曲靖市蝗蟲物種多樣性調(diào)查

李文博,Nawaz Haider BASHIR,琪勒莫格,杜國川,柳添杰,李小花,郭效瓊,李 強

(1.曲靖師范學(xué)院 生物資源與食品工程學(xué)院,云南 曲靖 655011;2.包頭師范學(xué)院 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,內(nèi)蒙古 包頭 014030;3.曲靖師范學(xué)院 文化旅游學(xué)院,云南 曲靖 655011;4.吉林農(nóng)業(yè)大學(xué) 植物保護(hù)學(xué)院,吉林 長春 130118)

蝗蟲是一種典型植食性昆蟲.全世界已知蝗蟲有12 000余種,我國蝗蟲種類占世界總數(shù)9.19%,廣布于熱帶、溫帶林地和荒漠(草)地區(qū)[1-2].寄主范圍極其廣泛,有群居型和散居型之分,喜食鮮嫩肥厚葉片,包括大豆、水稻、高粱、玉米、小麥、卷心菜、馬鈴薯、白菜、油菜、蘆葦、稗草、芨芨草、白茅等千余種植物[3].全球范圍內(nèi)常年爆發(fā)蝗災(zāi)的面積多達(dá)5 000萬平方千米,直接危害農(nóng)、林、牧草業(yè)的蝗蟲400余種,蝗災(zāi)侵?jǐn)_了9億多人口的生產(chǎn)生活[4-5].蝗總科分類區(qū)系和多樣性研究雖已取得了一定進(jìn)展,然而非洲和亞洲諸多國家地區(qū)的深入調(diào)查研究仍顯不足,如果人類不堅持長久監(jiān)測和適時防治,蝗災(zāi)席卷造成的危害與經(jīng)濟(jì)損失不可估量[6-9].

曲靖地處滇黔桂三省交界,珠江源頭,隸屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候,冬無嚴(yán)寒,夏無酷暑,年均氣溫為15℃左右,擁有“一山分四季,十里不同天的立體氣候”.因其多樣的小氣候類型,造就了本地動植物資源豐富多樣與特異性,梯度分布特點明顯[10-11].氣候變暖是國內(nèi)外最受關(guān)注的熱點問題,氣候格局決定昆蟲地理種群的分布格局及發(fā)生規(guī)律[12].近年,因持續(xù)干旱與局部高溫侵襲,曲靖市周邊蝗蟲發(fā)生頻次遞增,發(fā)生期提前,嚴(yán)重干擾當(dāng)?shù)剞r(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)[13].研究曲靖市蝗種多樣性和分布情況不僅豐富曲靖地區(qū)的昆蟲資料,也為本地蝗蟲的資源利用、預(yù)測預(yù)報及綜合防治提供依據(jù).

1 材料與方法

1.1 蟲源采集

2023年6月—8月間開展本地蝗蟲的資源調(diào)查,選取曲靖三處地勢較平整的采樣地,包括瀟湘水庫、寥廓山和馬龍區(qū)農(nóng)場,GPS定位地理信息數(shù)據(jù)范圍為(103°58′8.74″-104°39′0.72″E,25°54′1.59″-26°11′1.79″N,平均海拔1 650m).各樣地以大面積隨機網(wǎng)捕方法進(jìn)行調(diào)查,每處樣地采用五點掃網(wǎng)法(掃網(wǎng)口徑45cm,網(wǎng)深50cm,柄長130cm)隨機5點取樣,每點按東西南北方向各掃100個網(wǎng)復(fù)(共計200網(wǎng)),每網(wǎng)掃過植被弧度180°,逐次統(tǒng)計蝗蟲數(shù)量,各樣地每隔7d掃網(wǎng)1次,如遇陰雨大風(fēng)天氣順延[14].記錄采集當(dāng)天蝗蟲個數(shù)并分屬分種(若蟲、成蟲分開),不能確定的蝗種投入毒瓶,帶回曲靖師范學(xué)院生物資源與食品工程學(xué)院云南高原生物資源保護(hù)與利用重點實驗室做進(jìn)一步鑒定.優(yōu)勢種指原則上占采集地網(wǎng)捕總數(shù)的10%以上的蝗種.

