不同放牧强度对荒漠草原蝗虫群落的影响

董 玮，张璞进，常 虹，晔薷罕，张晶晶

(1.内蒙古农牧业科学院，呼和浩特 010031;2.中科院内蒙古草业研究中心，呼和浩特 010031;3.满洲里市农业技术推广站，满洲里 021400)

蝗虫是世界农林牧业的一类重要害虫。蝗虫的种类组成、群落特征和分布规律受特定的生态地理条件影响较大(康振民和梁沛，1999;周伟等，2010)。放牧活动可导致蝗虫栖境中的植被发生变化，从而引起蝗虫群落组成发生变化(Morris，1967，1968;Gibson，1997;颜忠诚和陈永林，1998)。目前，关于放牧活动对蝗虫群落影响的研究较少，且大多集中在典型草原，对于荒漠草原蝗虫群落影响的研究未见报道。

本文选择内蒙古乌兰察布市四子王旗荒漠草原，对不同放牧强度下蝗虫的群落多样性参数、不同月份蝗虫种类及种群数量的变化做了比较研究，并研究了蝗虫群落变化与植物群落部分参数的相关性，以期为进一步有效控制荒漠草原蝗虫危害提供理论依据。

1 研究方法

1.1 研究区域概况

本研究在内蒙古农牧业科学院四子王旗综合试验示范基地放牧样地上进行。试验区设在内蒙古短花针茅Stipa breviflora 荒漠草原放牧典型地段，位于北纬41°47'17″，东经111°53'46″，海拔在1440～1460 m 之间。土壤以淡栗钙土和棕钙土为主，属温带大陆性干旱、半干旱气候。研究区全年平均降水量311.4 mm，≥0℃积温为2500～3100℃，年平均积温为2713.7℃。放牧样地具有10年的连续放牧历史。采用随机区组设计(图1)，区组内设3个载畜率水平和1个无放牧区作为对照，3个放牧强度分别表示为LG、MG和HG，即轻度、中度和重度放牧，相应区组的围栏内面积约为4 hm2，放牧羊数量分别为4头、8头和12头。试验区草地类型建群种为短花针茅，优势种为冷蒿 Artemisia frigida、和无芒隐子草Cleistogenes songorica，主要伴生种有银灰旋花Convolvulus ammannii、木地肤Kochia prostrata、阿尔泰狗娃花 Netropappusal taicus、狭叶锦鸡儿Caragana stenophylla、栉叶篙Neopallasia pectinata、冰草Agropyron cristatum和羊草Leymus chinensis 等。

图1 实验设计示意图Fig.1 Diagram of experiment design

1.2 取样方法与种类调查

2012年的5月～9月，参照康乐(1995)、刘奎等(2000)的方法，调查了四子王旗天然荒漠草原不同放牧强度样地中的蝗虫生态分布特征。用1 m×1 m 无底样方框做样方(高0.5 m)，在样地中按Z 字法取样，每个样地每次取20个样方。捕获的蝗虫鉴定种类并记录蝗虫个数，不能当场鉴定的蝗虫投入70%酒精瓶中，带回室内进一步鉴定、记录。

1.3 数据分析

蝗虫群落不同多样性参数分别根据下列公式计算:

多样性指数Shnnon－wiener index:

H'=－∑PilnPi

均匀度指数Pielou index:JP=－∑PilnPi/lnS

优势度指数Simpson index:C=∑Pi(Ni/S)

丰富度指数Margalef index:

Ma=(S－1)/ln(N)

式中，S 为物种数目，N 为所有物种个体总数，Pi 为各个功能群相对生物量。

4．多种极品类型均有产出。昌乐蓝宝石矿床之所以被称为极品宝石的摇篮，不仅是因为以上三方面特点，更主要的是矢车菊颜色、卡蓝等世界公认的极品类型蓝宝石品种在这里均有产出。

