氣候低適宜區(qū)域橡膠種植模式對螞蟻多樣性的影響*

于瀟雨, 盧志興, 李 巧**, 燕 迪, 陳又清**

氣候低適宜區(qū)域橡膠種植模式對螞蟻多樣性的影響*

于瀟雨1, 盧志興2, 李 巧1**, 燕 迪1, 陳又清2**

(1. 西南林業(yè)大學(xué) 昆明 650224; 2. 中國林業(yè)科學(xué)研究院資源昆蟲研究所 昆明 650224)

為了揭示中、低適宜區(qū)域橡膠種植地的生物多樣性狀況, 及選擇有益于保護生物多樣性的種植模式, 使用陷阱法于2015年9月和2016年8月調(diào)查了鈍葉黃檀-玉米地(對照)、橡膠純林(Ⅱ)、橡膠-茶樹混農(nóng)林(Ⅲ)、橡膠-咖啡混農(nóng)林(Ⅳ)中地表層和樹冠層螞蟻物種多樣性、群落結(jié)構(gòu)差異及指示物種, 以研究不同類型種植模式間螞蟻群落間的差異。結(jié)果表明: 4種類型樣地中, 地表層螞蟻中多度、物種豐富度、ACE值均存在顯著差異(<0.05), 大小排序為橡膠-茶樹混農(nóng)林>橡膠純林>鈍葉黃檀-玉米地>橡膠-咖啡混農(nóng)林; 樹冠層螞蟻群落多度存在顯著差異(<0.05), 大小排序為橡膠純林>橡膠-茶樹混農(nóng)林>橡膠-咖啡混農(nóng)林>鈍葉黃檀-玉米地, 物種豐富度和ACE值不存在顯著差異(>0.05)。地表層和樹冠層螞蟻群落結(jié)構(gòu)樣地類型間均存在極顯著差異(<0.01), 其中橡膠-茶樹混農(nóng)林的螞蟻群落結(jié)構(gòu)與其余樣地存在較高的相似性。4種類型樣地中均存在1種指示物種, 鈍葉黃檀-玉米地為棒刺大頭蟻(), 橡膠林為黑頭酸臭蟻(), 橡膠-茶樹混農(nóng)林為環(huán)紋大齒猛蟻(), 橡膠-咖啡混農(nóng)林為緬甸細長蟻()。從本研究來看, 橡膠-茶樹混農(nóng)林是當?shù)叵鹉z復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)中既具經(jīng)濟效益, 又能較好保護螞蟻多樣性的種植模式。

氣候低適宜區(qū)域; 復(fù)合農(nóng)林生態(tài)系統(tǒng); 橡膠林; 螞蟻; 物種多樣性; 群落結(jié)構(gòu); 指示物種

全球每年擴張的人工林面積為450萬hm2, 然而這些人工林并非都被種植在了適宜區(qū)域[1]。我國是橡膠樹()種植大國, 2016年我國橡膠種植面積達114萬hm2, 云南省的橡膠種植面積為56.67萬hm2。經(jīng)濟和市場因素推動了我國橡膠種植園向氣候中、低適宜區(qū)擴張, 其中被種植在氣候中、低適宜區(qū)域的橡膠種植園約占種植總面積的79.06%[2]。對于種植園的擴張, 有兩方面的觀點: 一方面認為橡膠的種植改善了當?shù)氐纳鐣l(fā)展和經(jīng)濟狀況; 另一方面認為橡膠種植的發(fā)展并不意味著橡膠產(chǎn)量的增長, 反而是對生物多樣性和環(huán)境可持續(xù)性的威脅[3-5]。但在氣候中、低適宜區(qū)域還沒有相關(guān)數(shù)據(jù)或試驗來驗證。

