四川南充地區(qū)花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)及多樣性分析

游 宇曲明靜林顯鳳毛金雄敬昱霖廖俊華夏友霖漆 燕*

(1.南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院,四川 南充 637000;2.山東省花生研究所,山東 青島 266100;3.南充市種子質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)站,四川 南充 637000)

花生是全球范圍內(nèi)大面積種植的經(jīng)濟(jì)作物和油料作物之一[1],具有豐富的營養(yǎng)價(jià)值[2],其葉子還具有很高的藥用價(jià)值[3]。我國是花生種植大國,2016-2018年平均總產(chǎn)1692.8萬t,占全球總產(chǎn)的40%以上。四川省是我國花生主產(chǎn)區(qū)之一,常年種植面積26萬hm2以上,其中以南充市農(nóng)業(yè)科學(xué)院出產(chǎn)的天府花生聞名中外,南充市常年花生種植面積在4.8萬hm2左右,占全省18.37%。近年來花生蟲害大規(guī)模爆發(fā),嚴(yán)重制約著花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展[4],而食品安全和環(huán)境保護(hù)對人們的生活至關(guān)重要,化肥農(nóng)藥減施和綠色防控已經(jīng)成為花生生產(chǎn)中重要的技術(shù)和手段[5]。目前國內(nèi)已有多位學(xué)者研究分析了當(dāng)?shù)鼗ㄉ锢ハx群落結(jié)構(gòu)及多樣性水平,如曾慶朝等[6]分析了山東青島花生田昆蟲群落多樣性及害蟲和天敵的動態(tài)發(fā)生規(guī)律;吳小麗等[7]證明了廣東湛江地區(qū)昆蟲群落具有較高的穩(wěn)定性;陳小姝等[8]明確了吉林四平昆蟲群落具有豐富的多樣性、穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)組成;曲春娟等[9]剖析了遼西地區(qū)花生田害蟲與天敵比例等。以上研究均為當(dāng)?shù)鼗ㄉ锖οx防治奠定基礎(chǔ)。目前還未有針對四川省花生田開展昆蟲群落結(jié)構(gòu)組成及多樣性分析的研究和報(bào)道。

本研究首次分析四川省南充地區(qū)花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)組成及多樣性水平,探究了花生田主要昆蟲發(fā)生動態(tài)變化規(guī)律,為南充地區(qū)害蟲綠色防控、促進(jìn)花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 考查地點(diǎn)和時(shí)間

試驗(yàn)于2014年6月-2015年8月在南充市農(nóng)科院花生研究所試驗(yàn)基地(106.12°E,30.85°N)進(jìn)行,每周調(diào)查1次。

1.2 調(diào)查方法

利用馬來氏網(wǎng)(引自中國科學(xué)院動物研究所)收集昆蟲,設(shè)置在花生田通風(fēng)且陽光充足的核心區(qū)[10]。昆蟲收集采取不間斷的方式,次年移至相鄰的試驗(yàn)田中收集。

1.3 數(shù)據(jù)分析[11-16]

1.3.1 群落多樣性(Diversity)

昆蟲群落多樣性指數(shù)按下列公式計(jì)算。

Shannon-Wiener多樣性指數(shù)(H'):

式中Pi為第i個(gè)科的個(gè)體數(shù)占總個(gè)體數(shù)的比例。

1.3.2 科級豐富度(Family richness)

用S表示,指昆蟲群落包含的所有科數(shù)。

1.3.3 群落均勻度(Evenness)

群落均勻度分析以Pielou指數(shù)J計(jì)算:

式中Hmax為群落的最大多樣性指數(shù),即當(dāng)有S個(gè)科數(shù)時(shí),若科數(shù)種數(shù)量相等,其多樣性指數(shù)值最大。

1.3.4 群落生態(tài)優(yōu)勢度

群落生態(tài)優(yōu)勢度(Ecological concentration)分析利用群落優(yōu)勢集中指數(shù),以Simpson集中性指數(shù)(C)表示:

1.3.5 群落豐盛度(Community abundance)

豐盛度(N)為昆蟲個(gè)體總數(shù)。

2 結(jié)果與分析

2.1 四川南充花生田昆蟲目級群落組成結(jié)構(gòu)

試驗(yàn)期內(nèi)收集獲得15目、144科共25 393頭昆蟲樣本。其中,占該地區(qū)總科數(shù)20%以上的有兩目,以土蜂科和鉤土蜂科為主的膜翅目(38種)和以菌蚊科和花蠅科為主的雙翅目昆蟲(30種)。占該地區(qū)總科數(shù)10%~20%的有兩目,即以葉甲科、瓢甲科、叩甲科和鰓金龜科為主的鞘翅目(23種)和以葉蟬科為主的半翅目(16種)。其余昆蟲占該地區(qū)總科數(shù)均不到10%,如鱗翅目昆蟲(14種)占總科數(shù)的9.72%,直翅目昆蟲(8種)占總科數(shù)的5.56%等。目前,南充地區(qū)試驗(yàn)田未采集到螳螂目(表1)。