采用Excel 2007 进行数据统计和构建图表，采用SPSS13 进行相关性分析和方差分析。

2 结果与分析

2.1 蝗虫生态分布特征

在12个样地中共采集到蝗虫3076头，经鉴定共计8种，分别是宽翅曲背蝗 Pararcyptera microptera meridionalis、宽须蚁蝗Myrmeleotettix palpalis、白边痂蝗Bryodema luctuosum、亚洲小车蝗 Oedaleus asiaticus、短星翅蝗Calliptamus abbreviatus、红翅皱膝蝗Angaracris rhodopa、毛足棒角蝗Dasyhippus barbipes和狭翅雏蝗Chorthippus dubius。

2.1.1 不同放牧强度对8种蝗虫种群密度的影响

不同放牧强度样地中，蝗虫群落平均密度存在显著差异。总体来看，轻度放牧和重度放牧样地中蝗虫密度显著高于中度放牧和无放牧对照样地(表1)。但不同蝗虫种类在不同样地中的密度又各有不同。如轻度放牧样地中毛足棒角蝗和狭翅雏蝗的平均密度最大，显著高于其他样地(P＜0.05)，而亚洲小车蝗和白边痂蝗的平均密度则随放牧强度增加而上升，在重度放牧样地分布密度最大(P＜0.05)。红翅皱膝蝗和短星翅蝗在对照样地和轻度放牧样地中的密度显著高于其它样地(P＜0.01);宽须蚁蝗、宽翅曲背蝗在各放牧样地的密度没有显著差异(P＞0.05)。

在对照样地中，短星翅蝗和宽翅曲背蝗占捕获的蝗虫个体总数的31.8%和23.8%，为优势种，而在轻度、中度和重度放牧样地中，亚洲小车蝗所占比例均最高，分别为26.36%、35.18%和42.24%，均为优势种。另外在中度和重度放牧样地中，白边痂蝗也占有很大比重。

表1 不同放牧强度下蝗虫的密度(头/m2)Table 1 Density of grasshopper under different levels of grazing(individual/m2)

2.1.2 不同放牧强度对蝗虫群落多样性指数的影响

由表4 可知，蝗虫群落的Shannon－wiener 多样性指数和均匀度指数变化趋势相同，从高到低依次为:对照＞轻度放牧＞重度放牧＞中度放牧;丰富度指数为:对照＞中度放牧=重度放牧＞轻度放牧。蝗虫优势度指数则以轻度放牧样地中最大，对照样地次之，中度和重度放牧样地较低。

表2 不同放牧强度下蝗虫群落多样性指数Table 2 Diversity indexes of locust community under different levels of grazing

2.2 不同放牧强度下植物群落参数与蝗虫种群密度的相关性

结合表1和已有的植被数据(焦树英等，2006;贾乐等，2011)，经过相关性分析发现，在不同放牧强度下，不同蝗虫种类的密度与植物群落的相关关系差异较大(表3)。亚洲小车蝗和白边痂蝗的种群密度与样地植被的高度、盖度和生物量均呈显著负相关。而短星翅蝗和红翅皱膝蝗的种群密度与样地植被的高度、盖度和生物量呈显著正相关(P＜0.05)。毛足棒角蝗、宽须蚁蝗和狭翅雏蝗与植被的高度、盖度、生物量的相关性不大，但与植物群落多样性呈明显正相关。

2.3 不同放牧强度样地蝗虫种群数量的季节变化

图1 显示了不同放牧强度下荒漠草原8种蝗虫总的种群数量及优势种亚洲小车蝗、白边痂蝗和短星翅蝗的种群数量随季节的变化。总体来看，不同放牧强度样地中蝗虫总量在5月到6月期间均明显下降，这是由于5月早期蝗蝻出土后，受温度和湿度影响较大，成活率较低所致。从7月到9月，对照样地和轻度放牧样地蝗虫种群数量逐步上升，尤其是轻度放牧样地种群数量增加最快，最高达172头。中度放牧样地从6月至9月蝗虫种群数量逐渐上升，但幅度不大。重度放牧样地蝗虫种群数量在6 至8月变化不大，到9月份明显上升。