在平衡經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)系統(tǒng)保護的矛盾中, 橡膠復(fù)合種植模式被認為是既能在有限的土地上獲得較高經(jīng)濟效益, 又能較好地保護生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)土地利用方式[6-7]。關(guān)于橡膠復(fù)合農(nóng)林種植模式的研究更多側(cè)重于提高產(chǎn)量和質(zhì)量。另外學(xué)者們關(guān)注了橡膠復(fù)合農(nóng)林對于水[8]和土壤理化[9-11]的影響。在橡膠復(fù)合農(nóng)林對于生物多樣性的影響方面, 已有相關(guān)學(xué)者在氣候高適宜區(qū)對土壤動物、線蟲、蜘蛛(Araneae)和白蟻(Isoptera: Termitidae)的多樣性進行的研究和探討[12-15], 發(fā)現(xiàn)橡膠單一種植會對生物群落和結(jié)構(gòu)產(chǎn)生負面影響, 復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)對恢復(fù)和保護物種多樣性具有重要意義?？傊? 氣候高適宜區(qū)橡膠復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)不管是對環(huán)境的可持續(xù)性還是對生物多樣性保護都有較高的生態(tài)效益。但在中、低適宜區(qū)域, 兩方面的研究均較少。因此, 在氣候中、低適宜區(qū)的橡膠種植園中開展其對生物多樣性的影響十分必要。

昆蟲作為地球上種類豐富、生物量龐大且多樣性高的生物類群, 在生態(tài)系統(tǒng)功能中發(fā)揮著重要作用, 生態(tài)系統(tǒng)健康狀況與其種群數(shù)量和行為的變化密切相關(guān)[16-18]。螞蟻(Hymenoptera: Formicidae)為膜翅目昆蟲, 具有重要的生態(tài)系統(tǒng)功能和較高的生物多樣性[19-20], 能通過改變土壤的物理化學(xué)環(huán)境來影響植物、微生物和土壤生物[21], 且由于其多度、豐富度高, 對環(huán)境變化和干擾敏感, 易于采集而被廣泛作為生物指示物[22-25]。使用螞蟻作為指示物種能較好地反映土壤管理狀況[26], 也被用于棲息地恢復(fù)的研究[27]。同時通過監(jiān)測螞蟻的物種豐富度和群落結(jié)構(gòu), 可為生物多樣性恢復(fù)提供度量標準[28]。

近年來, 我國橡膠種植向氣候中、低適宜區(qū)域擴張的趨勢十分突出, 在新的區(qū)域種植模式也較多, 如何保持經(jīng)濟和生態(tài)效益的平衡十分迫切。本研究選擇了云南省常見的橡膠種植模式即橡膠純林、橡膠-茶樹()混農(nóng)林和橡膠-咖啡()混農(nóng)林, 以當?shù)爻Ｒ姷膫鹘y(tǒng)土地類型鈍葉黃檀()-玉米()地為對照, 調(diào)查了樣地內(nèi)地表層和樹冠層螞蟻的物種豐富度、多度、群落結(jié)構(gòu)和指示物種, 探究橡膠在氣候低適宜區(qū)域種植是否對當?shù)厣锒鄻有栽斐赏{以及哪一種橡膠種植模式是平衡經(jīng)濟和生態(tài)效益的較好選擇, 旨在為當?shù)氐南鹉z種植、管護及生物多樣性保護提供管理依據(jù)和數(shù)據(jù)資料。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

研究地位于云南省墨江縣雅邑鄉(xiāng)座細村委會(23°13′56″~23°15′51″N, 101°43′14″~101°45′05″E), 海拔850~1 130 m。該地區(qū)屬于橡膠種植氣候低適宜區(qū)[2], 氣候類型屬于西南山地季風(fēng)氣候, 年平均氣溫21.5 ℃, 年平均降水1 450 mm, 適宜種植玉米、水稻()等農(nóng)作物。

