宜州市喀斯特地貌桑园土壤动物群落季节动态与害虫生态调控

李晓东，莫海玲，覃国乐，韦仕珍，史沉鱼，安 慧

（河池学院化学与生物工程学院，广西宜州546300）

宜州市喀斯特地貌桑园土壤动物群落季节动态与害虫生态调控

李晓东，莫海玲，覃国乐，韦仕珍，史沉鱼，安 慧

（河池学院化学与生物工程学院，广西宜州546300）

为掌握宜州市喀斯特地貌桑园土壤动物群落的季节动态、功能类群及其与害虫生态调控的关系，2012年4月、7月、10月及2013年1月采用手捡法、干漏斗法（Tullgren）和湿漏斗法（Baermann）对宜州市境内桑园土壤动物群落进行调查。结果表明：春、夏、秋、冬四季共捕获土壤动物870只，隶属5门12纲20目22类，优势类群为弹尾目和蜱螨目，常见类群为双翅目幼虫、颤蚓目、泄管纲、鳞翅目幼虫、双尾目、正蚓目、膜翅目和蜘蛛目；桑园土壤动物群落类群数季节动态为春季＝夏季＝秋季＞冬季，个体数季节动态为春季＞夏季＞秋季＞冬季，多样性季节动态为春季＞秋季＞夏季＞冬季；桑园土壤动物可划分为杂食性、植食性、腐食性和捕食性4个功能类群，功能类群间通过作物－害虫－天敌的食物链关系对害虫进行生态调控。

土壤动物；季节动态；功能类群；害虫生态调控；桑园；喀斯特地貌

土壤动物种类繁多，体形大小及活动能力相差悬殊，活动方式各异，但许多种类在功能上相近，从而可形成不同的功能类群，各功能类群通过错综复杂的食物链关系和物理、生理消化活动对农业生态系统中的有机质进行分解，熟化土壤，促进农业生态系统的物质和能量循环，维持作物的正常生长，并对生境做出响应，对其研究可为农业生态系统的维护和管理提供理论基础［17］。因此，广大科技工作者针对玉米地、菜地、麦田、稻田、茶园、桃园、枣林等不同农田生态系统的土壤动物相继开展了研究［8－12］。其中，汤君友等对皖西大别山腹地的岳西县来榜镇桑园土壤动物群落及其多样性进行了研究，吴玉红等对四川青神县桑园、桑埂大型土壤动物群落结构进行了调查，兰洪波等对茂兰喀斯特森林实验区桑园大型土壤动物结构进行了初探［13－15］。但到目前为止，未见桑园土壤动物群落季节动态、功能类群和害虫生态调控方面的研究报道。为此，笔者选择位于喀斯特地貌区的我国第一大桑蚕生产基地县市的宜州市开展桑园土壤动物研究，以期为桑园科学栽植、病虫害科学防控和喀斯特土地资源有效利用提供基础资料。

1 材料与方法

1.1 研究地自然概况

宜州市位于广西偏西北部，北回归线略偏北，属中亚热带季风气候区，年平均日照时数1 696.9h，平均气温19.6～22℃，年均降雨量1 300～1 325mm，年无霜期323d。境内喀斯特地貌发育充分，土壤多由石灰岩、砂岩、泥砾岩发育而形成，土层薄，砾石含量高。

1.2 样品采集

沿宜州市自西向东，依次选取怀远镇叶茂电站附近、庆远镇马安村、刘三姐乡马山塘村和洛东乡洛东水电站附近的桑园为采样点。结合宜州气候状况，于2012年春（4月）、夏（7月）、秋（10月）和冬（2013年1月）对4个样点进行土壤动物样品采集。每个样点的样方为50cm×50cm，从上而下分4层（0～5cm层，5～10cm层，10～15cm层，15～20cm层），先用手捡法分层采集大型土壤动物，并用75%的酒精保存，带回实验室；再用100mL的取土器每层各取4份土样（共计256份土样），其中3份用干漏斗（Tullgren）法分离干生小型土壤动物，1份用湿漏斗（Baremann）法分离湿生土壤动物，均用75%的酒精保存。

1.3 土壤动物鉴定与分类

依据《中国土壤动物》［16］《中国亚热带土壤动物》［17］《中国土壤动物检索图鉴》［18］《昆虫分类学》［19］等专著对所采集的土壤动物进行鉴定分类，并结合以上专著和相关文献，依据其食性进行功能类群的划分［20］。

