漯河地區(qū)農田燈下蛾類群落結構和優(yōu)勢蛾生態(tài)位分析

侯艷紅,陳 莉,杜夢園,李 偉,陳 琦,張元臣,沈海龍,劉 迪,李雷雷,范志業(yè),王文豪,李世民*

(1. 漯河市農業(yè)科學院/國家農業(yè)科學植物保護郾城觀測實驗站,河南漯河 462300;2. 漯河市氣象局,河南漯河 462008;3. 河南省太行山林業(yè)有害生物野外科學觀測研究站,河南林州 456550)

昆蟲群落結構反映了一定區(qū)域內昆蟲種群之間、昆蟲與環(huán)境之間的互作關系(龐雄飛和尤民生,1996),研究農田生態(tài)環(huán)境中害蟲的組成結構及多樣性是揭示農業(yè)害蟲成災機制和進行可持續(xù)治理的基礎工作之一(高書晶等,2004)。對不同昆蟲群落結構的調查,有助于評價作物抗性水平(沈方圓等,2020)、解析氣候和耕作制度變化(Belletal., 2019)以及為農藥化肥減施提供參考(李立坤等,2019)。在昆蟲群落中,鱗翅目昆蟲對外界環(huán)境變化的敏感性比較高,與生態(tài)環(huán)境中的寄主植物關系密切,已成為反映其所處生境受干擾程度和生境內相關物種多樣性變化的指示物種(Kitchingetal.,2000;王鳳等,2006)。生態(tài)位是反應某一種群在生態(tài)系統(tǒng)中,在時間、空間上所占據(jù)的位置,以及與相關物種之間的功能關系和作用(王鳳等,2006),是生態(tài)學研究的重要內容(尚玉昌,1988)。研究蛾類的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊指數(shù)能了解蛾類群落中各物種對時間、食物等資源環(huán)境的利用程度,同時掌握不同蛾類之間的競爭關系(師光祿等,2003)。

蛾類昆蟲占鱗翅目Lepidoptera總數(shù)量的90%,我國已記載的有4 000多種(朱弘復,1973)。其中,夜蛾科Noctuidae昆蟲幾乎危害所有的農作物、蔬菜和林果,每年造成的損失巨大(姜玉英等,2014)。河南省漯河市位于我國南北氣候的過渡地帶,是遷飛性昆蟲每年北遷南回的重要通道(李光博等,1964),具有獨特的昆蟲群落特征和地理區(qū)位特點。該地區(qū)的蛾類資源豐富,已發(fā)現(xiàn)燈下夜蛾類昆蟲44種、天蛾15種、遷飛性蛾類7種(侯艷紅等,2017;侯艷紅等,2018;陳琦等,2021)。漯河市常年種植小麥面積13.3萬hm2、玉米面積10萬hm2,因此研究該地農田昆蟲群落,分析其生態(tài)位特征,對及時提供精準預報和開展防控,確保漯河市糧食生產安全具有重要作用。

本研究在農田生態(tài)環(huán)境下設置自動蟲情測報燈,2017-2021年對河南漯河地區(qū)農田生態(tài)環(huán)境下蛾類進行了連續(xù)監(jiān)測,并對蛾類群落參數(shù)(物種豐富度、多樣性及群落相似性)和優(yōu)勢蛾類的生態(tài)位指數(shù)(生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊)進行了分析,以期為蛾類害蟲的發(fā)生預報和綜合防控提供基礎性參考數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 誘蟲裝置

河南佳多科工貿有限公司生產的自動蟲情測報燈1臺,型號JBD2型,燈管功率20 W,主波長365 nm,燈管離地面高度1.5 m。燈具采用光電自動控制技術,遠紅外殺死上燈昆蟲,蟲體順著滑斗掉入捕蟲袋中。

1.2 調查方法

測報燈設置在河南省漯河市農業(yè)科學院五里崗試驗基地(33°36′N,113°59′E,海拔60 m)內,基地面積26.7 hm2,常年降水量804 mm。試驗基地內采用小麥與玉米、花生、紅薯、大豆等秋作物輪作種植模式,基地外農田主要種植小麥和玉米。測報燈四周沒有高大樹木和建筑物遮擋,視野開闊,地勢平坦。