1.2 樣地設(shè)置

選擇當?shù)?種典型的樣地類型, 分別為鈍葉黃檀-玉米地(Ⅰ)、橡膠純林(Ⅱ)、橡膠-茶樹混農(nóng)林(Ⅲ)以及橡膠樹-咖啡混農(nóng)林(Ⅳ)。鈍葉黃檀-玉米地是當?shù)剌^為常見、面積最多的土地利用類型, 鈍葉黃檀為常見的紫膠寄主植物, 已有6年未放過紫膠蟲, 種植密度大約為450株?hm-2。每年雨季種植玉米, 除草和施肥1~2次, 干擾中等, 旱季則撂荒。橡膠純林為當?shù)匦屡d起的一種土地利用類型, 橡膠樹種植時間為2008年左右, 調(diào)查時樹齡約7年左右, 還未進行割膠, 種植前為傳統(tǒng)的紫膠-玉米地, 橡膠樹株間距3 m, 行間距8 m, 樣地郁閉度70%, 林下草本層發(fā)達, 每年會使用除草劑除草1次, 管理強度低, 干擾程度中等。有農(nóng)戶在橡膠林下種植茶樹和咖啡樹, 形成橡膠-茶樹混農(nóng)林和橡膠-咖啡混農(nóng)林系統(tǒng), 所選取的混農(nóng)林系統(tǒng)中橡膠樹的種植年份、胸徑、樹高、株間距、行間距及郁閉度等與橡膠樹純林基本一致。橡膠-茶樹混農(nóng)林中茶樹樹齡5年以上, 茶樹高約1 m, 種植在橡膠樹行間距間, 樹株間距1 m, 行間距2 m, 在收獲季節(jié)農(nóng)戶每周均有采茶活動, 不打化學(xué)殺蟲劑, 每年修剪1次, 樣地郁閉度75%, 林下草本層發(fā)達, 管理和干擾強度較低; 橡膠-咖啡混農(nóng)林中咖啡樹間種在橡膠樹的每2行間, 樹齡4~5年, 樹高2 m左右, 株距1 m, 每年施化肥兩次, 不定期進行害蟲的化學(xué)防治和除草, 林下草本層不發(fā)達, 管理強度最大。

每種類型選擇2個調(diào)查樣地, 每塊樣地面積大于0.5 hm2, 相同類型樣地間距1 km以上, 所選取的樣地均為南坡, 坡度和土壤條件基本一致。為減少邊緣效應(yīng), 均選取遠離道路及其他棲境至少50 m[29]。

1.3 調(diào)查方法

云南的雨季, 降雨量充分, 食物充沛, 在此季節(jié)調(diào)查螞蟻多樣性具有代表性。試驗選擇2015年9月和2016年8月, 使用陷阱法對地表層和樹冠層螞蟻開展了2次調(diào)查, 每次調(diào)查時間持續(xù)7~10 d, 調(diào)查時避開雨天。具體方法: 每個樣地設(shè)置2條樣帶, 樣帶間距大于50 m。在每個樣帶上設(shè)置10個地表陷阱, 間距10 m, 使用50 mL乙二醇(50%)作為誘劑。同時在樣帶上地表陷阱附近選擇10株喬木, 至少間距10 m, 將樹棲螞蟻誘集陷阱固定在樹干上, 離地1.5 m, 使用50%的乙二醇作為陷阱溶液。在陷阱中使用支架放置誘餌, 誘餌為蜂蜜和金槍魚的混合物, 支架下端立于陷阱瓶中央, 螞蟻無法接觸誘餌[30]。陷阱放置48 h后, 收集裝置中的螞蟻標本于裝有70%的乙醇離心管中保存。將采集到的標本帶回實驗室, 參考相關(guān)文獻及網(wǎng)站將螞蟻鑒定到種[19,31]并統(tǒng)計數(shù)量, 無法鑒定到種的以形態(tài)種對待[32]。

1.4 分析方法

將地表層和樹冠層螞蟻數(shù)據(jù)分開, 兩次調(diào)查的數(shù)據(jù)合并, 因部分種類螞蟻樣本量較大, 為防止被大量計數(shù), 采用6級計分制對螞蟻多度進行了數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換(1=1頭; 2=2~5頭; 3=6~10頭; 4=11~20頭; 5=21~50頭; 6≥50頭)[33-34]。

