013±3.64±4.4黑尾黑麻蠅(Helicophagella melanu-ra)3±1.704±4.402±2.00 麗蠅(Calliphoridae sp.)2±1.001±1.001±1.00 毛蚊(Bibio sp.)2±1.04±2.00000 同翅目褐飛虱(Nilaparvata lugens)12±9.2010±3.008±6.00 黑尾葉蟬(Nephotettix bipunctatus)4±3.501±1.002±1.70 華凹大葉蟬(Bothrogonia sinica)2±1.701±001±1.00 蜉蝣目某種短絲蜉(Siphlonuridae sp.)5±6.101±001±1.00 某種四節(jié)蜉(Baetidae sp.)6±7.002±2.001±00 鞘翅目虎甲(Cicindelidae sp.)1±1.000000 卷葉象甲(Attelabidae sp.)2±1.000000 梭毒隱翅蟲(Paederus fuscipes)8±7.902±1.706±4.60 龍虱(Dytiscidae sp.)5±5.201±1.005±4.40 某種葉甲(Chrysomelidae sp.)2±1.001±1.001±00 某種葉甲(Chrysomelidae sp.)1±00001±1.00 某種葉甲(Chrysomelidae sp.)3±2.601±1.0000 七星瓢蟲(Coccinella septempunctata)1±00001±1.00 象甲(Curculionidae sp.)1±001±1.0000 四星瓢蟲(Hyperaspis repensis)2±2.602±1.001±1.00 黃足黃守瓜(Aulacophora indica)6±4.602±1.003±3.50 黃足黑守瓜(Aulacophora lewisii)5±3.50001±1.00 黑足黑守瓜(Aulacophora nigripen-nis)2±2.00001±1.00 異色瓢蟲(Harmonia axyridis)1±1.005±2.601±1.00 某種潛葉甲(Podagricomela sp.)1±1.00001±1.00 豆藍(lán)麗金龜(Popillia indgigonacea)01±1.00000 廣翅目中華斑魚蛉(Neochauliodes sinensis)1±1.001±1.0000 蜚蠊目中華地鱉(Eupolyphaga sinensis)1±1.000000 德國(guó)小蠊(Blattella germanica)3±3.60001±1.00 脈翅目中華草蛉(Chrysoperla sinica)2±1.000000 等足目光滑鼠婦(Porcellio laevis)6±4.0050±20.7012±9.50 鱟蟲(Apus sp.)16±5.608±2.606±3.60 南京豐年蟲(Chirocephalus nankinensis)36±19.7040±26.5032±24.60 十足目克氏原螯蝦(Procambarus clarkii)39±17.7033±10.12±1.028±6.90 某種華溪蟹(Sinopotamon sp.)1±1.000000 米蝦(Atyoidae sp.)16±6.08±5.66±5.3010±7.00 蜘蛛目某種狼蛛(Lycosidae sp.)5±5.20001±1.00 球蛛(Theridiidae sp.)1±1.000000 某種水狼蛛(Pirata sp.)3±3.556±17.8020±4.41±011±6.0某種水狼蛛(Pirata sp.)3±2.050±13.5023±13.51±021±9.5某種水狼蛛(Pirata sp.)2±1.030±9.213±7.510±5.31±1.011±3.6跳蛛(Salticidae sp.)3±1.702±2.001±1.00 肖蛸(Tetragnathidae sp.)3±2.01±1.05±3.01±1.02±2.60 大腹園蛛(Araneus ventricosus)4±1.72±2.65±3.601±1.10 某種園蛛(Araneidae sp.)1±1.000000 合計(jì)659±210.0167±53.4417±111.464±25.4451±166.479±13.1

澤蛙(Rananigromaculata)是有機(jī)稻田與常規(guī)稻田的優(yōu)勢(shì)物種,但黑斑側(cè)褶蛙(Pelophylaxnigromaculata)、金線側(cè)褶蛙(Pelophylaxplancyi)只在有機(jī)稻田中發(fā)現(xiàn)。有機(jī)稻田中魚類不僅種類多,而且種群數(shù)量也相對(duì)較大。調(diào)查中發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中有光唇魚(Acrossocheilusfasciatus)、白條(Hemiculterleucisculus)、泥鰍(Misgurnusanguillicaudatus)和黃鱔(Monopterusalbus)4類;而常規(guī)稻田僅見泥鰍1類。