从3个优势种类的种群数量变化来看，亚洲小车蝗在各样地中的变化趋势相似，均是从5月到8月不断上升，到9月明显下降;白边痂蝗的种群数量变化在不同放牧强度样地中的差异较大:在对照样地中仅在6月出现了一个小高峰，此后一直保持较低水平;在轻度放牧样地中，从5月至7月种群数量比较稳定，此后开始下降并维持

较低水平;在中度和重度放牧样地中，则均是5月数量最多，之后持续减少，7、8月份之后数量一直较少。短星翅蝗的种群数量在对照和轻度放牧样地随季节变化趋势与亚洲小车蝗相似，但在中度放牧和重度放牧样地中则一直处于非常低的水平。

表3 8种蝗虫种群密度与植物群落因子的相关系数Table 3 Related coefficient of grasshopper population density to plant community parameters

图2 不同放牧样强度样地蝗虫种群数量变化的时间动态Fig.2 Seasonal dynamics of locust population

3 结论与讨论

草原放牧会引起植被的类型和结构发生变化，影响蝗虫生境质量、减少食物有效性、变更微气候和潜在产卵地点，从而引起蝗虫的种群数量与分布的变化(Kevin et al.，2003)。本文研究结果表明，不同放牧强度下所形成的栖境结构对蝗虫的影响不同。其中，优势种群白边痂蝗和亚洲小车蝗的密度随放牧强度增加明显上升，说明这两种蝗虫偏向选择植被稀疏的栖境，而放牧强度越大，则越容易形成此类型的生境。从总体来看，轻度放牧和重度放牧样地中蝗虫密度显著高于其他样地，说明轻度放牧和重度放牧所形成的栖息环境对大部分蝗虫的发生有利。而中度放牧所形成的栖境条件不利于蝗虫的发生，这可能是由于中度放牧条件下，植物群落的多样性及均匀度大，结构最稳定(颜忠诚和陈永林，1998;焦树英等，2006)，因此该生境抗外界干扰能力比较强。

对照样地排除了大型动物的干扰，引起植被及其它生物、土壤、小气候等的变化(邱星辉和李鸿昌，1997)，由于蝗虫微环境倾向于相对潮湿、少风的禁牧样地(Kevin et al.，2003)，因此，蝗虫种群在对照样地丰富度指数、多样性指数和均匀度指数最高。

不同种类的蝗虫对栖境的要求不同(Joern，1982)，其种群数量、分布与放牧强度的关系也不同(Kang and Chen，1995)。本文研究发现，短星翅蝗和红翅皱膝蝗的种群密度随放牧强度增加而减小，而白边痂蝗和亚洲小车蝗的种群密度则随放牧强度增加明显上升。这说明放牧活动在干扰了一些蝗虫的适生环境，使其数量减少的同时，可能创造了对另一类蝗虫有利的环境条件，使其数量增加，同时也说明，短星翅蝗和红翅皱膝蝗偏向选择植被相对密集的栖境，白边痂蝗和亚洲小车蝗则相反。而毛足棒角蝗、宽须蚁蝗、狭翅雏蝗的分布与植被生长状况关系不大，主要与植物群落多样性相关。

总体来看，不同放牧强度下荒漠草原蝗虫群落的种类、种群数量随季节的动态变化趋势及不同种类的种群密度与栖境植物群落的相关性均存在显著差别，这为有针对性的进行草原蝗虫防治提供了理论参考。本文只考虑了放牧强度对蝗虫群落的影响，实际上气候因素也是影响蝗虫群落变化的重要因素。因此，对于放牧强度和气候因素协同作用对荒漠草原蝗虫群落的影响还有待进一步研究。

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