1)抽樣充分性: 使用R語言iNEXT軟件包繪制基于個體數(shù)的物種稀疏及預(yù)測曲線[35]。

2)多樣性比較: 以樣帶為重復(fù), 即1塊樣地以10個陷阱為1組, 每塊樣地有4個重復(fù)。根據(jù)螞蟻物種豐富度及(6級計分制轉(zhuǎn)換后)多度使用Estimate S計算ACE估計值。使用PASW Statistics 18軟件使用單因素方差分析中的LSD對4個類型樣地螞蟻物種豐富度(多度6級計分制轉(zhuǎn)換后)及ACE估計值進行多重比較并進行方差齊性檢驗[36]。

3)群落結(jié)構(gòu)相似性: 使用PRIMER v7中的非度量多維尺度分析(non-metric multi-dimensional scaling, nMDS)分析4種不同類型樣地地表層和樹冠層螞蟻群落差異。重點關(guān)注不同類型樣地螞蟻群落在物種組成上的差異, 將不同物種的多度(6級計分制轉(zhuǎn)換后)進行有或無轉(zhuǎn)換。使用群落結(jié)構(gòu)相似性計算地表層和樹冠層螞蟻群落結(jié)構(gòu)差異的顯著性。同時, 使用層次聚類分析(hierarchical cluster analysis)對不同類型樣地螞蟻群落中60%相似水平的樣地以圓圈的方式疊加到nMDS結(jié)果圖中[30]。

4)指示物種分析: 使用R語言中的indicspecies軟件包計算各樣地物種的IndVal值[30]。以IndVal值≥0.7作為確定指示物種的標準[29]。

2 結(jié)果與分析

2.1 抽樣充分性

由4種類型樣地的地表層和樹冠層螞蟻群落的基于個體數(shù)物種稀疏及預(yù)測曲線(圖1)。4條累積曲線的實線部分代表實際個體數(shù)和物種數(shù), 虛線部分代表個體數(shù)和物種數(shù)的估計值, 當虛線部分趨于平緩時, 說明抽樣充分。由圖1可知, 兩個圖中的4條曲線上升一段距離后, 虛線部分均趨于平緩, 表明4種類型樣地地表層和樹冠層螞蟻群落抽樣充分。

圖1 橡膠不同種植模式樣地地表層(a)和樹冠層(b)基于個體數(shù)的物種稀疏及預(yù)測曲線

Ⅰ為鈍葉黃檀-玉米地, Ⅱ為橡膠純林, Ⅲ為橡膠-茶樹混農(nóng)林, Ⅳ為橡膠-咖啡混農(nóng)林。Ⅰ:-corn agroforestry; Ⅱ: rubber-plantation; Ⅲ: rubber-tea agroforestry; Ⅳ: rubber-coffee agroforestry.

2.2 物種豐富度及多度

共采集螞蟻標本7 864頭, 隸屬于6亞科33屬67種。地表層螞蟻標本4 549頭, 隸屬于6亞科31屬54種。其中樣地Ⅰ共采集螞蟻標本742頭, 隸屬于5亞科17屬29種; 樣地Ⅱ共采集螞蟻標本1 381頭, 隸屬于5亞科22屬35種; 樣地Ⅲ共采集螞蟻標本1 715頭, 隸屬于5亞科22屬39種; 樣地Ⅳ共采集螞蟻標本711頭, 隸屬于5亞科18屬28種。樹冠層螞蟻標本3 315頭, 隸屬于4亞科24屬49種。其中樣地Ⅰ共采集螞蟻標本1 005頭, 隸屬于6亞科18屬27種; 樣地Ⅱ共采集螞蟻標本1 174頭, 隸屬于6亞科15屬29種; 樣地Ⅲ共采集螞蟻標本804頭, 隸屬于6亞科17屬29種; 樣地Ⅳ共采集螞蟻標本322頭, 隸屬于6亞科13屬23種。各樣地螞蟻物種及多度見表1。