燈誘日期2017年為4月1日-10月31日,2018-2021年為3月1日-11月30日。該燈自帶光控開關。每天早晨將誘集的蛾子帶回實驗室進行分類鑒定和統(tǒng)計記載。

1.3 蛾類鑒定方法

依據(jù)《蛾類圖冊》、《農田常見昆蟲圖鑒》和《河南農業(yè)昆蟲志》(朱弘復,1973;于思勤和孫元峰,1993;蔣金煒等,2014)等對誘集蛾類進行區(qū)分鑒定。

1.4 數(shù)據(jù)分析方法

1.4.1群落組織水平分析方法

物種豐富度(Species richness,S):物種種類數(shù)。

種群優(yōu)勢度(Dominant index,D):采用Berger-Parker優(yōu)勢度指數(shù)進行分析,D=Ni/N,Ni為第i物種的個體數(shù)量,N為所有物種的數(shù)量。

1.4.2生態(tài)位指數(shù)分析方法

生態(tài)位寬度指數(shù)采用Levins提出的公式:

Bi為物種i的生態(tài)位寬度指數(shù),S為資源序列的總單元數(shù),本試驗中是每年的3月到11月組成9次時間資源序列,Pih為i物種在h等級的資源數(shù)量占總資源量的比例。

生態(tài)位重疊指數(shù)采用Colwell-Futuyma提出的公式:

Cij為i物種對j物種的生態(tài)位重疊度指數(shù),Pih和Pij分別為i物種和j物種在h等級的資源數(shù)量占總資源量的比例。

1.4.3群落相似性分析方法

采用Sorensen相似性系數(shù)(Coefficient of similarity,Cs),即Cs=2J/a+b(0≤Cs≤1)。a和b為特定兩個月份中、各自月份內發(fā)生的蛾類種類數(shù),J為兩個月份里均發(fā)生的蛾類種類數(shù)。

2 結果與分析

2.1 燈下蛾類群落組成和數(shù)量

根據(jù)2017-2021年測報燈監(jiān)測結果(表1和表2),漯河地區(qū)共誘集鱗翅目蛾類昆蟲11科121種 150 861頭。物種數(shù)和個體數(shù)最多的是夜蛾科Noctuidae,共60種(49.59%)108 695頭(72.05%);其次是螟蛾科Pyralididea,為18種(14.88%)32 204頭(21.35%);并且夜蛾科和螟蛾科在各月份都有分布,是本地群落優(yōu)勢類群。而菜蛾科Plutellidae和枯葉蛾科Lasiocampidae各誘集到1種,且數(shù)量較少。

表1 農田燈下蛾類物種數(shù)及個體數(shù)量(2017-2021年)Table 1 Species and individual number of moths under lamp in farmland (2017-2021)

表2 農田燈下不同月份蛾類組成結構(2017-2021年)Table 2 Community structure of moths in different months under lamp in farmland (2017-2021)

不同月份間的蛾類結構組成存在著差異。3月份共誘集到蛾類5科23種153頭,4月份共誘集到9科57種1 617頭,5月份誘集到10科81種11 258頭,6月份誘集到9科87種33 288頭,7月份誘集到10科98種23 669頭,8月份誘集到11科104種39 360頭,9月份誘集到10科99種37 229頭,10月份誘集到6科58種3 869頭,11月份誘集到2科25種418頭。其中7、8和9月種類及數(shù)量最豐富,結構復雜,3月和11月,群落組成結構單一,個體數(shù)量少。

2.2 燈下蛾類群落特征指數(shù)及其動態(tài)

3-11月農田燈下蛾類群落多樣性指數(shù)和豐富度指數(shù),隨著時間先增大后減小,峰值均在8月。個體數(shù)量總的來說隨時間先上升后下降,在3-6月逐漸增加,7月份有所下降,8月份增加到最大值39 360頭,而后減少(圖1)。

圖1 農田燈下蛾類群落特征指數(shù)(2017-2021年)Fig.1 Characteristic index of moth community under lamp in farmland (2017-2021)

2.3 燈下蛾類群落相似性

不同月份之間的群落相似性差異較大。3月與4-11月蛾類群落相似度,隨著時間推移先減少后增大;4月與5-11月、5月與6-11月、8月與9-11月、9月與10-11月的群落相似度,均隨時間推移逐漸減小;6月與7-11月、7月與8-11月則先增大后減小。7、8和9月3個月份之間的群落相似度最大(相似系數(shù)分別為0.8713、0.8768和0.8832),重疊的物種數(shù)量最多;5月和11月的群落相似度最小(0.2830),兩月之間的物種組成差異最大(表3)。