1.4 数据统计与处理

依据类群个体数量占捕获总数量的10%以上为优势类群，1%～10%的为常见类群，低于1%的为稀有类群的标准对所采集的土壤动物进行多度划分。结合以下公式进行多样性分析：

上述各式中，ni为该样区内第i个类群的个体数，N为样区内所有类群的个体数，Pi＝ni／N，S为样区内类群数，Nmax为样区内优势类群个体数，NT为样区内全部类群个体数；Di为第i类群个体数，Dimax为各群落中第i类群的最大个体数，g为群落中的类群数，G为各群落所包含的总类群数，Ci／C为相对次数，即在C个群落中第i个类群出现的比率。相关计算分别在Microsoft office 2007和BIODAP中完成。

表1 土壤动物群落组成Table1 Composition of soil fauna communities

2 结果与分析

2.1 桑园土壤动物群落组成的季节动态

通过对桑园四季土壤动物的调查，共捕获土壤动物870只，隶属于5门12纲20目22类（表1）。其中，优势类群由弹尾目（Collembola，54.83%）和蜱螨目（Acarina，12.18%）组成，共占总个体数的67.01%；常见类群由双翅目幼虫（Diptera Larva）、颤蚓目（Tubificida）、泄管纲（Secernentea）、鳞翅目幼虫（Lepidoptera Larva）、双尾目（Diplura）、正蚓目（Lumbricida）、膜翅目（Hymenoptera）和蜘蛛目（Araneae）8类组成，共占总数的27.82%；其余12类为稀有类群，占总数的5.17%。常见类群和稀有类群的类群数占总类群数的90.91%，但两者个体数仅占总个体数的32.99%，说明喀斯特地貌桑园土壤动物群落的异质性强。各个季节优势类群在四季更替中存在变化，其中，弹尾目在四季中均为优势类群，其数量随季节变化为夏季＞春季＞秋季＞冬季，蜱螨目仅在春季和秋季为优势类群，泄管纲在春季为优势类群，双翅目幼虫和颤蚓目在冬季为优势类群。四季土壤动物群落的个体数变化为春季（267只）＞夏季（239只）＞秋季（221只）＞冬季（143只），类群数变化为春季（15种）＝夏季（15种）＝秋季（15种）＞冬季（9种）。可见，喀斯特地区桑园土壤动物群落在四季更替中，其个体数变化较大，类群数变化较小。

2.2 桑园土壤动物群落多样性的季节动态

从表2看出，使用不同的多样性指标对对桑园各季节的土壤动物群落进行测度，各指标随着季节更替均有一定的变化。多样性指数（H）的季节动态为春季＞秋季＞冬季＞夏季，均匀性指数（E）的为冬季＞春季＞秋季＞夏季，丰富度指数D的为秋季＞夏季＞春季＞冬季，优势度指数（I）的为夏季＞春季＞秋季＞冬季，优势集中性指数（C）的为夏季＞秋季＞春季＞冬季，密度－类群指数（DG）的为春季＞秋季＞夏季＞冬季。其中，夏季群落的类群数和个体数都较冬季多，但其H值和E值均较冬季低，主要是夏季土壤动物群落中弹尾目占比较高（71.97%），使得优势度指数I和优势集中性指数（C）均显著高于其他各季节。H和DG相比，仅在夏季和冬季有差别，鉴于H更多反映均匀度，结合以上分析，DG能较好地体现桑园土壤动物群落多样性的季节动态。

2.3 桑园土壤动物功能类群与桑园害虫生态调控

喀斯特地区桑园土壤动物的功能类群由杂食性、植食性、腐食性和捕食性4类组成（表1），其中，杂食性占77.01%、植食性占12.76%、腐食性占8.39%、捕食性占1.84%。由于桑园作为农业生态系统，相对于森林生态系统，其结构简单、稳定性差，加之喀斯特地貌土壤较为贫瘠，使得对环境适应能力较强的杂食性类群占绝对优势，而其中又以中小型的弹尾目和蜱螨目数量最多，充分的体现了土壤动物功能类群分布与环境相适应的特点。功能类群中，杂食性和植食性土壤动物可促进桑园枯枝、落叶和根系等的分解，植食性土壤动物幼虫或成虫亦能取食桑树的茎、叶，从而联系地上地下的生态系统。但当植食性土壤动物数量较多时可形成害虫，危害桑园健康，如桑园双翅目的桑瘿蚊，鞘翅目的桑象虫、桑天牛以及鳞翅目的桑螟等。在本次调查中，双翅目幼虫占7.59%，多度排第3位，是宜州桑园主要害虫之一［21］。杂食性、腐食性土壤动物可与微生物共同加速桑园腐殖质的分解，促进桑园土壤养分循环，并能增加土壤的通透性。捕食性土壤动物在植食性害虫较多时，可通过捕食在一定程度上控制害虫数，形成作物－害虫－天敌的食物链关系［9］，从而对桑园害虫起生态调控的作用。