表1 橡膠不同種植模式樣地螞蟻物種名錄和多度以及6級評分轉(zhuǎn)換后多度

續(xù)表1

亞科Subfamily物種名Species鈍葉黃檀-玉米地Dalbergia obtusifolia-corn agroforestry橡膠純林Rubber plantation橡膠-茶樹混農(nóng)林Rubber-tea agroforestry橡膠-咖啡混農(nóng)林Rubber-coffee agroforestry 舉腹蟻Crematogaster sp.—61(6)—— 劉氏隆頭蟻Strumigenys lewis—2(2)3(3)— 鄰巨首蟻Pheidologeton affinis639(20)264(41)232(49)37(17) 女媧角腹蟻Recurvidris nuwa——1(1)— 法老小家蟻Monomorium pharaonis7(3)2(2)75(19)7(6) 東方小家蟻Monomorium orientale———1(1) 中華小家蟻Monomorium chinensis128(51)411(61)295(37)123(24) 棘扁胸蟻Vollenhovia acanthina—2(2)—— 史氏鋪道蟻Tetramorium smithi2(2)8(8)8(7)— 光顎鋪道蟻Tetramorium insolens1(1)1(1)—— 鋪道蟻Tetramorium sp.—3(3)—— 羅氏鋪道蟻Tetramorium wroughtoni6(4)—26(5)— 臺灣切葉蟻myrmecina taiwanan———1(1) 棒刺大頭蟻Pheidole spathifera110(60)11(9)32(25)— 卡潑林大頭蟻Pheidole capellini53(20)407(94)275(61)37(13) 伊大頭蟻Pheidole yeensis31(18)98(19)108(23)5(4) 菱結(jié)大頭蟻Pheidole noda1(1)24(11)52(22)3(2) 印度大頭蟻Pheidole indica1(1)——— 沃森大頭蟻Pheidole watsoni12(9)35(5)7(4)— 皮氏大頭蟻Pheidole pieli8(8)41(26)36(27)22(13) 大頭蟻Pheidole sp.113(59)69(34)272(79)221(77) 寬結(jié)大頭蟻Pheidole nodus———4(2) 費氏盤腹蟻Aphaenogaster feae——2(2)— 舒爾盤腹蟻Aphaenogaster schurri——1(1)— 臭蟻亞科 Dolichoderinae狡臭蟻Technomyrmex sp.7(4)——2(2) 吉氏酸臭蟻Tapinoma geei1(1)—1(1)— 黑頭酸臭蟻Tapinoma melanocephalum101(36)166(78)38(30)— 費氏臭蟻Dolichoderus feae———2(2) 鱗結(jié)臭蟻Dolichoderus squamanodus53(20)3(3)12(10)9(6) 黑可可臭蟻Dolichoderus thoracicus23(15)9(9)20(10)19(10) 鄰臭蟻Dolichoderus affinis———2(2) 蟻亞科 Formicinae開普刺結(jié)蟻Lepisiota capensis3(3)12(10)27(27)— 暗淡刺結(jié)蟻Lepisiota opaca1(1)7(7)5(5)1(1) 網(wǎng)紋刺結(jié)蟻Lepisiota reticulate—1(1)—— 羅思尼斜結(jié)蟻Plagiolepis rothneyi——11(4)2(2) 長足光結(jié)蟻Anoplolepis gracilipes10(10)2(2)8(8)2(2) 賓氏長齒蟻Myrmoteras binghamii———1(1) 普通擬毛蟻Pseudolasius familiaris——11(7)— 長角立毛蟻Paratrechina longicornis——2(2)7(6) 黃足立毛蟻Paratrechina flavipes—10(8)13(11)— 大眼平結(jié)蟻Prenolepis magnocula1(1)——— 黃猄蟻Oecophylla smaragdina1(1)—33(21)10(7) 鄰居多刺蟻Polyrhachis proxima2(2)——— 伊勞多刺蟻Polyrhachis illaudata—1(1)1(1)— 毛鉗弓背蟻Camponotus lasiselene4(4)1(1)4(4)4(4) 巴瑞弓背蟻Camponotus parius2(2)80(59)113(65)50(43) 平和弓背蟻Camponotus mitis7(7)68(47)105(71)45(38) 紅頭弓背蟻Camponotus singularis——1(1)— 待定種Pending species———1(1)

括號內(nèi)為6級評分轉(zhuǎn)換后多度。Data in brackets are abundance converted by using the six-level score.