1.2 蝗種鑒定

按照傳統(tǒng)形態(tài)學(xué)分類方法,在體視顯微鏡下觀察標(biāo)本外部形態(tài)特征,如遇外部形態(tài)相似的蝗種,結(jié)合雄性外生殖器解剖加以確認(rèn).剪去剛羽化的雄蟲(7日齡)第9腹節(jié)后的組織,置于10%NAOH溶液中沸煮10min(注意標(biāo)本隨溶液濺出而丟失),直至蟲體腹腔內(nèi)肌肉溶解,取出標(biāo)本后用蒸餾水洗凈,放入載玻片,鏡中解剖觀察雄性生殖器結(jié)構(gòu)并拍照.隨后將生殖器移入盛有酒精的小試管中標(biāo)記保存,將鑒定完畢的所有標(biāo)本分類存于75%乙醇備用[15].鑒定依據(jù)源于《中國動物志昆蟲綱直翅目蝗總科第十卷》《云貴川陜寧蝗蟲》《中國蝗蟲鑒定手冊》和《中國百種蝗蟲原色圖鑒》書籍.屬種鑒定完畢后,統(tǒng)計數(shù)量用于物種多樣性分析.

1.3 蝗蟲多樣性的計算

香農(nóng)-維納多樣性指數(shù)H',計算公式為:H'=-∑PilnPi.其中,Pi=Ni/N,Pi為蝗種i的個體數(shù)占群落總個數(shù)比例.

Pielou均勻度指數(shù)的計算公式為:J=H'/lnS,其中S為物種數(shù).

Margalef豐富度計算公式為:E=(S-1)/lnN,其中N是采集的總個數(shù),S是物種數(shù).

Simpson優(yōu)勢集中性計算公式[8]為:D=1-∑Pi2.

1.4 數(shù)據(jù)分析

Excel2019和Bio-Dap生物多樣性指數(shù)軟件分別用于數(shù)據(jù)處理和指數(shù)值計算.

2 結(jié)果與分析

2.1 蝗蟲分科(屬)

曲靖城區(qū)采樣地蝗蟲調(diào)查結(jié)果如表1所示.三處采樣地共計網(wǎng)捕鑒定7科16屬19種蝗蟲,斑翅蝗科Oedipodidae屬種數(shù)量最多(7屬7種),占總種數(shù)的36.84%,視為本地蝗總科中物種最豐富類群;其次是錐頭蝗科Pyrgomorphidae(1屬3種)和網(wǎng)翅蝗科Arcypteridae(2屬3種)均占總種數(shù)15.79%;蝗科Acrididae和瘤錐蝗科Chrotogonidae均為1屬1種,僅占5.26%.

表1 曲靖各采樣地蝗蟲科、屬、種數(shù)量

2.2 蝗蟲的種類及數(shù)量

三處采集地網(wǎng)捕鑒定結(jié)果如表2所示.蝗種共計19種(400頭).馬龍區(qū)農(nóng)場蝗蟲個數(shù)最多(201頭),其次是瀟湘水庫(107頭),寥廓山最少(92頭).蝗種分布與上述情況相似,馬龍區(qū)農(nóng)場有17種,寥廓山14種,瀟湘水庫10種.其中短額負(fù)蝗Atractomorphasinensis個體數(shù)量占采集總數(shù)的26.50%,疣蝗Trilophidiaannulata次之,占12.50%.

表2 曲靖三處采樣地蝗蟲種類和數(shù)量

2.3 蝗種多樣性指數(shù)分析

由表3可知,馬龍區(qū)農(nóng)場蝗種豐富度最高;瀟湘水庫最低.Shannon-Wiener多樣性指數(shù)、均勻度和優(yōu)勢度指數(shù)也表明馬龍區(qū)農(nóng)場最高,瀟湘水庫最低.由此看出馬龍區(qū)農(nóng)場周邊生境條件較好,寄主植物種類繁多,蝗蟲物種多樣性指數(shù)較高,其次是寥廓山.而瀟湘水庫是人造水庫,建筑周圍植被單一,生態(tài)系統(tǒng)受制于人為因素(施工、施藥及除草),導(dǎo)致蝗蟲物種多樣性指數(shù)低于其他生境.

表3 曲靖市蝗蟲類群多樣性指數(shù)

表4 不同生境群落優(yōu)勢種間比較

2.4 不同地點蝗蟲群落優(yōu)勢種比較

不同生境都存在共有的優(yōu)勢種,如短額負(fù)蝗Atractomorphasinensis和疣蝗Trilophidiaannulata.當(dāng)然也有某種生境特有的優(yōu)勢種,如取食葉菜類農(nóng)作物為主的馬龍區(qū)農(nóng)場的長翅板胸蝗Spathosternumprasiniferum.調(diào)查結(jié)果基本反映了目前生活于各生境內(nèi)的優(yōu)勢(特有)種類,與采集情況較一致.

