稻田黑土區(qū)土壤昆蟲種類調(diào)查與分類學(xué)研究

李銘姜美竹施玥劉麗娜李春豐

(1.佳木斯大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,黑龍江 佳木斯 154007；2.佳木斯大學(xué)機(jī)場鳥擊防控研究所，黑龍江 佳木斯 154007)

土壤動(dòng)物是生態(tài)系統(tǒng)重要的組成部分，其作為分解者在理化性質(zhì)的改良、物質(zhì)循環(huán)和能量轉(zhuǎn)化方面發(fā)揮著極其重要的傳遞作用[1]。國內(nèi)從20世紀(jì)后期開始對(duì)土壤動(dòng)物種類與群落方面進(jìn)行深入研究，并且在森林和草地2個(gè)領(lǐng)域研究更為深入，對(duì)于農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)中的土壤動(dòng)物研究意義較大，通過對(duì)農(nóng)田農(nóng)作物的土壤表面和土壤表層內(nèi)的昆蟲進(jìn)行采樣調(diào)查，分析農(nóng)田土壤昆蟲的組成、數(shù)量及群落動(dòng)態(tài)對(duì)于農(nóng)作物的健康生長和農(nóng)田害蟲的生態(tài)調(diào)控都有重要意義[2]。李文博等通過對(duì)稻田土壤生態(tài)系統(tǒng)的持續(xù)研究，揭示了稻田綜合種養(yǎng)模式可有效降低土壤容重，提高土壤孔隙度，改善土壤團(tuán)聚體的穩(wěn)定性，改變土壤動(dòng)物的豐度和群落結(jié)構(gòu)，提高土壤微生物的數(shù)量和活性[3]。蔡小宇等對(duì)農(nóng)田土壤昆蟲的研究側(cè)重于土壤物理性狀和土壤肥力對(duì)稻田土壤動(dòng)物行為方式和生理方面，而稻田土壤昆蟲群落動(dòng)態(tài)變化與特定區(qū)域土壤間的相互關(guān)系具有特殊性[4]。呂永超等對(duì)吉林松原地區(qū)花生田進(jìn)行了昆蟲群落及多樣性的調(diào)查，提出了花生田害蟲防治要區(qū)別于其它農(nóng)作物的防治建議[5]。王暉等通過對(duì)云煙印象煙莊昆蟲類群的調(diào)查研究，明確了害蟲及其天敵的種類與變化規(guī)律，為煙莊后期的生物防治提供了理論依據(jù)[6]。張友梅以不同耕作制稻田為研究對(duì)象，探討了稻田土壤動(dòng)物的群落組成、數(shù)量變化與稻田耕作制度、越冬期環(huán)境間的相關(guān)性，為建立良好的水稻生態(tài)環(huán)境和合理的稻田耕作制度提供了基本依據(jù)[7]。

本文通過對(duì)三江地區(qū)稻田黑土區(qū)的土壤昆蟲進(jìn)行采樣調(diào)查，旨在了解稻田土壤昆蟲組成與數(shù)量分布情況，了解不同昆蟲類群對(duì)土壤物理性狀的影響，土壤昆蟲的存在對(duì)于農(nóng)作物的增產(chǎn)增收有直接或間接影響。此項(xiàng)研究可為黑龍江省東部地區(qū)農(nóng)田土壤動(dòng)物種類群落組成的動(dòng)態(tài)變化奠定理論基礎(chǔ)，同時(shí)土壤昆蟲群落變化的研究將為改良農(nóng)業(yè)生產(chǎn)環(huán)境和完善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式提供科學(xué)依據(jù)，為農(nóng)業(yè)害蟲的防治提出合理的防范措施，為科學(xué)管理稻田、提高農(nóng)作物的產(chǎn)品質(zhì)量提供了直接或間接的技術(shù)支持[8]。

1 研究地概況

佳木斯市地處黑龍江省東部的三江平原上，是中國最東的地級(jí)市，位置在三江盆地的西南部，東至烏蘇里江，南抵興凱湖，西鄰小興安嶺，北接黑龍江，地理坐標(biāo)N45°01′～48°27′56″，E130°13′～135°05′26″。三江平原是我國的糧食主產(chǎn)區(qū)，這里有廣闊低平的環(huán)境地貌，降水集中，在夏秋的冷濕氣侯，徑流緩慢，洪峰突發(fā)的河流，以及季節(jié)性凍融的粘重土質(zhì)，促使地表長期過濕，積水過多，形成大面積沼澤水體和沼澤化植被、土壤，構(gòu)成了獨(dú)特的沼澤景觀。

