宁夏灌区玉米平播密植模式下的农田蛾类多样性研究

2015-03-23张云会王章训付召召王新谱

植物保护 2015年5期

张云会，王章训，付召召，王新谱

（宁夏大学农学院，银川 750021）

宁夏地处黄河上游，从北向南可依次分为引黄灌区、中部干旱带和南部山区。宁夏灌区地处国内最佳玉米生产气候带，玉米种植历史悠久，是宁夏最重要的农作物之一。近年来，玉米播种面积超过小麦成为宁夏种植面积最大的农作物。2014年宁夏玉米播种总面积达29.48万hm2，其中灌区12.65万hm2，中部干旱带9.35 万hm2，南部山区7.48 万hm2。2007年，农业部针对玉米生产提出了“一增四改”的技术措施，即合理增加种植密度、改种耐密型品种，改套种为平播，改粗放用肥为配方施肥，改人工种植为机械化作业。随着宁夏扬黄灌区水利配套工程的扩建和完善，以及玉米新品种和农业新技术的应用，宁夏灌区已基本具备玉米高产栽培条件，2014年位于永宁县的玉米高产挖潜示范田产量达1 357.29kg／667m2，连续实现宁夏玉米单产新记录。

玉米的平播密植已经成为提高宁夏灌区玉米产量的重要措施。但随之而来的问题是大面积种植单一品种，导致农田系统中植物群落结构简单。农田植被的简单化必然导致农田生物群落的种类组成和结构也趋向单一化［1］，群落的物种数和个体数都比自然生态系统少，生物多样性降低［2］。农田生态系统的节肢动物多样性一直是农业生态学研究的热点，如在昆虫群落的组成、物种多样性分析、季节变动规律、优势功能团和捕食性天敌等方面开展了大量的研究［3-12］。以上研究多集中于稻田、麦田和棉田，而对玉米田昆虫群落的研究相对较少。国内仅见对玉米地蜘蛛亚群落结构特性和捕食性天敌群落结构及特性的研究报道，鲜见对玉米田蛾类昆虫组成的相关报道［13-17］。亚洲玉米螟（OstriniafurnacalisGuenée）和小地老虎（AgrotisypsilonRottemberg）是玉米地常发害虫，二点委夜蛾［Athetislepigone（Möschler）］是黄淮海地区近年来发生的夏玉米苗期重要害虫，是否还存在其他次要害虫转变为主要害虫这一问题值得关注和研究。本文主要针对新的玉米种植模式下农田蛾类昆虫组成及时序动态进行调查研究，以期为今后玉米害虫综合防治和田间作物管理提供基础昆虫物种数据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

研究地位于宁夏北部黄灌区石嘴山市惠农区寇家桥村，地理坐标为39°7′29.79″N，106°44′36.36″E。试验区为平播密植型玉米种植区。所选样地玉米品种为‘先玉335’，面积11 000m2，玉米大小行距依次为70、40cm，株距25cm，垄宽40cm。田间优势杂草为马齿苋（PortulacaoleraceaLinn.）、马唐［Digitaria sanguinalis（Linn.）Scop.］、牛筋草［Eleusineindica（Linn.）Gaertn.］、稗［Echinochloacrusgalli（Linn.）Beauv.］、灰绿藜（ChenopodiumglaucumLinn.）、反枝苋（AmaranthusretroflexusLinn.）、碱蓬［Suaeda glauca（Bunge）Bunge］、打碗花（CalystegiahederaceaWall.）、萹蓄（PolygonumaviculareLinn.）、节节草（HippochaeteramosissimumDesf.）、苍耳（XanthiumsibiricumPatrin）、独行菜（LepidiumapetalumWilld.）和曼陀罗（DaturastramoniumLinn.）。农田防护林以新疆杨（Populusalbavar.pyramidalisBunge）、毛臭椿（AilanthusgiraldiiDode）、洋白蜡［Fraxinus pennsylvanica（Marsh）］和旱柳（SalixmatsudanaKoidz.）为主。

1.2 研究方法

1.2.1 蛾类昆虫采集

调查时间为2014年6-8月，以每个月的上中下旬为阶段分别进行蛾类诱集，诱集于每晚20：00-24：00 进行，每阶段连续诱集2 晚。诱集灯采用250 W 高压汞灯，采前准备指形管、毒瓶、棉花和乙酸乙酯；幕布为1.5m×1.8 m 白色化纤布，悬挂于距玉米田3m 处。有蛾类昆虫出现在幕布上，即用指形管迅速将其扣住，2～3min后转移到毒瓶中继续毒杀，采集过程中尽量避免指形管和毒瓶的晃动，确保标本的完整性。