2.3 螞蟻多樣性比較

4種類型樣地地表層螞蟻物種豐富度、多度及ACE估計值[(3,12)=7.043,=0.005;(3,12)=5.112,=0.017;(3,12)=5.795,=0.011]存在顯著差異。其中樣地Ⅲ的物種豐富度、多度及ACE估計值最高, 樣地Ⅳ的物種豐富度、多度及ACE估計值最低。

4種類型樣地樹冠層螞蟻物種豐富度、多度及ACE估計值[(3,12)=1.564,=0.249;(3,12)=7.180,=0.005;(3,12)=0.475,=0.706]部分有顯著差異。其中樣地Ⅱ多度最高, 樣地Ⅰ多度最低, 物種豐富度和ACE估計值無顯著差異。具體數(shù)值如表2所示。

表2 橡膠不同種植模式樣地地表層和樹冠層螞蟻多樣性比較

表中多度為以6級評分轉(zhuǎn)化后的值。同列數(shù)據(jù)(平均值±標準誤)后不同小寫字母表示在<0.05水平差異顯著。Abundance data are data converted by using the six-level score. Data with different lowercase letters are significantly different at 0.05 level.

2.4 群落結(jié)構(gòu)相似性

4種類型樣地地表層螞蟻群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異(ANOSIM Global=0.471,=0.001)(圖2a)。其中樣地Ⅱ與樣地Ⅲ以及樣地Ⅰ的地表層螞蟻群落結(jié)構(gòu)相似, 樣地Ⅰ與樣地Ⅱ的地表層螞蟻群落結(jié)構(gòu)相似, 樣地Ⅳ與其他3個類型樣地地表層螞蟻群落結(jié)構(gòu)不相似。

4種類型樣地樹冠層螞蟻群落結(jié)構(gòu)存在顯著差異(ANOSIM Global=0.596,=0.001)(圖2b)。其中樣地Ⅲ與樣地Ⅱ和樣地Ⅳ的樹冠層螞蟻群落結(jié)構(gòu)存在一定程度相似。樣地Ⅰ和樣地Ⅱ的樹冠螞蟻群落結(jié)構(gòu)與其余2個類型樣地不相似。

圖2 橡膠不同種植模式樣地地表層(a)和樹冠層(b)螞蟻群落結(jié)構(gòu)NMDS分析

Ⅰ為鈍葉黃檀-玉米地, Ⅱ為橡膠純林, Ⅲ為橡膠-茶樹混農(nóng)林, Ⅳ為橡膠-咖啡混農(nóng)林; 樣地代碼后數(shù)字為樣帶編號。圖中黑圈表示60%相似性水平。Ⅰ:-corn agroforestry; Ⅱ: rubber plantation; Ⅲ: rubber-tea agroforestry; Ⅳ: rubber-coffee agroforestry. The number after the site code is the replicate number. The dark circles represent 60% similarity level.

2.5 指示物種

螞蟻指示物種的不同也反映出了不同類型樣地間的生境差異。4種類型樣地螞蟻指示值(表3)表明, 棒刺大頭蟻()指示了紫膠-玉米地, 環(huán)紋大齒猛蟻()指示了橡膠-茶樹混農(nóng)林, 黑頭酸臭蟻()指示了橡膠純林, 緬甸細長蟻()指示了橡膠-咖啡混農(nóng)林。

3 討論與結(jié)論

多項研究表明人工林向氣候中、低適宜區(qū)域擴張, 伴隨著生物多樣性降低的狀況[1,37-39]。在本研究中, 低氣候適宜區(qū)的橡膠純林雖并未降低當?shù)氐奈浵伓鄻有? 但在橡膠-咖啡混農(nóng)林中ACE估計值卻顯著低于鈍葉黃檀-玉米地。相較于螞蟻多樣性, 螞蟻的群落結(jié)構(gòu)更難被改變[40], 但橡膠-咖啡混農(nóng)林的螞蟻群落結(jié)構(gòu)與其余3種類型的樣地呈現(xiàn)出不相似, 表明橡膠-咖啡混農(nóng)林種植已導(dǎo)致當?shù)氐奈浵伻郝湫纬闪溯^大的改變。進一步說明人工林在向氣候中、低適宜區(qū)域發(fā)展存在改變當?shù)厣锶郝浣Y(jié)構(gòu), 降低生物多樣性的風(fēng)險。

