不同沙丘类型对柠条林春尺蠖发生的影响

陈应武，夏彦飞

(河南科技大学 林学院，河南 洛阳 471003)

不同沙丘类型对柠条林春尺蠖发生的影响

陈应武，夏彦飞

(河南科技大学 林学院，河南 洛阳 471003)

为了明确不同沙丘类型对春尺蠖在柠条林发生的影响，在腾格里沙漠东南缘地区，选择固定沙丘、半固定沙丘和半流动沙丘3种生境，研究了春尺蠖在3种生境柠条上的发生情况。结果表明：3种沙丘柠条上春尺蠖的发生存在显著差异，半固定沙丘春尺蠖发生最为严重，其后依次为固定沙丘和半流动沙丘，3类生境中春尺蠖的平均虫口密度分别为147.00、28.67、0.37只/株，被害株率分别为99.67%、64.67%、1.33%。通过对春尺蠖发生情况和环境因子(土壤物理化学性质和植被参数)进行相关性分析得出：柠条被害株率和虫口密度与土壤粉粒含量、土壤生物结皮盖度和柠条密度呈显著负相关关系(P﹤0.05)，与土壤沙粒含量、柠条冠幅、柠条株高和土壤含水量呈极显著正相关关系(P﹤0.01)。沙漠区春尺蠖的发生与土壤表面的稳定性、土壤深层水分含量有关。

春尺蠖； 柠条； 沙丘； 危害

春尺蠖(ApocheimacinerariusErschoff)是重要的食叶害虫之一，主要取食寄主植物刚萌发的幼芽、幼叶等部位，其食量大，繁殖快，极易暴发成灾，严重影响植株的生长[1-3]。近年来，在我国西北荒漠区，春尺蠖在柠条(Caraganakorshinski)上的危害日趋加重，已成为固沙植被区柠条上的主要害虫之一[4]。柠条在宁夏的种植面积达43万hm2，其中,中部干旱带70%以上的栽培植物都是柠条[5]。笔者近年在腾格里沙漠观测时发现，该区内不同生境的柠条上春尺蠖发生不同，为了明确春尺蠖在该区的发生情况和生境对其发生的影响，选择半流动沙丘、半固定沙丘和固定沙丘的柠条群落，研究该区域内植被和土壤参数、柠条灌丛的生长情况和春尺蠖的发生情况，以期解释环境因子对春尺蠖发生的影响。

1 材料和方法

1.1 研究区概况

研究区位于腾格里沙漠东南缘红卫地区，该区为流动沙丘向荒漠草原过渡区，由于人工固沙和沙丘移动的作用，从北到南依次分布着流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和荒漠化草原[6]。该区域内有大量自然生长和人工种植的柠条群落。研究区年均气温为10.0 ℃，高温极值为38.1 ℃，年均降雨量为180 mm，年潜在蒸发量为3 000 mm，年均风速为2.9 m/s，年均沙尘暴天数为59 d[7]。

1.2 研究方法

2014年4月，选择半流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘作为样地[8]，在3种生境中各选择30株柠条灌丛，全面调查柠条灌丛春尺蠖数量，每10 d调查1次，共调查3次，计算被害株率和虫口密度。

在上述3种生境中，取10 m×10 m的样方调查灌木的种类、数量、冠幅和盖度，用0.5 m×0.5 m的样框法调查草本的种类、数量和盖度[6]。在调查土壤状况时，用称质量法测量0～300 cm土层含水量,取样深度分为10、20、40、60、80、100、120、140、160、180、200、220、240、260、280、300 cm。并在每个样方内分别采集0～30 cm和80～100 cm土层各3个混合土样，分析其理化性质。土壤粒度分析采用激光粒度仪法；有机质含量测定采用重铬酸钾法；土壤全氮含量测定采用凯氏定氮法[9]；土壤微生物结皮的测定采用点针法[10]。

试验数据采用SPSS软件进行分析，不同样地间环境因子和危害特征比较采用单因素方差分析，春尺蠖在固定沙丘和半固定沙丘上危害情况与环境因子的相关性分析采用Pearson相关分析方法。