表2 各季节土壤动物群落的多样性Table2 Diversity of soil fauna communities in different seasons

3 结论与讨论

1）调查共获得宜州市喀斯特地貌桑园土壤动物870只，隶属于5门12纲20目22类，其中优势类群为弹尾目和蜱螨目，常见类群为双翅目幼虫、颤蚓目、泄管纲、鳞翅目幼虫、双尾目、正蚓目、膜翅目和蜘蛛目。种类组成与茂兰喀斯特森林实验区桑园大型土壤动物［15］和岳西县来榜镇桑园土壤动物［13］均相似，但其类群结构具有一定的差别，特别在优势类群的组成上，说明不同地域桑园的土壤动物组成既具有一定的共性，又具有其特性。

2）通过对不同季节桑园土壤动物群落组成和多样性分析，其类群数、个体数和多样性均随季节更替而变化。其类群数季节动态为春季＝夏季＝秋季＞冬季，个体数季节动态为春季＞夏季＞秋季＞冬季，其群落类群数总体变化不大，个体数变化较大，这与岳西县来榜镇桑园土壤动物的研究结果较为相似［13］。多样性分析表明，Shannon－Weiner多样性指数（H）与密度—类群指数（DG）的季节动态仅在夏季和冬季的顺序上有差别，由于冬季土壤动物群落的均匀度较高使得H值较夏季高，但冬季土壤动物群落的类群数和个体数明显较夏季少，所以密度—类群指数（DG）的季节动态（春季＞秋季＞夏季＞冬季）可代表宜州喀斯特地貌桑园土壤动物群落多样性的季节动态，这也与该地区桑园春季叶盛期、秋季叶盛期、夏伐期和冬季桑树休眠期的桑园栽培管理模式具有一定的关系。

3）结合桑园土壤动物群落四季调查结果和功能类群划分的相关规则，宜州市喀斯特地貌桑园土壤动物的功能类群由杂食性、植食性、腐食性和捕食性4类组成，其中，中小型的杂食性类群占绝对优势，这与桑园生态系统结构简单、稳定性差，喀斯特地貌土壤贫瘠等因素有关。4类功能类群通过食物链的关系促进桑园物质和能量的循环，改善桑园土壤生态环境，维持桑园生态系统的健康稳定。在此过程中，作物—害虫—天敌的食物链关系可对桑园害虫起到生态调控的作用。同时，结合宜州市桑园主要害虫为双翅目、鳞翅目、鞘翅目、缨翅目及同翅目的一些类群［21］，通过土壤动物的调查，可提前预测害虫幼虫数量，判断害虫是否会达到经济危害水平，对害虫防治进行预测预报，从而有助于制定针对性较强的农业、生物、化学和物理等防治策略，充分贯彻预防为主，综合防治的植保方针。

［1］黄丽荣，张雪萍.大兴安岭北部森林生态系统土壤动物的功能类群及其生态分布［J］.土壤通报，2008，39（5）：1017－1022.

［2］叶岳，周运超，武绍义，等.黔南喀斯特地区不同土地利用方式下大型土壤动物功能类群研究［J］.河南农业科学，2009（3）：47－51.

［3］PANKHURST C E，HAWKE B G，MCDONALD H J，et al.Evaluation of soil biological properties as potential bioindicators of soil health［J］.Australian Journal of Experimental Agriculture，1995，35：1015－1018.

［4］LOBRY de Bruyn L A.The status of soil macrofauna as indicators of soil health to monitor the sustainability of Australian agricultural soils［J］.Ecological Economy，1997，23：167－178.

［5］GLORIA Nombela，ALFONSO Navas，ANTONIO Bello.Nematodes as bioindicators of dry pasture recovery after temporary rye cultivation［J］.Soil Biology and Biochemistry，1999，31：535－541.

［6］高峰.土壤动物科学研究的里程碑［J］.动物学报，2000，46（2）：238－240.