表1 南充地區(qū)花生田昆蟲群落組成結(jié)構(gòu)Table 1 The structure of insect community in peanut field of Nanchong region

2.2 四川南充花生田昆蟲科級群落組成結(jié)構(gòu)

表2可知,南充地區(qū)調(diào)查期內(nèi)共收集鑒定隸屬于38科的膜翅目昆蟲4 997頭,其中土蜂科1 694頭,占總數(shù)的33.9%;鉤土蜂科共1 192頭,占比為23.85%。共收集到雙翅目昆蟲12 389頭,隸屬于30科,各科占比均未超過20%。占比10%~20%的有四科,其中最多的菌蚊科共有2 408頭,占總數(shù)的19.44%;其次是花蠅科共有2 084頭,占總數(shù)的16.82%;實(shí)蠅科共有1 872頭,占總數(shù)的15.11%;潛蠅科共有1 343頭,占總數(shù)的10.84%;其余昆蟲占比均在10%以下。共收集到鞘翅目昆蟲1 183頭,隸屬于23科,其中只有葉甲科占比超過30%,共377頭。共收集到半翅目昆蟲5 643頭,隸屬于16科,其中葉蟬科占比達(dá)到94.93%,共有5 186頭。其余昆蟲均不足300頭,占比均在5%以下。共收集到屬于14科的鱗翅目昆蟲746頭,其中最多的是卷葉蛾科共240頭,占鱗翅目昆蟲總數(shù)的32.17%,最少的是蛺蝶科共2頭,占總數(shù)的0.27%。共采得纓翅目昆蟲22頭,其中薊馬科17頭,管薊馬科5頭。

表2 南充花生田昆蟲科級群落組成結(jié)構(gòu)(續(xù)表)Table 2 Family composition and proportion of insect in peanut field of Nanchong region (continued)

表2 南充花生田昆蟲科級群落組成結(jié)構(gòu)Table 2 Family composition and proportion of insect in peanut field of Nanchong region

2.3 四川南充地區(qū)花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)特征值時(shí)間動態(tài)分析

2.3.1 不同時(shí)間段昆蟲群落多樣性指數(shù)

在花生整個(gè)生育期內(nèi)(5-9月),昆蟲群落多樣性指數(shù)保持在2.0以上,呈現(xiàn)出波動狀態(tài):在花生結(jié)莢期和成熟期(5-7月中旬),多樣性指數(shù)表現(xiàn)為上升趨勢;隨著花生收獲,溫度降低,雨水增多,多樣性指數(shù)呈現(xiàn)下降趨勢。其中2014年9月最低為2.0275,隨后升高到2018年8月達(dá)到最高點(diǎn)為2.9409(圖1)。

圖1 花生田昆蟲群落多樣性(H')時(shí)間動態(tài)Fig.1 Temporal dynamic of diversity index(H')of insect communities in peanut field

2.3.2 不同時(shí)間段花生田昆蟲群落豐富度

2014年四川南充地區(qū)花生田昆蟲群落豐富度比較平穩(wěn),保持在55~80之間,從2015年6月份開始增加,7月份達(dá)到最高點(diǎn)為96。兩年中昆蟲群落結(jié)構(gòu)豐富度都隨著花生收獲而降低(圖2)。

圖2 花生田昆蟲科級豐富度(S)時(shí)間動態(tài)Fig.2 Temporal dynamic of richness(S)of insect families in peanut field

2.3.3 不同時(shí)間段花生田昆蟲群落均勻度

四川南充地區(qū)花生田昆蟲群落結(jié)構(gòu)均勻度指數(shù)變化保持在0.45以上,最大值為2015年7月份的0.71,最小值為2014年9月份的0.45。研究發(fā)現(xiàn)在南充地區(qū)花生田群落結(jié)構(gòu)均勻度同多樣性指數(shù)、豐富度一樣,在兩年的7月中下旬開始下降,到2014年9月達(dá)到最低點(diǎn)0.45(圖3)。

圖3 花生田昆蟲群落均勻度(J)時(shí)間動態(tài)Fig.3 Temporal dynamic of evenness(J)of insect communities in peanut field

2.3.4 不同時(shí)間段花生田昆蟲群落優(yōu)勢集中指數(shù)