佳木斯市屬溫帶濕潤、半濕潤大陸性季風(fēng)氣候，全年日照時(shí)數(shù)2400～2500h。≥0 ℃積溫大部分地區(qū)為3000 ℃左右，≥10℃積溫為2200～2500℃，7月均溫21～22℃，年降水量500～650mm，降水主要集中在6—10月。佳木斯市為典型的雨熱同期氣候，非常適合玉米、小麥、水稻等農(nóng)作物的種植生長。三江平原上有20多條主要河流，多數(shù)河床狹窄，河道彎曲，甚至沒有明顯河槽的沼澤性河流，宣泄不暢。冬季寒冷漫長，夏季濕潤陰涼，降雨集中，水量豐富，蒸發(fā)量小，無法排出，造成嚴(yán)重秋澇。在10月末或11月初地表水即開始凍結(jié)，形成凍層。冬季降雪量大，積雪厚40cm，最大厚度68cm，春季冰雪融化，但因下部有粘土層、亞粘土層和地下凍層，水分不易滲透，因而加重了地表積水。三江平原的土壤類型以暗棕壤、白漿土、黑土及草甸土為主。其黑土以腐殖質(zhì)層深厚著稱，一般有70cm，最厚者可達(dá)100cm，肥力較高，主要分布在平原西部的漫崗地上，總面積約為66.69萬hm2。

2 材料與方法

2.1 采樣工具

土壤昆蟲采樣的工具主要有掃網(wǎng)、土樣采集器、酒精小瓶、GPS定位儀、鑷子、卷尺、 自封袋、脫脂棉、三角紙袋、標(biāo)本盒、標(biāo)簽紙、記號(hào)筆、采集記錄表等。

2.2 采樣方法

本次研究樣地設(shè)在佳木斯市樺南縣稻田黑土區(qū)內(nèi)，在調(diào)查的稻田區(qū)域內(nèi)隨機(jī)設(shè)置了20個(gè)采樣點(diǎn)，采用樣方挖掘法，在每個(gè)采樣點(diǎn)內(nèi)挖掘50mm×50mm的樣方5個(gè)，采用GPS定位樣方，采用5點(diǎn)采樣法收集土壤昆蟲，每隔30d采集土壤樣品1次。用手揀法分離土壤昆蟲，在樣點(diǎn)內(nèi)輔助采用陷阱法收集步行性土壤昆蟲，土壤表層的步行性昆蟲采用掃網(wǎng)收集樣本，對(duì)采集到的土壤昆蟲樣本在現(xiàn)場進(jìn)行分類鑒定，對(duì)于不能準(zhǔn)確鑒定的或是個(gè)體較小的土壤昆蟲樣本采用70%酒精固定，帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行鑒定與分析[9]，所有土壤昆蟲的樣本均保存于佳木斯大學(xué)應(yīng)用昆蟲研究所實(shí)驗(yàn)室內(nèi)。

2.3 標(biāo)本的處理

鞘翅目昆蟲采用乙酸乙酯處理，并保存到酒精中，標(biāo)本浸漬液需要定期檢查和更換，記錄采集的相關(guān)信息，帶回實(shí)驗(yàn)室后制作成標(biāo)本然后分類。蜻蜓目和脈翅目昆蟲采以乙酸乙酯毒殺后裝入三角紙包，三角紙包和棉層紙包置于干燥陰涼處自然晾干；脈翅目、直翅目、鱗翅目、膜翅目、雙翅目標(biāo)本用毒瓶毒殺后干燥保存；其它昆蟲如膜翅目和半翅目的小型標(biāo)本也可直接以酒精浸泡。標(biāo)本制作主要使用針插法、浸漬法、展翅法和膠粘法。針插法主要適用于體表較堅(jiān)硬或體型較大的昆蟲，昆蟲針的大小和針插位置因昆蟲種類不同而異。浸漬法適用于體表柔軟的昆蟲，浸入保存液中用試管保存。展翅法適用于鱗翅目、脈翅目等昆蟲，制作展翅標(biāo)本。膠粘法適用于體型較小的昆蟲，粘在三角紙上，再用昆蟲針針插紙片固定在標(biāo)本盒中。當(dāng)天采集到的昆蟲帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行記錄、分類及制作針插標(biāo)本，整姿或展翅后，放置干燥。將干燥后的標(biāo)本分類并放置標(biāo)簽，放入裝有樟腦球的標(biāo)本盒中存放，回到實(shí)驗(yàn)室后進(jìn)行低溫處理、保存，按照形態(tài)鑒定法進(jìn)行鑒定和統(tǒng)計(jì)。

2.4 標(biāo)本的鑒定

通過參考國內(nèi)外昆蟲學(xué)專業(yè)書籍和分類圖譜對(duì)土壤昆蟲進(jìn)行分類學(xué)鑒定[10-14]，個(gè)體較小的昆蟲采用體視顯微鏡進(jìn)行觀察，無法確定的請(qǐng)國內(nèi)昆蟲專家協(xié)助分類，收集到的土壤昆蟲標(biāo)本進(jìn)行數(shù)量統(tǒng)計(jì)后存放于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)供科研之用。