2.4 燈下蛾類群落優(yōu)勢種

3-11月,燈下每月的優(yōu)勢蛾共9種(表4)。3月和4月的主要優(yōu)勢蛾為東方黏蟲和小地老虎Agrotisypsilon,亞洲玉米螟和東方黏蟲為5月份優(yōu)勢蛾,6月份東方黏蟲和棉鈴蟲為優(yōu)勢蛾,優(yōu)勢度指數(shù)分別為0.6234和0.1069,甜菜夜蛾和二點委夜蛾A.lepigone為7月份優(yōu)勢蛾,8月和9月的優(yōu)勢蛾為甜菜夜蛾和棉鈴蟲,10月和11月的優(yōu)勢蛾為甜菜夜蛾、勞氏黏蟲L.loreyi和甜菜葉螟。東方黏蟲、甜菜夜蛾和棉鈴蟲是整個生長季的年度優(yōu)勢蛾,優(yōu)勢度指數(shù)分別為0.1785、0.1616和0.1303,發(fā)生盛期分別在6月、7-8月和8-9月。

表4 農田燈下優(yōu)勢蛾發(fā)生時期及優(yōu)勢度指數(shù)(2017-2021年)Table 4 Occurrence period and dominance index of the dominate moths under lamp in farmland (2017-2021)

9種優(yōu)勢蛾中東方黏蟲、二點委夜蛾、勞氏黏蟲和甜菜夜蛾在所有月份都發(fā)生,亞洲玉米螟和桃蛀螟D.punctiferalis發(fā)生期為4-10月,小地老虎和棉鈴蟲在11月不發(fā)生,而甜菜葉螟在3月不發(fā)生。

2.5 燈下優(yōu)勢蛾的生態(tài)位寬度和生態(tài)位重疊

燈下優(yōu)勢蛾類在時間維度上的各項生態(tài)位指標見表5。亞洲玉米螟(0.4434)的生態(tài)位寬度最大,表明其發(fā)生危害時間較長,以5月份的越冬代數(shù)量最多(3 564頭),占總亞洲玉米螟量的34.60%。其次是棉鈴蟲,生態(tài)位寬度為0.4002,每年發(fā)生4代,危害小麥、花生、玉米、大豆等多種農作物。而東方黏蟲的生態(tài)位寬度最小(0.1811),在時間序列上分布不均勻,6月的蟲量占總東方黏蟲量的77.06%。8-11月的第3、4代只有971頭,占比為3.61%。

表5 農田燈下優(yōu)勢蛾的生態(tài)位寬度和重疊指數(shù)(2017-2021年)Table 5 Niche breadth and niche overlap of the dominate moths under lamp in farmland (2017-2021)

從生態(tài)位重疊指數(shù)看東方黏蟲與其他8種蛾的生態(tài)位重疊指數(shù)均較小,除了與小地老虎的重疊指數(shù)為0.5879外,其他均在0.3197以下,其中與甜菜葉螟的重疊指數(shù)是所有優(yōu)勢蛾中的最小值(0.0968)。棉鈴蟲與其他8種蛾的生態(tài)位重疊指數(shù)較大,與其中5種蛾的生態(tài)位重疊指數(shù)在0.6292～0.7471之間。甜菜葉螟與其余8種蛾的生態(tài)位重疊指數(shù)波動較大,與桃蛀螟的重疊指數(shù)是所有優(yōu)勢蛾中的最大值(0.7843),與東方黏蟲是最小值(0.0968),與5種蛾的重疊指數(shù)均在0.5359以上。