2 结果与分析

2.1 不同生境中土壤和植被参数分析

调查结果显示：固定沙丘为柠条、油蒿(Artemisiaordosica)群落，零星有驼绒藜(Ceratoideslatens)、沙冬青(Ammopiptanthusmongolicus)分布，草本植物为茵陈蒿(Artemisiascoparia)、沙生针茅(Stipaglareosa)、小画眉草(Eragrostispoaeoides)、沙蓝刺头(Echinopsgmelinii)、狗尾草(Setariaviridis)、雾冰藜(Bassiadasyphylla)、虫实(Corispermumdeclinatum)和地锦(Euphorbiuhmifusa)等，灌木盖度为21.32%，草本盖度为19.34%；半固定沙丘为柠条和猫头刺(Oxytropisaciphylla)群落，零星有油蒿和籽蒿(Artemisiasphaerocephala)的分布，局部有结皮，草本植物为茵陈蒿、沙蓝刺头、地锦、小画眉草、沙米(Agriophyllumsqurrosum)、沙葱(Alliummongolicum)、雾冰藜等，灌木盖度为25.43%，草本盖度为9.76%；半流动沙丘为柠条和猫头刺群落，零星有籽蒿和花棒(Hedysarumscoparium)的分布，地表无结皮覆盖，为流动风沙土，草本植物为雾冰藜、沙芥(Pugioniumcornutum)、沙蓝刺头、沙米、地锦等，灌木盖度为13.26%，草本盖度为1.02%(表1)。半流动沙丘、半固定沙丘上分布植物多为沙生植物，而固定沙丘物种组成具有沙漠与草原化荒漠过渡带的特点。

表1 不同样地土壤和植被参数特征比较

注：同行不同字母表示经单因素方差分析差异显著(P﹤0.05)。

3种生境土壤参数测定结果(表1)表明：从半流动沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，地表的稳定性不断增加，固定沙丘由于结皮的覆盖，流沙被固定，半固定沙丘地表部分被结皮覆盖，表土的流动性降低，半流动沙丘地表为流动风沙土；土壤的沙粒含量显著降低，黏粒和粉粒含量显著增加；3种沙丘的土壤有机质和总氮含量无显著差异。由于地表的稳定性不断增加，为植物的定植创造了良好的条件，从半流动沙丘再到半固定沙丘再到固定沙丘，植物的总种类数、草本丰富度和草本盖度显著增加，但是灌木丰富度差异不显著，灌木盖度在半固定沙丘最高，半流动沙丘最低。

3种生境中柠条植株的生长状况不同(表1)。从半流动沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，随着沙面的稳定性增加，柠条的密度显著增加，但是柠条的株高和冠幅显著降低。柠条灌丛在半流动沙丘生长势最好(冠幅最大，株高最高)，其次为半固定沙丘，固定沙丘柠条灌丛长势最差，这可能是由于柠条主要利用深层土壤水分，从半流动沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，深层土壤水分逐渐减少，在干旱区决定植物长势的关键因子是水分。

总体来看，研究区内土壤水分含量较低，均在3.00%以下，而且不同样地的土壤水分含量存在差异(图1)。从土壤的分层看，0～10 cm土层，固定沙丘土壤水分含量最高，其次为半固定沙丘，半流动沙丘土壤含水量最低；10～300 cm土层，半流动沙丘土壤水分含量最高，其次为半固定沙丘，固定沙丘土壤水分含量最低。从半流动沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，表层土壤水分含量逐渐升高，而深层土壤水分含量逐渐降低。