四川南充地區(qū)花生田昆蟲群落優(yōu)勢集中指數(shù)變化幅度較大,最大點(diǎn)出現(xiàn)在2014年6月上旬為0.2797,隨后極速下降;在2014年7-9月呈現(xiàn)為上升趨勢。2015年整體呈現(xiàn)下降趨勢,最低點(diǎn)在2015年7月為0.0658,其他時(shí)期優(yōu)勢集中指數(shù)均在0.3以下(圖4)。

圖4 花生田昆蟲群落優(yōu)勢集中指數(shù)(C)時(shí)間動態(tài)Fig.4 Temporal dynamic of ecological concentration(C)of insect communities in peanut field

2.3.5 不同時(shí)間段花生田昆蟲群落豐盛度

四川南充地區(qū)花生昆蟲豐盛度變化幅度較大,在花生下針期、結(jié)莢期保持在較高水平(6-7月),在7月份達(dá)到峰值4 558;隨著花生成熟收獲,在8月下旬降到最低1 123(圖5)。

圖5 花生田昆蟲群落豐盛度(N)Fig.5 Temporal dynamic of abundance of insect communities in peanut field

2.4 四川南充花生田主要類群發(fā)生動態(tài)分析

四川南充試驗(yàn)區(qū)花生田昆蟲主要類群在7月上旬達(dá)到第一個(gè)小高峰,在9月上旬到10月下旬達(dá)到第二個(gè)小高峰,花生成熟收獲后,主要類群個(gè)體數(shù)逐漸減少。其中,瓢甲科主要發(fā)生在7月上旬和9月上旬,9月份發(fā)生量最多,達(dá)41頭;葉蟬科主要發(fā)生在6月下旬和9月上旬,9月上旬發(fā)生量最大,達(dá)1 107頭;土蜂科主要發(fā)生在8月上旬,最多達(dá)837頭;鰓金龜科主要發(fā)生在7月中旬到8月初,7月中旬發(fā)生量最多,達(dá)69頭;卷葉蛾科最多發(fā)生量在2014年7月中旬,達(dá)到93頭;姬蜂科主要在7月中旬和10月下旬,在7月中旬發(fā)生量最大,最大達(dá)80頭(圖6)。

圖6 花生田主要類群動態(tài)變化Fig.6 Dynamic of main insect groups in peanut field

3 討論與結(jié)論

本研究以馬來氏網(wǎng)法共收集到四川南充地區(qū)昆蟲樣本25 393頭,分屬于15目、144科,以膜翅目、雙翅目、鞘翅目和半翅目為主。其中,膜翅目和雙翅目占總數(shù)20%以上,鞘翅目和半翅目占總數(shù)10%以上,其余物種均在10%以下。整體來看,南充地區(qū)花生田昆蟲群落較穩(wěn)定。與山東青島[6]、山東萊西[10]、魯南地區(qū)[18]等地相比,雖均以膜翅目、雙翅目、鞘翅目、半翅目、鱗翅目為主,但組成比例及科屬種類差異較大,其中山東各地區(qū)均收集有螳螂目昆蟲,而南充地區(qū)在試驗(yàn)?zāi)晗迌?nèi)未發(fā)現(xiàn)。

分析發(fā)現(xiàn)南充地區(qū)昆蟲群落多樣性指數(shù)較高,在2.0275~2.9409之間;豐富度較為平穩(wěn),在2015年7月達(dá)到峰值為96;群落均勻度同多樣性指數(shù)、豐富度保持一致,在兩年的7月中下旬開始下降,在2014年9月達(dá)到最低點(diǎn)0.45。豐盛度和優(yōu)勢集中指數(shù)變化幅度較大,我們可以利用豐盛度和優(yōu)勢度的變化掌握蟲害發(fā)生的可能趨勢,當(dāng)優(yōu)勢度變大時(shí),應(yīng)及時(shí)采取措施防治蟲害。指數(shù)在不同時(shí)期存在一定的差異,可能是由于溫度降低、雨水增多以及田間管理等氣候和人為干預(yù)所導(dǎo)致[17]。

本研究首次調(diào)查了南充花生產(chǎn)區(qū)昆蟲群落組成結(jié)構(gòu),明確了南充市花生田昆蟲群落具有豐富的多樣性,為南充地區(qū)花生害蟲防治提供了調(diào)查基礎(chǔ)。進(jìn)一步了解花生田昆蟲動態(tài)變化,掌握害蟲與天敵的發(fā)生規(guī)律,為利用天敵治害推動花生產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供了依據(jù)。由于馬來氏網(wǎng)會造成部分昆蟲足和翅等部位受損,下一步還需使用更具針對性的工具[19],針對全省花生產(chǎn)區(qū)進(jìn)行調(diào)查與分析。