3 結(jié)果與分析

3.1 土壤昆蟲的組成結(jié)構(gòu)

通過對(duì)稻田采樣點(diǎn)內(nèi)的土壤昆蟲進(jìn)行種類、數(shù)量的資源調(diào)查與分類，共記錄到土壤昆蟲5目14科20屬26種，詳細(xì)見表1。其中種類最多的是鞘翅目昆蟲，共有9種，占全體種類的38.10%；其次是半翅目昆蟲，共有6種，占全體種類的23.08%；種類最少的是直翅目昆蟲，共有3種，僅為11.54%，詳見表2。土壤昆蟲中含地下害蟲6種，分別是東方螻蛄(Gryllotalpa orientalis)、東北大黑鰓金龜(Holotrichia oblitadiomphalia)、暗黑鰓金龜(Holotrichia Parallela)、八字地老虎(Amathescnigrum)、三角地老虎(Amathescnigrum triangulular)、小地老虎(Amathescnigrum ypsilon)等。在土壤層中日本弓背蟻(Camponatus herculeanus Mayr)、北方蟻(Formica aquilonia Yarrow)、草地蟻(Formica Pratensis Retzius)較多。

表1 稻田黑土區(qū)土壤昆蟲種類與發(fā)生數(shù)量及取食情況

表2 稻田黑土區(qū)土壤昆蟲目、科、屬組成情況表

3.2 土壤昆蟲優(yōu)勢種情況

本次調(diào)查得出土壤昆蟲優(yōu)勢種共有14種，其中個(gè)體數(shù)量最多的是鱗翅目夜蛾科的粘蟲(Leucania separate Walker)，其幼蟲在采樣中數(shù)量較多，對(duì)水稻的生長有危害；半翅目長蝽科的紅脊長蝽(Tropidothorax elegana Distant)數(shù)量較也多，其是以成蟲、若蟲刺吸植物汁液危害。鞘翅目的異色瓢蟲(Leis axyrida Pallas)的個(gè)體數(shù)量較多，其幼蟲和成蟲均為捕食性天敵昆蟲，可以控制農(nóng)田中蚜蟲的數(shù)量，是稻田中重要的天敵昆蟲。

4 研究展望

關(guān)于土壤生態(tài)系統(tǒng)的研究對(duì)于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)具有重要意義，環(huán)境因子既是土壤昆蟲賴以生存的條件，又是限制土壤昆蟲分布的主要因素，土壤昆蟲在適應(yīng)環(huán)境的同時(shí)也會(huì)通過自身來改變和適應(yīng)土壤環(huán)境。通過本項(xiàng)研究可以為了解不同種類土壤昆蟲對(duì)三江地區(qū)稻田黑土區(qū)的影響，分析稻田黑土區(qū)土壤昆對(duì)作物生長狀態(tài)的影響，為三江平原黑土地區(qū)及農(nóng)作物的生長提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還能促進(jìn)三江地區(qū)農(nóng)作物防治工作的發(fā)展，為該地區(qū)稻田農(nóng)作物生產(chǎn)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。樣區(qū)自然環(huán)境條件是該區(qū)土壤昆蟲種類的決定性因素，通過對(duì)土壤昆蟲種類調(diào)查與分類的研究，推測樣區(qū)土壤動(dòng)物分布特點(diǎn)，檢測樣區(qū)自然環(huán)境變化。為合理使用化學(xué)產(chǎn)品，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)作物增產(chǎn)增收提供實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

土壤昆蟲是影響水稻種植最重要的生物類群，其存在與變化會(huì)直接或間接影響水稻的產(chǎn)品質(zhì)量，土壤昆蟲與農(nóng)作物的協(xié)同關(guān)系研究是稻田黑土區(qū)研究的重要組成部分，部分土壤昆蟲的變化和對(duì)稻田動(dòng)植物生態(tài)系統(tǒng)的影響較大，稻田的面積較大，植被環(huán)境較為單一，抵抗力較小，植物種類直接或間接地影響土壤昆蟲種類和數(shù)量的變化，這為作物病蟲害防治增加了較大的難度。建議要干擾和控制土壤昆蟲種類和個(gè)體數(shù)量，這不僅可以有效減少病蟲害，也為作物生長、農(nóng)業(yè)的生產(chǎn)提供基礎(chǔ)保障。通過對(duì)土壤動(dòng)物種類的調(diào)查研究，可以為稻田對(duì)害蟲的防治工作奠定理論基礎(chǔ)，也為了解不同昆蟲對(duì)稻田的影響提供技術(shù)支持，通過了解不同種類土壤動(dòng)物對(duì)稻田植物破壞力的程度，可以提供不同程度的防范措施，也可多引進(jìn)天敵昆蟲，以此來改善稻田土壤的生態(tài)環(huán)境。