1.2.2 标本制作和鉴定

诱集的蛾子均制成标本，根据蛾子的大小，选用不同型号的昆虫针插针，展翅。插针时，避免针孔位置不当而损伤虫体特征，影响分类鉴定。将展翅后的标本室内阴干置于标本盒内，并依据相关资料［18-21］对所采集的标本进行分类鉴定和数量统计。

1.2.3 分析方法

（1）利用优势度指数、Shannon-Wiener多样性指数、均匀度、物种丰富度、相似性指数等来分析蛾类多样性特征，具体公式如下：

优势度分析采用Simpson优势度指数：

ni为样地第i个物种的个体数，N为样地内所有物种的个体数，S为物种数。

（2）物种多样性分析采用Shannon-Wiener多样性指数：

Pi为第i种个体数占总个体数N的比率，N为全部物种的个体总数，S为物种数。

（3）均匀度分析采用Pielou 指数：

其中Hmax＝lnS，S为群落中总的物种数。H′为Shannon-Wiener指数，J为均匀度指数。

（4）物种丰富度分析采用Margalef指数：

S为物种数，N为全部物种的个体总数。

（5）相似∕相异性指数：采用Jaccard相似性公式：

a和b分别表示群落A 和群落B的物种数，c为两个群落的共有物种数。根据Jaccard相似性系数原理，当Cj＝0.00～0.25，为极不相似；当Cj＝0.26～0.50，为中等不相似；当Cj＝0.51～0.75，为中等相似；当Cj＝0.76～1.00，为极相似。以此来判断相似性程度。

各指数的计算利用Excel 2010完成。

2 结果与分析

2.1 蛾类昆虫的群落组成

调查期间每晚诱获数量50～150头不等，共诱集到蛾类昆虫10科42种，其中夜蛾科（Noctuidae）17 种，是物种数量最多的类群，其次是草螟科（Crambidae）13种，尺蛾科（Geometridae）3种，灯蛾科（Aretiidae）和卷蛾科（Tortricidae）各2 种，其余各科均1种，刀夜蛾（S.nervosa）为宁夏新纪录种，物种组成见表1。结果显示夜蛾科和草螟科是玉米平播模式下农田鳞翅目昆虫中的优势科，种类最为丰富。优势种为旋幽夜蛾（Discestratrifolii）、草地螟（Loxostegesticticalis）、小地老虎（Agrotisypsilon）和亚洲玉米螟（Ostriniafurnacalis），其中旋幽夜蛾个体数量最多，占总个体数量的48.87%，其次为草地螟占13.34%，亚洲玉米螟6.07%，小地老虎5.55%，其余种类所占比例不及5%。刀夜蛾仅3头，所占比例很低。

表1 农田蛾类物种组成Table 1 Composition of moth species in farmlands

续表1 Table 1 （Continued）

不同采集阶段蛾类组成统计结果见图1。结果显示夜蛾和螟蛾是玉米生长期出现频率最高的类群，种类也最为丰富。6月中旬仅出现夜蛾和螟蛾两个类群，自6 月下旬物种开始多样化，7 月物种虽多，但以草螟科为主，7 月上旬共诱集到蛾类昆虫7科，是调查中类群组成最多的阶段。8月下旬蛾类物种数达到最多，为18种，夜蛾和螟蛾种仍占优势。新记录种刀夜蛾出现在7 月份的3 个时段。

图1 不同时期农田蛾类群落组成Fig.1 The composition of moth communities in farmlands in different dates

2.2 农田蛾类昆虫多样性指数分析

各调查阶段蛾类物种多样性见表2，随时间变化的发生变动规律见图2。可以看出香农威纳指数有两个波动较大的阶段，由6月中旬的最小值0.919 1到7月中旬增加至较大值2.115 4为第一个增长阶段；而后呈下降趋势，8月上旬再次递增，于8月下旬增到最大值2.509 6，此为第2个增长阶段。优势度指数随时间的变动规律与香农威纳指数相反，6月中旬优势指数较高，而后波动式递减，7月中旬降低到较小值0.160 3后逐渐增加，8月上旬达最大值0.530 0后再次降低，8月下旬降至最低0.089 9。丰富度指数和均匀度指数两者的变动规律与香农威纳指数相一致，两个较大值分别出现在7月中旬与8月下旬。

