中哈边境蝗区蝗虫孳生和发生地的重要生态学特征

2017-06-05何立志张永军ROMANJashenko

环境昆虫学报 2017年2期

刘琼，何立志，张永军，ROMAN Jashenko，季荣*

(1. 新疆师范大学生命科学学院，新疆特殊环境物种保护与调控生物学实验室，中亚区域跨境有害生物联合控制国际研究中心，乌鲁木齐 830054；2. 哈萨克斯坦共和国教育科学部动物研究所，阿拉木图 050060，哈萨克斯坦)

刘琼1，何立志1，张永军1，ROMAN Jashenko2，季荣1*

中哈边境蝗虫跨境迁飞为害常造成严重损失，明确蝗虫迁出和迁入区生态条件异同是提高监测预警水平的基础。本研究采用野外调查与室内分析相结合的方法，比较了中国新疆塔城边境蝗区和哈萨克斯坦境内阿拉湖蝗区生态特征的异同。研究发现，塔城边境与阿拉湖蝗区地势平坦，平均海拔无明显差异；两蝗区主要植被和蝗虫群落结构相似；阿拉湖蝗区土壤的pH值、含盐量、有机质含量均显著低于塔城边境蝗区；除Ca2+和CO32-外，阿拉湖蝗区土壤中Cl-、SO42-、K+、Na+、Mg2+、HCO3-含量均明显低于塔城边境蝗区；两蝗区20 a(1980-1999年)年均气温和降水量无差异显著，而年、季节平均气温和降水量5 a滑动趋势差异显著。哈萨克斯坦境内阿拉湖蝗区的植被种类、较低的土壤pH值和含盐量及有机质、季节的温度和降水量均适合蝗虫产卵，是蝗虫的重要孳生地；我国境内塔城边境蝗区内大面积撂荒地增加了适宜蝗虫发生的环境。中哈边境蝗区生态条件的相似性和差异性表明蝗虫跨境为害仍将是塔城边境蝗灾发生的重要特点，研究结果对于指导中哈边境蝗区的监测和防控有重要作用。

中哈边境；气候条件；土壤理化特性；监测预警；意大利蝗

中国和哈萨克斯坦边境(以下简称中哈边境)相邻蝗虫跨境迁飞为害已成为新疆边境地区农牧业的重要生物灾害(阿不都瓦里·伊玛木和古丽曼·海如拉，2013；阿克米亚提·朱马拜，2014)。哈国境内亚洲飞蝗Locustamigratoriamigratoria、意大利蝗Calliptanusitalicus常跨境迁飞至我国新疆塔城边境区域，为害面积可达1.5×106hm2，最高虫口密度每平方米超过1万头(姜逢清等，2005；郭宏等，2011)。据统计，边境蝗灾平均每年造成的直接损失约1×107元，间接损失约4×106元(哈玛尔和韩小虎，2014)。哈国境内的阿拉湖蝗区是世界上重要的蝗虫孳生地之一，常有蝗虫跨境迁飞至中国新疆边境和俄罗斯西伯利亚边境区域为害(黄辉和朱恩林，2001；Latchininsky, 2001；王磊等，2006；Gapparov, 2011)。蝗虫孳生地即适宜蝗虫产卵的场所(季荣等，2007)，蝗区土壤理化性质、地形、植被覆盖度及气象因素等生态条件都是影响蝗虫产卵场所选择和发生的重要因子(Johonson, 1988；黄程宇和马恩波，2001；季荣等，2007)，蝗区冬季较高气温和春季适宜降水有利于蝗卵越冬和春季孵化，有助于种群数量快速增长(吴瑞芳等，2005)。因而掌握蝗区生态特征是了解蝗虫时空分布及生长发育的前提，亦是早期监测预警及防控的基础。

自20世纪80年代，中哈边境蝗虫跨境迁飞时常发生，给迁入区造成了严重的经济、社会和生态损失(哈玛尔和韩小虎，2014)。因此，比较中哈边境区域蝗虫迁出和迁入区生态条件差异，明确中哈边境相邻区域蝗虫孳生地和发生地生态特征，就成为掌握蝗虫迁移扩散动态及监测预警的关键。