图1 不同样地土壤水分含量特征

2.2 不同生境中春尺蠖危害情况

半固定沙丘、固定沙丘和半流动沙丘柠条被害株率分别为99.67%、64.67%和1.33%(图2A)。不同生境内春尺蠖在柠条灌丛上的密度不同(图2B)，半固定沙丘柠条上春尺蠖的密度为147.00只/株，固定沙丘为28.67只/株，半流动沙丘为0.37只/株。不论是被害株率还是虫口密度，均表现为半固定沙丘﹥固定沙丘﹥流动沙丘，且差异显著，说明半固定沙丘最易受到春尺蠖危害。半流动沙丘具有极低的春尺蠖危害，是由于半流动沙丘地表的不稳定性不适于春尺蠖在土壤中休眠，而且危害株均靠近沙丘边缘，可以认为是从半固定和固定沙丘扩散的结果。

2.3 春尺蠖危害情况与环境因子的相关性分析

由于半流动沙丘不是春尺蠖的适生区，因此，仅选择固定沙丘和半固定沙丘分析春尺蠖危害情况与环境因子的相关性(表2)，结果表明，柠条被害株率和春尺蠖虫口密度均与土壤粉粒含量、土壤生物结皮盖度和柠条密度呈显著负相关关系，与土壤沙粒含量、柠条冠幅、柠条株高和土壤含水量呈极显著正相关关系；柠条被害株率和春尺蠖虫口密度均与植物总种数、灌木丰富度、草本丰富度、灌木盖度、草本盖度、土壤黏粒含量、土壤有机质含量、土壤总氮含量无显著相关关系。沙漠区土壤表面的稳定性决定了春尺蠖是否能在土壤中栖息，半流动沙丘由于沙面的流动性，春尺蠖不选择在该生境内栖息危害。随着沙面土壤生物结皮的形成，成土作用使土壤粉粒和黏粒含量逐渐上升，而沙粒含量下降，土壤表层稳定性增加，给春尺蠖和其他生物的栖息提供了相对稳定的环境，但是随着生物土壤结皮盖度的增加，降雨被拦截在表层土壤，土壤深层的水分环境恶化。沙漠地区限制生物定居和生长发育的主要因子为土壤水分，柠条为深根性灌木，深层土壤水分含量的高低决定了柠条发育程度，土壤水分含量高，柠条的发育好，幼嫩部分和叶片的数量较多，这为春尺蠖的发育提供了良好的食物资源。

不同字母表示经单因素方差分析差异显著(P﹤0.05)

项目被害株率虫口密度植物总种数-0.577-0.587灌木丰富度-0.279-0.234草本丰富度-0.568-0.565灌木盖度0.5530.641草本盖度-0.757-0.706土壤沙粒含量0.971**0.993**土壤粉粒含量-0.912*-0.916*土壤黏粒含量-0.814-0.810土壤有机质含量-0.066-0.050土壤总氮含量-0.184-0.210土壤生物结皮盖度-0.936*-0.966*柠条冠幅0.923**0.995**柠条株高0.972**0.936**柠条密度-0.903*-0.895*土壤含水量0.942**0.986**

注：**表示相关性在 0.01水平极显著；*表示相关性在 0.05水平显著。

3 结论与讨论

腾格里沙漠东南缘红卫地区是流动沙丘向荒漠草原过渡区，由于人工固沙和沙丘侵蚀的作用，从北到南依次分布着流动沙丘、半流动沙丘、半固定沙丘、固定沙丘和荒漠化草原[6]。流动沙丘区沙面不稳定，分布着花棒等耐沙埋的灌木。流动沙丘由于人工工程固沙，沙面被逐渐固定，柠条等灌木被种植在固沙区，随着沙面的稳定以及大气降尘等的作用，沙面成土作用逐渐形成，最后微生物进入，地表生物土壤结皮形成，使得沙面稳定性增加，生态环境逐渐改善，这为植物定居创造了条件，一些草本植物和灌木入侵定居[7，11]。由于地表生物土壤结皮的形成，降水被拦截到土壤表层，深层土壤水分不能得到雨水的补充，加之深根性植物的蒸腾作用，使得深层土壤水分更加匮缺[7]。沙漠区植物生长的主导因子是土壤水分[7]，由于土壤水分的变化，从半流动沙丘到半固定沙丘再到固定沙丘，柠条的生存环境逐渐恶化，柠条生长势降低，表现为株高和冠幅降低，并且幼嫩组织减少，这也进一步导致食叶性害虫的食物条件恶化。春尺蠖在春季活动危害，一年中大部分时间都是在土壤中越冬越夏，而且其为典型的性二型，雌虫无翅，活动性较差，出土后基本就近选择植株，爬上植株产卵，幼虫孵化后在植株上取食危害，其雌成虫和幼虫的扩散能力较差，这决定了其一旦选择生境，将不可能移动扩散到其他生境进行危害[1-5]。