以上结果表明，6 月中旬是蛾类组成较单一的阶段，7月中旬与8月下旬蛾类物种多样性较丰富。多样性指数随时间的变动规律表明，各指数间具有相关性，香农威纳指数较高的阶段，物种丰富度、均匀度相应也高，而优势度指数则较低。优势度指群落中优势种占优势的程度，物种越丰富优势种在群落中的优势程度则降低，反之则升高。均匀性指数的高低侧面反映了优势种的突出程度，由公式3可以看出均匀度指数是香农威纳指数的函数，在数量变化上受香农威纳指数的影响。

表2 农田蛾类物种多样性指数、均匀度指数、优势度指数和丰富度Table 2 The species index，evenness index，dominance index and richness of moths in farmlands

图2 农田蛾类多样性随时间的变动规律Fig.2 Analysis of time distribution of moth diversity in farmlands

2.3 农田各阶段蛾类昆虫相似性与相异性分析

群落的相似性指的是群落物种组成的相似程度，在一定程度上反映了群落的演替变化情况，它是群落分析的一个重要基础。一般而言相似性指数越大，表明群落间的相似水平越高；相异性指数越大，群落间的差异越大。不同群落的相似性指数达到0.5～0.6，可以认为群落间的相似程度已经很高。由表3可知，不同阶段蛾类群落相似性水平均很低，其中以7 月上旬与7 月中旬相似性水平最高为0.526 3，其次是7 月中旬与8 月上旬为0.400 0。相异性水平以6月中旬与7月上旬最高为0.888 9，其次是6月下旬与8月下旬为0.884 6。相邻时段相似性水平相对较高，这与相邻时段衔接紧密，也是物种组成的过渡时期有关。6月份与8月份的相异指数较大，是由于玉米生育期的不同影响了蛾类昆虫的组成。

表3 农田蛾类物种相似性指数与相异性指数1）Table 3 Similarity index and dissimilarity index of moth species in farmlands

3 结论与讨论

此次在宁夏灌区利用高压汞灯诱集调查获得蛾类昆虫10科42种。明确了该种植模式下蛾类资源以夜蛾科和草螟科昆虫为主要类群，优势种为旋幽夜蛾、草地螟、亚洲玉米螟和小地老虎。6月份蛾类物种组成较单一，8月下旬蛾类群落多样性水平最高，香农威纳指数、均匀度指数、丰富度指数及优势度指数依次为2.509 8、0.868 3、4.492 4、0.089 9。不同时段蛾类群落相似性水平均很低，其中以7月上旬与7月中旬相似性水平最高，为0.526 3，其次是7月中旬与8月上旬为0.400 0。相异性水平以6月中旬与7月上旬最高，为0.888 9，其次是6 月下旬与8月下旬为0.884 6。多样性指数随时间呈不规则变化，6月中旬种类数以及个体数量均很少，可能是因为今年5月份平均气温低于常年，影响了越冬幼虫和蛹的成活和孵化率。

研究结果表明单作模式下农田蛾类昆虫种类较丰富，但不同种类个体数量上差异明显。亚洲玉米螟和小地老虎是最典型的玉米害虫，旋幽夜蛾和草地螟食性较杂，但寄主也包括玉米［19，22］，以上4 种蛾类是宁夏灌区单作密植模式下玉米主要害虫。黄地老虎和黏虫也为害玉米，但数量相对较少。需要指出的是，本次调查所用的方法是高压汞灯诱集，且灯设在玉米田边，因此采集的种类并非都是玉米田发生的种类，如瘦银锭夜蛾、花实夜蛾、斜纹隐斑螟和香草小卷蛾等以农田杂草为寄主。蓝目天蛾、杨褐枯叶蛾、黄翅缀叶野螟和芳香木蠹蛾等则属于林木害虫，与农田周边防护林有关，而大禾螟和荸荠白禾螟等则显然与周边的稻田和排水渠生境有关。另外，农田林带、田间小气候、玉米生长阶段和空间结构、田间杂草的发生、天敌效应和人类干扰（耕作、灌溉、病虫害防治）等都会直接或间接地影响农田蛾类昆虫的结构组成、多样性及动态发生。

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