表3 4種類型樣地螞蟻指示物種

指示值(IndVal)計算公式:IndVal=A×B,A表示物種在樣地中的特異性,B表示物種在樣地中的保真度。是在1 000次重復(fù)基礎(chǔ)上得到的; 僅列出具有統(tǒng)計學(xué)差異的指示物種。IndVal=A×B, in whichAis the proportion of speciesin sample site,Bis the proportion of abundance of speciesin sample site;is based on 1 000 permutations. Only statistically significant indicator species is presented.

但橡膠-茶樹混農(nóng)林則與以上情況相反, 其螞蟻多樣性高于紫膠-玉米地且擁有與橡膠純林類似的螞蟻群落結(jié)構(gòu)。由此可以推斷, 選擇正確的種植模式對生物多樣性的保護十分重要。在橡膠種植的氣候高適宜區(qū)域的研究表明橡膠的單一種植會降低當?shù)氐纳锒鄻有訹41-42]。本研究中的橡膠-茶樹混農(nóng)林的螞蟻多樣性最高, 與前人在橡膠種植氣候高適宜區(qū)域開展的研究[12-15]結(jié)論相似。此外, 過度的干擾也會導(dǎo)致橡膠林內(nèi)生物多樣性降低[12,43-44]。而螞蟻正是對環(huán)境的干擾極為敏感, 其多樣性表現(xiàn)出對農(nóng)業(yè)管理強度強烈的消極反應(yīng)[45]。本研究中橡膠純林、橡膠-茶樹混農(nóng)林系統(tǒng)較高的多樣性, 以及橡膠-咖啡混農(nóng)林較低多樣性也與人為干擾的強度有關(guān)。

通過分析生境中螞蟻群落中每種物種的指示值, 選取能指示環(huán)境的指示物種, 可以較好地反映環(huán)境的變化[46]。相關(guān)文獻表明大頭蟻屬()的螞蟻物種與生態(tài)環(huán)境呈顯著負相關(guān), 當環(huán)境質(zhì)量降低的時候會出現(xiàn)多度居高的現(xiàn)象[47-48], 鈍葉黃檀-玉米地的指示物種為棒刺大頭蟻, 說明鈍葉黃檀-玉米地的人為干擾對于生物多樣性保護是不利的, 這與Lu等[49]對紫膠林的研究結(jié)果相似。黑頭酸臭蟻是一種喜棲息于穩(wěn)定環(huán)境中的流浪蟻[26,50]。橡膠純林的指示物種為黑頭酸臭蟻說明橡膠純林的環(huán)境處于相對穩(wěn)定的狀態(tài), 人為干擾適度。有研究表明, 大齒猛蟻屬()棲息在土壤或腐爛的木材中, 喜節(jié)肢動物豐富生境[51-52]。橡膠樹-茶樹混農(nóng)林的生境指示物種為環(huán)紋大齒猛蟻, 可見樣地中腐殖層較厚, 節(jié)肢動物豐富, 生物多樣性高。緬甸細長蟻在樹洞里筑巢并取食半翅目昆蟲蜜露或捕食節(jié)肢動物, 能夠適應(yīng)一定的干擾[19,53]。橡膠-咖啡混農(nóng)林的指示物種為緬甸細長蟻, 與該樣地中存在介殼蟲危害, 干擾程度中等的情況相符。該研究的發(fā)現(xiàn)與前人研究一致[45,47], 螞蟻作為指示物種能較好反映土地利用模式的變化, 在生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)及退化的評價中具有一定的應(yīng)用前景。