半流动沙丘由于沙面的不稳定，地表流动性较强，而且流沙易于在柠条灌丛下堆积，这对在土壤中越夏越冬的幼虫来说是个非常不利的环境条件，土壤中幼虫极易被吹蚀到地表死亡或者被深埋在土壤深处不能出土[12]，所以春尺蠖对于半流动沙丘上柠条的选择性差。固定沙丘沙面稳定性强，能为春尺蠖在土壤中潜居提供良好的场所，但是由于固定沙丘深层土壤水分的恶化，柠条植株生长势差，冠幅和株高均不高，随着结皮的厚度增加和草本植物的入侵，深根性的柠条逐渐从固沙区退出，属于衰退的种群。由于固定沙丘柠条生长状况差、叶片稀少，不利于春尺蠖的取食选择，所以受害较轻。半固定沙丘地表流动性不强，而且柠条灌丛周围有生物土壤结皮的覆盖，有利于春尺蠖在土壤中潜居，而且由于结皮覆盖度不高，结皮的发育程度低，自然降雨能够很好地入渗，深层土壤水分较高，有利于柠条的生长，柠条的冠幅和株高均较高，这充分满足了春尺蠖的取食危害和潜居，所以半固定沙丘柠条春尺蠖危害最重，很容易引起春尺蠖的暴发。

总体来看，春尺蠖在半固定沙丘危害最重，表现为被害株率和虫口密度最高，这是由于沙面稳定有利于春尺蠖在土壤中潜居，加之深层土壤水分较高，柠条的长势较好，有利于春尺蠖取食危害；半流动沙丘由于沙面流动性不利于春尺蠖潜居，表现为春尺蠖的发生最轻；固定沙丘由于深层土壤水分恶化，深根性的柠条灌丛生长势差，不利于春尺蠖的取食危害，发生较轻。

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Effects of Different Types of Dunes on Occurrence of Apocheima cinerarius in Caragana korshinski Shrubs

CHEN Yingwu，XIA Yanfei

(College of Forestry，Henan University of Science and Technology，Luoyang 471003，China)

To illustrate the influence of different types of dunes on occurrence ofApocheimacinerariusinCaraganakorshinskishrubs,the fixed sand,semi-fixed sand and semi-mobile sand were selected as research plots to explore the effect of different habitat on occurrence ofA.cinerariusinC.korshinskishrubs in southeast region of Tengger desert.The results showed that the average population densities ofA.cinerariusin three habitats were 147.00,28.67 and 0.37 individuals per plant，respectively.The victimization rates ofC.korshinskiwere 99.67%,64.67% and 1.33%，respectively.The occurrence ofA.cinerariuswas significantly different in the three types of sand,which was most serious in semi-fixed sand,followed by fixed sand and semi-mobile sand.Correlation analysis ofA.cinerariusoccurrence and environmental factors (soil physical and chemical properties,vegetation parameters) showed that the damaged rate and insect population density negatively correlated with soil powder content,cover of soil biological crust andC.korshinskidensity(P<0.05),and positively correlated with soil silt content,soil water content,andC.korshinskicanopy and height(P<0.01).The occurrence ofA.cinerariusinC.korshinskishrubs was related with stability of soil surface and soil water content of deep layer.

Apocheimacinerarius;Caraganakorshinski; dunes; harm

2016-08-07

国家自然科学基金项目(31201558)

陈应武(1972-)，男，甘肃临洮人，副教授，主要从事昆虫学研究。E-mail:chengyw_gau@163.com

S763.42

A

1004-3268(2017)02-0069-04