［7］蒋海东，杨青，吕宪国.土壤动物在农业生态系统中的研究进展［J］.土壤通报，2006，37（4）：805－808.

［8］宋理洪，武海涛，吴东辉.我国农田生态系统土壤动物生态学研究进展［J］.生态学杂志，2011，30（12）：2898－2906.

［9］刘长海，刘世鹏，王晓涧，等.陕北枣林土壤动物功能类群及其害虫生态调控［J］.土壤通报，2011，42（2）：316－319.

［10］MARIA B P，DE Goede R G M，BLOEM J，et al.Agricultural intensification and deintensification differentially affect taxonomic diversity of predatory mites，earthworms，enchytraeids，nematodes and bacteria［J］.Applied Soil Ecology，2012，57：39－49.

［11］肖玖金，黄晓丽，朱万强，等.猕猴桃园春季土壤动物群落结构特征［J］.应用与环境生物学报，2013，19（3）：454－458.

［12］范换，王邵军，阮宏华，等.苏北沿海不同土地类型土壤动物群落及其对凋落物分解的影响［J］.南京林业大学学报（自然科学版），2014，38（3）：1－7.

［13］汤君友，赵锐，王宗英.岳西县来榜镇桑园土壤动物群落及其多样性研究［J］.生态学杂志，2002，21（2）：9－13.

［14］吴玉红，蔡青年，林超文，等.地埂植物篱对大型土壤动物多样性的影响［J］.生态学报，2009，29（10）：5320－5329.

［15］兰洪波，冉景丞，谭成江，等.茂兰喀斯特森林试验区桑园大型土壤动物结构初探［J］.江苏农业科学，2010（5）：469－470.

［16］尹文英.中国土壤动物［M］.北京：科学出版社，2000.

［17］尹文英.中国亚热带土壤动物［M］.北京：科学出版社，1992.

［18］尹文英.中国土壤动物检索图鉴［M］.北京：科学出版社，1998.

［19］郑乐怡，归鸿.昆虫分类学［M］.南京：南京师范大学出版社，1999.

［20］李晓强，殷秀琴，孙立娜.松嫩草原不同演替阶段大型土壤动物功能类群特征［J］.生态学报，2014，34（2）：442－450.

［21］郑之文.宜州市桑树主要病虫害综合防治措施［J］.农业研究与应用，2011（1）：72－74.

（责任编辑：聂克艳）

Seasonal Dynamics of Soil Fauna Communities and Ecological Regulation of Pests in Mulberry Field with Karst Landform in Yizhou City

LI Xiaodong，MO Hailing，QIN Guole，WEI Shizhen，SHI Chenyu，AN Hui
（College of Chemistry and Bioengineering，Hechi University，Yizhou，Guangxi 546300，China）

The soil fauna communities in mulberry field were investigated by hand picking，Tullgren and Baermann in April，July and October，2012and in January，2013to understanDThe seasonal dynamics，functional groups and pests’biological regulation of soil fauna communities in mulberry field with karst landform in Yizhou City.Results：Total 870soil fauna individuals belonging to 22groups，20orders，12 classes，5phyla are captured in Spring，Summer，Autumn and Winter.The dominant groups are Collembola and Acarina.The common groups are Diptera（Larva），Tubificida，Secernentea，Lepidoptera（Larva），Diplura，Lumbricida，Hymenoptera and Araneae.The groups，individuals and diversity seasonal dynamics of soil fauna communities are Spring＝Summer＝Autumn＞Winter，Spring＞Summer＞Autumn＞Winter and Spring＞Autumn＞Summer＞Winter respectively.The soil fauna in mulberry field can be divided into four functional groups of omnivory，phytophagous，saprophagous and predatism.The biological control of pests can be regulated by the crop－pest－natural enemy relationship among different functional groups in mulberry field.

soil fauna；seasonal dynamics；functional group；biological regulation of pests；mulberry field；karst landform

S154.5；Q958.15

A

1001－3601（2016）10－0422－0050－04

2016－02－15；2016－09－03修回

广西高等学校项目“宜州市喀斯特地貌桑园土壤动物群落结构季节动态及害虫生态调控”（201106LX586）；广西高等学校项目“宜州市甘蔗低产与甘蔗林土壤动物群落结构的季节动态关系”（201203YB167）

李晓东（1982－），男，副教授，硕士，从事昆虫分类与土壤动物生态研究。E－mail：lxdong＿627＠163.com