3 討 論

蝗蟲是農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中種類繁多、分布最廣以及危害最重的害蟲類群之一,全世界除南極洲外各大洲均有分布[16].本試驗選取曲靖城區(qū)3個調(diào)查蝗種資源,經(jīng)蝗蟲發(fā)生期內(nèi)調(diào)查采集,共鑒定7科16屬19種,包括短額負(fù)蝗Atractomorphasinensis、紡梭負(fù)蝗Atractomorphaburri、長額負(fù)蝗Atractomorphalata、中華劍角蝗Acridacinerea、僧帽佛蝗Phlaeobainfumata、疣蝗Trilophidiaannulata、東亞飛蝗Locustamigratoria、花脛綠紋蝗Aiolopustamulus、長翅束頸蝗Sphingonotuslongipennis、云斑車蝗Gastrimargusmarmoratus、條紋隆背蝗Carinacrisvittatus、方異距蝗Heteropternisrespondens、中華雛蝗Chorthippuschinensis、黃脊竹蝗Ceracriskiangsu、林草雛蝗Chorthippusnemus、長翅板胸蝗Spathosternumprasiniferum、中華稻蝗Oxyachinensis、云南蝗Yunnanitescoriacea和棉蝗Chondracrisrosea.其中,斑翅蝗科Oedipodidae物種最豐富,占總種數(shù)的36.84%,蝗科Acrididae和瘤錐蝗科Chrotogonidae僅見1種.石凱等人詳細(xì)調(diào)查了通遼地區(qū)蝗總科多樣性及其分布情況,共鑒定7科12亞科37種,以斑翅蝗科Oedipodidae物種最多,網(wǎng)翅蝗科Arcypteridae次之[8],本研究方法及結(jié)果與上述結(jié)論相似.由于采集地的小氣候、海拔、寄主種類和土質(zhì)結(jié)構(gòu)等原因所致,即各自的小生境存在特異性,造成科的組成相同,但物種多樣性構(gòu)成不同的情況[17].故而曲靖城區(qū)的蝗種組成結(jié)構(gòu)與前人的研究成果差異較大.馬龍區(qū)農(nóng)場蝗種最多(17種),寥廓山(14種)次之,瀟湘水庫最少(10種).就個體數(shù)量而言,馬龍區(qū)農(nóng)場最多,瀟湘水庫次之,寥廓山最少.Shannon-Wiener多樣性和Pielou均勻度指數(shù)能夠反映特定生境內(nèi)的種的多樣性(α多樣性)和各物種個體數(shù)目分布的均勻程度[8,18-19].Shannon-Wiener指數(shù)值越高,蝗蟲α多樣性越高,Pielou指數(shù)越高,蝗蟲發(fā)生情況越均勻[8,20].本研究結(jié)果表明馬龍區(qū)農(nóng)場蝗種的豐富度最高,瀟湘水庫最低.植被多樣性(復(fù)雜性)與蝗蟲的多樣性常呈現(xiàn)出正相關(guān)[21].馬龍區(qū)農(nóng)場與寥廓山的生境特征分別以農(nóng)田耕地和山間林地(空地)為主,寄主植物種類多,呈現(xiàn)階梯式分布格局,特別是寥廓山受人類生產(chǎn)生活干擾小,蝗蟲群落多樣性較高.瀟湘水庫是人工創(chuàng)造的新生境,植被類型較單一,食物鏈薄弱,易受人為施工影響,物種多樣性指數(shù)較小[22-23].

本試驗采用大面積多點隨機網(wǎng)捕,但實際調(diào)查時易受環(huán)境或人為因素干擾,例如寥廓山有的區(qū)域地勢陡峭,人力無法觸及,即便接近網(wǎng)捕對象也難以做到隨機取樣,亦或是遇到陰雨大風(fēng)天氣,此時掃網(wǎng)蝗蟲收獲甚微,需等待溫度逐步回升等.曲靖下轄的4縣和一個縣級市占地面積大,地形地貌復(fù)雜,不同海拔區(qū)間內(nèi)的植被類型多樣,蝗種肯定不止于市區(qū)周邊采集到的19種.季節(jié)更替除了改變植物群落外觀、溫濕度等變化,還決定了蝗蟲分布、寄主選擇和生長繁殖等[24-27].本研究受限于調(diào)查空間與人力制約,加之部分蝗種的發(fā)生期短等,一些種類尚未記錄,但是基本上反映了曲靖市蝗蟲整體多樣性組成和分布情況,后續(xù)會擴(kuò)大調(diào)查監(jiān)測范圍.綜上所述,曲靖市蝗蟲物種多樣性的組成特點及分布與棲息地(植被)類型密切相關(guān),植被類型(種類)越多,蝗種多樣性越豐富.