1 材料与方法

1.1 研究区域概述

中哈边境中国新疆塔城边境蝗区(46°59′ -46°60′N，82°79′-82°80′ E)和哈国境内阿拉湖蝗区(46°69′-47°04′ N，82°05′-82°57′ E)相邻，仅以国界线分隔，均属于典型的大陆性气候，具有干旱半干旱草原气候特点(陈永林，1980)，阿拉湖蝗区植被长势较好(范福来，2011)。

1.2 调查与分析方法

分别于2014年7月蝗虫产卵期和2015年9月蝗卵越冬前期对中国新疆塔城边境蝗区和哈国阿拉湖蝗区进行调查，两蝗区内分别选取具有代表性样点不少于50个，同一蝗区内样点间距离不少于1 km。每个样点取0-5 cm深的土样不少于20 g，置入塑料袋中，编号、称重后带回实验室分析测定土壤的pH值、有机质、含盐量和八大离子含量。野外调查取样时现场记录经纬度、海拔、植被和蝗卵有无等信息。

1.3 数据分析

两蝗区土壤理化性质参数、平均气温和降水量差异采用独立样本T检验分析差异显著性(P<0.05)；选取中哈边境蝗虫跨境迁飞事件较频繁的20 a(1980-1999年)气象数据，采用5 a趋势滑动和线性倾向估计法分析两蝗区气候变化趋势及差异，数据由新疆塔城气象站和哈国阿拉湖气象站提供。数据采用SPSS 19.0软件分析。

2 结果与分析

2.1 中哈边境相邻蝗区海拔、植被及迁飞蝗虫种类

中哈边境相邻蝗区共调查175样点，其中塔城边境蝗区100个，阿拉湖蝗区75个。塔城边境蝗区海拔介于412-431 m，阿拉湖蝗区海拔介于452-508 m，海拔无显著差异(P>0.05)。根据实地调查和文献记载(Austin, 1980；陈永林，1980；范福来，2011)，两蝗区共有植物种类 52科110属，均以禾本科Gramiaeae、莎草科Cyperaceae、藜科Chenopodiaceae、骆驼蓬科Peganaceae、菊科Compositae的蒿属Artemisia为主，其中塔城边境蝗区以盐地碱蓬Suaedasalsa、芨芨草Achnatherumsplendens、稗草Echinochloacrusgalli为优势种类，阿拉湖蝗区以芦苇Phragmitesaustralis、针茅Stipacapillata为优势种类。栖息于两蝗区的意大利蝗和亚洲飞蝗具有迁飞习性。

2.2 中哈边境相邻蝗区土壤理化性质比较

研究发现，塔城边境和阿拉湖蝗区均为碱性土壤，但是土壤pH值、含盐量、有机质均差异显著(P<0.05)，分别为8.80±0.17和8.16±0.14、5.95±1.79和0.71±0.10 mg/g、46.94±4.37和22.53±2.74 g/kg；两蝗区土壤中均以Na+和SO42-为主，平均占22.46%、41.26%；土壤中Ca2+、CO32-无显著差异(P>0.05)，而Cl-、SO42-、K+、Na+、Mg2+、HCO3-差异显著(P<0.05)(表1)。

表1 塔城边境和阿拉湖蝗区土壤理化特性比较

注：表中数据为平均值±标准误，同一行数据后不同小写字母表示塔城边境和阿拉湖蝗区该参数存在显著差异(独立样本T检验，P<0.05)。下同。Note: Data in the table are mean±SE, and followed by different small letters in the same row indicate significant difference at the 0.05 level of between Tacheng and Alakol area (independent-sampleTtest,P<0.05).The same below.