雖然本研究地處于橡膠種植氣候低適宜區(qū)域, 但研究結(jié)果表明并不是所有的橡膠種植模式都會對當?shù)氐奈浵伓鄻有援a(chǎn)生負面影響, 螞蟻多樣性的保護成效與橡膠種植模式的選擇有關(guān)。本文結(jié)果顯示, 橡膠-茶樹混農(nóng)林是當?shù)叵鹉z復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)中既具備經(jīng)濟效益, 又能較好保護螞蟻多樣性的適宜模式。如何對橡膠-茶樹混農(nóng)林進行可持續(xù)經(jīng)營管理是未來值得探討的問題。橡膠樹的復(fù)合農(nóng)林種植模式還有很多, 因當?shù)匮芯繕拥仡愋陀邢? 是否有更適宜的橡膠復(fù)合農(nóng)林系統(tǒng)還有待進一步研究。

致謝 感謝趙婧文和付興飛在野外調(diào)查和內(nèi)業(yè)工作給予的幫助與支持。

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Effects of rubber planting patterns on ant diversity in low climate suitable area*

YU Xiaoyu1, LU Zhixing2, LI Qiao1**, YAN Di1, CHEN Youqing2**

(1. Southwest Forestry University, Kunming 650224, China; 2. Institute of Resources Insects, Chinese Academy of Forestry Sciences, Kunming 650224, China)

Rubber is a very important economic crop in China, its’ cultivation area in the medium to low climate suitable area accounts for about 79.06% of the total area. In recent years, the status of biodiversity in low climate-suitable areas and methods used to choose planting patterns to protect biodiversity in rubber growing area need immediate attention. In order to reveal the differences of ground-dwelling and canopy foraging ant communities in rubber plantations (Ⅱ), rubber-tea agroforestry (Ⅲ), rubber-coffee agroforestry (Ⅳ), and-corn agroforestry (control plot, Ⅰ), species diversity, community structure differences, and indicator species of ant communities were investigated using traps in September 2015 and August 2016 in 4 different types of sites. The results were as follows: the abundance, species richness, and ACE index of ground-dwelling ant communities demonstrated significant differences among the 4 types of sites, ranked as Ⅲ>Ⅱ>Ⅰ>Ⅳ (< 0.05). Moreover, the abundance of canopy foraging ant communities revealed significant differences, ranked as Ⅱ>Ⅲ>Ⅳ>Ⅰ(< 0.05). However, species richness and ACE index did not exhibit significant differences (> 0.05). The community structure of both the ground-dwelling and canopy foraging ant communities displayed significant differences among the 4 types of sites (< 0.01). The ant community structure of rubber-tea agroforestry had higher similarity with other sites. There was one indicator species in each of the 4 types of sites, such asin-corn agroforestry,in rubber plantations,in rubber-tea agroforestry, andin rubber-coffee agroforestry. Our results indicate that the rubber-tea agroforestry is a choice that has both economic benefits as well as offers good protection to ant communities in the local rubber plantations. Therefore, it is of interest to conduct further studies on the management of rubber plantation patterns.

Low climate suitable area; Agroforest ecosystem; Rubber plantation; Ant; Species diversity; Community structure; Indicator species

s: LI Qiao, E-mail: lqfcb@126.com; CHEN Youqing, E-mail: cyqcaf@126.com

Mar. 27, 2019;

Jun. 4, 2019

Q968.1

2096-6237(2019)10-1472-09

10.13930/j.cnki.cjea.190062

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* 中央級公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)費專項資金(CAFYBB2018ZC002)和國家自然科學(xué)基金項目(31270561, 31470493)資助

李巧, 主要從事昆蟲學(xué)研究, E-mail: lqfcb@126.com; 陳又清, 主要從事昆蟲生態(tài)學(xué)研究, E-mail: cyqcaf@126.com

于瀟雨, 研究方向為昆蟲生態(tài)學(xué)。E-mail: yxy_sc@163.com

2019-03-27

2019-06-04

* This study was supported by the Central Public-interest Scientific Institution Basal Research Fund of China (CAFYBB2018ZC002) and the National Natural Science Foundation of China (31270561, 31470493).