3 結論與討論

2017-2021年,通過燈誘法對河南漯河地區(qū)農田生態(tài)環(huán)境下的蛾類系統(tǒng)調查發(fā)現(xiàn),蛾類群落組成種類豐富,數(shù)量繁多,共11科121種150 861頭;群落特征指數(shù)多樣性系數(shù)、豐富度指數(shù)和個體數(shù)量隨時間先增大后減小,均在8月份達到峰值。劉迪等(2021)把燈下害蟲年份發(fā)生情況劃分為種類上升期、數(shù)量上升期、種群繁盛期和群落消退期4個時期,本研究與其結果基本一致。而高博等(2021)報道哈爾濱園林蛾類的峰值在7月,這可能是由于誘集工具(陳琦等,2018;2020)和生境不同造成的。漯河地區(qū)不同月份間的氣象變化顯著、農作物環(huán)境特點分明,使得不同月份間的蛾類群落相似程度差異較大(Brown and Freitas,2002)。7、8和9月溫度和濕度適宜,大多數(shù)農作物生長旺盛,昆蟲食料充足,為蛾類的生長發(fā)育提供了良好的外部條件(高麗娜等,2013),物種數(shù)量和個體數(shù)量明顯多于其他月份,此3個月份之間的群落相似性系數(shù)最高。

本研究發(fā)現(xiàn)東方黏蟲、甜菜夜蛾和棉鈴蟲是農田燈下蛾類群落年度優(yōu)勢種,高麗娜等(2013)認為棉鈴蟲是河南省北部昆蟲害蟲群落的主要優(yōu)勢種,王圣楠等(2020)認為甜菜夜蛾是山東萊蕪地區(qū)燈下害蟲的優(yōu)勢種,這與本研究有相似之處。但與楊向東等(2010)、周先涌等(2019)報道的優(yōu)勢種明顯不同,可能是與作物布局、耕作制度及治理策略等因素有關。本地區(qū)2015年的優(yōu)勢蛾是東方黏蟲、甜菜夜蛾和二點委夜蛾(侯艷紅等,2017),而二點委夜蛾2013年大爆發(fā)后,近幾年的發(fā)生量明顯減少,棉鈴蟲的發(fā)生量逐年波動上升(劉迪等,2021),棉鈴蟲取代二點委夜蛾成為優(yōu)勢蛾。這與陸宴輝等(2018)報道的近10年來黃淮地區(qū)棉鈴蟲危害程度再次加重,已恢復到歷史上較高的種群水平相一致。東方黏蟲、棉鈴蟲、甜菜夜蛾、小地老虎、亞洲玉米螟、桃蛀螟、二點委夜蛾、勞氏黏蟲和甜菜葉螟是蛾類群落月度優(yōu)勢蛾,研究其生態(tài)位寬度和重疊指數(shù)發(fā)現(xiàn),棉鈴蟲是5個月份的優(yōu)勢種,生態(tài)位寬度較大(0.4002),與5種蛾的生態(tài)位重疊系數(shù)在0.6292以上,說明棉鈴蟲危害時間長,危害作物種類豐富,種間競爭激烈,1代危害冬小麥,2代危害玉米苗和花生,3代和4代危害玉米、大豆、花生和棉花等秋作物。東方黏蟲的生態(tài)位寬度指數(shù)最小,且與8種優(yōu)勢蛾的生態(tài)位重疊均較小,除了與小地老虎的的重疊指數(shù)為0.5879外,其他均在0.3197以下,充分體現(xiàn)出專性遷飛蛾類與當?shù)卦蕉觐愒跁r間上的錯位。小地老虎和二點委夜蛾在時間生態(tài)位上的重疊反映出它們危害的相似性,如集中在夏玉米苗期危害根部,嚴重時造成玉米缺苗斷垅。

根據(jù)漯河地區(qū)農田燈下蛾類群落特征和年/月度優(yōu)勢種生態(tài)位特點,建議結合作物生育期和害蟲發(fā)生特點,采取有針對性的防治措施。冬小麥10月份播種時注意提高整地,秸稈還田時配合深翻充分腐熟,減少越冬蛾的蟲源基數(shù),翌年3-5月設置殺蟲燈誘殺越冬蛾,著重關注棉鈴蟲、亞洲玉米螟、二點委夜蛾和桃蛀螟等蛾的發(fā)生規(guī)律。4月中下旬-5月中下旬小麥田注意防治黏蟲和棉鈴蟲,而春玉米田著重關注亞洲玉米螟和棉鈴蟲。6-7月份夏玉米田應注意棉鈴蟲、甜菜夜蛾等對玉米苗葉部的危害,同時防治小地老虎和二點委夜蛾對玉米根部的取食;8-9月注意預防亞洲玉米螟、桃蛀螟、棉鈴蟲、勞氏黏蟲等對玉米穗部、葉片和莖稈的危害。