表3顯示,2013、2015和2017年有機(jī)和常規(guī)稻田動(dòng)物物種數(shù)分別為102、15,61、8,74、9種,有機(jī)種植方式下物種數(shù)顯著高于常規(guī)種植方式(P<0.01)。3 a調(diào)查共發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中節(jié)肢動(dòng)物有106個(gè)類群,常規(guī)稻田節(jié)肢動(dòng)物由22個(gè)類群組成。有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物主要包括半翅目、膜翅目、鱗翅目、蜻蜓目、直翅目、雙翅目、同翅目、蜉蝣目、鞘翅目、廣翅目、蜚蠊目、脈翅目、等足目、十足目和蜘蛛目等種類,具有較高的均一性,而常規(guī)稻田節(jié)肢動(dòng)物優(yōu)勢(shì)物種為蜘蛛目種類。

2.2 有機(jī)與常規(guī)稻田動(dòng)物群落主要類群的多樣性分析

圖1顯示，有機(jī)稻田魚類、兩棲動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物群落Margalef豐富度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01),豐富度指數(shù)以有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物為最大(18.19),以常規(guī)稻田魚綱和兩棲類為最小(均為0)。而對(duì)于Simpson多樣性指數(shù),有機(jī)稻田環(huán)節(jié)動(dòng)物(2013、2017年)、兩棲類和魚類群落均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01),以有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物為最大(0.97),以常規(guī)稻田魚類和兩棲動(dòng)物為最小(均為0)。有機(jī)稻田魚類、兩棲動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物群落Pielou均勻度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01),均勻度指數(shù)以有機(jī)稻田魚類為最大(1.05)。而對(duì)于Shannon-Wiener多樣性指數(shù),有機(jī)與常規(guī)稻田沒有顯著差異,其中,也以有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物為最大(4.76)。

圖1 有機(jī)與常規(guī)稻田動(dòng)物群落多樣性指數(shù)Fig.1 The community diversity of animals in organic and conventional paddy fields

3 討論

有機(jī)稻田中動(dòng)物有環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、魚類等共10綱28目130種。相比之下,常規(guī)稻田中動(dòng)物共8綱13目27種。有機(jī)種植方式在很大程度上保持了較高的物種多樣性。動(dòng)物多樣性隨人為干擾程度的不同而存在很大差異,有機(jī)稻田中魚類、兩棲類、節(jié)肢動(dòng)物群落Margalef豐富度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P< 0.01),這可能是由于有機(jī)稻田采用物理和生物農(nóng)藥防治方式控制病蟲害和田間雜草,而常規(guī)稻田采用化學(xué)農(nóng)藥方式控制病蟲害,從而造成兩者動(dòng)物群落,特別是軟體動(dòng)物、兩棲動(dòng)物、環(huán)節(jié)動(dòng)物等多樣性差異明顯[9-10]。BENGTSSON等[17]統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn),有機(jī)農(nóng)業(yè)對(duì)動(dòng)物物種豐富度的提高主要集中于鳥類和節(jié)肢動(dòng)物。除了有機(jī)稻田節(jié)肢動(dòng)物Margalef豐富度指數(shù)最高外,筆者也發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田中鳥類，包括鶴形目〔白鷺(Egrettagarzetta)、蒼鷺(Ardeacinerea)〕、雀形目〔喜鵲(Cyanopicacyanus)、白頭鵯(Pycnonotussinensis)、烏鶇(Turdusmerula)、麻雀(Passermontanus)〕、鴿形目〔珠頸斑鳩(Streptopeliachinensis)〕出現(xiàn)頻次顯著高于常規(guī)稻田?？紤]到鳥類的遷移習(xí)性,最終未將其列入統(tǒng)計(jì)中。另外,以往研究往往集中在旱田[18],所以除了節(jié)肢動(dòng)物和鳥類外,筆者也發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田魚類、兩棲動(dòng)物等在物種總數(shù)上以及Margalef豐富度指數(shù)和Simpson多樣性指數(shù)上均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01)。這主要是由于水田以及有機(jī)種植方式禁用化學(xué)農(nóng)藥,為魚類和兩棲動(dòng)物提供了更好的生境。另外,與物種豐富度[19]相比,群落均勻度[9]大小對(duì)于生態(tài)系統(tǒng)功能恢復(fù)更重要。筆者調(diào)查中有機(jī)稻田魚類、兩棲類、節(jié)肢動(dòng)物群落Pielou均勻度指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01)；Simpson多樣性指數(shù)能夠從均勻度角度反映群落多樣性差異,有機(jī)稻田環(huán)節(jié)動(dòng)物(2013、2017年)、兩棲類和魚類群落Simpson多樣性指數(shù)均顯著高于常規(guī)稻田(P<0.01)：這表明有機(jī)種植方式對(duì)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)能力和保護(hù)作用均顯著高于常規(guī)種植方式。有機(jī)與常規(guī)處理不僅在動(dòng)物個(gè)體數(shù)量上年際間沒有顯著差異,而且在多樣性指數(shù)上也沒有顯著差異,這表明動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)在水稻移栽50～60 d時(shí)存在相對(duì)穩(wěn)定性,這對(duì)于稻田生態(tài)系統(tǒng)群落結(jié)構(gòu)具有一定的代表性[14-15]。