2.3 中哈边境相邻蝗区气候特征比较

分析发现，1980-1999年塔城边境和阿拉湖蝗区的年均气温和降水量差异不显著(P>0.05)。两蝗区夏、秋、冬季平均气温差异显著(P<0.05)，春季则差异不显著(P>0.05)；两蝗区春、夏季平均降水量差异显著P<0.05)，秋、冬季平均降水量差异不显著(P>0.05)(表2)。

5 a趋势滑动和线性倾向估计法分析结果表明，塔城边境和阿拉湖蝗区1980-1999年之间的年、春、夏、秋、冬季的平均气温均呈上升趋势，增加倾向率分别为0.291℃、0.390℃、0.202℃、0.254℃、0.306℃和0.165℃、0.077℃、0.057℃、0.142℃、0.416℃，差异均达到显著水平(P<0.05)(图1)；两蝗区年、春、夏、秋、冬季平均降水量5 a滑动趋势差异显著(P<0.05)，塔城边境蝗区的年、春、冬季平均降水量呈上升趋势，增加倾向率分别为0.092、0.308、0.806 mm，夏、秋季降水量呈下降趋势，减少倾向率分别为-0.329、-0.265 mm；阿拉湖蝗区的年、春、夏、秋、冬季平均降水量均呈下降趋势，减少倾向率分别为-0.262、-0.059、-0.132、-0.335、-0.403 mm(图2)。

图1 1980-1999年塔城边境和阿拉湖蝗区平均气温年际变化趋势Fig.1 Change trend of annual and seasonal temperatures in both study areas from 1980 to 1999注: a, 塔城边境蝗区; b, 阿拉湖蝗区; 1, 年; 2, 春; 3, 夏; 4, 秋; 5, 冬，虚线为线性趋势，粗曲线为5 a 滑动趋势, 下同。Note: a, Tacheng; b, Alakol ; 1, annual; 2, spring; 3, summer; 4, autumn; 5, winter. The dashed line means linear trend, and crude curve means 5 years moving average. The same below.

参数Parameters平均气温(℃)Averagetemperature平均降水量(mm)Averageprecipitation塔城边境蝗区Tachengarea阿拉湖蝗区Alakolarea塔城边境蝗区Tachengarea阿拉湖蝗区Alakolarea年Annual735±021a736±014a2329±153a2377±119a春季Spring815±032a810±029a1927±230a2932±339b夏季Summer1990±020a2300±016a3034±362b1854±223a秋季Autumn1523±026b790±030a1976±193a2462±296a冬季Winter-589±044b-955±047a2633±207a2282±167a

3 结论与讨论

3.1 蝗区生态类型演变对中哈边境蝗虫发生动态的影响

根据生态条件将蝗区分为3种类型：发生基地(常年发生地)、一般发生地(适生区)和临时发生地(扩散区)。发生基地具有蝗虫孳生繁殖的最适条件，高密度的蝗虫种群通常从孳生地向外扩散迁移；一般发生地则指气候等条件适宜时，由外地迁入的蝗虫种群降落后即可生长、发育和繁殖，当条件不适宜时蝗虫种群密度较低；临时发生地是指缺乏蝗虫适宜生长、发育和繁殖的栖息地，但在生态条件出现较大变动，如严重旱涝灾害相间发生或极端气候频繁发生等情况下则会演变成为蝗虫临时发生地(贺艳萍，2004)。阿拉湖和额敏河周边滩涂地的植被条件及其土壤理化性质均适合蝗虫产卵，而且该区域适宜的温湿度条件和降雨量有助于蝗虫生长发育，因而成为蝗虫的孳生地，即发生基地；塔城边境地区大面积的撂荒地则适合蝗虫生长、发育和繁殖，形成了蝗虫的一般发生地，蝗虫种群迁入后即可就地繁殖；临时发生地则主要分布在塔城边境的农牧交错区，因精耕细作、防虫喷药等农事活动致使蝗卵不易越冬和存活，难以形成高密度蝗虫种群，但当蝗区生态条件有较大变动时，如塔城地区种植的大面积小麦、玉米和甜菜等作物弃耕后，在遇到合适的气象条件后则为蝗虫提供了临时生境。

蝗区生态环境是造成蝗灾发生的重要因素，准确掌握蝗区生态特征，并根据其特征进行人为干预，改变蝗区生态条件，降低蝗虫孳生地和一般发生地的面积，为中哈边境蝗灾预警和控制提供了基础数据和思路。

3.2 中哈边境蝗区生态条件异同及对蝗虫迁飞的影响

蝗虫迁飞与气候条件关系密切(陈永林，1980；高月波，2010)，本研究得出相似结论。分析发现，1980-1999年期间中哈边境蝗虫跨境迁飞为害较为频繁，共发生4次大规模的蝗虫迁飞，其中以1987和1999年最为严重。通过比较分析，1986和1998年阿拉湖蝗区冬季平均气温分别为-7.73℃和-8.69℃，均高于其他年份(图1 b5)，较高冬季温度利于蝗卵的安全越冬，确保了翌年蝗虫种群数量；1987和1999年夏季平均气温均为23.46℃，与其他年份无明显变化，但1987和1999年夏季降水量分别为8.37和10.57 mm，均低于其他年份(图2 b2)，夏季高温少雨为蝗虫高频率振翅和长时间持续迁飞提供了有利的外在条件。研究结果为明确蝗虫迁出与迁入区生态特征和蝗虫种群动态提供了基础，但中哈边境蝗虫迁飞过程、路径及相关生态因子对蝗虫跨境迁移的影响尚需进一步研究。

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Ecological characteristics of locust’s breeding place and locality in China-Kazakhstan border

LIU Qiong1, HE Li-Zhi1, ZHANG Yong-Jun1, ROMAN Jashenko2, JI Rong1*

(1. College of Life Sciences, Xinjiang Normal University, Key Laboratory of Conservation Biology and Management for Xinjiang Special Species, International Cooperative Research Center for Cross-border Pest Management in Central Asia, Urumqi 830054, China; 2. Institute of Zoology, Ministry of Education and Sciences of the Republic of Kazakhstan, Almaty 050060, Kazakhstan)

Locust migratory at border areas between China and Kazakhstan often caused severe damage. This paper aims to clarify the similarities and differences of ecological characteristics between locusts’ immigrant and emigrant areas for improving the prediction. Field data were collected in border areas including Alakol of Kazakhstan and Tacheng of Xinjiang, China. The results showed that both areas are flat and have no significant difference in altitude (P>0.05). Main vegetation types and locust species are similar. Soil pH values, salty content, the organic content in Alakol area are less than in Tacheng border area. Except for Ca2+and CO32-, Cl-, SO42-, K+, Na+, Mg2+, HCO3-contents in Alakol area are less than in Tacheng. Annual average temperature and precipitation of both areas have no significant difference(P>0.05) from 1980 to 1999, while annual and seasonal average temperature and precipitation in 5 a variation tendency are significantly different (P<0.05). Vegetation type, soil physi-chemical properties and climate characteristics of Alakol area are suitable for locust egg-laying, hatching, developing and growing. Similarities and differences of ecological characteristics in China-Kazakhstan border indicated that damage of cross border migratory locusts would still be a significance characteristics to locust plague of Tacheng area, and the result would work to guide monitoring and warning in cross border of China-Kazakhstan.

China-Kazakhstan border; climatic conditions; soil physi-chemical properties; monitoring and early warning;Calliptanusitalicus

国际科技合作专项(2015DFR30290)；国家自然科学基金项目(U1120301)

刘琼，女, 1989年生，新疆伊犁人，硕士研究生，研究方向为生物灾害生态学，E-mail:1174403902@qq.com

*通讯作者Author correspondence, E-mail: jirong@xjnu.edu.cn

Received: 2016-10-11; 接受日期Accepted: 2017-01-16

Q968.1;S433

1674-0858(2017)02-0365-07

刘琼，何立志，张永军,等.中哈边境蝗区蝗虫孳生和发生地的重要生态学特征[J].环境昆虫学报，2017,39(2):365-371.