筆者調(diào)查發(fā)現(xiàn)有機(jī)稻田與常規(guī)稻田動(dòng)物群落的優(yōu)勢(shì)類群為節(jié)肢動(dòng)物,對(duì)動(dòng)物群落特征起主要作用。筆者未對(duì)昆蟲種群的季節(jié)性變化進(jìn)行研究,江蘇地區(qū)多數(shù)昆蟲通常于6月變?yōu)槌上x,其他月份過熱或過冷,都不利于其繁衍和生長(zhǎng)[10],因此只對(duì)群落多樣性最高的月份進(jìn)行調(diào)查與監(jiān)測(cè)。節(jié)肢動(dòng)物多樣性變化可能受以下幾個(gè)因素影響較大:(1)植物群落的蓋度、種類和凋落物的差異都可導(dǎo)致動(dòng)物棲息環(huán)境和食源改變,從而影響動(dòng)物群落的結(jié)構(gòu)和功能。有機(jī)稻田注重田埂雜草的培育,以達(dá)到控制水稻害蟲的目的。萬年峰等[20]研究發(fā)現(xiàn),稻田田埂保留雜草,能增加稻飛虱天敵的豐富度和數(shù)量,稻飛虱數(shù)量可減少35.3%。田埂雜草會(huì)增加其捕食性天敵食蟲溝瘤蛛(Ummeliatainsecticeps)、草間小黑蛛(Erigonidiumgraminicolum)、擬水狼蛛(Piratasubpiraticus)和擬環(huán)紋狼蛛(Lycosapseudoamulata)等物種多樣性。對(duì)戴莊稻田的調(diào)查發(fā)現(xiàn)相比于常規(guī)稻田,有機(jī)稻田中蜘蛛目物種多樣性明顯要高,因此有機(jī)稻田田埂保留雜草可能是其增加的重要原因之一。(2)有機(jī)稻田的保育性培肥提高了土壤肥力,可能是導(dǎo)致節(jié)肢動(dòng)物多樣性增加的另一重要原因。土壤表層動(dòng)植物殘?bào)w和腐殖質(zhì)豐富,給動(dòng)物繁殖提供了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定和食物來源較為豐富的生境。

4 結(jié)論與建議

通過年際動(dòng)物多樣性調(diào)查,與常規(guī)種植方式相比,有機(jī)水稻種植方式能顯著提高動(dòng)物群落多樣性和均勻性,從而有效保護(hù)和改善稻田生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能。關(guān)于有機(jī)農(nóng)業(yè)基地的建設(shè),建議結(jié)合“山水林田湖草”一體化理念,增加林、灌、草、湖等的構(gòu)建,為多物種提供棲息條件,形成豐富的食物網(wǎng),進(jìn)一步增加田邊植物、作物多樣性以及種植蜜源植物、儲(chǔ)蓄植物和棲境植物等,進(jìn)而提高天敵的生境修復(fù)能力。另外,建議加強(qiáng)有機(jī)農(nóng)業(yè)基地的建設(shè)與布局,提升有機(jī)農(nóng)業(yè)基地作為動(dòng)物遷徙的生態(tài)廊道作用,提高有機(jī)農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的整體功能性。

致謝: 感謝句容市戴莊有機(jī)農(nóng)業(yè)合作社顧問趙亞夫先生對(duì)田間試驗(yàn)的指導(dǎo)與幫助,感謝周澤江老師對(duì)英文摘要的修改潤(rùn)色。